DE69412825T2 - Elektrisches bohrlochmessungssystem - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Bohrlochmessungssystem. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf ein elektrisches Bohrlochmessungssystem zum Bestimmen des spezifischen elektrischen Widerstandes einer unterirdischen Formation durch ein eingefaßtes Bohrloch hindurch. Herkömmlicherweise umfaßt ein solches System Spannungs- und Stromzufuhrmittel, Spannungs- und Stromsteuermittel, Elektrodenabstützmittel und Spannungs- und Stromverarbeitungsmittel zum Verarbeiten der Ströme und Spannungen, um dadurch den spezifischen elektrischen Widerstand zu bestimmen.
• Es ist gut bekannt, das obige System zur Durchführung von Messungen bei einem Bohrlochvermessungsvorgang anzuwenden, um den spezifischen elektrischen Widerstand der Formation durch die Einfassung des Bohrloches hindurch zu bestimmen. Im allgemeinen werden Metalleinfassungen verwendet, insbesondere solche aus Stahl. Bohrlochtiefen können bis zu einigen Tausend Metern betragen. Beispielsweise hat eine solche Formation eine Struktur aus öltragenden Schichten, die einen spezifischen Widerstand haben, der von jenem der umgebenden Schichten ziemlich verschieden ist. Im Detail kann der Fall von aufeinanderfolgenden wasser- und öltragenden Schichten auftreten. Abhängig von der Kohlenwasserstoffsättigung haben solche Schichten typischerweise einen spezifischen Widerstand im Bereich von 1-1000 Ωm.
• Insbesondere in Situationen, wo bereits bestehende Bohrlöcher eingefaßt worden sind, beispielsweise um Eigenschaften der unterirdischen Formation zu aktualisieren oder den Förderfortschritt zu überwachen, ist es von großem Interesse, verläßliche Daten zu haben.
• Wie in der US 2 729 784 gezeigt, wurden in der Vergangenheit Versuche unternommen, Ströme zu messen, die von eingefaßten Bohrlöchern in die unterirdische Formation auslecken. Zwei axial beabstandete Stromelektrodenpaare, die in ein und derselben Bohrlochmeßvorrichtung angeordnet sind, wurden an die Einfassung angeschlossen, was zu Einfassungsströmen zwischen den Elektroden jedes Paares nach dem Einschalten führt. Die elektrische Schaltung war so gewählt, daß die beiden Nachbarelek troden der genannten zwei Paare dasselbe elektrische Potential hatten und auf diese Weise einen Einfassungsteil dazwischen definierten, der als eine quasi gesonderte Elektrode arbeitete, aus der Ströme in die Formation ausleckten. Durch Anordnen dreier zusätzlicher Elektroden in dem Einfassungsteil zwischen den beiden genannten Elektrodenpaaren wird sowohl eine symmetrische elektrische Potentialverteilung errichtet als auch eine Spannungsmessung erreicht, welche die Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstandes der unterirdischen Formation ermöglicht.
• Es ist jedoch hinlänglich bekannt, daß elektrische Messungen an Einfassungen vom Idealzustand weit entfernt sind, u. zw. wegen der Rauhigkeit der Einfassung, die beispielsweise durch Unterschiede in der Einfassungsdicke und Korrosionsstellen verursacht wird. Dadurch werden die Widerstände der Einfassung wesentlich beeinflußt. Bei dem oben genannten Bohrlochvermessungsverfahren werden diese nachteiligen Effekte kombiniert mit der elektrischen Messung und Steuerung von kleinen Leckströmen, die von dem oben erwähnten kurzen Einfassungsteil zwischen den Elektrodenpaaren ausgehen. Im Lichte des Obenstehenden bedeutet dies, daß nur sehr kleine Spannungen gemessen werden können, wobei die Verläßlichkeit solcher Messungen als sehr gering eingestuft werden muß. Folglich sind sehr große Abweichungen des spezifischen Widerstandes der unterirdischen Formation zu erwarten.
