DE2932566C2

DE2932566C2 -

Info

Publication number: DE2932566C2
Application number: DE2932566A
Authority: DE
Inventors: Ralph Leroy Tulsa Okla. Us Cordell
Original assignee: BP Corp North America Inc
Current assignee: BP Corp North America Inc
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1979-08-10
Publication date: 1990-09-13
Also published as: NO792616L; NL184586B; FR2433186A1; CA1127238A; DE2932566A1; NL7905984A; NL184586C; GB2027908A; NO156999B; NO156999C; FR2433186B1; MX147286A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur geophysikalischen Untersuchung von Bohrlöchern nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for geophysical Investigation of boreholes according to the generic term of Claim 1.

Zur geophysikalischen Untersuchung von Bohrlöchern werden bisher Elektrodenanordnungen verwandt, die im Bohrloch ange ordnet werden, wobei zwei Elektrodenanordnungen entweder mit einem Wechsel- oder einen Gleichmeßstrom versorgt werden, während an den anderen, dazwischenliegenden Elektrodenanord nungen das Meßsignal beispielsweise in Form eines Potential unterschiedes abgenommen wird.For geophysical investigation of boreholes previously used electrode assemblies that are in the borehole are arranged, with two electrode arrangements either with be supplied with an alternating or a direct current, while on the other, intermediate electrode arrangement the measurement signal, for example in the form of a potential difference is removed.

Bei der Verwendung eines Gleich- oder Wechselmeßstroms treten jedoch jeweils Probleme auf, die beim Gleichstrom in der so genannten Polarisation und bei Verwendung eines Wechselstroms im Auftreten des sogenannten Skineffektes zu sehen sind.Occur when using a direct or alternating current however, each have problems with the direct current in the so mentioned polarization and when using an alternating current can be seen in the appearance of the so-called skin effect.

So bewirken beispielsweise dann, wenn ein Feststoffleiter, z. B. ein Metallpflock oder dergleichen, in die Erde einge bracht wird, die an dieser Stelle in der Erde enthaltenen chemischen Bestandteile und die Konzentration und die Art der Ionen im in den Poren der Erde enthaltenen Wasser eine Ver änderung der Potentiale, die an den Elektrodenkontakten erzeugt werden, wobei auch der Widerstand zwischen dem Leiter und der Erde beeinflußt wird. Diese Erscheinung wird Polarisation ge nannt. For example, if a solid conductor, e.g. B. a metal stake or the like, inserted into the earth is brought, the contained at this point in the earth chemical components and the concentration and type of Ions in the water contained in the pores of the earth a ver Change in the potentials generated at the electrode contacts be, the resistance between the conductor and the Earth is affected. This phenomenon is called polarization called.

Wenn ein Wechselmeßstrom verwandt wird, dann nimmt das Maß an Polarisation zwar erheblich ab, wenn jedoch der Abstand zwischen den Elektroden größer als etwa 1 m ist, dann tritt der Skineffekt auf, der darin besteht, daß die Induk tionswirkung des durch den Boden fließenden Wechselstroms eine erhebliche Änderung in der Bahn des Stromflusses bewirkt, die sich wesentlich von der Stromflußbahn bei Verwendung eines Gleichstroms unterscheidet. Der Skineffekt bewirkt im allgemeinen, daß der Hauptweg des Stromflusses stärker auf den direkten Verbindungsweg zwischen den Stromelektroden be grenzt ist, als es bei Verwendung eines Gleichstromes der Fall ist.If an AC measuring current is used, then the measure takes polarization decreases considerably, but if the distance between the electrodes is greater than about 1 m, then the skin effect occurs, which consists in that the induct effect of the alternating current flowing through the ground causes a significant change in the path of the current flow, which differs significantly from the current flow path when in use of a direct current. The skin effect causes in general that the main path of current flow is stronger the direct connection path between the current electrodes is limited than when using a direct current Case is.

