DE681396C

DE681396C - Method and device for determining the direction of the strike, the direction of the fall and, if necessary, the angle of fall of the soil layers penetrated by a borehole

Info

Publication number: DE681396C
Application number: DES126331D
Authority: DE
Inventors: Henri Georges Doll
Original assignee: Societe de Prospection Electrique Schlumberger SA
Current assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Priority date: 1936-03-18
Filing date: 1937-03-09
Publication date: 1939-09-21

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Richtung des Streichens, des Fallsinnes und gegebenenfalls des Fallwinkels der von einer Bohrung durchschlagenen Bodenschichten Zur Bestimmung der Richtung des Streichens, des Fallsinnes und gegebenenfalls des Fallwinkels der von einer Bohrung durchschlagenen Bodenschichten hat man bisher in den ungerohrten, mit Wasser und Schlamm gefüllten Bohrlöchern künstlich Potentialdifferenzen erzeugt; es waren aber zur Durchführung dieser Verfahren ziemlich komplizierte Apparate erforderlich.Method and device for determining the direction of the stroke, the direction of fall and, if applicable, the angle of fall of a hole Soil layers To determine the direction of the strike, the direction of the fall and, if necessary the angle of fall of the soil layers penetrated by a borehole has been known up to now Artificially potential differences in the unthreaded boreholes filled with water and mud generated; but the apparatus used to carry out these procedures was rather complicated necessary.

Die Erfindung hat ein neues Verfahren zum Gegenstand, das sich mit einem leicht zu bedienenden und einfachen Apparat durchführen läßt und auch bei nicht homogenem Boden zuverlässige Meßergebnisse ergibt. Das Verfahren der Erfindung beruht auf der Erscheinung der spontanen Polarisation. The invention has a new method as its object, which deals with an easy-to-use and simple apparatus and also with non-homogeneous soil gives reliable measurement results. The method of the invention is based on the phenomenon of spontaneous polarization.

In einem mit Wasser oder Schlamm angefüllten Bohrloch entstehen spontan in der Höhe der porösen Schichten elektrische Ströme, die insbesondere von dem sog. Strömungspotentialeffekt (Elektrofiltration) verursacht sind und die Ursache für das Auftreten von leicht meßbaren Potentialdifferenzen bilden. Man kann diese Effekte dadurch zur Erscheinung bringen, daß man in das das Bohrloch anfüllende Wasser (oder Schlamm) eine bewegliche isolierte Elektrode hinabsenkt, die an der Oberfläche mit einem Potentiometer verbunden ist, dessen andere Klemme geerdet ist. Man stellt dann fest, daß, wenn die bewegliche Elektrode in die Höhe von porösen Schichten gelangt, das Potentiometer die betreffenden Potentialdifferenzen registriert. They arise spontaneously in a borehole filled with water or mud Electric currents at the level of the porous layers, in particular from the so-called. Streaming potential effect (electrofiltration) and the cause of form the occurrence of easily measurable potential differences. You can have these effects make it appear by pouring into the water filling the borehole (or Mud) descends a movable insulated electrode that is attached to the surface with connected to a potentiometer, the other terminal of which is grounded. One poses then found that when the movable electrode is equal to porous layers reaches, the potentiometer registers the relevant potential differences.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die in den Diagrammen aufgezeichneten Potential differenzen sich in ganz scharfer Weise beim Übergang von einer porösen Schicht zu einer nicht porösen Schicht ändern und klar in dem aufgezeichneten Diagramm selbst bei einer Verschiebung der Meßsonde von nur einigen Zentimetern sichtbar sind. The present invention is based on the fact that the The potentials recorded in the diagrams differ in a very sharp manner Change from a porous layer to a non-porous layer and clear in the recorded diagram even if the Measuring probe from only a few centimeters are visible.

Wenn man annimmt (Abb. I), daß ein senkrechtes Bohrloch S zylindrischer Form eine poröse Schicht unter einem bestimmten Winkel durchschlägt, so entspricht dieser Winkel dem Fallwinkel der Schicht. Die Trennebene P der beiden Schichten, der nicht porösen und porösen, schneidet die zylindrische Wandung des Bohrloches in einer geneigten Ellipse E, deren Scheitelpunkte A, A' in verschiedenen Höhen liegen. If one assumes (Fig. I) that a vertical borehole S is more cylindrical Shape breaks through a porous layer at a certain angle, then corresponds to this angle is the angle of fall of the layer. The parting plane P of the two layers, the non-porous and porous, cuts the cylindrical wall of the borehole in an inclined ellipse E, the vertices A, A 'of which are at different heights lie.

