DE534563C - Verfahren zum Erkennen der durch Tiefbohrloecher durchteuften Bodenschichten mittels elektrischer Widerstandsmessung - Google Patents

Description

• Verfahren zum Erkennen der durch Tiefbohrlöcher durchteuften Bodenschichten mittels elektrischer Widerstandsmessung Die Bestimmung- des von Bohrlöchern durchschlagenen Erdreiches erfolgte bisher gewöhnlich durch Entnähme von Proben in Form zylindrischer Kerne, die durch das Bohrwerkzeug aus dem Erdreich herausgeschnitten und dann zutage gefördert werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es außerordentlich zeitraubend und kostspielig ist, und außerdem ist es häufig schwierig, einwandfreie Kernproben zu erhalten, beispielsweise bei Ölsänden.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen der durch Tiefbohrlöcher durchteuften Bodenschichten mittels elektrischer Widerstandsmessung. Sie bezweckt, ein Verfahren zu schaffen, welches die Nachteile des mechanischen Verfahrens vermeidet und'. in einfacher, sehr schneller, -mit geringen Kosten ausführbarer Weise ermöglicht, die Art und -die Eigenschaften der düichschlagenen Bödenschichten zu erkennen. Die Erfindung- besteht darin, daß der örtliche elektrische spezifische Leitungswiderstand in den verschiedenen Tiefen in den unverröhrten Teilen der Bohrlöcher gemessen wird. .
• Die Erfindung betrifft ferner eine An6rdnung zur Ausführung des neuen Verfahrens. Eine vorzugsweise Ausführungsform besteht darin, daß von drei in das schlammgefüllter unverrohrte Bohrloch- an verschieden langen: isolierten Kabeln hinabgelassenen Elektroden die eine Elektrode mit einem Pol einer mit ihrem anderen Pol geerdeten Stromquelle verbunden ist; während die beiden anderen als Sonden dienenden Elektroden mit einem übertage angeordneten Spannungsmesser verbunden sind.
• Es ist bereits bekannt, aus dem elektrischen Wechselstromwiderstand zwischen mehreren in getrennte Bohrlöcher gebrachten Elektroden Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des zwischen ihnen liegenden Gebietes zu ziehen: Es ist auch ein Versuch beschrieben worden, bei welchem der elektrische Widerstand zwischen einer in ein Bohrloch eingeführten Elektrode und einer anderen weit von ihr entfernten: Elektrode zur Feststellung- des Zusammenhangs von Laugen in einem Salzbergwerk benutzt wurde. Bei diesen bekannten Anordnungen ist es aber im allgemeinen nicht möglich, aus den gemessenen Widerstandswerten gerade den örtlichen: spezifischen Widerstand in verschiedenen Tiefen von Bohrlöchern zu bestimmen. Es ist ferner eine Anordnung. zur Bestimmung des Vorhandenseins leitender Einlagerungen in der Umgebung eines Bohrloches bekannt,. bei welcher an der Bohrvorrichtung selbst Mittel zur. Beobachtung der darin auftretenden magnetischen Induktion -torgesehen sind: Diese Anordnung bann aber nur zur Feststellung magnetisierbarer Substanzen oder solcher sehr hoher elektrischer Leitfähigkeit erfolgversprechend angewendet 'werden.
• Demgegenüber beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß der örtliche elektrische spezifische Leitungswiderstand einen Parameter darstellt, der die verschiedenen Bodenschichten genügend kennzeichnet, um voll der bei der-Messüng "enthaltdnen- Zahl auf die Art und Beschaffenheit der Erdschicht schließen zu können. r Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer Anordnung zur Durchfühfung des-Verfahrens gemäß- der Erfindung beispielsweise schematisch dargestellt. ;@ Die Meßvorrichtung besteht im wesentlichen aus drei isolierten Kabeln 1; 2 und' 3:, die in das Bohrloch 4 hinein sich . erstrecken und unten je eine in das Wasser des Bohr-Loches 5 eintauchende Elektrode A, M und N tragen. Die Abstände A111- rund ALV - r' sind gegenüber dem Durchmesser des Bohr-. Loches groß gewählt und 'sind etwa zehn- bis zwanziganal -so groß -wie dieser Durchmesser. Die Elektrode A dient dazu, - den Strom in das Erdreich- zu leiten, während die Elektroden I11 und N zum.Messen des auf die Ohmsche Wirkung zurückzuführenden Potehtialünterschieds zwischen diesen beiden Punkten beim-Durchfluß des Stromes im Erdreich dienen.