Aus der US 37 98 534 ist eine Vorrichtung zur geophysikali schen Untersuchung von Bohrlöchern nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, die unter Verwendung eines Wechselstromes als Meßstrom arbeitet und bei der paarweise ausgebildete Elektrodenanordnungen vorgesehen sind, deren Elektrodenpaare kurzgeschlossen sind, wobei nur eine Elektro de jedes Elektrodenpaares zwischen den beiden Elektroden an geordnet ist, über die der Meßstrom eingeleitet wird.From US 37 98 534 is a device for geophysical investigation of boreholes according to the generic term of claim 1 known, which using a AC works as a measuring current and in pairs trained electrode arrangements are provided, the Electrode pairs are short-circuited, with only one electric de each pair of electrodes between the two electrodes is ordered, via which the measuring current is introduced.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegen über darin, die Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so auszugestalten, daß sie mit einem Meß strom arbeiten kann, der im wesentlichen ein Gleichstrom ist, ohne daß Polarisationseffekte auftreten.The object on which the invention is based, on the other hand, exists about therein, the device according to the generic term of Claim 1 so that they with a measuring can work current, which is essentially a direct current, without polarization effects.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gelöst, die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben ist.This object is achieved according to the invention through training solved, specified in the characterizing part of claim 1 is.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind somit die Elek trodenanordnungen jeweils paarweise ausgebildet und werden die Elektroden der Elektrodenpaare mit einer Wechselvor spannung beaufschlagt, so daß dazwischen jeweils ein Wech selstrom fließt, was durch Ankopplung der Elektroden der Elektrodenpaare an die Sekundärteilwicklungen eines Wechsel stromtransformators erreicht wird, der von einer Wechsel stromquelle gespeist wird.In the device according to the invention, the elec trode arrangements are each formed in pairs and are the electrodes of the electrode pairs with a change voltage applied, so that in each case a change selstrom flows, which by coupling the electrodes of the Electrode pairs on the secondary part windings of a change current transformer is achieved by a change power source is fed.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentan sprüche 2 bis 7.Particularly preferred refinements and developments of the The device according to the invention are the subject of the patent sayings 2 to 7.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur geophysikalischen Untersuchung von Bohrlöchern mit der er findungsgemäßen Vorrichtung gemäß Patentanspruch 8.The invention further relates to a method for geophysical investigation of boreholes with the he Device according to the invention according to claim 8.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Patentan sprüche 9 bis 14.Particularly preferred refinements and developments of the The inventive method are the subject of the patent sayings 9 to 14.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigtThe following are two with the drawing particularly preferred embodiments of the invention described. It shows

Fig. 1 schematisch die geophysikalische Un tersuchung von Bohrlöchern mit Hilfe eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 1 shows schematically the geophysical Un tersuchung of wells by means of a first embodiment of the invention,

Fig. 2 das Schaltbild der gemäß Fig. 1 ver wandten Elektrodenanordnung, und Fig. 2 shows the circuit diagram of the ver electrode arrangement shown in FIG. 1, and