• Aus neuerer Literatur ist es bekannt, die oben genannten Situationen und Fälle auf unterschiedliche Weise zu behandeln. Beispielsweise offenbart die US 5 043 668 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des oben genannten spezifischen Widerstandes durch die Einfassung eines Bohrloches hindurch. Im einzelnen werden drei Stromelektroden und drei Spannungselektroden verwendet, wobei fünf Elektroden elektrisch mit der Einfassung auf unterschiedlichen Höhen verbunden sind, gemessen in Axialrichtung des Bohrloches, und eine Stromelektrode in einem beträchtlichen Abstand davon in der Erdoberfläche angeordnet ist.
• Mit Hilfe dieser Anordnung werden sowohl Kalibrierungsmessungen als auch Bestimmungen des spezifischen Widerstandes durchgeführt.
• In der Betriebsart "Kalibrierungsmessung" induziert ein Einfassungsstrom zwischen den beiden an die Einfassung angeschlossenen Stromelektroden zwei Spannungsanzeigen zwischen den drei Spannungselektroden, die an die Einfassung angeschlossen und zwischen den beiden Stromelektroden angeordnet sind. Diese Anzeigen geben die Einfassungswiderstände zwischen den Spannungselektroden an. Wieder werden die Einfassungswiderstände wie oben erläutert beeinflußt. Daher werden die beiden Spannungen einer elektronischen Schaltung zugeführt, um die jeweiligen proportionalen Spannungsanzeigen zu steuern und abzugleichen. In der Betriebsart "Bestimmung des spezifischen Widerstandes" werden die gleichen Spannungselektroden verwendet. Nun wird jedoch ein elektrischer Strom in die Einfassung und in die Formation von der oberen Stromelektrode her eingespeist, welche einen elektrischen Kreis mit der in der Erdoberfläche angeordneten Stromelektrode bildet. Klarerweise treten bei dieser Betriebsart Leckströme auf, die in die Formation auslecken. Folglich werden bei dieser Betriebsart die Spannungsanzeigen, wie sie von den oben genannten drei Spannungselektroden detektiert werden, mehr oder weniger verändert. Typischerweise rufen bei dieser Betriebsart hauptsächlich Einfassungsströme, die um viele Größenordnungen größer als die Leckströme sind, u. zw. wegen der entsprechenden Differenz zwischen dem spezifischen Widerstand der Einfassung und dem spezifischen Widerstand der Formation, die genannten proportionalen Spannungen hervor. Ungeachtet dessen geben die Unterschiede zwischen den Spannungen, die aus den beiden oben erläuterten Betriebsarten erhalten werden, obwohl sie sehr klein sind, die Leckströme wieder. Im Ergebnis kann daraus der spezifische Widerstand der Formation bestimmt werden.
• Auch bei dieser Anordnung ist für Fachleute klar, daß bereits kleine Veränderungen der genannten Differenzen, wie sie beispielsweise durch Korrosionsstellen, elektrische Störungen, me chanische Schäden oder eine Verstimmung der Schaltung hervorgerufen werden, zu beträchtlichen Einfassungsstromfehlern führen können. Folglich ist es sehr schwierig, verläßliche Leckstrommessungen zu erhalten.
• Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, Leckströme genauer zu bestimmen.
• Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, den Einfluß der Einfassungsströme bei der Leckstrombestimmung so weit wie möglich zu eliminieren.
• Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert, wobei der Oberbegriff auf der US-A-2 729 784 basiert.
• Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angeführt.
• Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, wobei Fig. 1a schematisch eine bevorzugte Elektrodenanordnung des elektrischen Bohrlochmessungssystems der vorliegenden Erfindung zeigt,
• Fig. 1b Spannungskurven darstellt, die von dem Bohrlochmessungssystem von Fig. 1 geliefert werden,
• Fig. 2 schematisch die Beziehung zwischen den gemessenen Spannungen und den Einfassungslängen zeigt, über welche Leckströme ausgehen und in eine homogene Formation eintreten,
• Fig. 3 schematisch die in Fig. 2 gezeigte Beziehung, jedoch nun für eine geschichtete Formation zeigt, und die Fig. 4a, 4b, 4c Konfigurationen von Elektrodenanordnungen gemäß der Erfindung zeigen.
• Zur Erläuterung der Grundlagen der vorliegenden Erfindung wird auf die Fig. 1a und 1b Bezug genommen.
