JPS61277080A - Micro-induction type test apparatus for bed - Google Patents

Micro-induction type test apparatus for bed

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JPS61277080A
JPS61277080A JP60117670A JP11767085A JPS61277080A JP S61277080 A JPS61277080 A JP S61277080A JP 60117670 A JP60117670 A JP 60117670A JP 11767085 A JP11767085 A JP 11767085A JP S61277080 A JPS61277080 A JP S61277080A
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antenna
conductive
loop
antenna element
antenna elements
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Application number
JP60117670A
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Japanese (ja)
Inventor
ロバート エル クレインバーグ
ウエン チヨー チユー
クラーク ブライアン
ダグラス デイ グリフイン
ドナルド ジー ダドリー
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Schlumberger Overseas SA
Original Assignee
Schlumberger Overseas SA
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Publication date
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Publication of JPS61277080A publication Critical patent/JPS61277080A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ボアホールをあけた地層構造の1つの特性又
は複数の特性を高い分解能で測定する方法及び装置に関
するもので、特に、これらの地層の傾斜及び方位を測る
ために、ボアホールをあけた地層の1つの特性又は複数
の特性を高い分解能で測定する方法及び装置に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring with high resolution a property or properties of borehole formations, in particular the slope of these formations. The present invention relates to a method and apparatus for measuring a property or properties of a borehole formation with high resolution to determine orientation.

従来の技術 石油及びガスの探査における最も有効な補助技術の1つ
は、探査及び開発のための穿孔プログラムについて確実
な構造及び層位学的情報を与える傾斜計記録(dipm
ater log)である、傾斜計の機具の設計、磁気
テープ記録、機械のコンピュータ化、解析方法における
進歩によって、構造上の傾斜、断層、不整合、障壁、チ
ャンネル、リーフの如き特徴の認識が可能となる。更に
、沈降の方向及び狭くなる方向を推測できる。他の井戸
からのデータと組合わせると、傾斜計の情報は、調査し
ている区域の全体の構造的及び層位学的画像を形成する
助けをする。
Conventional Technology One of the most effective ancillary technologies in oil and gas exploration is the inclinometric record (DIPM), which provides reliable structural and stratigraphic information for exploration and development drilling programs.
Advances in inclinometer instrument design, magnetic tape recording, mechanical computerization, and analytical methods have made it possible to recognize features such as structural dips, faults, unconformities, barriers, channels, and reefs. becomes. Furthermore, the direction of sedimentation and the direction of narrowing can be inferred. When combined with data from other wells, the inclinometer information helps form an overall structural and stratigraphic image of the area being investigated.

集束電流型の傾斜計は、特に、導電性穿孔流体で穿孔さ
れるボアホールの検層に使用されるワイヤライン検層工
業に広く採用されてきた。集束電流型の傾斜計は少くと
も3個、通常4個のパッドを使用し、各パッドは隣接す
る地層中に集束された電流ビームを放射する1又はそれ
以上の電極を有している。各電流における電流の流れは
隣接する地層の導電率に比例する。集束電流型の傾斜計
は1962年10月23日発行のドール(Doll)氏
の米国特許第3,060,373号、1981年2月1
7日発行のケーリオ(Cailliau)氏等の米国特
許第4,251,773号、1982年6月8日発行の
クラビア(C1avier) f(の米国特許第4,3
34,271号に記載されている。これらの傾斜計は適
当な記録速度で良好な垂直方向の分解能を達成すること
ができ、これらの機具の成るものに使用されている微細
抵抗率のセンサは5mm (0,2インチ)というよう
な精密さの分解能を得ることができる。
Focused current type inclinometers have been widely adopted in the wireline logging industry, particularly for use in logging boreholes drilled with conductive drilling fluids. Focused current type inclinometers use at least three and usually four pads, each pad having one or more electrodes that radiate a focused current beam into an adjacent formation. The current flow at each current is proportional to the conductivity of the adjacent formation. A focused current type inclinometer is disclosed in U.S. Pat. No. 3,060,373 to Doll, issued October 23, 1962, February 1, 1981.
U.S. Pat. No. 4,251,773 of Cailliau et al., issued June 7, 1982; U.S. Pat.
No. 34,271. These inclinometers can achieve good vertical resolution at moderate recording speeds, and the fine resistivity sensors used in these instruments are as small as 5 mm (0.2 in.). Precision resolution can be obtained.

傾斜計、特に高分解能の集束電流型傾斜計によって得ら
れる大量のデータは、コンピュータを使用することによ
って有利に利用される。例えば、適当なコンピュータを
備えた対比技術が、1982年9月7日発行のグラビア
(C1avier)氏等の米国特許第4,348,74
8号、1982年10月19日発行のチャン(Chan
)氏の米国特許第4.355,357号に記載されてい
る。又、1982年5月28日出願の米国特許出願第3
83゜159号に記載されたような他のコンピュータを
備えた技術によって、改良された傾斜測定を得ることも
できる。
The large amount of data obtained by inclinometers, particularly high resolution focused current inclinometers, is advantageously exploited through the use of computers. For example, a comparison technique with a suitable computer is disclosed in U.S. Pat. No. 4,348,74 to C1avier et al., issued September 7, 1982.
No. 8, published October 19, 1982 by Chan
), U.S. Pat. No. 4,355,357. Also, U.S. Patent Application No. 3 filed on May 28, 1982
Improved slope measurements can also be obtained by other computer-implemented techniques, such as those described in 83.159.

1961年6月6日付発行のボンド−イン(Gondo
uin)氏の米国特許第2,987,668号に記載さ
れた電気的トロイダル型の傾斜計を含み、導電性穿孔流
体で穿孔されたボアホールに使用される他の形式の傾斜
計が提案されている。これらのいずれも、集束電流型の
機具を普及させることはできなかった。
Bond-in dated June 6, 1961
Other types of inclinometers have been proposed for use in boreholes drilled with conductive drilling fluids, including the electrical toroidal type inclinometer described in U.S. Pat. There is. None of these could popularize focused current type devices.

不運なことであるが、集束電流型の傾斜計を含む電気的
傾斜計は、電気又は油を基礎とした泥の如き非導電性流
体で穿孔されたボアホールに使用するのには全く不満足
なものであった。電気的傾斜計は、電極システムから地
層へ電流を流させるために導電性媒体を必要とする。こ
の導電性媒体は、空気又は油を基礎とする泥で穿孔され
たボアホールには存在しない。
Unfortunately, electrical inclinometers, including focused current inclinometers, are completely unsatisfactory for use in boreholes drilled with electrically or non-conductive fluids such as oil-based muds. Met. Electrical inclinometers require a conductive medium to conduct current from the electrode system to the formation. This conductive medium is not present in boreholes drilled with air or oil based muds.

非導電性穿孔流体で穿孔された井戸における傾斜情報を
得るために、パッドに装着された電極を使用する種々の
方法が採用されてきた。1つの方法は1956年6月5
日発行のドール(Doll)氏の米国特許第2,749
,503号に示され、もっと最近では1976年8月3
日発行のカルバート(Calvert)氏の米国特許第
3,973,181号に示されていて、これは地層と電
極の容量性係合を測るために、高周波の電磁エネルギを
使用する。他の方法が、ザ・オイル・アンド・ガスジャ
ーナル(The Oil and Gas Gourn
al)の1966年8月1日号124−26頁に掲載さ
れた”NewDipmeter Tool Logs 
in Nonconductive Mud”と題する
フォンス(Fons)氏の論文に記載されていて。
Various methods using pad-mounted electrodes have been employed to obtain slope information in wells drilled with non-conductive drilling fluids. One way is June 5, 1956
Doll's U.S. Patent No. 2,749, issued in Japan.
, No. 503, and more recently August 3, 1976.
Calvert, US Pat. No. 3,973,181, published in Japan, uses high frequency electromagnetic energy to measure the capacitive engagement of an electrode with a formation. Another method is described in The Oil and Gas Journal.
"New Dipmeter Tool Logs" published in the August 1, 1966 issue of Al), pages 124-26.
It is described in a paper by Fons titled "In Nonconductive Mud".

この方法は地層と直接的接触をするために、単電極接触
ナイフ状電極を使用することを主張している。
This method advocates the use of a single-electrode contact knife-shaped electrode to make direct contact with the formation.

非導電性穿孔電流で穿孔された井戸における傾斜情報を
得るための他の方法は全く電極を不要とする0例えば、
1968年4月9日付のグライン(Grins)氏の米
国特許第3,376.950号、1970年9月1日発
行のシュワーツ(Schwartz)氏の米国特許第3
,526,874号、1971年2月23日発行のプサ
イ(Des+ai)氏等の米国特許第3,564,91
4号にはパッドに装着された音響トランスデユーサを使
用する音響技術が教示されている。1983年12月2
0日発行のメードール(Nsador)氏の米国特許第
4,422゜043号には、電磁波検層型傾斜計が開示
されている。
Other methods for obtaining slope information in wells drilled with non-conducting drilling currents do not require any electrodes, e.g.
Grins, U.S. Pat. No. 3,376.950, dated April 9, 1968; Schwartz, U.S. Pat. No. 3, issued September 1, 1970
, 526,874, U.S. Pat. No. 3,564,91 to Des+ai et al., issued February 23, 1971.
No. 4 teaches an acoustic technique using an acoustic transducer attached to a pad. December 2, 1983
U.S. Pat. No. 4,422.043 to Nsador, published on June 0, discloses an electromagnetic logging type inclinometer.

更に、マンドレルに装着されたコイル或いはパッドに装
着されたコイルを使用することにょうて傾斜を測定する
ために、誘導検層の原理に基づいた技術が提案されてい
る。1952年1月15日発行のドール(Doll)氏
の米国特許第2,582.314号に開示されたような
従来の誘導検層においては、1又はそれ以上の付勢され
た誘導コイルによって形成された振動磁界は、ボアホー
ルの周りの地層内に電流を誘導する。これらの電流は2
次磁界により1又はそれ以上の受信コイル内に電圧を誘
導するのに寄与する。R−信号として知られる送信電流
に対して同相の受信信号の電圧成分は、地層の導電率に
はゾ比例する。
Furthermore, techniques based on the principles of induction logging have been proposed for measuring slope by using coils mounted on a mandrel or coils mounted on a pad. In conventional induction logging, such as that disclosed in U.S. Pat. No. 2,582.314 to Doll, issued January 15, 1952, the The generated oscillating magnetic field induces electrical current in the formation around the borehole. These currents are 2
The magnetic field in turn contributes to inducing a voltage in one or more receiver coils. The voltage component of the received signal that is in phase with the transmitted current, known as the R-signal, is proportional to the conductivity of the formation.

均質の媒体を通るボアホール内でマンドレル機具を動作
すると、グランド電流ループが生じ、これは送信器の一
次磁界によって誘起される一次電界と一致する。従って
、グランドループは、受信及び送信コイル並びにボアホ
ールに対して同軸である。しかし、傾斜しているベッド
或いは割れの如き°、周囲の地層の成る状態においては
、グランド電流ループの平均ループ面は上記の一致した
整列状態から変化する。この現象は、マンドレル型の誘
導傾斜計において利用される。1つの初期のマンドレル
型誘導傾斜計においては、コイルのアレイが機械的に回
転されて、コイルアレイの回転周期で受信信号に変ll
I戎分を生ずる。変調成分は、傾斜、傾斜方位、及び/
又は異方性の指示を得るように処理される。もっと最近
、地層の傾斜、傾斜方位、及び/又は異方性の測定を得
るために機械的に受動的な誘導コイルアレイを利用する
技術が提案された。この形式のシステムは1例えば、1
974年4月30日発行のランジ(Runge)氏の米
国特許第3,808,520号、1981年11月24
日発行の七ラン(Mora口)氏の米国特許第4,30
2,723号、1982年11月2・  3日発行のセ
ゲスマン(Sagesman)氏の米国特許第4,36
0,777号に教示されている。
Operating a mandrel tool in a borehole through a homogeneous medium creates a ground current loop that coincides with the primary electric field induced by the transmitter's primary magnetic field. The ground loop is therefore coaxial to the receive and transmit coils and the borehole. However, in situations where the surrounding formations are present, such as sloping beds or fractures, the average loop plane of the ground current loop changes from the consistent alignment described above. This phenomenon is exploited in mandrel-type induction inclinometers. In one early mandrel-type inclinometer, an array of coils was mechanically rotated so that the received signal changed with each period of rotation of the coil array.
I produce an amount. The modulation components include tilt, tilt orientation, and/or
or processed to obtain anisotropic indications. More recently, techniques have been proposed that utilize mechanically passive induction coil arrays to obtain measurements of slope, dip orientation, and/or anisotropy of formations. This type of system has 1 e.g.
No. 3,808,520 to Runge, issued April 30, 1974, November 24, 1981.
U.S. Patent No. 4, 30 by Mr. Moraguchi, published in Japan
No. 2,723, U.S. Pat. No. 4,36 to Sagesman, issued November 2-3, 1982.
No. 0,777.

他の誘導技術は、導電率、磁化率、誘導率の如き特性、
並びに地層構造の傾斜を測定するためにパッドに装着さ
九たフィールド発生及び感知技術を使用している。初期
のシステムが1968年6月11日発行のストリップリ
ング(Stripling)氏の米国特許第3,388
,323号に記載されている。このストリップリング氏
の装置は3個の周方向に間隔を隔てたセンサを有し、こ
れらのセンサはボアホールの壁面に対して押しつけられ
る。
Other induction techniques are based on properties such as conductivity, magnetic susceptibility, and inductivity.
and uses pad-mounted field generation and sensing techniques to measure the slope of geological formations. An early system was U.S. Patent No. 3,388 to Stripling, issued June 11, 1968.
, No. 323. The Stripling device has three circumferentially spaced sensors that are pressed against the wall of the borehole.

−次磁界及び二次磁界を含む複合磁界がつくられ、各セ
ンサによって感知される。磁化率及び電気伝導率の測定
を得るために、感知された信号に対して位相分離が適用
される。スリップリング氏の装置のセンサは、コアの周
りにまかれたコイルを有し、コアはコイルを通す磁束の
流れを増大するために高い誘磁率の材料でつくられる。
A composite magnetic field comprising a -order magnetic field and a secondary magnetic field is created and sensed by each sensor. Phase separation is applied to the sensed signal to obtain measurements of magnetic susceptibility and electrical conductivity. The sensor in Slipling's device has a coil wrapped around a core that is made of a high dielectric constant material to increase the flow of magnetic flux through the coil.

コイルは約7.6cm (3インチ)の長さ及び約1.
3cm(半インチ)の直径をもつ、これらのコイルの軸
線は機具の軸線に対して直角の面内に位置する円に対し
て正接している。別々の送信及び受信コイルも企図され
ている。この装置は60 K Hzの周波数で動作する
The coil is approximately 7.6 cm (3 inches) long and approximately 1.5 inches long.
With a diameter of 3 cm (half inch), the axes of these coils are tangential to a circle located in a plane perpendicular to the axis of the instrument. Separate transmit and receive coils are also contemplated. This device operates at a frequency of 60 KHz.

ボアホールの直径及びボアホール流体の伝導率に対する
感度を低下させようとするパッドの形態が、1970年
11月10日発行のユーマンス(Youmans)氏の
米国特許第3,539,911号に開示されている。こ
のパッドは、相対して直列に巻かれると称される1対の
送信コイルを有し、これらのコイルは長いゾンデの縦軸
から鋭角にパッド内に装着される。又、パッドは1つの
受信コイルを有し、これは送信コイルの間で縦軸に実質
的に平行に装着される。送信コイルの装着角度は所望の
非対称的探査フィールドと称されるものを与えるように
選択される。この装置は、約20KHzで動作し、同相
検出技術と異相検出技術の両方が企図されている。発信
コイルと受信コイルの軸線の間の軸方向距離は探査モー
ドに影響するといわれ、コイルの形態の相互バランスは
、その距離を調節することによって達成されるといわれ
る。
A pad configuration that attempts to reduce sensitivity to borehole diameter and borehole fluid conductivity is disclosed in Youmans, U.S. Pat. No. 3,539,911, issued November 10, 1970. . The pad has a pair of transmitter coils, said to be wound in series opposite each other, which are mounted within the pad at an acute angle from the longitudinal axis of the long sonde. The pad also has one receive coil, which is mounted between the transmit coils substantially parallel to the longitudinal axis. The mounting angle of the transmit coil is selected to provide what is termed the desired asymmetric probe field. The device operates at approximately 20 KHz and both in-phase and out-of-phase detection techniques are contemplated. The axial distance between the axes of the transmitting and receiving coils is said to affect the exploration mode, and mutual balance of the coil configurations is said to be achieved by adjusting that distance.