Fig. 3 in einer schematischen perspektivi schen Ansicht ein zweites Ausführungs beispiel der Elektrodenanordnung. Fig. 3 shows a schematic perspective view of a second embodiment of the electrode arrangement.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung zur geophysikali schen Untersuchung eines Bohrloches. Es ist bekannt, daß der Elektrodenabstand bei den meisten geophysikalischen Unter suchungen von Bohrlöchern, die über die Messung des spezifi schen elektrischen Widerstandes arbeiten, im Bereich von einigen cm liegt, selten jedoch bis zu 1 m beträgt. Da die Eindringtiefe des verwendeten Stromes bei der Durchführung der Messungen (in gewisser Abhängigkeit von der Elektroden ausbildung) in Hinblick auf den Elektrodenabstand generell gesagt, beim Zwei- bis Dreifachen dieses Wertes liegt, ist zu ersehen, daß die an den Potentialelektroden gemessenen elektrischen Wirkungen nicht mehr von der benachbarten Gesteinsformation erfassen als einen Bereich von 1 m bis vielleicht 3 m. In der Erdölindustrie ist es gelegentlich wünschenswert, ein System für die Bohrlochsondierung zu ver wenden, bei welchem die effektive Eindringtiefe des Unter suchungssystems erheblich darüber liegt, insbesondere, wenn versucht wird, rechtwinklig zur Achse des Bohrlochs in einer Tiefe von 30 bis 300 m oder dergl. zu untersuchen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Seitenbegrenzung eines Salz stockes in der Nachbarschaft lokalisiert werden soll. In diesem Fall muß eine elektrische Untersuchungsmethode für ultralange Abstände verwendet werden, bei welchem der Abstand zwischen der Stromelektrode und der ersten Potentialelektro de im Bereich von 30 bis 300 m oder mehr liegt. In Fig. 1, die ein solches System zeigt, soll der nicht ausgekleidete Abschnitt 11 eines Bohrloches 12 unter Verwendung eines elek trischen Kabels 13 untersucht werden, welches eine Strom elektrode 14 am unteren Ende des Kabels trägt, oberhalb wel chem in einem Abstand L ₁ eine erste Potentialelektrode 15 und in einem Abstand L ₂ oberhalb dieser eine zweite Potential elektrode 16 angeordnet ist. Die zweite Stromelektrode 18 liegt im Bereich der Bohrlochmündung und ist z. B. in den Bo den an der Erdoberfläche 17 eingesetzt (siehe Lage der Elek trode 18). Das elektrische Kabel 13 ist ein Mehrleiterkabel, dessen Leiter, wie bekannt, gegeneinander und gegen mög liches Eindringen der Bohrlochflüssigkeit im Bereich 19 im Bohrloch 11 gut isoliert sind. Ebenfalls ist es selbstver ständlich, daß, wenn diese Anordnung verwendet wird, übli cherweise die Länge L ₂ ein Mehrfaches der Länge L ₁, z. B. das 5- bis 50fache von L ₁, beträgt. In diesem Fall kann die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 15 und 16 infolge des Stromflusses zwischen den Elektroden 14 und 18 als eine erste Annäherung betrachtet werden, die in der Hauptsache durch den spezifischen Widerstand der Art des umgebenden Ge birges in einer Kugel mit der Elektrode 14 als Mittelpunkt und ein Radius mit einer Länge etwa zwischen L ₁ und L ₂ be einflußt wird. Fig. 1 shows schematically an arrangement for geophysical investigation of a borehole. It is known that the electrode spacing in most geophysical investigations of boreholes that work on the measurement of the specific electrical resistance is in the range of a few cm, but is rarely up to 1 m. Since the depth of penetration of the current used when carrying out the measurements (depending on the formation of the electrodes) is generally two to three times this value with regard to the electrode spacing, it can be seen that the electrical effects measured on the potential electrodes are not capture more of the neighboring rock formation than a range from 1 m to maybe 3 m. In the petroleum industry, it is sometimes desirable to use a borehole exploration system in which the effective depth of penetration of the exploration system is significantly greater, particularly when attempting to perpendicular to the axis of the borehole to a depth of 30 to 300 meters or the like . to investigate. This is the case, for example, if the side boundary of a salt dome is to be located in the neighborhood. In this case, an electrical inspection method for ultra long distances must be used, in which the distance between the current electrode and the first potential electrode is in the range of 30 to 300 m or more. In Fig. 1, which shows such a system, the non-lined section 11 of a borehole 12 is to be examined using an electrical cable 13 which carries a current electrode 14 at the lower end of the cable, above which chem at a distance L ₁ a first potential electrode 15 and at a distance L ₂ above this a second potential electrode 16 is arranged. The second current electrode 18 is in the area of the borehole mouth and is, for. B. in the Bo used on the earth's surface 17 (see location of the electrode 18 ). The electrical cable 13 is a multi-conductor cable, the conductors of which, as is known, are well insulated from one another and against possible penetration of the borehole liquid in the region 19 in the borehole 11 . Also, it is self-evident that when this arrangement is used, the length L ₂ übli chually a multiple of the length L ₁ , z. B. 5 to 50 times L ₁ . In this case, the potential difference between the electrodes 15 and 16 due to the current flow between the electrodes 14 and 18 can be regarded as a first approximation, which is mainly due to the resistivity of the type of the surrounding ge in a sphere with the electrode 14 as Center point and a radius with a length approximately between L ₁ and L ₂ be influenced.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht jede der Elektroden in dieser Anordnung tatsächlich aus zwei Feststoffleiterabschnitten (z. B. 21 und 22 für die Elektrode 15), die elektrisch durch einen mittleren Isolator 23 getrennt sind.In the illustrated embodiment of the invention, each of the electrodes in this arrangement actually consists of two solid conductor sections (e.g. 21 and 22 for the electrode 15 ), which are electrically separated by a central insulator 23 .