Mißt man die spontanen Potentialen an Punkten N, N', die in gleicher Höhe im Bohrloch liegen, sich jedoch auf verschiedenen Seiten der Ebene der EllipseE und in der Nähe der Bohrlochwandung befinden, so erhält man offensichtlich verschiedene Werte, da der Punkt N sich beispielsweise gegenüber einer porösen Schicht befindet, während der Punkt N' gegenüber einer nicht porösen Schicht liegt. Wenn somit das Bohrloch geneigte poröse und nicht poröse Schichten durchschlägt, ändern sich die spontanen Potentiale, die im Bohrloch vorhanden sind, nicht nur in Abhängigkeit von der Tiefe, sondern ebenso bei in ein und derselben Höhe gelegenen Punkten nach der Lage dieser Punkte zur Bohrlochwandung. Diese Änderungen des Potentials werden selbst eine Funktion der Lage und der Größe des Einfallens der Schichten sein. If one measures the spontaneous potentials at points N, N ', which are in the same Height in the borehole, but on different sides of the plane of the ellipseE and are close to the borehole wall, obviously different ones are obtained Values, since the point N is, for example, opposite a porous layer, while the point N 'is opposite a non-porous layer. So if that If the borehole breaks through inclined porous and non-porous layers, the changes spontaneous potentials that are present in the borehole, not only in dependence from the depth, but also at points located at the same height the position of these points to the borehole wall. These changes in potential will be itself be a function of the position and size of the dip of the layers.

Die Erfindung besteht nun darin, daß die Werte des sich spontan in der Flüssigkeit bildenden elektrischen Feldes in verschiedenen, räumlich genau festlegbaren, quer zur Bohrlochachse und gegebenenfalls zusätzlich auch längs der Bohrung verteilten Punkten mittels einer Vorrichtung, deren Lage und Orientierung im Bohrloch bekannt ist, gemessen und miteinander verglichen werden. The invention consists in the fact that the values of the spontaneously in the liquid-forming electric field in different, spatially precisely determinable, distributed transversely to the borehole axis and, if necessary, also along the borehole Points by means of a device whose position and orientation in the borehole are known is to be measured and compared with each other.

Das Messen der Potential differenzen kann dabei durch Absenken einer exzentrisch zur Bohrlochachse drehbaren oder mehrerer, in einer waagerechten Ebene exzentrisch zur Bohrlochachse fest angeordneter Elektroden erfolgen.The measurement of the potential differences can be done by lowering a Eccentric to the borehole axis rotatable or several, in a horizontal plane eccentric to the borehole axis of fixed electrodes.

Einige Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht. Some devices for carrying out the method according to the invention are illustrated in the drawings, for example.

Abb. 2 erläutert einen Körper mit drei Elektroden, die in den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks in einer Ebene senkrecht zur Achse des Körpers angeordnet sind. Fig 2 illustrates a body with three electrodes in the tips an equilateral triangle arranged in a plane perpendicular to the axis of the body are.

Abb. 3 zeigt das mit dem Körper nach Abb. 2 erhaltene Meßbild, wobei die Messungen der Potential differenzen zwischen jeder der Elektroden und einem festen Punkt auf dem Erdboden erfolgt sind. Fig. 3 shows the measurement image obtained with the body according to Fig. 2, wherein the measurements of the potential differences between each of the electrodes and one fixed point on the ground.

Abb. 4 veranschaulicht das mit dem Körper nach Abb. 2 erhaltene photographische Bild, das die Lage und Orientierung im Bohrloch festlegt. Fig. 4 illustrates the photographic obtained with the body of Fig. 2 Image that defines the position and orientation in the borehole.

Abb. 5 ist ein Schema, das zeigt, wie man aus den erhaltenen Diagrammen die Lage und die Größe der Neigung, wenn die Achse des Bohrlochs senkrecht angenommen ist, herleiten kann. Fig. 5 is a scheme that shows how to get from the obtained diagrams the location and magnitude of the slope when the axis of the borehole is taken perpendicular is, can derive.

Abb. 6 ist ein Schema, das zeigt, wie man aus den erhaltenen Diagrammen dieselben Feststellungen treffen kann, wenn die Achse des Bohrlochs nicht senkrecht ist. Fig. 6 is a scheme that shows how to get from the obtained diagrams can make the same statements if the axis of the borehole is not perpendicular is.

Abb. 7 erläutert eine andere Ausführungsform des in Abb. 2 dargestellten Körpers. FIG. 7 illustrates another embodiment of that shown in FIG Body.

In dieser Abbildung sind nur die Teile des Körpers dargestellt, die eine Änderung erfahren haben. In this figure only the parts of the body are shown that have experienced a change.

Abb. 8 zeigt das mit dem abgeänderten Körper erhaltene Meßbild. Fig. 8 shows the measurement image obtained with the modified body.

Abb. g veranschaulicht eine andere Ausführungsform des Körpers, der eine einzige bewegliche Elektrode besitzt, die so eingerichtet ist, daß sie eine Kreisbahn senkrecht zur Achse des Bohrlochs beschreibt. Fig. G illustrates another embodiment of the body that has a single movable electrode which is arranged to have a Describes a circular path perpendicular to the axis of the borehole.

Abb. 10 zeigt in vergrößertem Maßstab bestimmte Einzelheiten des Körpers. Fig. 10 shows, on an enlarged scale, certain details of the Body.

Abb. II ist ein Schema, das dazu dient, die Wirkungsweise des Körpers nach Abb. g und 10 verständlich zu machen. Fig. II is a diagram that serves to illustrate the functioning of the body according to Fig. g and 10 to make understandable.

Abb. 12 zeigt ein mittels dieser Ausführungsform erhaltenes Meßbild. Fig. 12 shows a measurement image obtained by means of this embodiment.