• Fig. 1a zeigt schematisch ein Bohrloch 1, das in eine unterirdische Formation 2 hineingebohrt ist. Das Bohrloch ist mit einer Einfassung 3 eingefaßt, die sich beispielsweise von der Erdoberfläche 4 zum Boden 5 des Bohrloches 1 erstreckt. Das untere Ende der Einfassung wurde mit Hilfe eines Einfassungsschuhes 6 in der Formation befestigt. Um Positionen im Inneren des Bohrloches zu bezeichnen, werden sowohl Tiefenwerte gemessen von der Erdoberfläche als auch Höhenwerte gemessen vom Bohrlochboden verwendet, welche beide in axialer Richtung des Bohrloches gemessen werden. Somit müssen die Tiefen- und Höhenwerte, wenn das Bohrloch nicht exakt vertikal gebohrt wird, als Längenwerte entlang der Achse des Bohrloches gelesen werden.
• Wie üblich ist die Einfassung aus Metall gefertigt, beispielsweise Stahl. Jegliches andere Material kann verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Einfassung elektrisch leitend ist, was für das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
• Zur Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstandes der Formation wird meistens ein Bohrlochprotokoll von nichteingefaßten Bohrlöchern erstellt, wobei das Bohrloch erst nach den Erkundungs- und Protokollierungsverfahren und vor dem Förderbetrieb eingefaßt wird. Wie oben erklärt, kann es auch nach dem Einfassen des Bohrloches wünschenswert oder sogar notwendig sein, den spezifischen elektrischen Widerstand zu bestimmen, beispielsweise zum Überwachen der elektrischen Eigenschaften der Formation, aus der Kohlenwasserstoffe gewonnen werden. Dies bedeutet, daß elektrische Messungen durch die Metalleinfassung hindurch ausgeführt werden müssen, wobei die elektrisch hoch leitfähige Einfassung in eine Formation mit elektrisch hohem Widerstand eingebettet ist, was elektrische Ströme hauptsächlich nur durch die Einfassung ergibt.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung fließt bei Einsatz eines ersten Paares von Stromelektroden A, B ein Einfassungsstrom Ic nur zwischen A und B. Typischerweise werden Niederfrequenzströme mit Hilfe einer Stromquelle 9 eingespeist. Bevorzugte Frequenzen von bis zu 20 Hz und Stromamplituden von bis zu 40 A werden angewandt.
• Um die weiteren Erläuterungen zu vereinfachen, wird als Stromelektrode B jene Elektrode gewählt, welche das höhere elektrische Potential hat. Folglich fließt der Einfassungsstrom IC von B nach A, wogegen Leckströme Il hauptsächlich von der B-Seite des Einfassungsteiles ausgehen, anschließend durch die unterirdische Formation fließen und dann zur Einfassung am A-seitigen Teil der Einfassung zurückkehren. Es versteht sich, daß diese Situation voll symmetrisch zu dem Falle umgekehrter Potentiale von A und B ist. Darüber hinaus sei angemerkt, daß, obwohl üblicherweise eine Wechselstromanordnung verwendet wird, für die oben genannten Frequenzen auch eine Gleichstromdatenverarbeitung möglich ist.
• Wie in Fig. 1a ersehen werden kann, liegt das genannte erste Paar nahe dem Boden 5, wodurch an der Seite von B ein Endteil 7 der Einfassung 3 erhalten wird, der verhältnismäßig kurz ist. Typischerweise wird die Länge des Endteiles 7 so gewählt, daß das elektrische Potential über diesen Teil im wesentlichen gleich dem Potential der benachbarten Stromelektrode ist. Herkömmlicherweise ist an der Seite A an der anderen Seite des ersten Elektrodenpaares das Potential des anderen Einfassungsteiles 8 im wesentlichen gleich dem elektrischen Potential im Unendlichen, welches meistens als Nullpotential definiert wird, wie in Fig. 1b gezeigt. Somit wird eindeutig eine Spannung zwischen den Einfassungsteilen 7 und 8 erzeugt.