Aus dem Schaltbild gemäß Fig. 2 ist besser zu ersehen, daß jede der zwei Feststoffleiterelektroden, die paarweise die Elektroden 14, 15, 16 und 18 bilden, mit einem Potential von einzelnen Sekundärwicklungen 24 bis 27 eines Stromtransfor mators 28 beaufschlagt ist, der entsprechend mit einer Wechselstromquelle 29 gespeist wird. Da diese Elektroden in Kontakt mit der Erde liegen, die keinen unendlichen elektri schen Widerstand besitzt, fließt ein Wechselstrom oder Vor spannungsstrom zwischen den beiden, die Elektrode 14 bil denden Leitern, und in gleicher Weise fließen Wechselströme zwischen den die Elektroden 15, 16 und 18 bildenden Paaren.From the circuit diagram of FIG. 2 it can be seen better that each of the two solid conductor electrodes, which form the electrodes 14, 15, 16 and 18 in pairs , is acted upon by a potential of individual secondary windings 24 to 27 of a current transformer 28 , which accordingly an AC power source 29 is fed. Since these electrodes are in contact with the earth, which has no infinite electrical resistance, an alternating current or pre-voltage current flows between the two conductors forming the electrode 14 , and in the same way alternating currents flow between the electrodes 15, 16 and 18 forming pairs.

Die Größe der einzelnen Vorspannungsströme ist nicht von be sonderer Bedeutung. Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß es sehr wünschenswert ist, daß der als Vorspannungs strom dienende Wechselstrom, der von einem Feststoffleiter fließt, der einen Teil z. B. der Elektrode 15 bildet, im Be reich der Größe des Meßstromes liegt und vorzugsweise etwas größer als dieser Meßstrom an der Elektrode ist. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist als Meßstromquelle eine Gleichstromquelle 30 dargestellt (ebenso in Fig. 1 gezeigt), die mit den Elektroden in der Weise verbunden ist, daß sie zwischen den Mittelwicklungen 31 und 32 der Sekundärwicklun gen 24 bzw. 27 liegt. Es wurde festgestellt, daß unter diesen Umständen das Paar von Feststoffleitern, die die Elektrode 14 bildet, und das, das die Elektrode 18 bildet, als eine im wesentlichen nicht polarisierende Elektrode wirkt, die sehr zufriedenstellend den Gleichstrom von der Gleichstromquelle 30 zwischen den Elektroden 14 und 18 leitet. Die Richtung der Polung der Stromquelle 30 hat unter diesen Umständen keine besondere Bedeutung.The size of the individual bias currents is not particularly important. According to the invention, it has been found that it is very desirable that the alternating current that serves as a bias current flowing from a solid conductor, the part z. B. the electrode 15 forms, in the loading area lies the size of the measuring current and is preferably somewhat larger than this measuring current at the electrode. In the embodiment shown in Fig. 2, a DC power source 30 is shown as a measuring current source (also shown in Fig. 1), which is connected to the electrodes in such a way that it lies between the center windings 31 and 32 of the secondary windings 24 and 27, respectively . It has been found that, under these circumstances, the pair of solid conductors forming the electrode 14 and that forming the electrode 18 act as a substantially non-polarizing electrode which very satisfactorily the direct current from the direct current source 30 between the electrodes 14 and 18 heads. The direction of the polarity of the current source 30 is of no particular importance in these circumstances.