In Abb. 2 bezeichnet I das Tragseil des in das mit Wasser oder Schlamm angefüllte Bohrloch herabgelassenen Körpers, das von vier isolierten Leitern gebildet wird, von denen drei in den Elektroden 2, 3, 4 enden. In Fig. 2, I denotes the suspension cable of the in the water or mud filled borehole lowered body formed by four insulated conductors three of which end in electrodes 2, 3, 4.

Die Linie 5 umgrenzt den festen Körper, in dessen Inneres die an den Elektroden 2, 3, 4 endenden drei Leiter sowie zusätzlich ein Leiter 15 eingeführt sind, dessen Bestimmungszweck im folgenden erläutert wird. The line 5 delimits the solid body, inside which the the electrodes 2, 3, 4 ending three conductors and also a conductor 15 is introduced whose intended purpose is explained below.

Die drei Elektroden2, 3, 4 werden durch drei Seitenarme getragen, derart, daß sie die Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks bilden, dessen Ebene senkrecht zur Achse des Körpers 5 liegt. Die Seitenarme können einstellbar sein, damit die Elektroden für jedes Bohrloch in die Nähe von dessen Wandung gebracht werden können. The three electrodes 2, 3, 4 are carried by three side arms, such that they form the tips of an equilateral triangle, the plane of which is perpendicular to the axis of the body 5 lies. The side arms can be adjustable so that the Electrodes for each borehole can be brought close to its wall.

An seinen Enden besitzt der Körper 5 Führungen 6 und 7, die in bekannter Weise von mehreren Lamellen gebildet werden und sich elastisch gegen die Wandungen des Bohrlochs anlegen können. At its ends, the body has 5 guides 6 and 7, which are known in Way to be formed by several slats and resiliently against the walls of the borehole.

Diese Lamellen können mit Gummi o. dgl. verkleidet sein, um zu vermeiden, daß sie elektrische Störungen hervorrufen. These slats can be covered with rubber or the like in order to avoid that they cause electrical interference.

An dem unteren Teil des Körpers 5 ist irgendeine bekannte Vorrichtung 8 angebracht, um die Lage der Elektroden und gegebenenfalls die Richtung und die Neigung der Achse des Bohrlochs gemäß Abb. 4 fortlaufend festzulegen. Diese Vorrichtung weist beispielsweise eine photographische Kamera mit einem Objektiv 9, einen schaltbaren photographischen Film 10, eine Dosenlibelle mit Luftblase in und eine Bussole 12 auf. Auf dem Gehäuse der Bussole können drei Zeichen 14 (Abb. 4) vorgesehen sein, die der Lage der drei Elektroden entsprechen. Der Körper 5 besitzt außerdem eine Beleuchtungseinrichtung, die beispielsweise von einer durch eine kleine Batterie oder über den Leiter 15 gespeisten elektrischen Lampe I3 gebildet wird. On the lower part of the body 5 is any known device 8 attached to the location of the electrodes and where appropriate the Determine the direction and inclination of the axis of the borehole according to Fig. 4 continuously. This device has, for example, a photographic camera with an objective 9, a switchable photographic film 10, a circular level with air bubble in and a bussole 12. Three characters 14 (Fig. 4) which correspond to the position of the three electrodes. The body 5 possesses also a lighting device, for example from one through a small Battery or via the conductor 15 fed electric lamp I3 is formed.

Gleichzeitig mit der Registrierung auf dem Film Io gemäß Abb. 4 führt man an den Elektroden 2, 3, 4 fortlaufende Messungen der an den Elektroden auftretenden spontanen Potential differenzen in Funktion von der Absenktiefe des Körpers 5 durch. Es ist im gezeichneten Beispiel angenommen, daß die Elektroden 2, 3, 4 an der Erdoberfläche beispielsweise mit drei Potentiometern verbunden sind, die es gestatten, in fortlaufender Weise drei Meßbilder der durch die spontane Polarisation erzeugten Potentialdifferenzen aufzuzeichnen. Die Papierbänder, auf denen sich diese Meßbilder aufzeichnen, werden proportional zu den Absenktiefen, z. B. durch die Zwischenschaltung einer kalibrierten Druckscheibe, verschoben, die gegen das Tragseil anliegt. Vorzugsweise werden diese Meßbilder in großem Tiefenmaßstab, beispielsweise im Verhältnis 1 : 1o oder sogar 1 :5, aufgezeichnet. Simultaneously with the registration on the film Io according to Fig. 4 leads On electrodes 2, 3, 4, continuous measurements of those occurring on the electrodes are made spontaneous potential differences as a function of the lowering depth of the body 5 by. It is assumed in the example shown that the electrodes 2, 3, 4 on the earth's surface for example connected to three potentiometers that allow in continuous Way three measurements of the potential differences generated by the spontaneous polarization to record. The paper tapes on which these measurement images are recorded will proportional to the sinking depths, e.g. B. by interposing a calibrated Thrust washer, moved, which rests against the suspension cable. Preferably these are Measurement images on a large depth scale, for example in a ratio of 1: 1o or even 1: 5 recorded.