更に最近、1977年4月19日発行のメートル(Me
ador)氏の米国特許第4,019,126号は前記
のストリップリング氏の装置の温度及び圧力に対する鋭
敏さを避けようとする装置を開示している0メートル氏
は、温度及び圧力に対して極めて敏感な高透磁率のコア
なしに、誘導傾斜計アームの感知コイルを構成できるこ
とを教示している0メートル氏によって提案されたコイ
ルは、3.1mm(8分の1インチ)径の2巻の鋼ワイ
ヤを備え、各1巻きは、はぼ1.9cm(4分の3イン
チ)xo、9cm (8分の3インチ)である、又、メ
ートル氏は、各バットに2つの別々のコイルを使用でき
、1つのコイルは送信器、他は受信器とすることを教示
している。コイルは、その縦軸をゾンデの軸線に平行に
して配置される。
More recently, the Me
U.S. Pat. No. 4,019,126 to Ador discloses a device that attempts to avoid the temperature and pressure sensitivity of the Stripling device. The coil proposed by Mr. Om, who teaches that the sensing coil of an inductive inclinometer arm can be constructed without an extremely sensitive high permeability core, consists of two turns of 3.1 mm (one-eighth inch) diameter. of steel wire, each turn measuring approximately 1.9 cm (three-quarters of an inch) x 9 cm (three-eighths of an inch), and Mr. Maitre included two separate coils in each batt. It teaches that one coil can be used as a transmitter and the other as a receiver. The coil is arranged with its longitudinal axis parallel to the axis of the sonde.

コイルはキャパシタと係合されてタンク回路を形成し、
これは発振回路に接続される。動作周波数は、好ましく
は、50MHzと200 M Hzの間の範囲内にある
といわれ、もっと低い周波数でも満足な動作が生じる0
メートル氏の装置は抵抗率及び誘電率を測定しようとす
るものである。
the coil is engaged with a capacitor to form a tank circuit;
This is connected to the oscillator circuit. The operating frequency is said to be preferably in the range between 50 MHz and 200 MHz, with satisfactory operation occurring at lower frequencies.
Meter's device attempts to measure resistivity and permittivity.

発明が解決しようとする問題点 パッドに装着された誘導傾斜計システムは。The problem that the invention aims to solve An inductive inclinometer system mounted on the pad.

一般的に不満足なものであって、これら技術の成るもの
は、ボアホールの直径及び流体の導電率に対して敏感で
あるか、或いは、ボアホールの温度及び圧力に対して敏
感である。更に、これらのシステムの成るもの自体は、
測定しようとしているパラメータ自体に対して高い感度
をもっていない。
Generally unsatisfactory, some of these techniques are either sensitive to borehole diameter and fluid conductivity, or sensitive to borehole temperature and pressure. Furthermore, these systems themselves are
It does not have high sensitivity to the parameter itself that is being measured.

このことは、温度、圧力−、整列上の不正確さ、動作の
不安定さから生ずる効果が検出された信号に対して影響
する場合に、特に厄介である。
This is particularly troublesome when effects resulting from temperature, pressure, alignment inaccuracies, and operational instability affect the detected signal.

問題点を解決するための手段 本発明の目的は、地層の1つ又はそれ以上の特性、例え
ば地層の床における導電率、誘電率。
Means for Solving the Problems The object of the present invention is to evaluate one or more properties of a geological formation, such as electrical conductivity, permittivity, in the bed of the formation.

及び/又は傾斜及び方位等をマイクロ誘導式に測定する
のに適した新規なセンサを提供することである。
and/or to provide a novel sensor suitable for measuring tilt, orientation, etc. in a micro-inductive manner.

本発明の他の目的は、非導電性の穿孔流体で穿孔された
ボアホールに使用するに適したマイクロ誘導式センサを
提供することである。
Another object of the invention is to provide a microinductive sensor suitable for use in boreholes drilled with non-conductive drilling fluids.

本発明の他の目的は、種々のボアホール圧力及び温度条
件で有効に働くマイクロ誘導式のセンサを提供すること
である。
Another object of the present invention is to provide a microinductive sensor that works effectively at various borehole pressure and temperature conditions.

上記の目的及びその他の目的は、ボアホールが通る地層
の特性をマイクロ誘導式に探査する本発明による壁面係
合装置によって達成される。この装置は、縦方向に長い
本体内に装着されたアンテナ装置を含む。この長い本体
はボアホールの壁面にスライド係合するようになってい
る。アンテナ装置は、地層中に電磁エネルギを結合する
ための送信アンテナ、特性をあられす信号を感知する受
信アンテナ、及び送信アンテナの磁気ダイポール軸と同
軸的にに装着された擬似静電シールド素子を含む。この
擬似静電シールド素子は、導電性の中心部をもつ導電性
の非磁気材料のシートと、狭い線状の導電性セグメント
の第1の環状のバンドと、必らずしも必要ではないが、
好ましくは、線状の導電性セグメントの第2の環状のバ
ンドとを備えていて、上記の第1の環状バンドの導電性
セグメントの各々は、導電性中心部から放射状に一体に
延びて、第1の環状バンド内で発してこれを横切る各々
の狭い放射状に延びるスペースによって、隣接する導電
性セグメントから離間され、又上記の第2の環状バンド
の導電性セグメントは第1の環状バンドの導電性セグメ
ントの各々から対をなして放射状に延び、第1の環状バ
ンド内に発するそれぞれの縦方向スペースによって第2
の環状バンドの導電性ストリップの隣接する対から離間
され且つ第2の環状バンド内に発してこれを横切る狭い
放射状にのびるスペースによって相互に離間される。
The above objects and others are achieved by a wall-engaging device according to the invention for micro-guided exploration of the properties of a formation through which a borehole passes. The device includes an antenna device mounted within a longitudinally elongated body. This long body is adapted to slide into engagement with the wall of the borehole. The antenna device includes a transmitting antenna for coupling electromagnetic energy into the earth's formations, a receiving antenna for sensing the characteristic signal, and a pseudo-electrostatic shielding element mounted coaxially with the magnetic dipole axis of the transmitting antenna. . The pseudo-static shielding element comprises a sheet of conductive non-magnetic material having a conductive center and a first annular band of narrow linear conductive segments. ,
and a second annular band of linear conductive segments, each of the conductive segments of the first annular band extending radially and integrally from the conductive center, The conductive segments of the second annular band are separated from the conductive segments of the first annular band by respective narrow radially extending spaces emanating from and across the first annular band. A second annular band is defined by a respective longitudinal space extending radially in pairs from each of the segments and emanating from within the first annular band.
are spaced from adjacent pairs of conductive strips of the annular band and are separated from each other by narrow radially extending spaces emanating from and across the second annular band.

実施例 本発明は、次に第1図の簡単化した図を参照して説明す
る1つの実施例の基本的原理の説明から理解されよう。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention will now be understood from the description of the basic principles of one embodiment, which will now be described with reference to the simplified diagram of FIG.

センサ7は1つの送信ループ10、並びに2つの受信ル
ープ12及び14を有し、受信ループ12.14は、通
常、送信ループ10と同軸で且つその周りに対称的に位
置せしめられている。送信ループ10は、振動電流源1
6に結合されている。受信ループ12.14は受信器1
8に直列に対抗して接続されている。センサ7はボアホ
ール30内に入れられて、送信ループ10及び受信ルー
プ12.14の面が、地層36を探査すべき位置におけ
るボアホールの壁に正接する面に対して平行となるよう
に位置決めされる。送信ループ10を流れる振動電流は
一次磁界Bpを生ずる。この磁界の典型的な磁力線が第
1図に示されている。−次磁界BPによって一次電界(
図示せず)が誘起される。この−次磁界によって、渦電
流と称される振動電流が近くの導電材料に流れる。渦電
流は、均質材料内では送信ループ10と同軸の閉ループ
内を流れる。典型的な渦電流の単位グランドループが2
0で示されている。これらの渦電流は、ボアホール3o
と周りの地層との間の境界を交差しないので、絶縁性の
泥又は泥塊が存在しても、これが地層間の個々の電流の
通路を遮断することはない。これらの渦電流の大きさは
、送信ループ10の電流及び地層の伝導率に比例し、比
較的弱い二次磁界Bsを生ずる。その典型的な磁力線が
第1図に示されていて、これは受信ループ12.14に
よって検出される。
The sensor 7 has one transmitting loop 10 and two receiving loops 12, 14, the receiving loops 12, 14 being normally positioned coaxially with and symmetrically around the transmitting loop 10. The transmission loop 10 includes an oscillating current source 1
6. Receive loop 12.14 is receiver 1
8 and are connected in series against each other. The sensor 7 is placed in the borehole 30 and positioned such that the planes of the transmitting loop 10 and the receiving loop 12.14 are parallel to the plane tangential to the wall of the borehole at the location where the formation 36 is to be probed. . The oscillating current flowing through the transmission loop 10 generates a primary magnetic field Bp. Typical lines of force for this magnetic field are shown in FIG. -The primary electric field (
(not shown) is induced. This negative order magnetic field causes oscillating currents called eddy currents to flow in nearby conductive materials. Eddy currents flow in a closed loop coaxial with the transmission loop 10 within the homogeneous material. A typical eddy current unit ground loop is 2
It is indicated by 0. These eddy currents are generated in the borehole 3o
The presence of an insulating mud or mud mass does not interrupt the individual current paths between the formations, since it does not cross the boundary between the formations and the surrounding formations. The magnitude of these eddy currents is proportional to the current in the transmission loop 10 and the conductivity of the formation, producing a relatively weak secondary magnetic field Bs. Typical magnetic field lines are shown in FIG. 1 and are detected by the receiving loop 12.14.

通常、著しく強い一次磁界Bpが存在しているために、
二次磁界Bsの検出は極めて難かしい。
Normally, due to the presence of an extremely strong primary magnetic field Bp,
Detection of the secondary magnetic field Bs is extremely difficult.

この問題を解決するために、受信ループ12.14は送
信ループ10と同軸に且つその周りに対称的に配置され
、直列に対抗して配線される。この構成では、受信ルー
プ1−2.14を通る一次磁界Bpの磁束が同じで、従
って、その−次磁界BPに対する応答は打ち消される。
To solve this problem, the receiving loops 12, 14 are placed coaxially with and symmetrically around the transmitting loop 10 and wired oppositely in series. In this configuration, the flux of the primary magnetic field Bp passing through the receiving loop 1-2.14 is the same and therefore the response to that negative magnetic field BP is cancelled.

第1図から明らかなように、受信ループ12を通る二次
磁界の磁束は、受信ループ14を通る磁束より強い(即
ち、磁力線の間隔が密接している)。従って、二次磁界
によって受信ループ12.14内に誘起される電流から
電圧VLが生ずる。この電圧VLは、地層の伝導率に比
例する。
As is clear from FIG. 1, the magnetic flux of the secondary field passing through the receiving loop 12 is stronger than the magnetic flux passing through the receiving loop 14 (ie, the magnetic field lines are closely spaced). A voltage VL therefore results from the current induced in the receiving loop 12.14 by the secondary magnetic field. This voltage VL is proportional to the conductivity of the formation.

幾何学係数理論によって、センサの応答を説明すること
によって、この実施例の理論的基礎をよりよく理解でき
るであろう。この理論は、最初に誘導検層機具を説明す
るために、ヘンリ・ジョージス・ドル(Henri G
eorges Doll)によって使用された準静的近
似法である。低周波数の近似に従って、2′に位置した
半径ρ′の電流ループにiwt よって発生される電界は、e  に依存すると仮定して
、次のように表わされる。
The theoretical basis of this example will be better understood by explaining the sensor response in terms of geometric coefficient theory. This theory was first developed by Henri G. Doll to explain guided logging equipment.
This is a quasi-static approximation method used by Georges Doll. According to a low frequency approximation, the electric field generated by iwt in a current loop of radius ρ′ located at 2′, assuming that it depends on e, can be expressed as:

ここに、 ただし、(ρt z)は観察点で、F(k)とE (k
)は楕円積分である。正規化電界Eφは次のように定義
される。
Here, (ρt z) is the observation point, F(k) and E(k
) is an elliptic integral. The normalized electric field Eφ is defined as follows.

Eφ=iすμ工ρ′Eφ         (3)伝導
性の媒体の存在中で、送信ループ1oによって保たれて
いるような(a、O)における電流ループは、20で示
すような渦電流グランドループを誘起する。これは、次
の式で表わされる。
Eφ=iμρ′Eφ (3) In the presence of a conducting medium, the current loop at (a, O) as maintained by the transmitting loop 1o is an eddy current ground loop as shown at 20. induce. This is expressed by the following formula.

Jφ(ρ’、z’)=ivμσ並φ(ρ1 、 z9 
;a、の      (4)このグランドループは下記
の式によって示す二次電界を生ずる。
Jφ (ρ', z') = ivμσ parallel φ (ρ1, z9
;a, of (4) This ground loop produces a secondary electric field given by the following equation.

ΔEφs(p 、z)=iw pJφ(ρ’+z’)Δ
ρ′Δzj ρI Eφ(ρtz;ρ’tz’)>v”
μ”aIaΔρ′Δzj p I Eφ(ρtz;at
o)Ej(ρtz;ρ’、z’)   (s)これは、
直列に対抗配線された受信ループ12.14を横切って
電流を誘起する。この電圧は1次のように表わされる。
ΔEφs(p,z)=iw pJφ(ρ'+z')Δ
ρ′Δzzj ρI Eφ(ρtz; ρ'tz')>v”
μ”aIaΔρ′Δzzj p I Eφ(ρtz; at
o) Ej(ρtz; ρ', z') (s) This is
A current is induced across the series counter-wired receive loops 12.14. This voltage is expressed as first order.

ΔV−2π(b、ΔEφg(lh+h1)−ΔEφ5(
bz、−h、))=2πXp”ahp’Δρ′Δz’E
φ(ρ’ tZ’ ;asの(b、EφCkheh1;
/”eZつ−b、Eφ(ht−ha;ρ’tz’)] 
    (6)上記の式において、(b、、h、)及び
(bz* −ha)は受信位置である。これらは、送信
器と受信器の間の直接的な相互結合が零となるように選
択される。グランド面がない時には、公称、bi=b2
でh1=h、である。
ΔV−2π(b, ΔEφg(lh+h1)−ΔEφ5(
bz, -h,))=2πXp"ahp'Δρ'Δz'E
φ(ρ'tZ'; as(b, EφCkheh1;
/”eZtsu-b,Eφ(ht-ha;ρ'tz')]
(6) In the above equation, (b,,h,) and (bz*-ha) are the receiving positions. These are chosen such that the direct mutual coupling between transmitter and receiver is zero. When there is no ground plane, nominal, bi=b2
So, h1=h.

地層内の全てのグランドループによって受信ループ12
,14を横切って生ずる全電圧は1次の通りである。
Receive loop 12 by all ground loops in the formation
, 14 is of first order.

二二で、地層内のどこから信号がきているかを示す幾何
学係数であるG(ρ″、2′)は下記のようにあられさ
れる。
22, the geometric coefficient G(ρ'', 2') indicating where in the stratum the signal is coming from is expressed as follows.

GCp″pz’)=ρ’EφCp ’ tz’ 、a、
O) t:b、Eφ(th phz ; /) ’ m
Z’ )−b2Eφ(ba t−ha ; p ’ t
z’ ))               (s)この
幾何学係数は、ρ二Leでピークとなることがわかった
。ここに、Leはアンテナ列の寸法及びセンサからの間
隔によって決まる長さである。
GCp″pz′)=ρ′EφCp′ tz′, a,
O) t:b,Eφ(th phz; /)' m
Z')-b2Eφ(bat-ha;p't
z' )) (s) This geometric coefficient was found to peak at ρ2Le. Here, Le is a length determined by the dimensions of the antenna row and the distance from the sensor.

幾何学係数は、ρ=○の周りで対称的であるので。Since the geometric coefficients are symmetric around ρ=○.

信号に最も貢献する地層の部分は截頭円錐の形状をもつ
The part of the formation that contributes most to the signal has a truncated cone shape.

正規化した幾何学係数は、ボアホールの壁からのアンテ
ナの距離の関数であって、これは次式%式% そこで、見掛けの導電率は次式によってあられされる。
The normalized geometric coefficient is a function of the distance of the antenna from the borehole wall, which is given by the following equation: % where the apparent conductivity is given by the following equation:

ここでG(ρl 、 z l )とG(ρ″、2′)は
、次の関係をもつ。
Here, G(ρl, zl) and G(ρ″, 2′) have the following relationship.

GCp’tz’)cG Cp’ t  z’ )   
     Ql)ここで。
GCp'tz')cG Cp'tz')
Ql) Here.

これは、受信器に発生する電圧を地層の導電率に関係付
ける。
This relates the voltage developed at the receiver to the conductivity of the formation.