Wenn eine dieser Elektrodenpaaranordnungen als Potential meßelektrode anstatt als Elektrode zum Aufbringen des Meß stromes in den Boden verwendet wird, sollte der Scheitelwert des Wechselstromvorspannungspotentials wenigstens im Bereich der zu messenden Potentialdifferenz liegen und vorzugsweise das mittlere Vorspannungspotential wenigstens so groß sein wie das Meßpotential. Es soll also in Fig. 1 und 2 das Potential zwischen den Sekundärwicklungen 25 und 26 des Transformators einen Spitzenwert von wenigstens im Bereich des Gleichstrompotentials zwischen den Mittelwicklungen die ser Sekundärwicklungen haben, und insbesondere soll die mittlere Spannung jeder dieser Sekundärwicklungen so groß wie das Gleichstrompotential sein.If one of these electrode pair arrangements is used as a potential measuring electrode instead of as an electrode for applying the measuring current into the ground, the peak value of the alternating current bias potential should be at least in the range of the potential difference to be measured and preferably the mean bias potential should be at least as large as the measuring potential. Thus, it is intended in Fig. 1 and 2, the potential between the secondary windings 25 and 26 of the transformer a peak value of at least in the region of DC potential having ser secondary windings between the mid-windings, and in particular, the average voltage of each of these secondary windings to as high as the DC potential to be .

In gleicher Weise bilden die Mittelwicklungen 33 und 34 der Sekundärwicklungen 25 und 26 des Transformators 28, die den Wechselstromvorspannungsstrom auf die Elektroden 16 bzw. 14 aufgeben, die Elektroden, zwischen welchen das Gleichstrom potential gemessen wird. Entsprechend sind diese Mittelwicklungen mit dem Gleichstromspannungsbandschreiber 35 verbunden. Wie bekannt, läuft das Aufzeichnungsband, auf welchem der Potential abfall der Elektrode 15 und 16 zur Beobachtung aufgezeichnet wird, üblicherweise synchron mit der Bewegung der Elektroden in dem Bohrloch. Beispielsweise kann das Kabel 13 über eine Wenderolle 36 laufen, welche das Kabel auf die Aufnahmewinde 37 umleitet. Ein mechanischer Abtrieb von der Achse der Wen derolle 36 wird dann zum Antrieb des Aufzeichnungsbandes ver wendet. Dies ist mit der gestrichelten Linie 38 in Fig. 1 dargestellt.In the same way, the center windings 33 and 34 of the secondary windings 25 and 26 of the transformer 28 , which apply the AC bias current to the electrodes 16 and 14 , respectively, form the electrodes between which the DC potential is measured. Accordingly, these center windings are connected to the DC voltage chart recorder 35 . As is known, the recording tape on which the potential drop of the electrodes 15 and 16 is recorded for observation usually runs synchronously with the movement of the electrodes in the borehole. For example, the cable 13 can run over a turning roller 36 which redirects the cable to the take-up thread 37 . A mechanical output from the axis of Wen derolle 36 is then used to drive the recording tape ver. This is shown by the dashed line 38 in FIG. 1.

Die Enden der Leiter des Kabels 13 sind in den Sekundärwicklun gen des Stromtransformators 28 mittels Schleifringen (nur teil weise dargestellt) an der Aufnahmewinde 37 verbunden, wie es eben falls bekannt ist. Fig. 1 zeigt dies nur schematisch. Die elek trischen Verbindungen sind in Fig. 2 deutlicher dargestellt.The ends of the conductors of the cable 13 are connected in the secondary windings of the current transformer 28 by means of slip rings (only partially shown) on the take-up thread 37 , as is just known. Fig. 1 shows this only schematically. The electrical connections are shown in Fig. 2 more clearly.