Wenn man gemäß Abb. I annimmt, daß das Bohrloch zwei Schichten, eine poröse und eine nicht poröse, durchschlägt, die durch die Ebene P getrennt sind, erhält man beispielsweise die drei Diagramme C, C' und C" auf dem Meßbild der Abb. 3, deren Ausrichtung und Vergleich Tiefenmarken f, f', f", die gleichzeitig in die drei Diagramme im Verlauf der Registrierung eingetragen sind, gestatten. Diese Diagramme, die sich untereinander ähneln, jedoch gegeneinander verschoben sind, können eines aus dem anderen durch einfache Verlagerung in der Längsrichtung hergeleitet werden. Assuming according to Fig. I that the borehole has two layers, one porous and one non-porous, punctures, which are separated by the plane P, one obtains, for example, the three diagrams C, C 'and C "on the measurement image in Fig. 3, their alignment and comparison of depth marks f, f ', f ", which appear simultaneously in the three diagrams are entered in the course of the registration. These diagrams, which are similar to one another, but are shifted from one another, can have one can be derived from the other by simple displacement in the longitudinal direction.

Es soll jetzt untersucht werden, wie diese Diagramme zur Bestimmung der Richtung und des Richtungssinns der Schicht dienen können. Um die Erklärung zu vereinfachen, sei zunächst angenommen, daß das betrachtete Bohrloch annähernd senkrecht ist, was übrigens ein sehr häufiger Fall ist. Let us now examine how these diagrams are used to determine the direction and sense of direction of the layer can serve. To the explanation To simplify, it is initially assumed that the borehole under consideration is approximately is perpendicular, which, by the way, is a very common case.

Man mißt beispielsweise die Unterschiede a und b (Abb. 3), die zwischen dem Diagramm C, das der Elektrode 2 entspricht, und den Diagrammen C' und C" bestehen, die den Elektroden 3 und 4 entsprechen. For example, one measures the differences a and b (Fig. 3) between consist of diagram C, which corresponds to electrode 2, and diagrams C 'and C ", which correspond to electrodes 3 and 4.

In der Abb. 5 stellen die Geraden D, D', D" schaubildlich die Bahnen der Elektroden 2, 3, 4 während der Registrierung dar, d. h. praktisch drei Erzeugende des Bohrlochs. Wenn man diese drei Erzeugenden, die nach der Annahme senkrecht sind, durch eine waagerechte Ebene schneidet, erhält man drei Punkten, M', M". Es genügt dann, auf der Geraden D', ausgehend vom Punkt M', die Länge a und auf der Geraden D", ausgehend vom Punkt M", die Länge b aufzutragen, wobei man selbstverständlich dem für die Registrierung gewählten Tiefenmaßstab Rechnung zu tragen hat. Man erhält auf diese Weise PunkteM, und M2, derart, daß die Punkte M, Mt, M2-die TrennungsebeneP der Schichten bestimmen. In Fig. 5, the straight lines D, D ', D "graphically represent the paths of electrodes 2, 3, 4 during registration, i.e. H. practically three generators of the borehole. If we consider these three generators, which, according to the assumption, are perpendicular, cuts through a horizontal plane, you get three points, M ', M ". It is sufficient then, on the straight line D ', starting from the point M', the length a and on the straight line D ", starting from point M", apply the length b, of course must take into account the depth scale selected for registration. You get in this way points M, and M2, such that points M, Mt, M2-the plane of separation P. determine the layers.

Gleichzeitig wird in der waagerechten Ebene M, M', M" die Nordrichtung N in bezug auf das Dreiecks, M', M" durch die Lage der Spitze der Bussole 12 auf der photographischen Platte (Abb. 4) angegeben. At the same time, the north direction becomes in the horizontal plane M, M ', M " N in relation to the triangle "M ', M" by the position of the apex of the bussole 12 of the photographic plate (Fig. 4).

Bei dieser Bestimmung ist sofort ersichtlich, daß auf Grund der durch den Körper 5 ermittelten Größen die Lage der Ebene P gegenüber derjenigen der waagerechten Ebene und der Richtung festgelegt ist. Man kann infolgedessen durch irgendein beliebiges Verfahren der Berechnung, der graphischen Darstellung oder auch sonstwie die Lage und die Größe des Einfallens ermitteln. With this determination it is immediately apparent that due to the through the body 5 determined sizes the position of the plane P compared to that of the horizontal Level and direction is set. As a result, one can go through any one Method of calculation, graphical representation or otherwise the location and determine the size of the dip.

Es soll jetzt der Fall untersucht werden, daß das Bohrloch nicht genau senkrecht ist (Abb. 6). We shall now investigate the case that the borehole does not is exactly vertical (Fig. 6).

In diesem Fall befindet sich die Blase II der Dosenlibelle auf der Photographie nicht mehr in der Mitte der Libelle, sondern annimmt eine Lage ein, die einerseits dem Winkel der Achse des Bohrlochs mit der Senkrechten und anderseits der Richtung der Senkrechten gegenüber den drei Erzeugenden D, D', D" entspricht. Von irgendeinem Punkt 0 der Achse des Bohrlochs (Abb. 6) kann man dlso die Richtung OV dieser Senkrechten einzeichnen. In this case, bubble II of the circular level is on the Photography is no longer in the middle of the dragonfly, but assumes a position on the one hand the angle of the axis of the borehole with the vertical and on the other hand corresponds to the direction of the perpendicular with respect to the three generatrices D, D ', D ". From any point 0 on the axis of the borehole (Fig. 6) one can dlso the direction Draw the OV of this vertical.