式(7)によって与えられる地層信号によって受信ルー
プ12.14を横切って生ずる電圧は、w2μ2に比例
することに注意しなければならない。
It must be noted that the voltage developed across the receiving loop 12.14 by the formation signal given by equation (7) is proportional to w2μ2.

直接的相互結合である受信ループ12.14における一
次電圧は、相殺されない限り、式(1)によって与えら
れる電界に比例し、即ち、iwμに比例する。直接的な
相互結合はセンサクの対称的配置によって相殺されるが
、相殺の安定さは直接的相互結合信号に対する地層信号
の比に依存するものではない。−次信号に対する地層信
号の比は、はfiwμσLeである。ここで、Leはア
ンテナアレイのパラメータによって決定される有効長で
ある。従って、センサは、好ましくは、安定性を増大す
るために高周波で動作すべきである。コイルセットの解
析度はほぼLeで、探査の深さもLe程度である。
The primary voltage in the receiving loop 12.14, which is a direct mutual coupling, is proportional to the electric field given by equation (1), ie proportional to iwμ, unless canceled out. Although the direct mutual coupling is canceled by the symmetrical arrangement of the sensors, the stability of the cancellation does not depend on the ratio of the formation signal to the direct mutual coupling signal. The ratio of the formation signal to the -order signal is fiwμσLe. Here, Le is the effective length determined by the parameters of the antenna array. Therefore, the sensor should preferably operate at high frequency to increase stability. The resolution of the coil set is approximately Le, and the depth of exploration is approximately Le.

幾何学係数の理論は準静的近似法で、WμσLe2が1
よりずっと小さくないと極めて有効には働かない。しか
し、関連する多くの周波数にとって、幾何学係数理論は
極めて適当である。
The theory of geometric coefficients is a quasi-static approximation method, and WμσLe2 is 1
It will not work extremely effectively unless it is much smaller. However, for many frequencies of interest, geometric coefficient theory is quite appropriate.

全ての波の作用を含み、横方向に異方性の層状媒体の上
に放射する電流ループの問題は正確に解決できる。(ρ
# 、 z l)に位置する電流ループによって生ずる
電界は、次式で表わされる。
The problem of current loops including all wave effects and radiating onto a laterally anisotropic layered medium can be solved exactly. (ρ
The electric field generated by the current loop located at #, zl) is expressed by the following equation:

E ここで、Rは水平に層状化した媒体に対するフレネル反
射係数で、層状媒体はz=d、で始まる。
E where R is the Fresnel reflection coefficient for horizontally layered media, and layered media start at z=d.

グランド面が存在する時、電界は次のように変形できる
When a ground plane exists, the electric field can be transformed as follows.

ここで、 P  1kzlz−z’ l  −1kz(z−dl)
+1kzldL−zle  =e         −
e φ 本発明の新規な特徴は、ボアホールの測定に一般的に有
用であるが、本発明は、特に、非導電性流体で穿孔され
たボアホール内で、構造学的展性流体で穿孔されたボア
ホール内で、構造学的及び層位学的傾斜の探査に使用す
るのに特に有用である。本発明による「傾斜計」の機具
は全体的に第2図に示されていて、これはボアホール3
0内に位置している。ボアホール、多分、油を基礎とす
る泥のような非導電性穿孔流体を使用して穿孔されたボ
アホール30は、頁岩層32.36及び介在する砂層3
4によってあられされる典型的な地層を通る。この砂層
34は1頁岩層44等の線の入った砂床42.46を含
む。典型的な構造学的境界は、地層32.34の間の境
界38及び地層34.36の間の境界40によってあら
れされる。典型的な層位学的境界は境界48及び境界5
0によってあられされる。更に、砂層42.46は異な
る特性、例えば粗い粒子及び細かい粒子をもつ砂の種々
の層を含むかもしれない(図示せず)。
Here, P 1kzlz-z' l -1kz(z-dl)
+1kzldL−zle =e −
e φ Although the novel features of the present invention are useful for borehole measurements in general, the present invention is particularly useful for borehole measurements in boreholes drilled with non-conductive fluids and in boreholes drilled with structurally malleable fluids. It is particularly useful for use in exploring tectonic and stratigraphic slopes within boreholes. The "inclinometer" instrument according to the invention is generally shown in FIG.
It is located within 0. The borehole 30, possibly drilled using a non-conductive drilling fluid such as an oil-based mud, penetrates the shale layer 32,36 and the intervening sand layer 3.
Pass through typical geological formations caused by 4. This sand layer 34 includes a lined sand bed 42,46, such as a shale layer 44. Typical tectonic boundaries are represented by boundaries 38 between formations 32.34 and boundaries 40 between formations 34.36. Typical stratigraphic boundaries are boundary 48 and boundary 5.
It is hailed by 0. Additionally, the sand layer 42,46 may include various layers of sand with different properties, such as coarse and fine grains (not shown).

又、他の層位学的特徴があるかもしれない。機具51は
゛、長い中央支持部材52を有し、これはボアホール3
0を通って動くようになっている。長い部材52は、4
個の実質的に同形のパッド54(1)、54  (2)
  、54  (3)、54  (4)(かくれている
)を有し、これらのパッドは、それぞれのアーム機構5
6 (1)、56 (2) 、56 (3)、56 (
4)によってボアホール30の壁面に対して押しつけら
れている。これらのアーム機構はカラー60と共にかく
れている。カラー10は、長い支持部材52上に装着さ
れ、部材52上をスライドしてアーム機構56 (1)
 −56(4)の膨張及び収縮を許すようになっている
There may also be other stratigraphic features. The device 51 has an elongated central support member 52, which is connected to the borehole 3.
It is designed to move through 0. The long member 52 is 4
substantially identical pads 54(1), 54(2)
, 54 (3), 54 (4) (hidden), and these pads are attached to the respective arm mechanisms 5
6 (1), 56 (2), 56 (3), 56 (
4) is pressed against the wall of the borehole 30. These arm mechanisms are hidden together with the collar 60. The collar 10 is mounted on a long support member 52 and slides over the member 52 to form an arm mechanism 56 (1).
-56(4) to allow expansion and contraction.

更に機具51は、長い支持部材52の上端に結合された
適当な心決めガイド組立体を含む。心決めガイド組立体
は、可撓性スプリングアーム62(1) 、62 (2
) 、62 (3) 、62 (4)(かくれている)
を含み、これらは適当なり3−64.66に接続されて
いる。カラー64.66にの1つは支持部材52に固定
される。他のカラーは支持部材52上に装着され、部材
52上をスライドして、スプリングアーム62 (1)
 −62(4)を膨張及び収縮させる。スプリング62
(1)−62(4)を含む心決めガイド組立体は、パッ
ド54 (1)−54(4)及び関連するアーム機構5
6 (1)−56(4)と協働して、機具51をボアホ
ール30内に心決め維持する。
Additionally, tool 51 includes a suitable centering guide assembly coupled to the upper end of elongated support member 52. The centering guide assembly includes flexible spring arms 62(1), 62(2)
), 62 (3), 62 (4) (hidden)
, which are connected to 3-64.66 as appropriate. One of the collars 64 , 66 is fixed to the support member 52 . The other collar is mounted on the support member 52 and slides over the support member 52 so that the spring arm 62 (1)
- Inflate and deflate 62(4). spring 62
(1)-62(4) includes pads 54(1)-54(4) and an associated arm mechanism 5.
6(1)-56(4) to center and maintain tool 51 within borehole 30.

機具51は上端において、外装多芯ケーブル68に接続
されて地表装置に接続される。地表装置は、シーブ11
を有し、多芯ケーブル68はこのシーブの上を通って適
当なドラム及びウィンチ機構13まで延び、ボアホール
3oを通って機具51を昇降する。ケーブル68と遠隔
測定、制御及び動力回路17との間の電気的接続は、適
当な多素子スリップリング及びブラシコンタクト組立体
(図示せず)及びケーブル51を通して行なわれる。機
具の深さは適当な測定ホイール機構19を使用すること
によって決定され、この機構も遠隔測定、制御、動力回
路17にケーブル21によって接続されている。他の地
表装置は、遠隔測定、制御、動力回路17に接続された
プロセッサ25、及びプロセッサに接続されたオペレー
タターミナル。入力/出力装置27を含む。
At its upper end, the instrument 51 is connected to an armored multicore cable 68 for connection to ground equipment. The surface equipment is Sheave 11
, and a multicore cable 68 extends over this sheave to a suitable drum and winch mechanism 13 to raise and lower the implement 51 through the borehole 3o. Electrical connections between cable 68 and telemetry, control and power circuit 17 are made through a suitable multi-element slip ring and brush contact assembly (not shown) and cable 51. The depth of the instrument is determined by using a suitable measuring wheel mechanism 19, which is also connected to the telemetry, control and power circuit 17 by a cable 21. Other surface equipment includes a telemetry, control, processor 25 connected to the power circuit 17, and an operator terminal connected to the processor. Input/output device 27 is included.

パッド54は、第7図に120で示すようなものでもよ
いし、第17図に400で示すようなものでもよいし、
又、後述のようなその他のものでもよい。これらの実施
例は、印刷回路板の技術により写真平板印刷用マスクか
ら送信ループ10、受信ループ12.14、及び個々の
シールド素子が製作されたアンテナ装置のための研究用
装置についての以下の説明から理解されよう。この印刷
回路板は、1オンスの銅をクラッドしたポリイミド材料
でつくられている。酸化を制御するために銅の上に金の
薄い被覆を設けである。板の材料は。
The pad 54 may be as shown at 120 in FIG. 7 or as shown at 400 in FIG.
Alternatively, other types as described below may be used. These examples will be explained in the following description of a research device for an antenna arrangement in which the transmitting loop 10, the receiving loop 12, 14 and the individual shielding elements are fabricated from a photolithographic mask by printed circuit board technology. It will be understood from The printed circuit board is made of polyimide material clad with one ounce of copper. A thin coating of gold is placed over the copper to control oxidation. What is the material of the board?

厚みが1.5mmで、相当の剛性をもつものであった・ 送信ループ10が第3図に示されている。平らな銅ルー
プの直径は2.0cmでターミナルリード72.74を
設ける点で切れている。受信ループ12は第4図に示さ
れている。平らな銅のループは直径1.0cmで、ター
ミナルリード76.78を設ける点で切れている。受信
ループ14は、受信ループ12と同形である。送信ルー
プ10及び受信ループ12.14は10 M Hzと5
0MH2の間の特性をもつものであった。送信ループl
Oは、88nHのインダクタンス及び0.6Ωの直列抵
抗をもつものであることがわかった。これらの装置の共
振周波数は数百M Hzであった。ループ10.12.
14のサイズは、出力信号の大きさ、探査される岩屑の
容積(空間分解能)及び探査の深さを制御することがわ
かるであろう。一般的に、これらのファクターは、ルー
プのサイズの増加と共に増大する。
The transmitter loop 10 was 1.5 mm thick and had considerable rigidity.The transmitter loop 10 is shown in FIG. The flat copper loop has a diameter of 2.0 cm and is cut at the point where the terminal lead 72.74 is provided. Receive loop 12 is shown in FIG. The flat copper loops are 1.0 cm in diameter and are cut at points to provide terminal leads 76,78. The receiving loop 14 is the same as the receiving loop 12. The transmitting loop 10 and the receiving loop 12.14 have a frequency of 10 MHz and 5
It had characteristics between 0MH2 and 0MH2. Transmission loop l
O was found to have an inductance of 88 nH and a series resistance of 0.6 Ω. The resonant frequency of these devices was several hundred MHz. Loop 10.12.
It will be appreciated that the size of 14 controls the magnitude of the output signal, the volume of debris explored (spatial resolution) and the depth of exploration. Generally, these factors increase with increasing loop size.

研究用センサは、送信ループ10.受信ループ12.1
4が組立てられている個々の印刷回路板を組立てること
によって形成された。受信ループ12.14は送信ルー
プ10の周りに「電磁対称的に」配置された。一般的に
、電磁対称は、Mac=Mbcと定義される。ここに、
アンテナA。
The research sensor has a transmission loop 10. Receive loop 12.1
4 was assembled by assembling individual printed circuit boards. The receiving loops 12, 14 were arranged "electromagnetically symmetrically" around the transmitting loop 10. Generally, electromagnetic symmetry is defined as Mac=Mbc. Here,
Antenna A.

B、Cの相対的位置及び向き、並びにアンテナパラメー
タは、アンテナCとAとの間の相互誘導を用いてアンテ
ナCとBとの間の相互誘導を相殺するようになっている
。電磁対称性は、この実施例においては、例えば、受信
ループ12.14を物理的に送信ループと同軸的に且つ
その周りに対称的に位置決めすることによって達成され
る。適当な送信ループと受信ループの間隔は0.69c
mであることがわかった。−ただし、成る程度の感度の
損失が許容されるならば、もっと近い間隔も可能である
The relative positions and orientations of B, C and antenna parameters are such that the mutual guidance between antennas C and A is used to cancel the mutual guidance between antennas C and B. Electromagnetic symmetry is achieved in this embodiment, for example, by physically positioning the receiving loop 12.14 coaxially with and symmetrically around the transmitting loop. The appropriate spacing between the sending loop and receiving loop is 0.69c.
It turned out that m. - However, closer spacing is possible if a certain loss of sensitivity is tolerated.

種々のループアンテナの間、及びアンテナと地層の間に
、擬似静電結合が存在していることがわかった。この擬
似静電結合は、多くの場合許容できるが、もし所望され
るならばシールド素子を使用することによって除去でき
る。適当なシールド素子が第5図に80で示されている
。シールド素子80は、導電性中心部から放射している
多薮の導電セグメント、例えば256個の導電セグメン
ト110 (1)、110 (2)、  ・・・、11
0 (256)より成る。シールド素子80は、磁界に
よって誘導される方位電界によって、その中に方位渦流
が発生するのを防止するために半径方向にスリットが設
けられている。シールド素子80のエツチングされた線
は金属のクラッディング8oの縁までのびていることが
わかるであろう。
It was found that pseudo-capacitive coupling exists between various loop antennas and between the antenna and the geological formations. This pseudo-capacitive coupling is acceptable in many cases, but can be eliminated by the use of shielding elements if desired. A suitable shielding element is shown at 80 in FIG. The shield element 80 includes many conductive segments radiating from a conductive center, for example, 256 conductive segments 110 (1), 110 (2), . . . , 11
Consists of 0 (256). The shield element 80 is provided with slits in the radial direction to prevent azimuthal vortices from being generated therein due to the azimuth electric field induced by the magnetic field. It will be seen that the etched lines of shield element 80 extend to the edge of metal cladding 8o.

更に、256本のエツチングされた線の間隔は極めて狭
く、磁界の外乱を最小ならしめている。この導電性中心
部のみに共通の電気的接続が設けられ、これはより完全
なシールド及び半径方向電流のための自由通路を与える
。シールド80は正方形で、その辺の長さは10cmで
ある。シールドターミナルリード82が設けられる。
Additionally, the spacing of the 256 etched lines is extremely close to minimize disturbances to the magnetic field. A common electrical connection is provided only in this conductive center, which provides more complete shielding and free passage for radial currents. The shield 80 is square, and the length of each side is 10 cm. A shield terminal lead 82 is provided.

送信ループ10と受信ループ12及び14との共振結合
、並びにアンテナアレイと地層との共振結合に対する研
究室用センサの感度の低下は、個々のシールド素子を、
好ましくは、送信ループ10と受信ループ12及び14
の各々との間並びに受信ループ12及び14の各々と外
部環境との間に配置することによって達成された0個々
のシールド素子8oは、印刷回路板の厚みである1゜5
mmの距離において、送信ループ10に対して対称的に
且つこのループと同軸的に配置した。又、個々のシール
ド素子80は、1.5mmの゛距離において、受信ルー
プ12及び14の外面に対して対称的に且つこのループ
と同軸的に配置した。完全に組み立てられた研究室用セ
ンサの全厚みは、シールド素子及び回路板材料の保護外
層も含めて、2.0cmであった。更に1周囲条件の変
化に対してセンサの感度を増加するような不所望な共振
は、研究室用のアンテナ装置において、80のようなシ
ールドを含ませた時に、除去された。
The reduced sensitivity of laboratory sensors to resonant coupling between the transmitting loop 10 and the receiving loops 12 and 14, as well as between the antenna array and the formation, reduces the sensitivity of the individual shielding elements to
Preferably, the transmit loop 10 and the receive loops 12 and 14
and between each of the receiving loops 12 and 14 and the external environment.
It was arranged symmetrically to and coaxially with the transmission loop 10 at a distance of mm. The individual shield elements 80 were also arranged symmetrically to and coaxially with the outer surfaces of the receiving loops 12 and 14 at a distance of 1.5 mm. The total thickness of the fully assembled laboratory sensor, including the shielding elements and the protective outer layer of circuit board material, was 2.0 cm. Furthermore, undesirable resonances that would increase the sensitivity of the sensor to changes in ambient conditions were eliminated when a shield such as 80 was included in a laboratory antenna arrangement.

