FR2489531A2

FR2489531A2 - Electric resistivity determn. in geological formations - by well logging using probe with rows of measuring and guard electrodes, where guard electrode currents can be individually controlled

Info

Publication number: FR2489531A2
Application number: FR8019170A
Authority: FR
Inventors: Robert Desbrandes
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1979-08-17
Filing date: 1980-09-04
Publication date: 1982-03-05
Also published as: FR2489531B2

Abstract

This is an addn. to 79.21030, and refers to the method described in claim 3 of the main patent, where two pairs of guard electrodes are located symmetrically above and below the central electrode (Ao) of a probe lowered down a drilled hole. The novelty in the present invention is that the current emitted by each guard electrode can be independently controlled w.r.t. phase and amplitude. The currents emitted by the guard electrodes pref. do not modify the distance of electrode (Ao) from two levels of well logging where the voltage gradient is zero. In well logging, the invention facilitates comparison of the data obtd.

Description

La présente invention concerne un perfectionnement à la méthode et aux dispositifs decrits dans le brevet principal, relatifs à la mesure de la résistivite électrique de formations géologiques. The present invention relates to an improvement to the method and devices described in the main patent relating to the measurement of the electrical resistivity of geological formations.

La sonde de mesure selon le brevet principal est introduite dans un sondage traversant des formations géologiques. Elle délivre des signaux traites par un appareillage de surface, La sonde comporte un corps équipé d'un ensemble d'électrodes comprenant une électrode centrale, au moins deux électrodes de garde et deux groupes d'électrodes de mesure disposés symétriquement par rapport à l'électrode centrale.Les électrodes sont électriquement independantes et la sonde comporte des alimentations électriques reglables séparément les unes des autres et qui comprennent une alimentation en courant électrique de l'elactrode centrale et une alimentation en courant électrique pour chacune des électrodes de garde, des moyens de traitement de signaux representatifs des potentiels électriques des différentes électrodes et des courants électriques émis par ltélec- trode centrale et les électrodes de garde et des moyens de réglage des courants delivrés par les différentes alimentations, ces moyens de réglage agissant en fonction de signaux délivrés par les moyens de traitement pour modifier les valeurs de courant autour de valeurs prédéterminées. The measurement probe according to the main patent is introduced into a borehole passing through geological formations. It delivers signals processed by a surface apparatus. The probe comprises a body equipped with an electrode assembly comprising a central electrode, at least two guard electrodes and two groups of measuring electrodes arranged symmetrically with respect to the electrode. central electrode.The electrodes are electrically independent and the probe comprises power supplies that are separately adjustable from each other and that comprise an electric power supply of the central elactrode and an electric power supply for each of the guard electrodes, means for signal processing representative of the electrical potentials of the different electrodes and the electric currents emitted by the central electrode and the guard electrodes and means for regulating the currents delivered by the different power supplies, these adjustment means acting as a function of signals delivered by the means of treatment for m odify the current values around predetermined values.

Une telle sonde permet, par l'intermédiaire des courants émis par les électrodes de garde, de modifier à volonté la focalisation du courant émis par l'electrode centrale. Les mesures effectuées caractérisent alors une zone plus ou moins importante des formations géologiques entourant le sondage. Such a probe makes it possible, by means of the currents emitted by the guard electrodes, to modify at will the focusing of the current emitted by the central electrode. The measurements made then characterize a more or less important area of the geological formations surrounding the sounding.

Lorsque la sonde comporte seulement deux électrodes de garde, l'épaisseur de la couche géologique dans laquelle est émis le courant de ltélectrode centrale varie avec la focalisation. When the probe comprises only two guard electrodes, the thickness of the geological layer in which the current of the central electrode is emitted varies with the focusing.

Dans le mode perfectionné de réalisation proposé par la présente invention, la focalisation du courant émis par l'electrode centrale et l'épaisseur de la couche geologique traversée par le courant électrique émis par ltélectrode centrale peuvent être réglées indépendamment, ce qui facilite la comparaison des mesures. In the improved embodiment proposed by the present invention, the focusing of the current emitted by the central electrode and the thickness of the geological layer traversed by the electric current emitted by the central electrode can be regulated independently, which facilitates the comparison of the measures.

L'invention pourra etre bien comprise et tous ses avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures annexées, parmi lesquelles
- la figure 1 represente schématiquement la sonde selon la présente
invention,
- les figures 2 et 3 montrent des courbes de fonctionnement de la
sonde, et
- la figure 4 schématise partiellement l'appareillage électronique
associé à la sonde.The invention can be well understood and all its advantages will become apparent on reading the description which follows, illustrated by the appended figures, among which
FIG. 1 schematically represents the probe according to the present
invention,
FIGS. 2 and 3 show operating curves of the
probe, and
FIG. 4 partially diagrammatically illustrates the electronic apparatus
associated with the probe.