Die senkrechte Ebene zu OV ist dann eine waagerechte Ebene, in dieser gibt die magnetisierte Spitze die Nordrichtung ON an. Damit diese Bedingung streng verwirklicht wird, verwendet man übrigens zur Vorsicht eine Bussolenadel, die in einem Kardangestell angeordnet ist, so daß die Drehachse der Nadel ständig senkrecht ist. The vertical plane to OV is then a horizontal plane in this one the magnetized tip indicates the north direction ON. So that this condition is strict is realized, incidentally, as a precaution, a pen and ink needle is used, which is in a cardan frame is arranged so that the axis of rotation of the needle is always perpendicular is.

Im übrigen gilt die gleiche Bestimmung, die es in Abb. 5 gestattet hat, ausgehend von den Punkten M, M', M", die in einer zu den Geraden D, D'> Di senkrechten Ebene gelegen sind, die Punkte M, M1, M2 zu ermitteln, die die Ebene P festlegen. Die Lage dieser Ebene gegenüber der waagerechten Ebene H und der Nordrichtung ON ist dadurch festgelegt. Wie in dem vorhergehenden Fall, kann man nun durch ein beliebiges Verfahren der Berechnung, der graphischen Darstellung oder sonstwie die Größe und die Richtung des Einfallens feststellen. Otherwise, the same provision applies as in Fig. 5 has, starting from the points M, M ', M ", which in a to the straight line D, D'> Located on the vertical plane, determine the points M, M1, M2 that make up the plane Set P. The position of this level in relation to the horizontal level H and the north direction ON is thereby determined. As in the previous case, one can now by any method of calculation, graphing or otherwise determine the size and direction of the dip.

Abb. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Abb. 2. Die drei Elektroden2, 3, 4 sind mit drei Segmenten I6, I7, I8 eines Kollektors verbunden, die über eine vom Motor 20 bewegte Bürste 19 und einen Kontakt 21 abwechselnd mit einem einzigen elektrischen Leiter 43 in Verbindung kommen. Fig. 7 shows another embodiment of the device according to Fig. 2. The three electrodes 2, 3, 4 are with three segments I6, I7, I8 of a collector connected, via a brush 19 moved by the motor 20 and a contact 21 alternately come with a single electrical conductor 43 in connection.

Der Leitungsdraht 43 ist an der Oberfläche z. B. mit einem Millivoltmeter mit sehr geringer Zeitkonstante verbunden, das mittels irgendeiner bekannten Registrierungseinrichtung, vorzugsweise einer photographischen, als registrierender Oscillograph arbeitet. The lead wire 43 is on the surface z. B. with a millivoltmeter connected with a very low time constant, which by means of any known registration device, preferably a photographic, as a recording oscillograph works.

Der Motor 20 kann in beliebiger Weise angetrieben werden. Er kann ein mechanischer Motor mit Uhrwerks antrieb sein, dessen Auslösung in beliebiger Weise im Augenblick, wo die Messungen beginnen, bewirkt wird. The motor 20 can be driven in any desired manner. He can be a mechanical motor with clockwork drive, its triggering in any Way is effected at the moment the measurements begin.

Er kann aber auch ebenso ein elektrischer Motor sein, der von einem in dem Körper selbst untergebrachten Element oder von der Erdoberfläche her durch besondere Leiter gespeist wird. Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Nachdem der Körper im Bohrloch bis in die Höhe herabgelassen ist, in der die Messungen vorgenommen werden sollen, setzt man den Motor in Betrieb, der bei seiner Umdrehung die Bürste Ig des Kollektors mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise einer Umdrehung pro Sekunde betreibt. Die drei Elektroden 2, 3, 4 werden dadurch abwechselnd in Verbindung mit dem Leiter 43 gebracht. Das Registrierorgan zeigt also nacheinander für jede Umdrehung der Bürste Ig die durch die Elektroden 2, 3, 4 gemessenen Potentialdifferenzen an, wobei es immer plötzlich von einem registrierten Wert auf den anderen übergeht. Die Angaben des Millivoltmeters werden beispielsweise auf einem Band photographischen Papiers registriert, das sich in Funktion der Tiefe der Elektroden verschiebt. Es werden drei Diagramme 22, 23, 24 (Abb. 8) aufgenommen, die den Potentialdifferenzen zwischen den drei Elektroden 2, 3, 4 und irgendeinem festen Punkt an der Erdoberfläche entsprechen.But it can also be an electric motor driven by a element housed in the body itself or from the surface of the earth special conductor is fed. This device works as follows: After the body has been lowered in the borehole to the height at which the measurements are to be made, you put the motor in operation, which is at its revolution the brush Ig of the collector at a speed of, for example, one Revolutions per second operates. The three electrodes 2, 3, 4 are thereby alternately brought into connection with the conductor 43. The register therefore shows one after the other for each revolution of the brush Ig the potential differences measured by the electrodes 2, 3, 4 where it always suddenly changes from one registered value to the other. The millivolt meter readings are photographic, for example, on a tape Paper registered, which shifts as a function of the depth of the electrodes. It three diagrams 22, 23, 24 (Fig. 8) are added showing the potential differences between the three electrodes 2, 3, 4 and any fixed point on the earth's surface correspond.