• Folglich wird der Hauptteil der Leckströme 11 zwischen den Einfassungsteilen 7 und 8 fließen und dabei durch die unterirdische Formation 2 hindurchtreten. Wie oben angeführt, besitzt der Endteil 7 das höhere elektrische Potential, und daher strömt 11 vom Teil 7 zum Teil 8, wie durch die Pfeile in den Stromflußlinien 10 angedeutet. Darüber hinaus ist durch die relative Kürze des Endteiles 7 sowohl die Startposition für Il gut definiert als auch wird eine Empfindlichkeit gegenüber Wi derstandsänderungen abhängig von einem möglichen Vorhandensein von geschichteten Formationen am Ort des Endteiles erhalten. Dies bedeutet, daß, wenn die Länge des Endteiles 7 verändert wird, Änderungen des spezifischen Widerstandes überwacht werden können. Für Fachleute ist klar, daß dieselbe Erläuterung für die symmetrische Anordnung gegeben werden kann, bei welcher das erste Paar am oberen Ende des Bohrloches nahe der Erdoberfläche liegt. In diesem ·Fall wären die beiden Spannungselektroden unterhalb der beiden Stromelektroden.
• Zusätzlich zu der obigen Erläuterung, welche nur die Bedingungen und Details des Ausgehens des Leckstromes Il angibt, müssen diese Ströme auch erfaßt werden, um zu Daten zu gelangen, welche die Bestimmung des spezifischen Widerstandes der Formation ermöglichen. Daher werden gemäß der vorliegenden Erfindung Leckströme an der anderen Seite des ersten Paares A, B erfaßt. Wie in Fig. 1a ersehen werden kann, wird ein zweites Paar von Spannungselektroden M, N innerhalb des anderen Einfassungsteiles 8 angeordnet und daran angeschlossen. Somit wird Il erfaßt, wenn er zum Einfassungsteil 8 zurückkehrt und durch ihn hindurchfließt.
• Im allgemeinen muß das zweite Paar von Spannungselektroden so angeordnet werden, daß der Abstand zwischen den Spannungselektroden eine elektrische Potentialdifferenz überbrückt. Im vorliegenden Fall eines eingefaßten Bohrloches und eines ersten Paares von Stromelektroden mit einem sehr großen Anteil an Leckströmen, die in axialer Richtung von unterhalb des zweiten Paares ausgehen, müssen die Spannungselektroden im Rückflußweg der genannten Ströme angeordnet werden. Insbesondere an Orten, wo die Ströme am meisten divergieren, wird die Anordnung von Elektroden am meisten bevorzugt. Somit werden große Abstände zwischen M und N, beispielsweise wenn sie auf der Einfassung angeordnet werden, bevorzugt. Zusätzlich zu der Anordnung von Fig. 1a werden unter Bezugnahme auf die Fig. 4b und 4c verschiedene Anordnungen anschließend erläutert.
• Um Il in exakter Weise zu erfassen, wird ein großer Abstand zwischen M, N gewählt, wodurch der größte Teil von Il erfaßt wird. Darüber hinaus führt über solch große Abstände die Kombination aus geringem spezifischen Widerstand der Einfassung und geringen Il-Werten zu Spannungen, die sehr gut detektierbar sind.
• Aus dem obigen wird klar, daß eine Anzahl von Vorteilen erzielt wird. Zunächst werden alle Einfassungsströme und Leckströme eindeutig getrennt. Folglich werden die Leckströme vollständig getrennt erfaßt. Außerdem erlauben große Abstände zwischen den Spannungselektroden eine vorteilhafte Erfassung der Leckströme.
• Im folgenden wird die Bestimmung des spezifischen Widerstandes der Formation kurz erläutert.
• Gemäß dem Ohm'schen Gesetz können spezifische Widerstände nur bestimmt werden, wenn sowohl Strom- als Spannungswerte vorliegen. Bei der vorliegenden Erfindung wird angenommen, daß der spezifische Widerstand der Einfassung einen bekannten Wert hat, beispielsweise auf Grund der Spezifikation oder auf Grund einer vorhergehenden Bestimmung vor dem erfindungsgemäßen Bohrlochmeßvorgang. Somit werden die mit dem zweiten Elektrodenpaar gemessenen Spannungen in Leckstromwerte umgewandelt. Auf der anderen Seite werden die Einfassungsströme zu Spannungswerten umgewandelt, die gleich der elektrischen Potentialdifferenz zwischen den Einfassungsteilen 7 und 8 sind. Folglich werden die spezifischen Widerstände der Formation aus einer Kombination der oben genannten Leckstromwerte und der durch Umwandlung erhaltenen Spannungswerte bestimmt.