センサのより実際的な構成が第7図に参照番号7oで一
般的に示されている。このセンサ7゜は、地層の導電率
の絶対測定値を与えるものであり、好ましくは側面及び
背面が金属化されたアンテナ装置69を備えている。セ
ンサ7oは、例示的なパッド120の金属本体122を
中心とする円形空胴にセットされ、適当な接着剤によっ
て固定される。後方の金属化部分126は高導電率の背
面を形成し、これは、アンテナ装置69を前記したゾン
デ及びボアホールの作用から分離するように働く。更に
、背面126及び導電性側面の金属化部分127は、以
下に述べるように種々の磁界の集束を改善するように共
働する。アンテナ装置69の金属化を省いてもよいが、
この場合には、背面126及び側面127の機能が空胴
自体によって与えられる。集束及び分離についてのこの
ような改善は非常に効果的であるが、機能的なセンサを
設ける上で必要ではない。
A more practical configuration of the sensor is indicated generally by reference numeral 7o in FIG. This sensor 7° provides an absolute measurement of the conductivity of the formation and is equipped with an antenna arrangement 69, preferably metallized on the sides and back. The sensor 7o is set in a circular cavity centered on the metal body 122 of the exemplary pad 120 and secured by a suitable adhesive. The rear metallization 126 forms a highly conductive back surface, which serves to isolate the antenna arrangement 69 from the effects of the sonde and borehole described above. Additionally, the back surface 126 and conductive side metallization 127 cooperate to improve the focusing of the various magnetic fields, as described below. Although the metalization of the antenna device 69 may be omitted,
In this case, the functions of the back surface 126 and the side surfaces 127 are provided by the cavity itself. Although such improvements in focusing and separation are very effective, they are not necessary to provide a functional sensor.

第7図のアンテナ装置69は、第6図に詳細に示すが、
送信ループ10と、受信ループ12及び14と、もし所
望ならば、センサの研究室用の構成について前記したよ
うに本質的に配置されて背面126の使用により必要と
される如く変更された適当な擬似静電シールド素子とを
備えている。
The antenna device 69 of FIG. 7 is shown in detail in FIG.
The transmitting loop 10 and the receiving loops 12 and 14, if desired, are arranged essentially as described above for the laboratory configuration of the sensor, modified as required by the use of the rear surface 126, as appropriate. It is equipped with a pseudo-electrostatic shield element.

他の顕著な相違点としては、合成磁界の集束性を改善す
るようにアンテナ装置69に対して側壁を使用すること
や、センサ70の種々の素子を組み立てる方法や、シー
ルド素子の1つを組み込むことが含まれる。又、成る場
合には、送信ループ10を作る際に、過剰なジュール発
熱を回避するために厚い銅膜を使用することが所望され
る。ここに示す寸法は、解説のためのものであり、他の
寸法でも全く充分であることが理解されよう。
Other notable differences include the use of sidewalls for the antenna arrangement 69 to improve the focusing of the combined magnetic field, the manner in which the various elements of the sensor 70 are assembled, and the incorporation of one of the shielding elements. This includes: In addition, when forming the transmission loop 10, it is desirable to use a thick copper film in order to avoid excessive Joule heat generation. It will be understood that the dimensions shown here are for illustrative purposes only and that other dimensions are quite sufficient.

背面126は、ボアホール30内の導電性物質の影響か
らアンテナ装置!69を分離すると共に、予想できる作
用ひいては補正できる作用をアンテナ装置69に与える
導電性シートである。非導電性穿孔流体で穿孔されたボ
アホールにおいても、特にアーム機構56及び機具支持
部材52が金属である時には、導電性物質を実際上確実
に回避できない。背面126は、高周波磁界に対しては
ミラーに非常に良く似た働きをする。背面を有する実施
例の空間分解能は不変であり、試験の深さは背面をもた
ない実施例から非常にわずかに減少するだけである。理
論的には、グランド面の存在中での電流ループにより、
次式で表わされる電界が発生される。
The back surface 126 is an antenna device due to the influence of the conductive material inside the borehole 30! 69 and provides a predictable and therefore correctable effect on the antenna device 69. Even in boreholes drilled with non-conductive drilling fluids, conductive materials cannot be practically reliably avoided, especially when arm mechanism 56 and tool support member 52 are metal. The back surface 126 acts much like a mirror for high frequency magnetic fields. The spatial resolution of the embodiment with a back surface remains unchanged, and the depth of the test is only very slightly reduced from the embodiment without a back surface. Theoretically, due to the current loop in the presence of a ground plane,
An electric field expressed by the following equation is generated.

Eφト−jw μI p ’ (Eφ(ρ*z;ρ’+
z’)−Eφ(+o+z;ρ’+−z’+2d1)) 
 (16)但し、Eφは、式(3)で定められる。像理
論は上記で述べた。その分析についても上記で述べた。
Eφto-jw μI p'(Eφ(ρ*z;ρ'+
z')-Eφ(+o+z;ρ'+-z'+2d1))
(16) However, Eφ is determined by equation (3). The image theory was mentioned above. The analysis was also mentioned above.

背面126に適した位置は、受信ループ14の約1.0
cm後方であると分っているが、この距離は重要ではな
く、厚みの薄いセンサが所望される場合には、もっと短
い距離を用いてもよい。
A suitable position for the back surface 126 is approximately 1.0 of the receiving loop 14.
cm behind, but this distance is not critical and a shorter distance may be used if a thinner sensor is desired.

背面126に帰因する像型流によって受信ループ12及
び14に結合される磁束の相違を補償するためには、受
信ループ12及び14の一方を厳密な物理的対称軸から
ずらして電磁対称性を維持しなければならない。パッド
120のアンテナ装置69においては、受信ループ14
が送信ループ10に約0.08mm近つくように移動さ
れる。
To compensate for the difference in magnetic flux coupled into the receive loops 12 and 14 by the image flow due to the back surface 126, one of the receive loops 12 and 14 is shifted from the strict physical axis of symmetry to maintain electromagnetic symmetry. must be maintained. In the antenna device 69 of the pad 120, the receiving loop 14
is moved approximately 0.08 mm closer to the transmitting loop 10.

アンテナ装置69の周囲の導電性円筒側壁127は、2
つの主な作用を与え、その一方は非常に効果的なもので
あるが、他方は非常に厄介なものである。一方、円筒側
壁127は、センサ70の分解能を著しく増大し、ひい
ては、薄い床に対する応答性を改善する。他方、側壁1
27の金属面及びパッド120の導電面により、X信号
は、当該R信号よりも相当大きくされると共に、アンテ
ナ装置i69の近くに導電性本体がない場合に生じるX
信号よりも大きくされる。然し乍ら、本発明により達成
される電磁対称性の程度及び安定性により、非常に大き
なX信号が打ち消され、高い分解能が実現化される。
The conductive cylindrical side wall 127 around the antenna device 69 has 2
It has two main effects, one of which is very effective and the other very troublesome. On the other hand, the cylindrical sidewall 127 significantly increases the resolution of the sensor 70, thus improving its response to thin floors. On the other hand, side wall 1
The metal surface of 27 and the conductive surface of pad 120 make the X signal considerably larger than the R signal and the
is made larger than the signal. However, the degree of electromagnetic symmetry and stability achieved by the present invention allows very large X signals to be canceled and high resolution to be achieved.

分解能増大における重要なパラメータは、パッド120
の移動に平行な方向における穴の長さであることが分っ
た。長手方向の穴長さを短くした場合に分解能の改善が
得られる。
An important parameter in increasing resolution is the pad 120
It was found that the length of the hole in the direction parallel to the movement of . An improvement in resolution can be obtained if the longitudinal hole length is shortened.

集束について説明する理論は、直観的なレベルでも容易
に明らかである。高周波磁界は、表皮効果により金属の
内部から除外される。例えば、金属の背面126及び金
属の側壁127は、高周波磁界を金属本体122から除
去すると共に、磁界を空胴内にぴったり閉じ込める。更
に、高周波磁界は、磁界に課せられる境界条件により、
円筒空胴の側壁に平行に、空胴の外部に集中する傾向も
ある。
The theory explaining focusing is also readily apparent at an intuitive level. High frequency magnetic fields are excluded from inside the metal by the skin effect. For example, the metal back surface 126 and metal sidewalls 127 remove high frequency magnetic fields from the metal body 122 while tightly confining the magnetic fields within the cavity. Furthermore, due to the boundary conditions imposed on the magnetic field, the high-frequency magnetic field
There is also a tendency to concentrate outside the cavity, parallel to the side walls of the cylindrical cavity.

アンテナ装置69の素子は、適当な材料から形成され、
ボアホール環境に用いるのに適した一体的なパッケージ
へと組み立てられる。センサ70の全体的な対称性によ
り、熱膨張、圧力により誘起された圧縮、ひいては、ス
ケール不変量に対しておおよそ自己補償を果たすように
されるが、本質的に安定な寸法を確保することによりセ
ンサ7oの優れた性能が達せられる。従って、寸法の安
定性に大きく影響する部品は、熱膨張係数が小さく且つ
圧縮性の低い材料から形成される。非導電性の材料は、
誘電損失が低いことも好ましい。
The elements of the antenna device 69 are formed from a suitable material,
Assembled into a unitary package suitable for use in a borehole environment. The overall symmetry of sensor 70 makes it largely self-compensating for thermal expansion, pressure-induced compression, and thus scale invariants, while ensuring essentially stable dimensions. Excellent performance of sensor 7o is achieved. Therefore, components that significantly affect dimensional stability are formed from materials with low coefficients of thermal expansion and low compressibility. Non-conductive materials are
It is also preferable that the dielectric loss is low.

例えば、送信ループ10、受信ループ12及び14、並
びに個々のシールド素子を作る場合には。
For example, when making the transmit loop 10, the receive loops 12 and 14, and the individual shielding elements.

セラミック基体材料が好ましく使用される。更に、アン
テナ装置69の種々のセラミック基体は、その厚みを適
切に選択することにより、スペーサ素子として効果的に
働く。
Ceramic substrate materials are preferably used. Furthermore, the various ceramic substrates of the antenna device 69 can effectively act as spacer elements by appropriately selecting their thickness.

壁係合面112及び対向面114を有していると共に、
基体86.88.90.92.94及び96で構成され
た組み立て済みのアンテナ装置69が第6図に示されて
いる。各基体は、直径が約4.4cmである。送信ルー
プ10は、アンテナ装置69の中心平面内で薄い基体9
0と92との間にはゾ位置し、リード100に接続され
ている。積層基体90及び98が各々約1.5mm及び
0.675cmという状態で、送信ループ10と受信ル
ープ12との間に0.69cmの間隔が得られる。第5
図に80で示されたようなシールド素子は、直径が約4
 、−4 c mに過ぎず、従ってセグメント数が12
8個のみであるが、このシールド素子は、送信ループ1
oと同軸的に基体90と88との間に配置される。積層
基体92及び94が各々約1.5mm及び0.665c
mという状態で、送信ループ10と受信ループ14との
間に約0.68cmの間隔が得られる。第5図に80で
示されたようなシールド素子は、直径が約4゜4cmに
過ぎず、従ってセグメント数が128個に過ぎないが、
このシールド素子は、送信ループ10と同軸的に基体9
2と94との間に配置される。第5図に80で示すよう
な2つの追加シールド素子は、直径が約4.4cmに過
ぎず、従ってセグメント数が128個に過ぎないが、こ
れらのシールド素子は、受信ループ12及び14と外部
環境との間に各々設けられる。これらのシールド素子は
、受信ループ12及び14と同軸的であり、基体86及
び96の厚みだけ受信ループ12及び14から離間され
、これら基体の厚みは各々約1゜5 m mである。こ
れらの寸法は、解説のためのものに過ぎないことが明ら
かであろう。
has a wall engaging surface 112 and an opposing surface 114;
An assembled antenna arrangement 69 consisting of base bodies 86, 88, 90, 92, 94 and 96 is shown in FIG. Each substrate is approximately 4.4 cm in diameter. The transmitting loop 10 is connected to a thin substrate 9 in the central plane of the antenna device 69.
It is located between 0 and 92 and connected to lead 100. With laminated substrates 90 and 98 approximately 1.5 mm and 0.675 cm, respectively, a spacing of 0.69 cm is obtained between transmit loop 10 and receive loop 12. Fifth
The shielding element, as shown at 80 in the figure, has a diameter of about 4
, -4 cm, so the number of segments is 12
Although there are only 8 shield elements, this shield element
The base body 90 and the base body 88 are disposed coaxially with each other. Laminated substrates 92 and 94 are approximately 1.5 mm and 0.665 cm, respectively.
m, a spacing of about 0.68 cm is obtained between the transmitting loop 10 and the receiving loop 14. Although a shielding element such as that shown at 80 in FIG. 5 has a diameter of only about 4°4 cm and therefore only 128 segments,
This shield element is arranged coaxially with the transmission loop 10 on the base 9.
2 and 94. Although the two additional shielding elements, shown at 80 in FIG. Each is provided between it and the environment. These shield elements are coaxial with the receiving loops 12 and 14 and spaced from the receiving loops 12 and 14 by the thickness of the substrates 86 and 96, each of which has a thickness of about 1.5 mm. It will be clear that these dimensions are for illustrative purposes only.

アンテナ装置69の軸に沿ってアンテナ装置69へと動
くことのできるネジ(図示せず)が、直接相互結合の打
ち消しを微調するために設けられる。同調ネジを用いる
場合には、このネジが通過する80のごときシールド素
子の導電性中央部を、この同調ネジのオリフィスを受は
入れるように拡大しなければならない。これにより生じ
るリング状の導電性中心部は、渦電流の誘起を防ぐため
に成る線に沿って開いていなければならない。
A screw (not shown) movable along the axis of the antenna device 69 into the antenna device 69 is provided to fine-tune the cancellation of the direct mutual coupling. If a tuning screw is used, the conductive central portion of the shield element, such as 80, through which the screw passes must be enlarged to receive the orifice of the tuning screw. The resulting ring-shaped conductive core must be open along a line to prevent the induction of eddy currents.

受信ループ14と、その外部環境、即ち第7図に示す背
面126との間で面114に設けられるシールド素子は
、上記のごとく基体96上に形成される。受信ループ1
2と、その外部環境、即ち試験される地層との間で面1
12に設けられるシールド素子は、ボアホール3oの壁
による摩耗からアンテナ装置69を保護するという付加
的な機能を果す。従って、このシールド素子は、黄銅又
はステンレススチールのような適当な導電性材料のブロ
ックから加工されるのが好ましい。
The shielding element provided on the surface 114 between the receiving loop 14 and its external environment, ie, the back surface 126 shown in FIG. 7, is formed on the substrate 96 as described above. Receive loop 1
2 and its external environment, i.e. the stratum to be tested.
The shielding element provided at 12 serves the additional function of protecting the antenna arrangement 69 from wear by the walls of the borehole 3o. The shielding element is therefore preferably fabricated from a block of suitable electrically conductive material, such as brass or stainless steel.

アンテナ装置69の送信ループ、受信ループ又はシール
ド素子は、これらが間に挿入されるところの基体のどち
らかの隣接面上に形成される。
The transmitting loop, receiving loop or shielding elements of the antenna arrangement 69 are formed on either adjacent side of the base body between which they are inserted.

例えば、送信ループ10は1面112に最も近い基体9
2の面上か、或いは、面114に最も近い基体90の面
上に形成される。種々の基体が適当な接着剤により各々
の隣接面に沿って互いに接合される。アンテナ装M69
を組み立てる際には、送信ループ10と受信ループ12
及び14との間に直接相互結合の残留を招くといった構
造上の欠陥を回避するように注意を払わねばならない。
For example, the transmit loop 10 is connected to the substrate 9 closest to the surface 112.
2 or on the surface of the substrate 90 closest to the surface 114. The various substrates are bonded together along their respective adjacent surfaces with a suitable adhesive. Antenna installation M69
When assembling, transmit loop 10 and receive loop 12
Care must be taken to avoid structural deficiencies such as residual direct interconnection between and 14.

受信ループ12及び14並びにシールド素子は、送信ル
ープ10に対して同軸的でなければならない。
The receive loops 12 and 14 and the shielding elements must be coaxial with respect to the transmit loop 10.

セラミック基体、非シールドリード、並びに使用される
固定具類を含む全ての素子は、上記した場合を除き、で
きるだけ対称的に配置しなければならない。
All components, including the ceramic substrate, unshielded leads, and any fixtures used, should be arranged as symmetrically as possible, except as noted above.