La figure 1 montre, à titre d'exemple non limitatif, une sonde du type de celle illustrée sur la figure 4 du brevet principal et pourvue des perfectionnements proposés par la pressente invention. Figure 1 shows, by way of non-limiting example, a probe of the type shown in Figure 4 of the main patent and provided with the improvements proposed by the present invention.

La sonde comporte un corps C équipé olélectrodes reliées à un ensemble de traitement et d'alimentation T incorporé à la sonde. Comme dans le brevet principal, la sonde est supportée par un câble de manoeuvre et l'ensemble T est relié par un câble de transmission L à un appareillage
A de traitement de surface.The probe comprises a body C equipped with electrodes connected to a processing and supply unit T incorporated in the probe. As in the main patent, the probe is supported by an operating cable and the assembly T is connected by a transmission cable L to an apparatus
A surface treatment.

Pour la clarté de la figure, l'ensemble T, le câble L et ltappareillage de surface A ne sont pas représentés sur la figure 1. For the sake of clarity, the assembly T, the cable L and the surface equipment A are not shown in FIG.

La sonde est pourvue d'une électrode centrale Ag qui émet dans le terrain un courant i qui se referme sur la masse constituée par la gaine des appareils exposée à'la boue, par l'armature du câble ou par une électrode (non représentée), située par exemple en surface à une certaine distance du sondage. The probe is provided with a central electrode Ag which emits in the field a current i which closes on the mass constituted by the sheath of the devices exposed to the mud, by the armature of the cable or by an electrode (not shown) , located for example at the surface at a certain distance from the sounding.

De part et d'autre de l'slactrode centrale Ag deux groupes d'électrodes sont disposés de préférence symétriquement. Chaque groupe comporte au moins deux électrodes de garde. Dans exemple illustré par la figure 1 la sonde comporte de chaque côt de l'électrode centrale deux électrodes de garde référencées respectivement A1, A'1 et A2, A' 2
Ces électrodes émettent dans les formations géologiques des courants I1, I'1, 12 et I'2 respectivement, qui peuvent être réglés indé pendammant les uns des autres en phase et en amplitude. Les courants de garde I1, I'1, I2 et I'2 se referment sur des électrodes plus ou moins éloignées, schématisées en B1 et B2.On either side of the central slactrode Ag two groups of electrodes are preferably arranged symmetrically. Each group has at least two guard electrodes. In an example illustrated in FIG. 1, the probe comprises on each side of the central electrode two guard electrodes respectively referenced A1, A'1 and A2, A '2.
These electrodes emit currents I1, I'1, 12 and I'2 respectively in the geological formations, which can be adjusted independently of each other in phase and amplitude. The guard currents I1, I'1, I2 and I'2 are closed on electrodes more or less distant, schematized in B1 and B2.

Entre l'slsctrods centrale A0 et le groupe d'électrodes de garde A1 -A'1 sont placées les électrodes de mesure M1, M2, M3, M4... tandis qu'entre l'électrode centrale et le groupe d'électrodes de garde A2-A'2 sont placées les électrodes de mesure M'1, M'2, Mt3, M'4
Le rôle et le branchement électrique de ces électrodes de mesure sont indiqués dans le brevet principal et ne seront pas exposés en détail ici.On rappelle seulement que ces électrodes servent à contrôler l'évo- lution du potentiel électrique entre l'électrode centrale A0 et les alec- trodes de garde, pour déterminer à quelle distance de de centrale le gradient de potentiel est nul de part et d'autre de ltélec- trode centrale A0 et connaître l'épaisseur 2Q de la couche de terrain dans laquelle est injecté le courant i.The measuring electrodes M1, M2, M3, M4 are placed between the central sls A0 and the guard electrode group A1-A'1, while between the central electrode and the electrode group guard A2-A'2 are placed the measuring electrodes M'1, M'2, Mt3, M'4
The role and the electrical connection of these measuring electrodes are indicated in the main patent and will not be described in detail here. It will be recalled only that these electrodes serve to control the evolution of the electrical potential between the central electrode A 0 and the guarding electrodes, to determine how far from the center the potential gradient is zero on either side of the central electrode A0 and to know the thickness of the ground layer into which the current is injected. i.

On indique ci-dessous les résultats obtenus pour une sonde ayant de part et d'autre de l'électrode centrale A0 deux électrodes de garde A1 -A'1 et A2-At2o L'électrode centrale est à une distance d = 1 mètre des électrodes A1 et A2 et à une distance d' = 2 mètres des électrodes A'1 et A'2. Le courant électrique émis par l'électrode centrale est maintenu constant et de valeur égale à 1 mA.Dans ces conditions, pour observer un gradient de potentiel nul à une distance # = 0,4 mètre de l'électrode centrale Ag, il a fallu donner aux courants I2 et I'2 ou I1 et I'1 les valeurs suivantes en milieu homogène.