• Was die Bestimmung des spezifischen Widerstandes der Einfassung betrifft, wird anschließend eine weiterführende Erklärung gegeben. Angesicht der oben angesprochenen Änderungen der spezifischen Widerstände der Einfassung umfaßt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Anschließen einer zusätzlichen Spannungselektrode, einer Kalibrierungselektrode R, die zum Überwachen des variierenden Einfassungswiderstandes und daraus folgendem Kalibrieren der während eines Bohrlochmeßvorganges ausgeführten Messungen verwendet wird. Wie in Fig. 1a ersichtlich, kann die Elektrode R mit einer der Spannungselek troden M, N kombiniert werden, wobei R und beispielsweise M an vorgegebenen Positionen auf unterschiedlichen Seiten des Einfassungsteiles zwischen dem ersten Paar A, B liegen. Beispielsweise können R und M symmetrisch bezüglich dem Paar A, B liegen, um die Kalibrierungsvorgänge zu vereinfachen.
• Wie bereits zuvor angesprochen, kann die Länge des Endteiles 7 variiert werden, um Schichtstrukturen in der folgenden Weise mitzuverfolgen.
• Im Falle einer homogenen unterirdischen Formation 2 wird ein Stromflußmuster von 11 wie in Fig. 1a gezeigt auftreten. Dies bedeutet, daß die Dichte der Flußlinien am genannten Endteil am stärksten konzentriert ist. Darüber hinaus wird das Muster an diesem Endteil klar durch den spezifischen Widerstand an diesem Ort bestimmt. Somit werden bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems die spezifischen Widerstände der Formation am Ausgangspunkt der Leckströme Il überwacht.
• Wenn die Längen über verhältnismäßig kurze Distanzen variiert werden, beispielsweise indem mit der Bohrlochvermessung begonnen wird, wenn das erste Elektrodenpaar nahe dem Boden des Bohrloches ist und anschließend angehoben wird, wird die Dichte der Flußlinien, obwohl die Höhe zunimmt, nur geringfügig verändert. Dies bedeutet, daß über einen solchen größeren Endteil 11 im wesentlichen linear zunimmt und somit ein größerer Leckstrom 11 von diesem Endteil ausgeht. Folglich werden bei dieser homogenen Formation entsprechend größere Spannungen vom zweiten Elektrodenpaar M, N gemessen. Die oben dargelegten Beziehungen bei einem solchen Bohrlochmessungsvorgang sind schematisch in Fig. 2 dargestellt. In dieser Figur stellt z schematisch die Höhe des Endteiles 7 der Einfassung zwischen einer vorgegebenen Position bezüglich des ersten Elektrodenpaares und dem Boden des Bohrloches dar. Fachleuten wird jedoch klar sein, daß bei verhältnismäßig größeren Endteilen, die sich aus einem Anheben über entsprechend größere Distanzen ergeben, modifizierte Beziehungen abgeleitet werden müssen, u. zw. wegen eines unterschiedlichen Verhaltens des Abgehens der Leckströme.
• In der nächsten Fig. 3 ist der Fall dargestellt, wenn während des Bohrlochmessungsvorganges, wie er oben skizziert ist, das erste Elektrodenpaar eine Schicht mit einem größeren spezifischen Widerstand durchsetzt als der spezifische Widerstand am Beginn des Bohrlochmessungsvorganges. Sobald während des Anhebens diese Schicht erreicht ist, wird der Leckstrom nur geringfügig zunehmen, wenn überhaupt. Nachdem die Schicht passiert worden ist, ist in dieser Figur ein weiterer Anstieg dargestellt.
• Aus dem Obenstehenden sollte klar sein, daß auch geschichtete Strukturen mitverfolgt werden können, wobei eine exakte Modellierung und Verarbeitung der während des Bohrlochmessungsvorganges erhaltenen Daten eine Bestimmung der Schichtdicken und Werte der spezifischen Widerstände ermöglichen wird.