パッド120においては、各導体128及び129が送
信ループ10並びに受信ループ12及び14を各々の回
路網130及び132へ接続し、その目的については以
下に述べる0回路網130は、ケーブル134によりゾ
ンデ本体の送信回路へ接続され、そして回路網132は
、ケーブル136によりゾンデ本体の受信回路に接続さ
れる。
At pad 120, each conductor 128 and 129 connects transmit loop 10 and receive loop 12 and 14 to a respective network 130 and 132, the purpose of which is described below. The circuitry 132 is connected by a cable 136 to the receiving circuit of the sonde body.

ケーブル134及び136は、可撓性の同軸型のもので
ある。当該周波数レンジにおいて大きな消散係数を有す
るように選択されたフェライトビードが非シールドの低
周波リードと、同軸ケーブルの外側導体とに使用され、
これら構造体の高周波電流が減少される。
Cables 134 and 136 are of the flexible coaxial type. ferrite beads selected to have a large extinction coefficient in the frequency range are used in the unshielded low frequency leads and in the outer conductor of the coaxial cable;
High frequency currents in these structures are reduced.

その他のパッド構成も考えられる。例えば、アンテナ装
置69の金属化によるか或いはパッド本体122の空胴
によって行なわれる収束及び分離機能が所望されない場
合には、パッド本体をはゾ誘電体物質で構成してもよく
、これにセンサ7のようなセンサを取り付けることがで
きる。アンテナ装置69の変形態様も考えられる。例え
ば、送信ループ−受信ループの間隔を狭くすると、出力
信号レベルが一般的に低下するが、性能を著しく低下す
ることなく、送信ループ−受信ループの間隔を1/2以
上減少す4ことができる。更に、減少した面域のシール
ドを効果的なものにすることができる。
Other pad configurations are also possible. For example, if the focusing and separating functions provided by the metallization of the antenna device 69 or by the cavity of the pad body 122 are not desired, the pad body may be constructed of a zodielectric material and the sensor 7 Sensors such as the following can be attached. Modifications of the antenna device 69 are also possible. For example, while decreasing the transmit loop-receive loop spacing generally reduces the output signal level, it is possible to reduce the transmit loop-receive loop spacing by more than half without significantly reducing performance4. . Furthermore, reduced area shielding can be made more effective.

センサ70を作動するのに適した電気回路が第8図に示
されている。パッド54 (1)は、送信ループ1oと
、受信ループ12及び14とを備え、これらは、二重の
2次相互インダクタンスコイルセットのような働きをす
る。送信ループ1゜並びに受信ループ12及び14は、
回路1!1130及び132を経て、送信区分141及
び受信区分143へ各々接続され、上記の回路網は、そ
れらの各々のループアンテナに同調されるのが好ましい
。回路網130及び132は、好ましくは送信ループ1
0並びに受信ループ12及び14に接近して、パッド5
4 (1)上に取り付けられる。というのは、ループア
ンテナと、その各々の回路網との間の巻線の電気的特性
の変化によって同調に悪影響が及ぶからである。回路網
130は、送信ループ10を平衡モードで駆動して電界
のモノポール成分を減少するように構成される。回路網
130は、送信ループ10からの反射を最少にし、この
ような反射は、典型的に、1オ一ム未満の実数インピー
ダンスを有している。受信ループ12及び14は、回路
網132を経て直列に対抗して接続され、回路網132
は、平衡不平衡変成器。
An electrical circuit suitable for operating sensor 70 is shown in FIG. The pad 54 (1) comprises a transmitting loop 1o and receiving loops 12 and 14, which act like a dual secondary mutual inductance coil set. The transmitting loop 1° and the receiving loops 12 and 14 are
Connected via circuits 1!1130 and 132 to the transmitting section 141 and the receiving section 143, respectively, said circuitry is preferably tuned to their respective loop antennas. Networks 130 and 132 preferably include transmission loop 1
0 and receiving loops 12 and 14, pad 5
4 (1) Attached to the top. This is because tuning is adversely affected by changes in the electrical characteristics of the windings between the loop antenna and its respective network. Circuitry 130 is configured to drive transmit loop 10 in a balanced mode to reduce the monopole component of the electric field. Network 130 minimizes reflections from transmit loop 10, and such reflections typically have a real impedance of less than 1 ohm. Receive loops 12 and 14 are connected in series opposition via network 132 .
is a balanced unbalanced transformer.

4ポートハイブリツドジヤンクシヨン、又は、差動増巾
器のような減算型の回路網であり、直接的な相互インダ
クタンスをゼロにすることができる。
It is a subtractive type network such as a 4-port hybrid junction or a differential amplifier, and the direct mutual inductance can be reduced to zero.

受信ループ14からのリードにまたがって校正スイッチ
138が接続されている。
A calibration switch 138 is connected across the lead from receive loop 14 .

送信区分141と受信区分143とで構成されたセンサ
回路140 (1)は、機具51の本体に配置される。
A sensor circuit 140 (1) composed of a transmitting section 141 and a receiving section 143 is arranged in the main body of the device 51.

送信区分141は、所望の高周波において作動する連続
波ソース発振器142を備えている。この発振器142
の出力は、方向性カップラ144を経て増巾器146へ
接続され、ソースエネルギが増巾さおで、回路網130
を経て送信ループ10へ送られる。ソースエネルギは、
方向性カップラ144において分割され、受信区分14
3に含まれた位相感知検出器148の基準チャンネルへ
基準信号として供給される。位相感知検出器148の信
号チャンネルには、受信ループ12及び14からの信号
が増巾器149を通過した後に供給される。位相感知検
出器148は、受信ループ12及び14において受信し
た信号の電力比及び位相ずれを表わす信号をその出力に
発生する。導電性地層がない場合は、センサ7oの挿入
ロスが一120dB以上になるので、送信区分141と
受信区分143との分離を良好にすることが必要である
The transmitting section 141 includes a continuous wave source oscillator 142 operating at the desired high frequency. This oscillator 142
The output of
The signal is then sent to the transmission loop 10 via. The source energy is
split at directional coupler 144 to receive section 14
3 is provided as a reference signal to a reference channel of a phase-sensitive detector 148 included in FIG. The signal channel of phase sensitive detector 148 is fed with the signals from receive loops 12 and 14 after passing through amplifier 149 . Phase sensitive detector 148 produces at its output a signal representative of the power ratio and phase shift of the signals received in receive loops 12 and 14. If there is no conductive stratum, the insertion loss of the sensor 7o will be 1120 dB or more, so it is necessary to improve the separation between the transmitting section 141 and the receiving section 143.

本質的に同じセンサ回路140 (2)、140 (3
) 、及び140 (4)がバッド54 (2)、54
 (3)及び54 (4)に各々接続される。センサ回
路140 (1)、140 (2) 、140(3)及
び140 (4)からの電力比及び位相ずれ信号は、マ
ルチプレクサ150の入力に送られ、ここでサンプリン
グされて、A/Dコンバータ152へ送られる。A/D
コンバータ152の出力は、テレメトリ−システム15
4の入力へ送られ。
Essentially the same sensor circuits 140 (2), 140 (3
), and 140 (4) are bad 54 (2), 54
(3) and 54 (4), respectively. The power ratio and phase shift signals from sensor circuits 140 (1), 140 (2), 140 (3) and 140 (4) are sent to the input of multiplexer 150 where they are sampled and output to A/D converter 152. sent to. A/D
The output of converter 152 is connected to telemetry system 15.
Sent to input 4.

プロセッサ25を含む地上の装置へ送られる。It is sent to equipment on the ground including processor 25.

例えば、研究室用のセンサによって検出された地層信号
は、2つの成分より成り、その一方は主として地層の導
電率によって影響されるものでありそして他方は主とし
て地層の誘電率によって影響されるものである。傾斜の
測定に用いるものとしては、誘電率に影響される成分(
X信号)よりも導電率に影響される成分(R信号)の方
が好ましい。というのは、地層の誘電率の対比の方が一
般的に導電率の対比より小さいからである@R倍信号、
駆動信号と同相で、受信器へ接続される。
For example, a formation signal detected by a laboratory sensor consists of two components, one influenced primarily by the formation's conductivity and the other primarily influenced by the formation's permittivity. be. The component that is affected by the dielectric constant (
The component affected by conductivity (R signal) is more preferable than the component (X signal). This is because the dielectric constant contrast of the formation is generally smaller than the conductivity contrast.@R times the signal,
Connected to the receiver in phase with the drive signal.

一般的に″無役”な信号として分類される、X信号を含
む他の全ての信号、不平衡な直接相互インダクタンスに
帰因する信号、及び金属に帰因する信号は、駆動信号と
90°位相ずれされて受信回路に接続される。
All other signals, including the The signals are phase shifted and connected to the receiving circuit.

位相感知検出は、全ての不所望なコヒレント信号やイン
コヒレントなノイズを除去するために効果的に使用する
ことができる。然し乍ら、ケーブルや、変成器や、増巾
器や、その他の部品がセンサ回路内に位相ずれを引き起
こす原因となるので、位相感知検出器14−8を定期的
に校正しなければならない。直接相互インダクタンスは
駆動信号と90°位相ずれしているので、受信ループ1
2及び14の一方を短絡するだけで、比較的大きな直角
位相信号を発生することができる。この目的で、校正ス
イッチ138(第8図)が設けられている。このように
測定された角度が90°から減算され、これにより得ら
れた校正角度がプロセッサ25に記憶され、これらの種
々の位相ずれに対し地層の位相測定値が調整される。導
電率に比例したパラメータを決定するために、プロセッ
サ25において、測定した振巾に、上記の調整された位
相測定値のコサインが乗算される。無役な信号の作用は
、全て、サイン成分において除去される。
Phase sensitive detection can be effectively used to remove any unwanted coherent signals or incoherent noise. However, the phase sensitive detector 14-8 must be periodically calibrated because cables, transformers, amplifiers, and other components can cause phase shifts in the sensor circuit. Since the direct mutual inductance is 90° out of phase with the drive signal, receive loop 1
By simply shorting one of 2 and 14, a relatively large quadrature signal can be generated. A calibration switch 138 (FIG. 8) is provided for this purpose. The angle thus measured is subtracted from 90° and the resulting calibration angle is stored in processor 25 to adjust the phase measurements of the formation for these various phase shifts. To determine the parameter proportional to conductivity, the measured amplitude is multiplied in processor 25 by the cosine of the adjusted phase measurement described above. All useless signal effects are removed in the sine component.

本発明の装置の動作は、上記の実験用センサで得られた
実験結果を検討することにより理解されよう。塩水の層
と、塩水で飽和された粒状多孔性の合成物質の層とを交
互に配したものより成る研究室用の地層を形成した。上
記の合成物質は、米国、ニューヨーク、ロチェスタのフ
ェロ・コーポレーション(Ferro Corpora
tion)によって製造されたケルンダイト(Kell
undite (商標))FAO−100であった。こ
の物質は、走査電子顕微鏡で見ると、きれいな砂岩によ
く似ている。その多孔度は約40%であり、組成係数は
5.5であり、そしてその誘磁率は、数ダーシス(Da
rcies)である。このサンプルを、抵抗率1Ωm(
はゾ頁岩の抵抗率)の水で飽和させた。研究室での実験
に使用した回路は、センサ回路140 (1)並びに回
路網130及び132と同様のものであった。
The operation of the device of the present invention will be understood by considering experimental results obtained with the experimental sensor described above. A laboratory formation was created consisting of alternating layers of brine and layers of granular, porous synthetic material saturated with brine. The above synthetic materials were manufactured by Ferro Corpora, Rochester, New York, USA.
Kerndite (Kell tion) manufactured by
undite (trademark)) FAO-100. The material looks very similar to clean sandstone when viewed under a scanning electron microscope. Its porosity is about 40%, its composition coefficient is 5.5, and its dielectric constant is a few darcis (Da
rcies). This sample has a resistivity of 1Ωm (
(resistivity of the shale) saturated with water. The circuitry used in the laboratory experiments was similar to sensor circuit 140 (1) and circuitry 130 and 132.

発振器及び位相感知検出器は、ヒユーレットパラカード
(Hewlatt−Packard)形式8505A回
路網分析器の素子であった。利得33dBの広帯域増巾
器によってこの回路網分析器の信号チャンネルに信号を
供給する一方、40dB減衰のソース信号を基準チャン
ネルに供給した。この回路網分析器は、ヒユーレットパ
ラカード型式9845Bコンピュータの制御を受け、こ
のコンピュータは、更に、実験機構の動作も制御した。
The oscillator and phase sensitive detector were elements of a Hewlatt-Packard type 8505A network analyzer. A broadband amplifier with a gain of 33 dB fed the signal channel of the network analyzer, while a source signal with 40 dB attenuation was fed into the reference channel. The network analyzer was under the control of a Hewlett Paracard Model 9845B computer, which also controlled the operation of the experimental setup.

研究室用のセンサの応答は、′平均的なループ応答″と
して知られている簡単なおNよその模型により、直観的
なレベルで容易に明らかである。
The response of a laboratory sensor is readily apparent on an intuitive level by a simple model of N, known as the 'average loop response'.

この”平均的なループ″は、全グランドループ半径につ
いて得られる幾何学係数の平均値を最も良く近似する単
一グランドループと考えられる。
This "average loop" is considered to be the single ground loop that best approximates the average value of the geometric coefficients obtained for all ground loop radii.

第2図の頁岩層44のような薄い床に対する研究室用の
センサの応答は、この薄い床が屑状部より抵抗率が高い
か導電率が高いかによって左右されると分った。薄い抵
抗性の床は、その周囲の導電性地層に生じる渦電流を減
少すると共に、抵抗性層の位置を中心として応答に単純
な負に向うピークを招くことが分った。この応答、即ち
″通常”応答が第9図に示されている。厚み0.64c
mの絶縁シートより成る薄い抵抗性の床158が比較的
導電性の床156 (1)と156(2)との間に配置
されている。抵抗性の床158は、曲線157の負に向
う鋭いピークによって示されたように容易に検出される
。通常応答パターンが第10図に成る層シーケンスに対
して示されている。この層シーケンスは、抵抗性の床t
60(1)、160 (2) 、160 (3) 、1
60 (4)及び160(5)と、導電性の床170 
(1)、170 (2) 、170 (3) 、170
 (4)及び170(5)とを交互に配したものより成
る。各々の抵抗性の床160は、厚みが1.26cmで
、抵抗率が5.5Ωmのものであった。各々の導電性の
床170は、厚みが3.81cmで、抵抗率が1.0Ω
mのものであり、導電性の床170の厚みは、平均的な
ループの直径と同程度もしくはそれより大きなものであ
った。曲線180として示されたように、導電性の床1
.70に対する研究室用のセンサの応答は、一連の単一
の正に向うピークであり、一方、薄い抵抗性の床160
に対する研究室用のセンサの応答は、一連の単一の負に
向うピークであった。
It has been found that the response of a laboratory sensor to a thin bed, such as the shale layer 44 of FIG. 2, depends on whether the thin bed is more resistive or more conductive than the debris. It has been found that a thin resistive bed reduces the eddy currents generated in the surrounding conductive formations and introduces a simple negative-going peak in the response centered at the location of the resistive layer. This response, the "normal" response, is shown in FIG. Thickness 0.64c
A thin resistive bed 158 of m insulating sheets is disposed between relatively conductive beds 156 (1) and 156 (2). Resistive bed 158 is easily detected as shown by the sharp negative-going peak of curve 157. A typical response pattern is shown for the layer sequence consisting of FIG. This layer sequence consists of a resistive bed t
60 (1), 160 (2), 160 (3), 1
60 (4) and 160 (5) and a conductive floor 170
(1), 170 (2), 170 (3), 170
(4) and 170 (5) are arranged alternately. Each resistive bed 160 was 1.26 cm thick and had a resistivity of 5.5 Ωm. Each conductive floor 170 has a thickness of 3.81 cm and a resistivity of 1.0Ω.
m, and the thickness of the conductive bed 170 was comparable to or greater than the average loop diameter. Conductive floor 1, as shown as curve 180
.. The response of the laboratory sensor to 70 is a series of single positive-going peaks, while the response of the thin resistive bed 160
The response of the laboratory sensor to was a series of single negative-going peaks.

導電性の層に対する研究室用のセンサの応答は、若干複
雑である。平均ループの考え方から、研究室用センサの
応答は、平均ループが通過する時に薄い導電性の床内に
入る平均ループの弧の長さにはゾ比例する。弧の長さは
、平均ループのエツジが薄い床と交差する時に最大とな
り、センサが薄い床の中心にある時に局部的に最小とな
る。
The response of laboratory sensors to conductive layers is somewhat complex. From the averaging loop concept, the response of a laboratory sensor is zo-proportional to the arc length of the averaging loop as it passes through the thin conductive bed. The arc length is at its maximum when the edge of the average loop intersects the thin bed and locally minimum when the sensor is in the center of the thin bed.