Diese drei Diagramme 22, 23, 24 entsprechen den Diagrammen C, C', C" in Abb. 3. These three diagrams 22, 23, 24 correspond to diagrams C, C ', C "in Fig. 3.

Da die Kollektorsegmente I6, I7, I8, wie aus Abb. 7 ersichtlich, verschieden lang gewählt sind, werden die drei Diagramme22, 23, 24 nicht mit derselben Stärke aufgezeichnet. Das Diagramm22, das dem schmalsten Segment I6 entspricht, ist in hellen Linien aufgezeichnet. Das Diagramm 23, das dem Segment I7 und infolgedessen der Elektrode 3 entspricht, ist in wenig dunkleren Linien aufgezeichnet.Since the collector segments I6, I7, I8, as shown in Fig. 7, are different are chosen long, the three diagrams 22, 23, 24 are not of the same thickness recorded. The diagram22, which corresponds to the narrowest segment I6, is in bright lines recorded. The diagram 23 belonging to the segment I7 and as a result corresponds to the electrode 3 is shown in slightly darker lines.

Schließlich ist das : Diagramm 24, das dem Segment I8 und infolgedessen der Elektrode 4 entspricht, durch noch dunklere Linienführung gekennzeichnet. Man kann daher leicht die jeder Elektrode entsprechenden Diagramme feststellen. Indem sich auf der anderen Seite die Lage jeder der. Elektroden, wie vorher, aus der Photographie der Bus sole feststellen läßt, vollzieht sich die Bestimmung der Lage und der Größe der Neigung der Schichten infolgedessen genau so wie im vorher geschilderten Fall.After all, this is: Diagram 24 belonging to segment I8 and as a result corresponds to the electrode 4, characterized by even darker lines. Man can therefore easily find out the graphs corresponding to each electrode. By doing on the other hand the location of each of the. Electrodes, as before, from the photograph If the bus sole can be determined, the location and size are determined the inclination of the layers as a result, exactly as in the case described above.

Abb. g zeigt eine Ausführungsform, bei der die Messungen der Potentialdifferenzen mittels einer um die Achse des Bohrlochs beweglichen Elektrode durchgeführt werden. Fig. G shows an embodiment in which the measurements of the potential differences be carried out by means of an electrode movable about the axis of the borehole.

Der Körper selbst gleicht demjenigen nach Abb. 2 und besitzt neben den Führungsorganen 6 und 7 auch den photographischen Apparat 8, der die Messung der Neigung und Lage der Achse des Bohrlochs gestattet.The body itself resembles that of Fig. 2 and has next to the guide organs 6 and 7 also the photographic apparatus 8, which the measurement the inclination and position of the axis of the borehole.

Unterhalb des unterew Führungsorgans 7 ist der Apparat angeordnet, der die Verschiebungen der Elektrode steuert. Der Apparat ist in einem mit Ö1 angefüllten dichten Gehäuse 25 enthalten. Dieses Gehäuse enthält (Abb. io) einen Motor 26 mit Geschwindigkeitsreduktor, der beispielsweise von einer Batterie über elektrische Leiter 27 und 28 gespeist wird. Der Motor 26 versetzt einen Isolierarm 29 in Drehung, dem er eine konstante Geschwindigkeit, beispielsweise von einer Umdrehung in der Minute, gibt. Dieser Isolierarm trägt an seinem Ende die Elektrode 30, die mit einer Bürste 3I verbunden ist. Diese Bürste liegt an einem Kollektor 32 von kreisförmiger Gestalt an, der eine schmale Lücke 33 aufweist. Dieser Kollektor ist durch eine Leitung 34 mit einem Meßapparat, Millivoltmeter, Potentiometer o. dgl., verbunden, der an der Erdoberfläche angeordnet und mit seiner anderen Klemme geerdet ist. The apparatus is arranged below the lower guide member 7, which controls the displacements of the electrode. The apparatus is in one filled with oil sealed housing 25 included. This housing contains (Fig. Io) a motor 26 with Speed reducer, for example from a battery via electric Conductors 27 and 28 is fed. The motor 26 sets an insulating arm 29 in rotation, which he has a constant speed, for example of one revolution in the Minute, there. This insulating arm carries at its end the electrode 30, which with a Brush 3I is connected. This brush rests on a collector 32 of circular Shape that has a narrow gap 33. This collector is through one Line 34 is connected to a measuring device, millivoltmeter, potentiometer or the like, which is arranged on the earth's surface and earthed with its other terminal.

Mit der Vorrichtung nach Abb. g wird wie folgt gearbeitet: Wenn eine poröse Schicht in einer bestimmten Tiefe nach bekannten Verfahren festgestellt ist, läßt man den Körper in das Bohrloch bis in die festgestellte Tiefe hinab. The device according to Fig. G works as follows: If a porous layer is determined at a certain depth by known methods, the body is allowed to descend into the borehole to the determined depth.