• Um durch die Elektrode -A einen Strom zu schicken; wird diese durch ein isoliertes Kabel i mit dem 'einen Pol einer übertage angeordneten elektrischen Stromquelle E-verbunden, deren anderer Pol bei B nahe dem Bohrloch geerdet ist.. Um den Potentialunterschied zwischen 11l und N zu messen, werden diese -beiden -Elektroden mit Hilfe isolierter Kabel 2 und 3 beispielsweise an den Kleininen eines übertage angeordneten PotentiometersP befestigt. -Da die Abständen undr', die Stromstärke i, die beispielsweise durch ein Amperemeter "geanessen wird, und der am Potentiometer gemessene Potentialunterschied d T7 zwischen !1l und N bekannt sind, kann der mittlere spezifische Widerstand O des Erdreiches - in der Umgebung der Meßvörrchtung A,. lll, N berechnet werden.
• Nachstehend soll ein Beispiel einer Berechnung gegeben werden, -wenn das Erdreich in der Nähe der Meßvörrichtung im wesentlichen Homogen ist.
• Durch den über die Elektrode A in das Erdreich gesandten Strom i entsteht durch die Ohmsche Wirkung eine Anzahl von die Elektrode A umgebenden gleichpotentialen Flächen. Diese Flächen sind infolge der Symmetrie im wesentlichen sphärisch um die Elektrode A. herum zentriert, vorausgesetzt ,jedoch, daß erstens die Zone in der. unmittelbaren Umgebung der Elektrode A, in welcher das mit Wasser gefüllte- Bohrloch und die Größe der Elektrode A eine gewisse Störung verursachen, -und- zweiteins die weit von A entfernten Zonen, woselbst die gleichpotentialen Flächen durch den Erdschluß B öder die Heterogenität des Erdreiches (Metallrohr der Bohrung usw:) beeinflüßt werden, außer Betracht bleiben.
• Insbesondere sind die gleichpotentialen Flächen S und S', die durch die Punkte M und N gehen, infolge der für r und- r' gewählten Abmessungen im wesentlichen Kugelflächen. Diese Flächen schneiden die Wasser-Säule des Bohrloches ohne merkliche Deformation. Die Messung des Potentialunterschieds. zwischen den in das Wasser eintauchenden Elektroden 11l und N ergibt -mithin den gleichen Betrag wie eine im Innern des Erdreiches in den gleichen Abständen r und r' von der Elektrode A vorgenommene Messung: Die Anwendung des Ohmschen Gesetzes auf die zwischen den Kugelflächen S und S' mit den Radien.r und r' herrschenden Spannungsverhältnisse führt zu - der Formel für den speiifisclfen Widerstand nach- welcher der gesuchte spezifische Widerstand sich berechnen läßt, da alle Größen der rechten Seite der Gleichung bekannt sind.
• Wenn .das Gebirge aus Schichten besteht, die in der Nähe der Meßvorrichtung A, 11I, N nicht mehr als homogen angesprochen werden können, werden die Berechnungen schwierigen, führen jedoch trotzdem zu für praktische Zwecke genügend genauen Ergebnissen..

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Erkennen der durch Tiefbohrlöcher durchteuften Bodenschichten .mittels elektrischer Widerstandsmessung, dadurch -gekennzeichnet, daß der örtliche elektrische spezifische Leitungswiderstand in verschiedenen Tiefen in den uriverrohrten Teilen der Bohrlöcher gar messen wird. -z. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch zdadurch gekennzeichnet; - daß von drei in das -schlämmgefüllte,. - uriverrohrte Bohrloch an werschieden langen isolierten Kabeln hinabgelassenen: Elektroden die eine Elektrode mit einem Pol einer mit ihrem anderen Pol geerdeten Stromduelle verbunden ist, während die beiden anderen als Sonden dienenden Elektroden mit einem übertage angeordneten Spannungsmessen verbunden sind.