Selbstverständlich kann eine Quelle für Wechselstrom mit sehr niedriger Frequenz anstelle der Gleichstromquelle 30 verwendet werden, was einen kleinen Vorteil bringt. In diesem Fall kann der Gleichstromschreiber 35 durch ein schreibendes Wechsel strompotentiometer ersetzt werden, das auf dieser Frequenz ar beitet.Of course, a very low frequency AC source can be used in place of the DC source 30 , which has a small advantage. In this case, the direct current recorder 35 can be replaced by a writing alternating current potentiometer, which operates at this frequency.

In jedem Fall können die Stromquelle 30 und der Schreiber 35 mit einer Frequenz unterhalb der der Wechselstromquelle 29 betrie ben werden. Wie oben erläutert, hat z. B. die Wechselstromquelle 29 eine Frequenz von 400-1000 Hz, während die Stromquelle 30 vorzugsweise eine Gleichstromquelle oder eine Quelle für Wech selstrom nicht mit über 30 Hz ist. In any case, the power source 30 and the recorder 35 can be operated at a frequency below that of the AC power source 29 . As explained above, e.g. B. the AC power source 29 has a frequency of 400-1000 Hz, while the power source 30 is preferably a DC power source or a source of AC power not over 30 Hz.

Es ist verständlich, daß, da der Wechselstrom als Vorspannung auf in relativ dichtem Abstand liegende Elektroden aufgegeben wird (vorzugsweise liegt der die Elektroden 21 und 22 trennen de Isolator 23 z. B. im Bereich von etwa 30 cm und vor zugsweise im Bereich vor nur einigen Zentimetern), ein sehr geringer Strom notwendig ist, um einen Vorspannungs strom mit der gleichen Größe aufzugeben wie die des zugeführ ten Gleichstromes. Bei der dargestellten Anordnung ist meist eine Stromzuführung von nur wenigen Watt notwendig. Daraus ist zu ersehen, daß der Abstand zwischen den Elektrodenelementen jedes Paares im Vergleich von ¹/₅₀ oder weniger des Abstandes zwischen benachbarten Elektroden, z. B. dem Abstand L ₁ ist.It is understandable that since the alternating current is applied as a bias voltage to electrodes located at a relatively close distance (preferably the electrodes 21 and 22 separating the insulator 23 are, for example, in the range of approximately 30 cm and preferably in the range in front only a few centimeters), a very low current is necessary to apply a bias current of the same size as that of the direct current supplied. In the arrangement shown, a power supply of only a few watts is usually necessary. It can be seen that the distance between the electrode elements of each pair compared to ^_1/50 or less of the distance between adjacent electrodes z. B. the distance L ₁ .

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die bei einer anderen üblichen Untersuchungsanordnung angewendet ist. Hier bildet die Erdoberfläche, die durch das Bezugszei chen 40 dargestellt ist, eine Grenzfläche für den Stromfluß zwischen zwei Paaren 41 und 42 von festen, leitenden, dicht beieinander liegenden Elektroden, die in die Erdoberfläche 40 eingetrieben wurden. Zwei andere Paare von gleichen Elektroden 43 und 44 werden verwendet, um das Potential zwischen dem mitt leren Drittel des Abstandes zwischen den Elektroden 41 und 42 aufzunehmen. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Sekundärwick lungen 45, 46, 47 und 48 von vier Transformatoren 49-52 ent sprechend mit den Elektrodenpaaren 41, 43, 44 und 42 verbunden. Die Primärwicklungen dieser Transformatoren liegen parallel an einer Wechselstromquelle 54, so daß eine Wechselstromvorspan nung zwischen den die Elektrodenpaare bildenden Elektroden fließt. Wie bereits dargelegt, ist es wünschenswert, daß dieser Vorspannungsstrom im gleichen Größenbereich liegt oder grö ßer als die Amplitude des Meßstromes ist, welcher in diesem Fall auf die Mittelwicklungen 56 und 58 der Sekundärwicklungen 45 und 48 der Transformatoren aufgegeben wird. Dies ist der Strom, der durch das Amperemeter 59 gemessen ist, das in Reihe mit dem Gleichstromdynamo 60 geschaltet dargestellt ist. Die Stärke des Gleichstromsignals kann durch einen Regelwiderstand 61 eingestellt oder geregelt werden. Ein Potentiometer 62 oder eine andere Einrichtung zum genauen Bestimmen des Potentials liegt zwischen den Mittelwicklungen 56 und 57. Fig. 3 shows a second embodiment of the invention, which is applied to another conventional examination arrangement. Here, the surface of the earth, represented by reference numeral 40 , forms an interface for the current flow between two pairs 41 and 42 of solid, conductive, closely spaced electrodes which have been driven into the surface 40 of the earth. Two other pairs of the same electrodes 43 and 44 are used to take up the potential between the middle third of the distance between the electrodes 41 and 42 . As shown in Fig. 3, the secondary windings 45, 46, 47 and 48 of four transformers 49-52 are accordingly connected to the electrode pairs 41, 43, 44 and 42 . The primary windings of these transformers are connected in parallel to an alternating current source 54 , so that an alternating current bias voltage flows between the electrodes forming the electrode pairs. As already stated, it is desirable that this bias current is in the same size range or greater than the amplitude of the measuring current, which in this case is applied to the middle windings 56 and 58 of the secondary windings 45 and 48 of the transformers. This is the current measured by ammeter 59 , which is shown connected in series with DC dynamo 60 . The strength of the direct current signal can be set or regulated by a variable resistor 61 . A potentiometer 62 or other means for accurately determining the potential lies between the center windings 56 and 57 .

Wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform ist es wün schenswert, daß die Frequenz des Vorspannungspotentials, die von der Wechselstromquelle 54 kommt, im Vergleich zu der des für die Lieferung des Meßstroms verwendeten Dynamos hoch ist. Wenn, wie in Fig. 3 dargestellt, Gleichstrom für die Meß schaltung verwendet wird, kann die Wechselstromquelle 54 eine Stromfrequenz von z. B. 50-60 Hz haben. Andererseits, wenn eine Quelle für Niederfrequenzwechselstrom anstelle des Gleich stromdynamos 60 verwendet wird, z. B. mit einer Frequenz im Be reich von 10-30 Hz, ist es wünschenswert, daß die Frequenz der Wechselstromquelle 54 wenigstens bei 100 Hz, vorzugsweise im Bereich von 400-1000 Hz liegt.As with the first described embodiment, it is desirable that the frequency of the bias potential coming from the AC source 54 be high compared to that of the dynamo used to deliver the measurement current. If, as shown in Fig. 3, direct current is used for the measuring circuit, the AC source 54 can have a current frequency of z. B. 50-60 Hz. On the other hand, if a source of low frequency alternating current is used instead of the direct current dynamos 60 , e.g. B. with a frequency in the range Be 10-30 Hz, it is desirable that the frequency of the AC power source 54 is at least 100 Hz, preferably in the range of 400-1000 Hz.

In der Praxis können die Elektrodenpaare konstruktiv aus zwei miteinander verbundenen Stangen mit einem Isolierstreifen zwi schen ihnen in Sandwichart zusammengesetzt sein, so daß diese in einem Arbeitsgang eingesetzt werden kann, statt daß getrennt zwei Pfähle einge trieben werden, wie in Fig. 3 dargestellt.In practice, the pairs of electrodes can be constructed constructively from two interconnected rods with an insulating strip between them in sandwich type, so that they can be used in one operation, instead of separately driving two piles, as shown in Fig. 3.