• Unter Bezugnahme nun auf die Fig. 4a, b und c sind weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. In Fig. 4a sind nur jene relevanten Details numeriert und angegeben, welche die gleichen sind wie die in Fig. 1a verwendeten. Was die Fig. 4b und 4c betrifft, sind insbesondere die Elektroden angeführt, um dadurch die Unterschiede zwischen diesen Figuren zu betonen.
• Im Detail sind bei der Elektrodenanordnung nach Fig. 4a die Elektroden A, B, M und R in ein und demselben Werkzeug 20 angeordnet. Durch Verwendung eines solchen Werkzeuges kann die Bohrlochmessung auf einfache und wirtschaftliche Weise durchgeführt werden, was hinlänglich bekannt ist. Die andere Spannungselektrode des zweiten Paares ist nun mit Na bezeichnet. Weitere elektrische Schaltungen, beispielsweise Spannungs- und Stromsteuermittel und Spannungs- bzw. Stromverarbeitungsmittel, sind mit 21 beziffert.
• In der Anordnung von Fig. 4b liegt die andere Spannungselektrode Nb nun an der Erdoberfläche. Diese Anordnung wird die Vorbereitungen und Durchführung des Bohrlochmessungsvorganges weiter vereinfachen. Obwohl in dieser Anordnung der größte Teil von Il zwischen M und Nb abgenommen werden wird, kann ein gewisses Ausmaß an zusätzlicher Modellierung erforderlich sein.
• In Fig. 4c wurde die Elektrodenanordnung weiter modifiziert. Nun liegen beide Spannungselektroden Mc, Nc an der Erdoberfläche, wobei Mc an die Einfassung angeschlossen ist. Um die Kalibrierungsmessungen wie zuvor erläutert durchzuführen, beherbergt das Werkzeug 20 nun zwei Kalibrierungselektroden R&sub1;, R&sub2;, die als Spannungselektroden in derselben Weise wie in den Fig. 1, 4a und 4b gezeigt bezüglich der Spannungselektroden M und R wirken. Gemäß der modifizierten Elektrodenanordnung wird die elektrische Schaltung 22 angepaßt. Die vorliegende Mc-, Nc- Elektrodenanordnung erfordert eine weitere Modellierung im Hinblick auf die Verarbeitung der erhaltenen Daten, wenn mit Hilfe des Bohrlochmessungssystems dieser Fig. 4c die Bohrlochmessung durchgeführt wird.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zumindest eine zusätzliche Spannungselektrode an einem Ort im wesentlichen zwischen jenen des zweiten Paares angeordnet, um Störströme aufzunehmen.
• Wie Fachleuten hinlänglich bekannt ist, durchsetzen Ströme, die durch natürliche Bedingungen oder menschliche Einflüsse verursacht werden, ständig die unterirdische Formation. Beispielsweise hat sich gezeigt, daß Gewitter und damit zusammenhängende elektrische Entladungen und Zugverkehrseffekte Streuströme in einem spürbaren Ausmaß erzeugen. Diese Ströme, obwohl sie klein sind, bilden oft große Störungen im Hinblick auf die Leckströme, die vom ersten Elektrodenpaar der vorliegenden Erfindung ausgehen. Insbesondere in den Fällen der Fig. 4a und 4b, wie sie oben gezeigt sind, ermöglicht die Anordnung zumindest einer zusätzlichen Spannungselektrode, die elektrisch an die Einfassung angeschlossen werden kann, eine genaue Bestimmung der obigen Störströme, welche die Einfassungsabschnitte zwischen den Spannungselektroden durchsetzen. Folglich können, wenn die Leckströme gemessen werden, die Leckstrommessungen in Bezug auf diese Störströme korrigiert werden.
• Zusätzlich zu den vorgehenden Erklärungen werden einige Details über die Spezifikationen bezüglich der Geometrie, der Abstände und Distanzen, wie sie bei dem System der vorliegenden Erfindung angewendet werden, angegeben.