本質的に、薄い床は、幾何学的係数の″ボーン″によっ
て取り上げられる。この″反転″応答が第11図に示さ
れており、これは、均一な5.5Ωmの地層190に埋
設された厚み0.64cm、1Ωmの層を示している。
Essentially, the thin bed is taken up by "bones" of geometrical coefficients. This "inversion" response is shown in FIG. 11, which shows a 0.64 cm thick, 1 Ωm layer embedded in a uniform 5.5 Ωm formation 190.

曲線185で表わされた信号レベルは、研究室内のセン
サが薄い導電性の床180に接近する時に増加し、研究
室用のセンサが薄い導電性の床180の真上に動かされ
た時に鋭く低下し、研究室用のセンサが薄い導電性の床
180から離される時に増加し、そして研究室用のセン
サが薄い導電性の床180から完全に離された時に減少
した。曲線185の非対称性及びノイズは、研究室用の
模型及び装置の制約によるものである。
The signal level represented by curve 185 increases as the laboratory sensor approaches the thin conductive floor 180 and sharpens when the laboratory sensor is moved directly above the thin conductive floor 180. decreased, increased when the laboratory sensor was separated from the thin conductive floor 180, and decreased when the laboratory sensor was completely separated from the thin conductive floor 180. The asymmetry and noise in curve 185 is due to limitations of laboratory models and equipment.

第11図に180で示すような単一の薄い導電性の床を
走査した時に得られる中央の傾斜部は、このような床を
多数含む地層に対し、信号の反転として表示される。こ
れが第12図に示されており、第12図は、厚み10c
mの抵抗性の床200と、これに続いて、導電性の床2
02と比較的厚い抵抗性の床204とが交互に配されて
いる場合を示している。薄い導電性の床202は、厚み
が0.63cmで、抵抗率が1Ωmである。比較的厚い
抵抗性の床204は、厚みが1.27cmで、抵抗率が
5゜5Ωmである。厚い抵抗性の床200から離れると
、応答曲線200の傾向は、予想されるように正となる
。交互の床20・2及び204より成るちみつに積層さ
れた領域では、抵抗性領域204に関連した信号が大き
なものとなる。これが「反転」応答である。第12図に
曲線210で示された研究室用センサの応答は、第10
図に示された「通常」応答180と対照的である。約2
.5cmより小さい導電性の床は5反転傾向を生じるが
、それより大きい床の場合には、反転傾向が生じない。
The central slope obtained when scanning a single thin conductive bed, such as that shown at 180 in FIG. 11, will appear as an inversion of the signal for formations containing many such beds. This is shown in Figure 12, which shows a thickness of 10 cm.
m resistive bed 200 followed by a conductive bed 2
02 and relatively thick resistive beds 204 are shown alternating. The thin conductive floor 202 is 0.63 cm thick and has a resistivity of 1 Ωm. The relatively thick resistive bed 204 is 1.27 cm thick and has a resistivity of 5°5 Ωm. Away from the thick resistive bed 200, the trend of the response curve 200 becomes positive, as expected. In the honey laminated region consisting of alternating beds 20.2 and 204, the signal associated with the resistive region 204 will be large. This is an "inverted" response. The response of the laboratory sensor, shown by curve 210 in FIG.
In contrast to the "normal" response 180 shown in the figure. Approximately 2
.. Conductive beds smaller than 5 cm produce a 5 reversal tendency, while for larger beds no reversal tendency occurs.

試験を受ける導電性の床の厚みは、応答が通常であるか
反転であるかに作用するφt、傾斜の計算を妨げるもの
ではない。傾斜計の本質的な特性は、多数のパッド間を
相関し得る信号を発生することである。この条件は、通
常及び反転応答パターンにおいて満足される。適当な相
関技術(上記で幾つか述べた)を適宜利用して傾斜を測
定することができる。
The thickness of the conductive bed being tested does not interfere with the calculation of the slope, φt, which affects whether the response is normal or inverse. An essential property of the inclinometer is that it generates a signal that can be correlated across a large number of pads. This condition is satisfied in normal and inverted response patterns. Slope can be measured using appropriate correlation techniques (some of which are discussed above).

センサ70は、広い周波数レンジにわたって作動する。Sensor 70 operates over a wide frequency range.

充分な信号強度が得られるところの周波数下限は、約1
MHzであるが、この下限値を下げるために別の寸法及
びパラメータを選択することができる。然し、地層信号
電圧は周波数の平方に比例するので、高い周波数で作動
するのが好ましい。然し乍ら、多数のファクタにより1
周波数の上限が限定される。基本的な限界値は、電磁信
号を導電性本体の表面から成る一定の表皮深さ内に閉じ
込める表皮効果によって設定される。この表皮深さδは
、次の式で表わされる。
The lower frequency limit at which sufficient signal strength can be obtained is approximately 1
MHz, but other dimensions and parameters can be chosen to lower this lower limit. However, since the formation signal voltage is proportional to the square of the frequency, it is preferable to operate at a high frequency. However, due to many factors, 1
The upper limit of frequency is limited. A fundamental limit is set by the skin effect, which confines the electromagnetic signal within a certain skin depth of the surface of the conductive body. This skin depth δ is expressed by the following formula.

δをメータ単位で測定した場合には、μは透磁率H/μ
であり、fは周波数Hzであり、そしてσは導電率モー
/mである。送信ループ10によって発生されて受信ル
ープ12及び14によって感知される電界の空間長さよ
り表皮深さが大きい限り、センサによる試験の分解能及
び深さは、地層の導電率とは独立したものとなる。この
ような独立性が望ましい。もう1つの制約は、アンテナ
及びケーブルの自己共振である。研究室用のセンサに用
いられるアンテナループは、自己共振周波数が数百M 
Hzの範囲であるのが、比較的短いケーブルを取り付け
ることにより、これらの周波数が約90MHzに減少さ
れる。このような周波数、或いはこれ以上の周波数にお
いては、センサが地層の特性に不感である。ケーブル配
線に充分な注意を払えば、100 M Hzもしくはそ
れ以上の周波数を用いるのが妥当である。
When δ is measured in meters, μ is the magnetic permeability H/μ
, f is the frequency in Hz, and σ is the conductivity mho/m. As long as the skin depth is greater than the spatial length of the electric field generated by the transmit loop 10 and sensed by the receive loops 12 and 14, the resolution and depth of the sensor test will be independent of the conductivity of the formation. Such independence is desirable. Another limitation is antenna and cable self-resonance. The antenna loop used in laboratory sensors has a self-resonant frequency of several hundred M
Hz range, by installing relatively short cables these frequencies are reduced to about 90 MHz. At these frequencies or higher, the sensor is insensitive to the characteristics of the formation. With due care taken in cabling, it is reasonable to use frequencies of 100 MHz or higher.

このような研究室の実験を12MHz、25M Hz及
び55 M Hzで行なって、これら種々の周波数でセ
ンサの性能を試験した。予想したごとく、信号対雑音比
が高い周波数において急激に増加した。55 M Hz
にお↓1ては、1Ωm地層における表皮深さが6.8c
mであり、これは地層信号が感知される距離よりも大き
い。
Such laboratory experiments were conducted at 12 MHz, 25 MHz and 55 MHz to test the performance of the sensor at these various frequencies. As expected, the signal-to-noise ratio increased rapidly at higher frequencies. 55MHz
In ↓1, the skin depth in the 1Ωm stratum is 6.8c.
m, which is greater than the distance at which the formation signal is sensed.

ボアホールの用途に適したセラミック技術を用いる場合
には、センサ70が20W以上の電力レベルで作動でき
ねばならない。研究室用のセンサには20Wの電力を供
給できることが分かった。
When using ceramic technology suitable for borehole applications, sensor 70 must be capable of operating at power levels of 20W or higher. It was found that 20W of power can be supplied to a laboratory sensor.

低い電力レベルにおける研究室用のセンサの感度を試験
した。受信帯域中は、10KHzにセットした。地層は
、抵抗率が5.5Ωmで厚みが1゜27cmの層と、抵
抗率が1.0Ωmで厚みが0゜63cmの層を交互に配
したもので構成した。100mWに場合には本質的にノ
イズがないことが分かり、10mWの場合には僅かなノ
イズがあることが明らかとなり、そして1mWの場合に
は相当のノイズがあることが明らかとなったが、地層の
層構成が全く不鮮明になる程ではない。
The sensitivity of the laboratory sensor at low power levels was tested. During the reception band, it was set to 10KHz. The strata were composed of alternating layers with a resistivity of 5.5 Ωm and a thickness of 1°27 cm and layers with a resistivity of 1.0 Ωm and a thickness of 0°63 cm. At 100 mW it was found that there was essentially no noise, at 10 mW it became clear that there was some noise, and at 1 mW it became clear that there was considerable noise; It is not so much that the layer structure becomes unclear at all.

受信帯域巾とボアホールの記録速度とに相互関係がある
ことが分かった。受信帯域巾は、信号対雑音比に直接的
に影響を及ぼす。というのは、熱ノイズ電力がこれに正
比例するからである。研究室用の装置は、IF段のフィ
ルタ帯域巾を10KHzとIKHzで選択できるもので
あった。帯域巾30 Hzのビデオ(電力平均化)フィ
ルタを使用することもできた。信号対雑音比を増加する
上で帯域巾を制限することが便利である。然し、適度な
記録速度を得るためには、充分広い帯域で測定を行なわ
なければならない。1800フイ一ト/時で記録を行な
いそして0.2インチごとにデータを収集することが所
望される場合を取り上げる。この場合、受信器は毎秒3
0回サンプリングされる。従って、受信帯域巾は、約3
0 Hz以上となる。本発明のセンサを設計及び動作さ
せるためには、ダイナミックレンジと、消費電力と、記
録速度と、信号対雑音比との間の兼ね合いについて考慮
する必要がある。
It was found that there is a correlation between the receiving bandwidth and the recording speed of the borehole. Receive bandwidth directly affects signal-to-noise ratio. This is because the thermal noise power is directly proportional to this. The laboratory device was capable of selecting the filter bandwidth of the IF stage between 10 KHz and IKHz. A video (power averaging) filter with a bandwidth of 30 Hz could also be used. It is useful to limit the bandwidth in increasing the signal-to-noise ratio. However, in order to obtain an appropriate recording speed, measurements must be made over a sufficiently wide band. Consider the case where it is desired to record at 1800 feet/hour and collect data every 0.2 inches. In this case, the receiver receives 3
Sampled 0 times. Therefore, the reception bandwidth is approximately 3
0 Hz or higher. In order to design and operate the sensor of the present invention, trade-offs between dynamic range, power consumption, recording speed, and signal-to-noise ratio need to be considered.

物理的な対象性に依存せずに地層の絶対測定値を得るた
めの電磁対象センサの1実施例が第13図に示されてい
る。このセンサは、非導電性のパッド本体622に設け
られた円筒状の空胴に取り付けられた枠602とアンテ
ナ610,612及び614とで構成されたアンテナ装
置669を備えている。第13図のアンテナ装置669
の軸は、パッド本体622の面に直角であるが、アンテ
ナ装置669は、絶対測定値を得るようにその軸がパッ
ド本体622の面に平行になるように取り付けられても
よい。金属パッドに取り付けることも可能であり、この
ようにすれば、実質的に前記したように導電性側壁及び
後壁の作用があるために、集束度が高くなると共に、信
頼性が改善される。
One embodiment of an electromagnetic object sensor for obtaining absolute measurements of a formation without relying on physical symmetry is shown in FIG. This sensor includes an antenna device 669 consisting of a frame 602 attached to a cylindrical cavity provided in a non-conductive pad body 622 and antennas 610, 612 and 614. Antenna device 669 in FIG.
is perpendicular to the plane of the pad body 622, but the antenna device 669 may be mounted with its axis parallel to the plane of the pad body 622 to obtain absolute measurements. It is also possible to attach it to a metal pad, which provides increased focusing and improved reliability due to the effect of the conductive side and back walls substantially as described above.

セラミックの枠602は、送信ループアンテナ610、
受信ループアンテナ612及び受信ループソレノイド6
14のための基板として働き、これらは、既知の写真平
版技術を用いて枠602上に形成される。アンテナ61
0,612及び614の各中心面は、共通であるのが好
ましいが、アンテナ装置の厚みの増加を犠牲にすればこ
れらの面をずらすことができる。アンテナ装W669を
取り付ける空胴は、パッド本体622の面において外部
環境から適当にシールされる(図示せず)。
The ceramic frame 602 includes a transmitting loop antenna 610,
Receiving loop antenna 612 and receiving loop solenoid 6
14, which are formed on frame 602 using known photolithography techniques. antenna 61
The central planes 0, 612 and 614 are preferably common, but these planes can be staggered at the expense of increasing the thickness of the antenna device. The cavity in which the antenna assembly W669 is mounted is suitably sealed from the external environment at the surface of the pad body 622 (not shown).

アンテナ装[669のパラメータとして適した解説のた
めの値は、a=1cm、b=2cm、c=3am、Na
/Nb=4.732である。
Suitable descriptive values for the parameters of the antenna installation [669 are a=1cm, b=2cm, c=3am, Na
/Nb=4.732.

作動原理は1本質的に次の通りである。アンテナA(内
側ソレノイド614)が半径aの”N a”巻回を有す
るものと考え、アンテナB(中央アンテナ612)が半
径すの”Nb”巻回(但し、Nb=1)を有すると考え
、そしてアンテナC(外側アンテナ610)が半径Cの
”Nc”巻回(但し、Nc=1)を有すると考えた場合
、相互インダクタンスMac及びMbcにより受信器A
及びBに各々生じる電圧Va’及びvboは、次の通り
である。
The operating principle is essentially as follows. Consider antenna A (inner solenoid 614) to have "Na" turns of radius a, and antenna B (center antenna 612) to have "Nb" turns of radius (where Nb=1). , and considering that antenna C (outer antenna 610) has "Nc" turns of radius C (where Nc = 1), receiver A
The voltages Va' and vbo generated at V and B, respectively, are as follows.

Va’ = j (11Mac I c       
  (18)Vb’ = j (1) Mbc I c
         (19)半径及び巻回比Na/Nb
は、M ac = M beとするように選択され、従
って、 Vo= Va’ −Vb’ = +j t、y (Mac −Mbc) I c= 
O(20)直接相互打ち消しの場合には、地層信号を容
易に得ることができる。パッードから距離2だけ離れた
ところで、半径rの地層的基本リングを考え、その断面
積をΔrΔ2とする。このリングに誘起される電圧は、
次の通りである。
Va' = j (11 Mac I c
(18) Vb' = j (1) Mbc I c
(19) Radius and turns ratio Na/Nb
is chosen such that Mac = Mbe, so Vo= Va' - Vb' = +j t,y (Mac - Mbc) I c=
In the case of O(20) direct mutual cancellation, the formation signal can be easily obtained. Consider a basic stratigraphic ring of radius r at a distance of 2 from the pad, and let its cross-sectional area be ΔrΔ2. The voltage induced in this ring is
It is as follows.

ΔVf= j GJ Mfc I c        
 (21)但し、Mfcは、リングとアンテナCとの間
の相互インダクタンスである。リングに生じる渦電流は
、次の通りである。
ΔVf= j GJ Mfc I c
(21) However, Mfc is the mutual inductance between the ring and antenna C. The eddy current generated in the ring is as follows.

2πr これは、次式で表わされる電圧をアンテナAに誘起する
2πr This induces a voltage in antenna A expressed by the following equation.

ΔVa= j (11MafΔI f        
(23)但し、Mafは、アンテナAとリングとの間の
相互インダクタンスである。同様に、アンテナBの信号
は、次のように表わされる。
ΔVa= j (11MafΔI f
(23) However, Maf is the mutual inductance between antenna A and the ring. Similarly, the signal of antenna B is expressed as:

受信器対に得られる全信号は、地層に対して積分された
差の電圧によって与えられる。
The total signal available to the receiver pair is given by the differential voltage integrated over the formation.

括弧内の項は、「幾何学係数」であり、地層の導電率に
乗算される。
The term in parentheses is the "geometric factor" and is multiplied by the conductivity of the formation.

アンテナ装置669は、例えば、第8図の回路で作動さ
れる0位相感知検出器は、信号対雑音比を改善するため
に使用される。測定は、浅いところで高分解能の測定を
行なうのが好ましく、更に、地層信号はω2に比例し、
直接相互信号はωに比例するので、高周波作動を用いて
信号対雑音比を更に改善することができる。
Antenna arrangement 669, for example a zero phase sensitive detector operated in the circuit of FIG. 8, is used to improve the signal-to-noise ratio. It is preferable to perform high-resolution measurements at shallow depths, and furthermore, the geological signal is proportional to ω2,
Since the direct mutual signal is proportional to ω, high frequency operation can be used to further improve the signal-to-noise ratio.