The results obtained for a probe having, on either side of the central electrode A0, two guard electrodes A1 -A'1 and A2-At2o, are indicated below. The central electrode is at a distance d = 1 meter from electrodes A1 and A2 and at a distance of = 2 meters from the electrodes A'1 and A'2. The electric current emitted by the central electrode is kept constant and has a value equal to 1 mA. In these conditions, to observe a zero potential gradient at a distance = = 0.4 meter from the central electrode Ag, it was necessary to give currents I2 and I'2 or I1 and I'1 the following values in a homogeneous medium.

Dans ces mesures R représente le rayon d'investigation de la sonde et les valeurs négatives des courants correspondent à une opposition de phase entre les courants électriques. In these measurements, R represents the investigation radius of the probe and the negative values of the currents correspond to a phase opposition between the electric currents.

Le rayon d'investigation R est défini comme la distance théorique dans les terrains d'où provient au moins 90% du signal de tension mesuré sur l'électrode centrale. The radius of investigation R is defined as the theoretical distance in the ground from which at least 90% of the voltage signal measured on the central electrode originates.

Ces valeurs ont été reportées sur le graphique de la figure 2 qui montre en trait continu la fonction I2 = f (I'2) et en trait mixte la fonction R = g (I'2). These values have been plotted on the graph of Figure 2, which shows the function I2 = f (I'2) in solid lines and the function R = g (I'2) in solid lines.

Le graphique de la figure 3 représente sous une autre forme les menas indications en affectant à la valeur de 12 pour laquelle I'2 = O la valeur 100% et vice versa. La valeur de I2 exprimée en % est représentée par la ligne continue, la valeur de 112 exprimée en % est représentée en trait interrompu, tandis que la valeur de R correspondante est indiquée par la ligne en trait mixte. The graph of FIG. 3 represents in another form the menas indications by assigning to the value of 12 for which I'2 = 0 the value 100% and vice versa. The value of I2 expressed in% is represented by the solid line, the value of 112 expressed in% is shown in broken lines, while the corresponding value of R is indicated by the dashed line.

Dans ce cas particulier, on a pu montrer que la relation entre les paramètres de construction de la sonde (d, d'), les valeurs des courants émis par les électrodes (i, I'1, I2, I1 et I2) et la distance à laquelle apparat un gradient de potentiel nul est

In this particular case, it has been shown that the relation between the probe construction parameters (d, d '), the values of the currents emitted by the electrodes (i, I'1, I2, I1 and I2) and the distance at which appears a zero potential gradient is

On voit donc, comme le représente schématiquement les parties inférieure et supérieure de la figure 1 qu'en modifiant les valeurs de courants des électrodes de garde, la zone d'investigation de la sonde peut être modifiée sans changer l'épaisseur de la couche de terrain dans laquelle circule le courant i. It can therefore be seen, as schematically represents the lower and upper parts of FIG. 1 that by modifying the current values of the guard electrodes, the investigation zone of the probe can be modified without changing the thickness of the field in which the current flows i.

La figure 4 représente schématiquement une partie de l'appa- reillage électronique T associé à la sonde et relié par le câble L à 11 appareillage de surface A. FIG. 4 diagrammatically represents a part of the electronic apparatus T associated with the probe and connected by the cable L to the surface apparatus A.

Cet appareillage est semblable à celui décrit sur la figure 5 du brevet principal. Il comporte en plus des alimentations en courant des électrodes de garde supplémentaires. Seule l'alimentation 105' de l'électrode A'1 a été représentée. Un détecteur 107' indique la valeur du courant I1 qui est transmise au convertisseur analogique 119, tandis que le réglage de l'intensité délivrée par l'alimentation 105' est assurée par un signal produit par le comparateur 121. This apparatus is similar to that described in Figure 5 of the main patent. It also includes power supplies for additional guard electrodes. Only the supply 105 'of the electrode A'1 has been represented. A detector 107 'indicates the value of the current I1 which is transmitted to the analog converter 119, while the adjustment of the intensity delivered by the power supply 105' is ensured by a signal produced by the comparator 121.

Bien entendu, des modifications pourront être apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Il sera possible, par exemple, de prévoir plus de deux électrodes de garde de part et d'autre de l'électrode centrale Ag. Of course, modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It will be possible, for example, to provide more than two guard electrodes on either side of the central electrode Ag.

Claims

1. - Method according to claim 3 of the main patent implementing two pairs of guard electrodes located symmetrically with respect to the central electrode, characterized in that one independently adjusts the values of the currents of each guard electrode.

2. - Method according to claim 1, characterized in that gives the guard currents different values which do not change the distance to the central electrode of the two levels of the sounding where the potential gradient is zero.

3. - Method according to claim 1, characterized in that the currents emitted by the guard electrodes of the same pair are adjusted so that the following relationship is satisfied:

in which I represents the current emitted by the guard electrode closest to the central electrode, the distance from this guard electrode to the central electrode, ss Ria distance to the central electrode where the potential gradient appears. zero, the current emitted by the guard electrode furthest from the central electrode and the distance from this guard electrode to the central electrode.