• Um ein Gleichgewicht zwischen der Stromamplitude des Einfassungsstromes und den Leckströmen zu haben, wird ein Verhältnis von Abstand dAB zwischen den Stromelektroden A und B zu Einfassungsdurchmesser dc von vorteilhafterweise 3 bis 15 gewählt. Im Falle von sehr dünnen Schichten sollten jedoch Verhältniswerte von deutlich unter 3 angewandt werden, wogegen im Falle der spezifischen Widerstandsmessung in großen Distanzen vom eingefaßten Bohrloch Verhältniswerte von deutlich über 15 vorteilhaft sein können.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 sollten die Höhen z des Endteiles 7 300 m nicht überschreiten. Im Falle von größeren Höhen wird die Dichte der Stromflußlinien verringert, so daß nur eine kleine Zunahme der Leckströme Il auftreten wird. Was die Abstände zwischen den Spannungselektroden M und N betrifft, so werden verhältnismäßig große Abstände bevorzugt. Abstände von mehr als 100 m haben sich als vorteilhaft erwiesen. Fachleuten wird jedoch klar sein, daß die Abstände stark von der Kombination aus Leitfähigkeit der Einfassung, spezifischem Widerstand der Formation und Leckstromamplitude abhängen. Somit können auch Distanzen außerhalb der oben genannten Bereiche bevorzugt sein.
• Zahlreiche Modifikationen der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich werden. Es ist beabsichtigt, daß diese Modifikationen in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.

Claims (7)

1. Elektrisches Bohrlochmessungssystem zum Bestimmen des spezifischen elektrischen Widerstandes einer unterirdischen Formation durch ein eingefaßtes Bohrloch (1, 3) hindurch, wobei das System aufweist:

- Spannungs- und Stromzufuhrmittel,

- Spannungs- und Stromsteuermittel, und

- Elektrodenabstützmittel (20), und wobei das System weiters aufweist:

- ein Paar von Stromelektroden (A, B), die an die Zufuhrmittel und an die Steuermittel angeschlossen sind und an die Einfassung im Inneren des Bohrloches auf unterschiedlichen Höhen in Axialrichtung des Bohrloches elektrisch angeschlossen sind, und die einen Einfassungszwischenteil definieren, zum Zuführen eines elektrischen Stromes zu der Einfassung und zum Erzeugen eines Einfassungsstromes durch den Einfassungsteil zwischen den Elektroden hindurch, und die in der Nähe eines der Enden des Bohrloches liegen,

- ein Paar von Spannungselektroden (M, N) zum Detektieren von Spannungen, die durch Leckströme erzeugt werden, welche aus der Einfassung in die Formation auslecken, wobei das Paar von Spannungselektroden in Axialrichtung des Bohrloches oberhalb oder unterhalb des genannten Stromelektrodenpaares zwischen dem Einfassungszwischenteil und dem anderen Ende des Bohrloches angeordnet werden kann, und

- Spannungs- und Stromverarbeitungsmittel zum Verarbeiten der genannten Ströme und Spannungen, um dadurch den spezifischen elektrischen Widerstand zu bestimmen, wobei das genannte Spannungselektrodenpaar an die Einfassung zwischen dem anderen Ende des Bohrloches und einer ausgewählten Elektrode des Paares von Stromelektroden angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählte Stromelektrode die dem anderen Ende der Einfassung am nächsten liegende Stromelektrode ist.

2. System nach Anspruch 1, bei welchem die andere Elektrode

(N) unten im Bohrloch in der Nähe des Einfassungsschuhes angeordnet ist.

3. System nach Anspruch 1, bei welchem die andere Elektrode (N) an der Oberseite des Bohrloches nahe der Erdoberfläche angeordnet ist.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem zumindest eine dritte Spannungselektrode, die an die Einfassung im Bohrloch als Kalibrierungselektrode (R) elektrisch anschließbar ist, in der Nähe des genannten Stromelektrodenpaares und am anderen Ende des genannten Stromelektrodenpaares angeordnet ist.

5. System nach Anspruch 4, bei welchem die Spannungs- und Kalibrierungselektroden (M, R) symmetrisch bezüglich des Stromelektrodenpaares (A, B) angeordnet sind.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Verhältnis des Abstandes (d) zwischen den Stromelektroden, gemessen in Bohrlochrichtung, und dem Einfassungsdurchmesser (dc) im Bereich von 3 bis 15 liegt.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der zugeführte Einfassungsstrom ein Wechselstrom mit einer Frequenz von bis zu 20 Hz und einer Amplitude von bis zu 40 A ist.