アンテナ装置669の他のアンテナは、送信器として動
作するように選択される。例えば、アンテナ614は、
深い位置を試験することが所望される場合に選択される
が、垂直方向の分解能が対応的に大きくされる。このよ
うなセンサのパラメータとして適した解説のための値は
、a=1 cm、b=2cm、c=3cmそしてNc/
Nb=1゜596である。
The other antenna of antenna arrangement 669 is selected to operate as a transmitter. For example, the antenna 614 is
It is selected when it is desired to test deep locations, but the vertical resolution is correspondingly increased. Suitable illustrative values for the parameters of such a sensor are a=1 cm, b=2 cm, c=3 cm and Nc/
Nb=1°596.

7及び70のようなセンサは、第1図及び第7図に示す
ような向きにした時には、地層の導電率の絶対測定値を
与える。送信ループ10並びに受信ループ12及び14
の向きを、センサ7において維持された向きから90@
にセットすると、差の測定値が与えられることが分かっ
た。送信ループ10並びに受信ループ12及び14がボ
アホールの半径面において90@回転されひいてはボア
ホール30の壁に対して「エツジ方向」に回転されたこ
の形式のセンサ270が第14図に示されている。この
センサ270は、センサ7と同じ基本原理に基づいて作
動するが、試験を受ける地層との相互作用が異なる。第
14図は、例えば、頁岩床のような地層280を示して
おり、この地層は、例えば、砂床のような地層275と
290との間に存在し、これらは、各々、境界283及
び285に沿って互いに接している。送信ループ10は
、第14図に例示的な磁力線Bpで示された一次磁界を
発生する。この−次磁界Bpによって電界が発生し、こ
れはボアホール30の壁に交差して、この壁に電荷を堆
積させる。これにより生じる平均単位グランドループ2
87により、二次磁界Bsが誘起され、その磁力線は、
受信ループ12及び14を交差する。
Sensors such as 7 and 70, when oriented as shown in FIGS. 1 and 7, provide absolute measurements of the conductivity of the formation. Transmit loop 10 and receive loops 12 and 14
from the orientation maintained at sensor 7 by 90@
I found that setting it to gives a difference measurement. A sensor 270 of this type is shown in FIG. 14 in which the transmit loop 10 and the receive loops 12 and 14 are rotated 90@ in the radial plane of the borehole and thus rotated "edgewise" relative to the wall of the borehole 30. This sensor 270 operates on the same basic principle as sensor 7, but its interaction with the formation being tested is different. FIG. 14 shows a formation 280, such as a shale bed, that exists between formations 275 and 290, such as sand beds, which are located at boundaries 283 and 285, respectively. are in contact with each other along the The transmitting loop 10 generates a primary magnetic field illustrated in FIG. 14 by exemplary magnetic field lines Bp. This negative order magnetic field Bp generates an electric field that intersects the wall of the borehole 30 and deposits charge thereon. This results in an average unit ground loop 2
87, a secondary magnetic field Bs is induced, and the lines of magnetic force are:
It intersects the receive loops 12 and 14.

センサ270がボアホール3oを上方に引き上げられる
時のセンサ270の応答を質的に理解するために第15
図を説明する。均質で等方性の地層290に対するセン
サ270の応答は、センサ270が地層290と地層2
80との間の境界線285付近に引き上られるまで、本
質的に平坦である(曲線の部分308を参照)。センサ
270が地層280の付近に引き上られると、この地層
は非導電性の泥状ろ湯液を比較的浸透せず、ひいては、
地層275及び290より導電性であるから、地層の渦
電流が、より導電性の層280に向かって優先的にシフ
トする。換言すれば、平均単位グランドループ14は、
受信ループ12の平面よりも受信ループ14功平面によ
り近付くようにシフトする。従って、受信ループ14は
、受信ループ12よりも二次磁界Bsp磁束線により多
く交差し、正の応答ピーク(曲線部分310参照)を形
成する。差の測定値は、送信ループ10が導電性の地層
280に向かって動くにつれて減少し、やがて、差の測
定値はもう一度平坦になる(曲線部分312参照)。送
信ループ10が地層280と地層275との間の境界2
83に向かって移動する時には、この事象シーケンスが
反転する。送信ループ10が境界283を横切って動く
時には差の測定値が負のピークへ下がる(曲線部分31
4参照)。送信ループ10が境界283から充分に離れ
ると、差の測定値が上昇し、平坦となる(曲線部分31
6参照)。
In order to qualitatively understand the response of the sensor 270 when the sensor 270 is pulled up the borehole 3o, the fifteenth
Explain the diagram. The response of sensor 270 to homogeneous and isotropic formation 290 is that sensor 270
80 (see curved section 308). When sensor 270 is raised near formation 280, this formation is relatively impermeable to non-conductive muddy fluids, and thus
Because formations 275 and 290 are more conductive, the eddy currents in the formation preferentially shift towards the more conductive layer 280. In other words, the average unit ground loop 14 is
The receiving loop 14 is shifted closer to the receiving loop 14 function plane than the receiving loop 12 plane. Therefore, the receiving loop 14 intersects the secondary magnetic field Bsp flux lines more than the receiving loop 12, forming a positive response peak (see curve section 310). The difference measurement decreases as the transmission loop 10 moves toward the conductive formation 280, and eventually the difference measurement becomes flat once again (see curve section 312). The transmission loop 10 is connected to the boundary 2 between the formation 280 and the formation 275.
When moving towards 83, this sequence of events is reversed. As the transmit loop 10 moves across the boundary 283, the difference measurement falls to a negative peak (curve section 31
(see 4). As the transmit loop 10 moves far enough away from the boundary 283, the difference measurement rises and becomes flat (curve section 31
(see 6).

第15図は、研究室での実験によって得られたものであ
る。導電性の層208は、塩水バスで模擬し、比較的非
導電性の地層275及び290は、水で模擬した。
FIG. 15 was obtained through laboratory experiments. Conductive layer 208 was simulated with a salt water bath, and relatively non-conductive formations 275 and 290 were simulated with water.

ボアホールが通った地層に対して軸線を平行に向けたセ
ンサ270又はアンテナ装置669は、54のようなパ
ッドを有する51のごときボアホール器具に用いるのに
適しているが、各パッド54の厚みは、送信ループ10
、受信ループ12及び14、並びに所望されるシールド
素子の直径を受は入れるに充分なものでなければならな
い。パッド54の厚みを小さくし且つアンテナ装置に対
して良好な分離を与えることができるようにする好まし
い構成が第16図に示されており、これはセンサ270
と同様の構成に適用される6図示されたように、センサ
370は、ボアホール30内で地層300に隣接して配
置されている。このセンサ370は、背面302と、送
信半ループ310とを備えている。この送信半ループ3
10に対して対称的に且つこれと同軸的に2つの受信半
ループ312及び314が配置されている。送信半ルー
プ310は、背面302を通過するリード320及び3
21によって発振電流源16に接続される。受信半ルー
プ312及び314は、リード323によって直列対向
関係で接続され、リード322及び324によって受信
器18に接続される。背面302に生じる像型流により
、センサ370は、第14図のセンサ270と本質的に
同じ機能を果たす。
A sensor 270 or antenna device 669 with an axis oriented parallel to the formation through which the borehole passes is suitable for use in a borehole instrument such as 51 having pads such as 54, but the thickness of each pad 54 is Transmission loop 10
, the receiving loops 12 and 14, and the diameter of the desired shielding element. A preferred configuration is shown in FIG. 16, which allows the pad 54 to be reduced in thickness and provide good isolation for the antenna arrangement, and is shown in FIG.
As shown, a sensor 370 is located adjacent to the formation 300 within the borehole 30. The sensor 370 includes a back surface 302 and a transmitting half-loop 310. This sending half loop 3
Two receiving half-loops 312 and 314 are arranged symmetrically to and coaxially with respect to 10 . Transmit half-loop 310 includes leads 320 and 3 that pass through backside 302.
21 to the oscillating current source 16. Receive half-loops 312 and 314 are connected in series-opposed relationship by leads 323 and to receiver 18 by leads 322 and 324. The image flow created on the back surface 302 causes sensor 370 to perform essentially the same function as sensor 270 of FIG.

センサ370を含む例示的なパッド400が第17図に
示されている。例えば、上記したセラミック技術を用い
て形成された送信半ループ310並びに受信半ループ3
12及び314を含むアンテナ装置369は、パッド4
00の金属本体422に形成された長方形の空胴内に配
置されて、適当な耐摩耗誘電物質421で固定されて示
されている。アンテナ装置369は、空胴内の中心に置
かれるのが好ましい。アンテナ装置369と空胴の壁と
の間の距離は、所望の集束程度に基づいて選択される。
An exemplary pad 400 including a sensor 370 is shown in FIG. For example, a transmitter half loop 310 and a receiver half loop 3 formed using the ceramic technology described above.
An antenna device 369 including pads 12 and 314
00 is shown disposed within a rectangular cavity formed in a metal body 422 and secured with a suitable wear-resistant dielectric material 421. The antenna arrangement 369 is preferably centered within the cavity. The distance between antenna arrangement 369 and the wall of the cavity is selected based on the desired degree of focusing.

アンテナ装[369は、金属本体422の背面区分30
2によって裏打ちされる。
Antenna mounting [369 is the rear section 30 of the metal body 422
Backed by 2.

ワイヤ428及び429は、送信半ループ310並びに
受信半ループ312及び314を各回路網430及び4
32に接続する。回路網430は、ケーブル434によ
りゾンデ本体の送信回路に接続され、回路網432は、
ケーブル436によりゾンデ本体の受信回路に接続され
る。ケーブル434及び436は、可撓性同軸型のもの
である。
Wires 428 and 429 connect transmit half-loop 310 and receive half-loop 312 and 314 to respective networks 430 and 4.
Connect to 32. The circuit network 430 is connected to the transmitting circuit of the sonde body by a cable 434, and the circuit network 432 is connected to the transmission circuit of the sonde body by a cable 434.
A cable 436 connects to the receiving circuit of the sonde body. Cables 434 and 436 are of the flexible coaxial type.

当該周波数レンジにおいて大きな消散係数をもつように
選択されたフェライトビードを、非シールドの低周波リ
ードと、同軸ケーブルの外側導体とに使用して、構造体
の高周波電流を減少しなければならない。
Ferrite beads selected to have a large extinction coefficient in the frequency range of interest must be used in the unshielded low frequency leads and in the outer conductor of the coaxial cable to reduce high frequency currents in the structure.

センサ370に適した電気回路は、上記で説明した。セ
ンサ370の動作も、第14図に関連して上記で述べた
。センサ370の出力は、他の同様のセンサの出力と相
関し得るので、多数の一般的な傾斜測定技術のどれでも
、傾斜の測定に適用できる。
Electrical circuitry suitable for sensor 370 has been described above. The operation of sensor 370 was also discussed above in connection with FIG. Since the output of sensor 370 can be correlated with the output of other similar sensors, any of a number of common tilt measurement techniques can be applied to measure tilt.

本発明を、多数の特定の実施例について説明したが、こ
れらの実施例は、解説のためのものであって、本発明を
これらの実施例のみに限定するものではないことが理解
されよう。本発明の精神及び範囲内で種々の変更及び組
合せが当業者に明らかであろう。差の測定を行なうのに
適した1つの変更が第18図及び第一19図に示されて
いる。
Although the invention has been described in terms of a number of specific embodiments, it will be understood that these embodiments are for illustrative purposes only and are not intended to limit the invention to these embodiments. Various modifications and combinations within the spirit and scope of the invention will be apparent to those skilled in the art. One modification suitable for making differential measurements is shown in FIGS. 18 and 19.

第18図に示されたように同一平面内で離間された送信
ループ501及び503、或いは、他の適当な磁界発生
手段、例えば、軸線がa −a ’線と一致するように
ループ501及び503の平面内に設けられた単一の送
信ループは、それらの軸線が試験地層510の面に直角
となるように維持される。送信ループ501及び503
は、例示的な磁力線Bpで示された互いに逆向きの一次
磁界を各々発生するようにソース505即ち発振電流源
に接続される。この合成−次磁界は、地層510に渦電
流を誘起し、これら渦電流は、送信ループ501及び5
03の軸から等距離の位置で画成されて第18図に線a
 −a ’で示された平面において最大となる。同一平
面にある受信ループ507及び509は、線a−a’で
表わされた平面に対して鏡像関係で取り付けられて好ま
しくは図示されたように送信ループ501及び503と
同軸的に設けられるが、これらの受信ループは、上記の
誘起された渦電流から生じる二次磁界の磁束線をさえ切
る。受信器511に直列対抗接続された受信ループ50
7及び509は、電磁対称である。
Transmitting loops 501 and 503 spaced apart in the same plane as shown in FIG. 18, or other suitable magnetic field generating means, e.g. The single transmission loops located in the plane of are maintained with their axes perpendicular to the plane of the test formation 510. Transmission loops 501 and 503
are connected to a source 505, ie, an oscillating current source, so as to each generate opposing primary magnetic fields indicated by exemplary magnetic field lines Bp. This resultant-order magnetic field induces eddy currents in the formation 510, and these eddy currents
Line a is defined in FIG. 18 at a position equidistant from the axis of
It is maximum in the plane indicated by -a'. Coplanar receiving loops 507 and 509 are mounted in mirror image relation to the plane represented by line a-a' and are preferably provided coaxially with transmitting loops 501 and 503 as shown. , these receiving loops even cut the flux lines of the secondary magnetic field resulting from the above-mentioned induced eddy currents. Receiving loop 50 connected in series to receiver 511
7 and 509 have electromagnetic symmetry.

−次及び二次磁界に対する受信ループ507及び509
の応答は、均質等方性地層において打ち消され1例えば
、屑状部の付近では、−次磁界に対する応答のみが打ち
消される。第18図のセンサの変形態様が第19図に示
されており、この場合は、送信アンテナループ510並
びに受信アンテナループ512及び514が共通平面内
に設けられる。もちろん、第18図及び第19図のセン
サの場合にも、上記の写真平版及び組み立て技術が効果
的である。従って、これら及び他の特徴についての変更
が予想されるが、これらも本発明の範囲内に包含される
。更に、送信アンテナと受信アンテナの機能を交換して
も、上記と同等のセンサが得られることが明らかであろ
う、従って、送信アンテナ及び受信アンテナの電磁対称
性が予期される。多数の実施例の各々において電磁対称
アンテナの軸の好ましい向きを他のアンテナに対して直
角又は平行として説明したが、場合によっては、これら
♀実施例において、本発明の精神に従い、中間の向きで
も電磁対称性を得ることができる。
- receiving loops 507 and 509 for order and secondary magnetic fields;
The response to the -order magnetic field is canceled out in a homogeneous isotropic stratum.For example, in the vicinity of a scrap area, only the response to the -order magnetic field is canceled out. A variation of the sensor of FIG. 18 is shown in FIG. 19, in which transmit antenna loop 510 and receive antenna loops 512 and 514 are provided in a common plane. Of course, the photolithography and assembly techniques described above are also effective in the case of the sensors of FIGS. 18 and 19. Modifications in these and other features are therefore to be expected and are included within the scope of the invention. Furthermore, it will be clear that an equivalent sensor as described above can be obtained even if the functions of the transmitting and receiving antennas are exchanged, so that electromagnetic symmetry of the transmitting and receiving antennas is expected. Although the preferred orientation of the axis of the electromagnetic symmetric antenna in each of the numerous embodiments has been described as perpendicular or parallel to the other antennas, in some cases intermediate orientations may be used in these embodiments, consistent with the spirit of the invention. Electromagnetic symmetry can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図中、同様の部分を同じ参照番号で示す。 第1図は、動作理論を説明するための図、第2図は、ボ
アホール検層器具の平面図。 第3図は、送信ループの平面図、 第4図は、受信ループの平面図、 第5図は、擬似静電シールドの平面図、第6図は、組み
立てられたアンテナ装置の斜視図、 第7図は、検層パッドの断面図、 第8図は、電子回路の回路図。 第9図、第10図、第11図及び第12図は、装置の応
答を説明するための図、 第13図は、別のアンテナ装置の断面図、第14図は、
動作理論を説明するための図。 第15図は、装置の応答を説明するための図、第16図
は、センサ及び背面素子の簡単化した斜視図、 第17図は、別の検層パッドの断面図そして第18図及
び第19図は、動作の理論を説明するための図である。 7・・・センサ  10・・・送信ループ12.14・
・・受信ループ 16・・・電流源17・・・遠隔測定
、制御、動力回路 18・・・受信器  19・・・ホイール機構25・・
・プロセッサ 27・・・入力/出力装置 30・・・ボアホール 32.36.44・・・頁岩層 34・・・砂岩    36・・・地層42.46・・
・砂床 48.50・・・境界  51・・・器具52・・・支
持部材   54・・・パッド56・・・アーム機構 
 60・・・カラー62・・・スプリングアーム 68・・・多芯ケーブル 80・・・シールド素子 110・・・導電性セグメント FIG、 3          F7G、 4FIG
、! FIG、 13
In the figures, similar parts are designated by the same reference numerals. FIG. 1 is a diagram for explaining the theory of operation, and FIG. 2 is a plan view of the borehole logging instrument. 3 is a plan view of the transmitting loop, FIG. 4 is a plan view of the receiving loop, FIG. 5 is a plan view of the pseudo-electrostatic shield, and FIG. 6 is a perspective view of the assembled antenna device. Figure 7 is a cross-sectional view of the logging pad, and Figure 8 is a circuit diagram of the electronic circuit. 9, 10, 11, and 12 are diagrams for explaining the response of the device, FIG. 13 is a sectional view of another antenna device, and FIG. 14 is a diagram for explaining the response of the device.
Diagram for explaining the theory of operation. FIG. 15 is a diagram for explaining the response of the device, FIG. 16 is a simplified perspective view of the sensor and rear element, FIG. 17 is a cross-sectional view of another logging pad, and FIGS. FIG. 19 is a diagram for explaining the theory of operation. 7... Sensor 10... Transmission loop 12.14.
...Reception loop 16...Current source 17...Telemetry, control, power circuit 18...Receiver 19...Wheel mechanism 25...
- Processor 27... Input/output device 30... Borehole 32.36.44... Shale layer 34... Sandstone 36... Geological layer 42.46...
・Sand bed 48.50... Boundary 51... Instrument 52... Support member 54... Pad 56... Arm mechanism
60... Collar 62... Spring arm 68... Multicore cable 80... Shield element 110... Conductive segment FIG, 3 F7G, 4 FIG
,! FIG. 13