In jedem Fall ist die in Fig. 3 dargestellte Anordnung eine Ausführungsform eines elektrischen Untersuchungssystems, bei dem nicht polarisierende Elektroden für das Einbringen des elek trischen Stroms I in den Boden verwendet werden. Bei der vor herigen Ausführungsform ist es vorzuziehen, im Vergleich zu dem Abstand zwischen benachbarten Elektroden, geringe Abstände zwi schen den beiden Elektrodenelementen vorzusehen, die das Elek trodenpaar bilden. Vorzugsweise liegt der Abstand zwischen den zwei Elektrodenelementen 41 nicht über 2% des Abstandes von der Elektrode 41 z. B. zur Elektrode 43. Wenn auch in beiden Ausfüh rungsformen die Meßschaltungen an die mittleren Windungen der Sekundärspulen des den Vorspannungsstrom erzeugenden Transfor mators angelegt sind, ist es selbstverständlich nicht wesent lich, daß eine Mittelschleife verwendet wird, solange der Meß kreis mit dem Elektrodenpaar verbunden ist.In any case, the arrangement shown in FIG. 3 is an embodiment of an electrical examination system in which non-polarizing electrodes are used for introducing the electrical current I into the ground. In the previous embodiment, it is preferable to provide small distances between the two electrode elements forming the pair of electrodes compared to the distance between adjacent electrodes. The distance between the two electrode elements 41 is preferably not more than 2% of the distance from the electrode 41 z. B. to electrode 43 . If, in both embodiments, the measuring circuits are applied to the central windings of the secondary coils of the transformer generating the bias current, it is of course not essential that a center loop is used as long as the measuring circuit is connected to the pair of electrodes.

Claims

1. Device for geophysical investigation of boreholes, with a measuring current source which is connected to a first and a second electrode arrangement, which are arranged axially at a distance from one another in the borehole, a current measuring device for measuring the measuring current and a voltage measuring device connected to a third and a fourth electrode arrangement is connected, which are arranged axially at a distance from one another between the first and the second electrode arrangement in the borehole, characterized in that the electrode arrangements ( 14, 15, 16, 18 ) are each electrode pairs, the electrodes of which are axially at a distance from one another arranged in the borehole and connected to a first to fourth secondary winding ( 24, 25, 26, 27 ) of an AC transformer ( 28 ), the primary winding of which is fed by an AC power source ( 29 ), the measuring current source ( 30 ) between the secondary windings ( 24, 27 ) is switched with the electrodes of the first and the second electrode arrangement ( 14, 18 ) are connected, and the voltage measuring device ( 35 ) is connected between the secondary part windings ( 25, 26 ) which are connected to the electrodes of the third and fourth electrode arrangement ( 15, 16 ) .

2. Device according to claim 1, characterized in that the alternating current source ( 29 ) supplies an alternating current, the strength of which is substantially equal to that of the measuring current.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the frequency of the alternating current of the alternating current source ( 29 ) is not less than ten times the frequency of the measuring current.

4. The device according to claim 1, characterized in that the measuring current source ( 30 ) is a direct current source.

5. The device according to claim 1, characterized in that the measuring current source ( 30 ) is an alternating current source with low frequency.

6. The device according to claim 5, characterized in that the frequency of the alternating current of the alternating current source ( 29 ) is between 100 and 1000 Hz and that of the measuring current between 10 and 60 Hz.

7. The device according to claim 1, characterized in that the electrodes of each pair of electrodes have a distance of 0.1 L when L denotes the distance between the first and the second electrode arrangement.

8. Procedure for the geophysical investigation of Bohr perforating with a device according to claim 1, characterized, that the electrodes of the electrode pairs with a change voltage can be biased so that an alternating current between the adjacent electrodes of each electrode couple flows.

9. The method according to claim 8, characterized, that the between the electrodes of each pair of electrodes flowing alternating current has a strength that essentially Chen corresponds to the strength of the measuring current.

10. The method according to claim 8, characterized, that the frequency of between the electrodes of each of the Electrode pair flowing AC not below the Is ten times the frequency of the measuring current.

11. The method according to claim 8, characterized, that the measuring current is a direct current.

12. The method according to claim 8, characterized, that the measuring current is an alternating current with a low frequency is.

13. The method according to claim 8, characterized, that the frequency of the between the electrodes of each elec trode pair flowing alternating current between 100 and 1000 Hz and that of the measuring current is between 10 and 60 Hz.

14. The method according to claim 8, characterized in that the electrodes of each pair of electrodes are arranged at a distance of 0.1 L , where L is the distance between the first and the second electrode arrangement.