Diese Tiefe liegt beispielsweise in Abb. II zwischen den PunktenA und A', den Scheiteln der Ellipse, die den Einschnitt der Trennungsebene zwischen den porösen Schichten in das Bohrloch bildet. Die Elektrode 30 bewegt sich dann auf einem Kreis 35, der teils oberhalb und teils unterhalb der Trennebene verläuft, sich also abwechselnd vor einer porösen und einer nicht porösen Wandstelle befindet. Die gemessenen Potentialdifferenzen werden sich infolgedessen zwischen einem Maximum und einem Minimum verändern.This depth lies, for example, in Fig. II between points A. and A ', the vertices of the ellipse which cut the plane of separation between forms the porous layers in the borehole. The electrode 30 then moves on a circle 35, which runs partly above and partly below the parting plane, is located alternately in front of a porous and a non-porous wall. The measured potential differences as a result will be between a maximum and a minimum change.

Diese Potentialdifferenzen werden an der Erdoberfläche mittels eines Millivoltmeters aufgezeichnet, bei dem sich das Aufzeichnungspapier mit konstanter Geschwindigkeit verschiebt.These potential differences are measured on the earth's surface by means of a Millivoltmeters recorded at which the recording paper with constant Speed shifts.

Die Abb. 12 zeigt ein Beispiel eines durch Anwendung dieses Verfahrens erhaltenen Meßbildes. Die Diagrammlinie verläuft im allgemeinen sinusförmig, wobei jede Periode dieser Sinuskurve einer vollständigen Umdrehung der Elektrode 30 entspricht. Man kann leicht auf diesem Diagramm die Maxima und Minima bestimmen, die dem Vorbeigehen der Elektroden an der Linie der größten Neigung der Bodenschicht entsprechen. Fig. 12 shows an example of one made using this method obtained measurement image. The diagram line is generally sinusoidal, where each period of this sinusoid corresponds to one complete revolution of the electrode 30. One can easily determine on this diagram the maxima and minima that go by of the electrodes correspond to the line of greatest slope of the soil layer.

Die im Kollektor 32 vorhandene Lücke 33 kann auf der Zeigerplatte der in dem photographischen Apparat enthaltenen Bus sole verzeichnet sein, so daß ihre Lage bekannt ist. The gap 33 in the collector 32 can be on the pointer plate the bus sole contained in the photographic apparatus must be recorded so that their location is known.

Wenn sich die Bürste 31 vor dieser Lücke befindet, wird der Strom, der von der Elektrode 30 zu dem Potentiometer geht, unterbrochen. Man erhält dann auf dem Meßbild plötzliche Einschnitte, die bei 36 und 37 in Abb. 12 angegeben sind. Mit Hilfe dieser Einschnitte ist es möglich, die Lage der jedem der Diagrammpunkte entsprechenden Elektroden festzustellen, und insbesondere diejenige, die den Minima und Maxima, die die Neigungsrichtung ergeben, entspricht.When the brush 31 is in front of this gap, the current, going from the electrode 30 to the potentiometer is interrupted. You then get Sudden cuts on the measurement image, indicated at 36 and 37 in Fig. 12. With the help of these incisions it is possible to determine the location of each of the diagram points appropriate electrodes to be determined, and in particular those that set the minima and maxima, which give the direction of inclination, corresponds.

Wenn man mit c den angenommenen Abstand auf dem Meßbild der Abb. 12 zwischen den Einschnitten 36 und 37 bezeichnet und mit d den angenommenen Abstand zwischen dem Einschnitt 36 einerseits und dem Minimum 38 der Sinuskurve anderseits, so wird die Größe 2 2 d ein Maß für den Winkel ergeben, um den sich die Elektrode 30 gedreht hat, um aus der Lage, in der die Bürste 3I über die Lücke 33 hinweggeht, in die der Richtung der Linie des größten Einfallens der Trennebene, d. h. der Richtung des gesuchten Einfallens entsprechende Lage, zu gelangen. Da weiter der photographische Apparat 8 der Abb. 2 die Lage der Elektrode 30 in dem Bohrloch gegenüber den geographischen Richtungen, z. B. Norden, zu bestimmen gestattet, wenn sich die Bürste 3I an der Lücke 33 befindet, genügt es, diesen Winkel -dem Winkel hinzuzurechnen, dessen Wert oben angegeben ist, um die Richtung des gesuchten Einfallens zu erhalten. If the assumed distance on the measurement image in Fig. 12 denotes between the incisions 36 and 37 and with d the assumed distance between the incision 36 on the one hand and the minimum 38 of the sinusoid on the other hand, so the size 2 2 d will give a measure of the angle around which the electrode is 30 has rotated to move from the position in which the brush 3I passes over the gap 33, in the direction of the line of greatest incidence of the parting plane, d. H. the direction position corresponding to the desired incidence. Then there is the photographic one Apparatus 8 of Fig. 2 shows the position of the electrode 30 in the borehole with respect to the geographic area Directions, e.g. B. North, allowed to determine when the brush 3I is at the Gap 33 is located, it is sufficient to add this angle -to the angle, its value is given above in order to get the direction of the desired dip.

Es bleibt schließlich noch der Richtungssinn des Einfallens, d. h. die Seite festzulegen, nach der hin die Linie der größten Neigung gerichtet ist. Hierfür hält man den Motor 26 des Apparates an, um die Elektrode 30 stillzusetzen, die dabei in elektrischer Verbindung mit dem Meßapparat bleibt, und verschiebt den ganzen Körper senkrecht im Bohrloch, nachdem er aus seiner Anfangslage entfernt worden ist, so daß die Elektrode von unten nach oben beispielsweise durch die Trennebene der porösen Schicht und der vorher festgestellten nicht porösen Schicht hindurchgeht. Gleichzeitig fährt man fort, die spontanen Potentialdifferenzen auf demselben Meßbild aufzuzeichnen. Finally, there remains the sense of direction of the dip, i. H. determine the side towards which the line of greatest inclination is directed. To do this, the motor 26 of the apparatus is stopped in order to stop the electrode 30, which remains in electrical connection with the measuring apparatus, and moves the whole body vertically in the borehole after being removed from its initial position has been so that the electrode from bottom to top, for example through the parting plane the porous layer and the previously established non-porous layer. At the same time, one continues, the spontaneous potential differences on the same measurement image to record.

Beim Hindurchgehen durch die Trennebene zwischen den porösen und den nicht porösen Schichten wird die Elektrode 30 eine Änderung der Potentialdifferenz anzeigen. Es sei angenommen, daß diese Potentialdifferenz auf demselben Band wie das vorerwähnte Diagramm registriert wird und daß sie den bei 39 für den sich von unten nach oben verschiebenden Apparat gekennzeichneten Verlauf hat. Der Teil 40 des aufgezeichneten Diagramms liegt, wenn man sich unterhalb der Trennebene der Schichten befindet, nach der Annahme auf der Seite der Minima 38, und der aufgezeichnete Teil 41, wenn man sich über der Trennebene befindet, nach der Annahme auf der Seite der Mixima 42. Man kann daraus folgern, daß in dem Bohrloch der Punkt, der dem Maximum 42 entspricht, näher der oberen Schicht liegt als der dem Minimum 38 entsprechende Punkt. Daraus ergibt sich, daß, wenn die Elektrode 30 die dem Maximum 42 entsprechende Lage einnimmt, sie nach der Richtung gerichtet ist, nach der sich die Schichten absenken, also in die Richtung des Einfallens. Die Lage und der Richtungssinn des Einfallens sind also vollkommen festgelegt. When passing through the parting line between the porous and the non-porous layers, the electrode 30 is a change in the potential difference Show. Assume that this potential difference is on the same band as the aforementioned diagram is registered and that it is the at 39 for the one of down and up moving apparatus has the marked course. Part 40 of the recorded diagram is if one is below the parting line of the Layers located, according to the assumption, on the side of the minima 38, and the recorded Part 41, when you are above the parting line, after assuming on the side the Mixima 42. One can deduce from this that in the borehole the point which is the maximum 42 corresponds, is closer to the upper layer than that corresponding to the minimum 38 Period. It follows that when the electrode 30 is the maximum 42 corresponding Assumes position, it is directed in the direction in which the layers are lower, i.e. in the direction of the dip. The position and direction of the The incursions are therefore completely fixed.

Selbstverständlich kann man an den beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zahlreiche Änderungen vornehmen, ohne daß man den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verläßt. Of course, one can use the methods and devices described Make numerous changes without losing the basic idea of the present Invention leaves.

Claims

CLAIMS: I. Method for determining the direction of the stroke, the direction of fall and, if applicable, the angle of fall of a hole Soil layers, characterized in that the values of are spontaneously in the liquid forming electric field in different, spatially precisely definable, transversely to the borehole axis and, if necessary, also distributed along the borehole Points by means of a device whose position and orientation in the borehole are known is to be measured and compared with each other.

2. The method according to claim I, characterized in that by lowering one eccentric to the borehole axis rotatable or several in one horizontal plane eccentric to the borehole axis of fixed electrodes in the vicinity of the borehole walls, the potential differences were measured and compared that arise spontaneously at the contact surfaces of different layers, and simultaneously determined the position and orientation of the measuring device in the borehole will.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1 or 2, characterized by a lowerable into the borehole, with means for display its orientation provided body, which is an eccentric to the body, by insulated lines with a measuring instrument on the surface of the earth has connected electrode, which in itself or together with its support body in the set measuring depth can be moved in a circular arc parallel to the borehole wall is.

4. Apparatus for performing the method according to claim I or 2, characterized by a lowerable into the borehole, with means for display its orientation provided body, which in the same plane perpendicular to the body axis'drei carries electrodes offset by 120 ° to each other, each of which is attached to the earth's surface standing measuring devices are connected by insulated lines.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the three Electrodes are connected to three segments of a collector, which alternate across a rotatable pantograph and a single insulated conductor attached to the Earth surface standing measuring device or measuring devices are connected.

6. Device according to claims 3 to 5, characterized in that that with the lowerable body a device for measuring the inclination and position the axis of the borehole is connected.

7. Device according to claims 3 to 6, characterized by one of the determination of the respective orientation of the body in the borehole and, if necessary also the inclination of the borehole, which are firmly attached to the body and serve as photographic images Device by means of which the setting of a compass and possibly a dragonfly or a pendulum, e.g. B. by intermittently exposing a film strip or the like., is registered.