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ボアホールが横切っている地層の特性をマイクロ
誘導試験する壁係合型装置において、上記ボアホールの
壁にスライド係合するようにされた長手方向に延びる本
体と、 上記本体に取り付けられたアンテナ装置であって、電磁
エネルギを結合する第1アンテナ素子と、この第1アン
テナ素子に対して選択された第1位置を有していて電磁
エネルギを結合する第2アンテナ素子と、上記第1アン
テナ素子に対して選択された第2位置を有していて電磁
エネルギを結合する第3アンテナ素子とで構成されたア
ンテナ装置と、 上記第2アンテナ素子と第3アンテナ素子とを差動的に
結合する手段とを具備し、 上記アンテナ装置の上記第1及び第2の位置は、上記第
2及び第3アンテナ素子を上記第1アンテナ素子に対し
て電磁対称で配置するように選択されることを特徴とす
る装置。
(1) A wall-engaging device for microinductive testing of the properties of a geological formation traversed by a borehole, comprising a longitudinally extending body configured to slide into engagement with the wall of the borehole, and an antenna attached to the body. An apparatus comprising: a first antenna element for coupling electromagnetic energy; a second antenna element having a selected first position relative to the first antenna element for coupling electromagnetic energy; an antenna device comprising a third antenna element having a second position selected with respect to the element and coupling electromagnetic energy; and differentially coupling the second antenna element and the third antenna element. said first and second positions of said antenna device are selected such that said second and third antenna elements are arranged in electromagnetic symmetry with respect to said first antenna element. Featured device.
(2)上記第1アンテナ素子を1MHz及び300MH
zの周波数レンジ内で付勢する手段と、上記差動的に結
合された第2及び第3アンテナ素子に接続された受信手
段とを更に備えた特許請求の範囲第(1)項に記載の装
置。
(2) The first antenna element is 1MHz and 300MHz.
z, and receiving means connected to said differentially coupled second and third antenna elements. Device.
(3)上記差動的に結合された第2及び第3アンテナ素
子を1MHz及び300MHzの周波数レンジ内で付勢
する手段と、上記第1アンテナ素子に接続された受信手
段とを更に備えた特許請求の範囲第(1)項に記載の装
置。
(3) A patent further comprising means for energizing said differentially coupled second and third antenna elements within the frequency range of 1 MHz and 300 MHz, and receiving means connected to said first antenna element. An apparatus according to claim (1).
(4)上記第1アンテナ素子は、安定な枠部材に適合す
るよう取り付けられた導電性部材より成り、 上記第2アンテナ素子は、安定な枠部材に適合するよう
取り付けられた導電性部材より成り、上記第3アンテナ
素子は、安定な枠部材に適合するよう取り付けられた導
電性部材より成り、上記第1、第2及び第3のアンテナ
素子は本質的に互いにスケールが不変である特許請求の
範囲第(1)項に記載の装置。
(4) The first antenna element is made of a conductive member fitted to a stable frame member, and the second antenna element is made of a conductive member fitted to a stable frame member. , wherein said third antenna element comprises a conductive member fitably mounted to a stable frame member, and wherein said first, second and third antenna elements are essentially scale invariant with respect to each other. A device according to scope paragraph (1).
(5)上記第1、第2及び第3のアンテナ素子は、本質
的に同一平面にあり、そして上記第1、第2及び第3ア
ンテナ素子の導電性部材の軸は、同軸的であって且つ上
記本体の壁係合面に直角である特許請求の範囲第(4)
項に記載の装置。
(5) the first, second and third antenna elements are essentially coplanar, and the axes of the conductive members of the first, second and third antenna elements are coaxial; and perpendicular to the wall-engaging surface of the main body.
Equipment described in Section.
(6)上記枠は、セラミックの円筒区分と同軸的に一体
化されたセラミックの円盤区分より成り、上記第1アン
テナ素子の導電性部材は、予め選択された直径を有する
第1ループを含み、これは、上記の円盤区分と同軸的に
この円盤区分に適合するよう取り付けられ、 上記第2アンテナ素子の導電性部材は、上記第1ループ
の直径とは異なる予め選択された直径を有する第2ルー
プを含み、これは、上記円盤区分と同軸的にこの円盤区
分に適合するよう取り付けられ、そして 上記第3アンテナ素子の導電性部材は、上記第2及び第
3アンテナ素子を電磁対称に配置するように選択された
直径及び巻回数を有するコイルを含み、これは、上記円
筒区分に適合するよう取り付けられる特許請求の範囲第
(5)項に記載の装置。
(6) the frame comprises a ceramic disc section coaxially integrated with a ceramic cylindrical section, and the conductive member of the first antenna element includes a first loop having a preselected diameter; This is mounted coaxially with said disk section and fitted into said disk section, said second antenna element having a second conductive member having a preselected diameter different from the diameter of said first loop. a loop mounted coaxially with the disk section and adapted to fit the disk section, and the conductive member of the third antenna element positions the second and third antenna elements in electromagnetic symmetry. 6. A device according to claim 5, comprising a coil having a diameter and a number of turns selected such that it is fitted in said cylindrical section.
(7)上記第1、第2及び第3アンテナ素子は、本質的
に同一平面にあり、そして上記第1、第2及び第3アン
テナ素子の導電性部材の軸は、同軸的であって且つ上記
本体の壁係合面に平行である特許請求の範囲第(4)項
に記載の装置。
(7) the first, second and third antenna elements are essentially coplanar, and the axes of the conductive members of the first, second and third antenna elements are coaxial; 4. A device according to claim 4, which is parallel to the wall-engaging surface of the body.
(8)上記枠は、セラミックの円筒区分と同軸的に一体
化されたセラミックの円盤区分より成り、上記第1アン
テナ素子の導電性部材は、予め選択された直径を有する
第1ループを含み、これは、上記の円盤区分と同軸的に
この円盤区分に適合するよう取り付けられ、 上記第2アンテナ素子の導電性部材は、上記第1ループ
の直径とは異なる予め選択された直径を有する第2ルー
プを含み、これは、上記円盤区分と同軸的にこの円盤区
分に適合するよう取り付けられ、そして 上記第3アンテナ素子の導電性部材は、上記第2及び第
3アンテナ素子を電磁対称に配置するように選択された
直径及び巻回数を有するコイルを含み、これは、上記円
筒区分に適合するよう取り付けられる特許請求の範囲第
(7)項に記載の装置。
(8) the frame comprises a ceramic disc section coaxially integrated with a ceramic cylindrical section, and the conductive member of the first antenna element includes a first loop having a preselected diameter; This is mounted coaxially with said disk section and fitted into said disk section, said second antenna element having a second conductive member having a preselected diameter different from the diameter of said first loop. a loop mounted coaxially with the disk section and adapted to fit the disk section, and the conductive member of the third antenna element positions the second and third antenna elements in electromagnetic symmetry. 8. A device according to claim 7, comprising a coil having a diameter and a number of turns selected such that it is fitted in said cylindrical section.
(9)上記第1アンテナ素子は、安定な枠部材に適合す
るよう取り付けられる導電性部材より成り、 上記第2アンテナ素子は、安定な枠部材に適合するよう
取り付けられる導電性部材より成り、上記第3アンテナ
素子は、本質的に、上記第2アンテナ素子と同一であり
、 上記第1、第2及び第3アンテナ素子は、互いにスケー
ルが不変であって、一体的に組み立てられ、そして 上記第2及び第3アンテナ素子の各々の位置及び向きは
、上記第2及び第3アンテナ素子を上記第1アンテナ素
子に対して電磁対称に配置するよう選択される特許請求
の範囲第(1)項に記載の装置。
(9) The first antenna element is made of a conductive member that is fitted to the stable frame member, and the second antenna element is made of a conductive member that is fitted to the stable frame member, and the second antenna element is made of a conductive member that is fitted to the stable frame member. the third antenna element is essentially the same as the second antenna element; the first, second and third antenna elements are scale invariant to each other and are integrally assembled; Claim 1, wherein the position and orientation of each of the second and third antenna elements are selected such that the second and third antenna elements are arranged electromagnetically symmetrically with respect to the first antenna element. The device described.
(10)上記第2及び第3アンテナ素子の対称面は、上
記特性の差の測定値を得るように上記本体の壁係合面に
対して直角の向きにされる特許請求の範囲第(9)項に
記載の装置。
(10) The plane of symmetry of the second and third antenna elements is oriented at right angles to the wall-engaging surface of the body so as to obtain a measurement of the difference in properties. ).
(11)上記本体は、その壁係合面に平行な向きにされ
た導電性背面部材を備え、上記第1、第2及び第3アン
テナ素子は、上記本体の上記背面部材と壁係合面との間
に配置される特許請求の範囲第(10)項に記載の装置
(11) The main body includes a conductive back member oriented parallel to a wall-engaging surface thereof, and the first, second, and third antenna elements are connected to the back member and the wall-engaging surface of the main body. The apparatus according to claim 10, which is arranged between.
(12)上記第2及び第3アンテナ素子の対称面は、上
記特性の絶対測定値を得るように上記本体の壁係合面に
平行な向きにされる特許請求の範囲第(9)項に記載の
装置。
(12) The plane of symmetry of the second and third antenna elements is oriented parallel to the wall-engaging surface of the body to obtain absolute measurements of the property. The device described.
(13)上記本体は、その壁係合面に平行な向きにされ
た導電性背面部材を備え、上記第1、第2及び第3アン
テナ素子は、上記本体の上記背面部材と壁係合面との間
に配置される特許請求の範囲第(12)項に記載の装置
(13) The main body includes a conductive back member oriented parallel to a wall-engaging surface thereof, and the first, second, and third antenna elements are connected to the back member and the wall-engaging surface of the main body. The device according to claim (12), which is arranged between.
(14)上記第1アンテナ素子は、セラミック基体上に
写真平版技術で構成された選択された直径の導電性ルー
プを備え、 上記第2アンテナ素子は、セラミック基体上に写真平版
技術で形成された選択された直径の導電性ループを備え
、 上記第3アンテナ素子は、上記第2アンテナ素子の導電
性ループと直径が同じであってセラミック基体上に写真
平版技術で形成された導電性ループを備えている特許請
求の範囲第(9)項に記載の装置。
(14) The first antenna element includes a conductive loop of a selected diameter formed by photolithography on a ceramic substrate, and the second antenna element includes a conductive loop formed by photolithography on a ceramic substrate. a conductive loop having a selected diameter, the third antenna element having a conductive loop having the same diameter as the conductive loop of the second antenna element and formed by photolithography on a ceramic substrate; An apparatus according to claim (9).
(15)上記第1、第2及び第3アンテナ素子は、同軸
的なループアンテナであり、上記第2及び第3アンテナ
素子のループアンテナは、上記第1アンテナ素子のアン
テナループに対して本質的に対称的に配置される特許請
求の範囲第(9)項に記載の装置。
(15) The first, second, and third antenna elements are coaxial loop antennas, and the loop antennas of the second and third antenna elements are essentially similar to the antenna loop of the first antenna element. A device according to claim 9, arranged symmetrically in the .
(16)上記第1、第2及び第3アンテナ素子は、同一
平面のループアンテナであり、上記第2及び第3アンテ
ナ素子のループアンテナは、上記第1アンテナ素子のア
ンテナループに対して本質的に対称的に配置される特許
請求の範囲第(9)項に記載の装置。
(16) The first, second, and third antenna elements are coplanar loop antennas, and the loop antennas of the second and third antenna elements are essentially opposite to the antenna loop of the first antenna element. A device according to claim 9, arranged symmetrically in the .
(17)1つの上記アンテナ素子の磁気ダイポール軸と
同軸的に取り付けられた擬似静電シールド素子とを更に
備え、この素子は、導電性非磁性材料のシートより成り
、このシートは、 導電性の中心部を有し、 更に、細い線状の導電性セグメントより成る第1の環状
バンドを有し、各導電性セグメントは、上記導電性中心
部から半径方向に一体的に延びており、各々の細い半径
方向に延びるスペースによって隣接する導電性セグメン
ト同志が互いに離間され、上記のスペースは、上記第1
の環状バンドから始まってこのバンドを横断しており、 そして更に、線状の導電性セグメントより成る第2の環
状バンドを有し、その導電性セグメントは、上記第1の
環状バンドの各導電性セグメントから対として半径方向
に一体的に延びており、上記第2の環状バンドの導電性
セグメントは、上記第1の環状バンドから始まる各々の
長手方向スペースによって第2環状バンドの隣接する導
電性ストリップ対から離間されると共に、上記第2環状
バンドから始まってこれを横断する細い半径方向に延び
たスペースによって互いに離間される特許請求の範囲第
(1)項、第(9)項、第(14)項、第(15)項及
び第(16)項のいずれかに記載の装置。
(17) further comprising a pseudo-electrostatic shielding element coaxially attached to the magnetic dipole axis of one of the antenna elements, the element being made of a sheet of a conductive non-magnetic material; a first annular band of thin linear conductive segments, each conductive segment extending integrally in a radial direction from the conductive center; Adjacent conductive segments are separated from each other by narrow radially extending spaces, said spaces being adjacent to said first
starting from and traversing the annular band, and further having a second annular band consisting of linear conductive segments, each conductive segment of the first annular band radially extending integrally from the segments in pairs, the conductive segments of said second annular band joining adjacent conductive strips of the second annular band by respective longitudinal spaces starting from said first annular band. Claims (1), (9), and (14) are separated from each other by narrow radially extending spaces commencing from and transverse to said second annular band. ), (15), and (16).
(18)線状の導電性セグメントより成る第3の環状バ
ンドを更に備え、その導電性セグメントは、上記第2の
環状バンドの各導電性セグメントから対として半径方向
に一体的に延び、上記第3の環状バンドの導電性セグメ
ントは、上記第2の環状バンドから始まる各々の長手方
向スペースによってこの第3環状バンドの隣接する導電
性ストリップ対から離間されると共に、上記第3環状バ
ンドから始まってこれを横切る細い半径方向に延びる特
許請求の範囲第(17)項に記載の装置。
(18) further comprising a third annular band made of linear conductive segments, the conductive segments integrally extending in pairs in the radial direction from each conductive segment of the second annular band; The conductive segments of the third annular band are separated from adjacent pairs of conductive strips of the third annular band by respective longitudinal spaces starting from the second annular band and starting from the third annular band. 18. A device according to claim 17, which extends in a narrow radial direction transversely.
(19)上記本体に取り付けられた導電性背面部材を更
に備え、 上記第1アンテナ素子は、上記背面において像電流を結
合するように選択された位置を有し、上記第2アテンナ
素子は、上記背面において像電流を結合するように選択
された位置を有し、上記第3アンテナ素子は、上記背面
において像電流を結合するように選択された位置を有す
る特許請求の範囲第(1)項に記載の装置。
(19) further comprising a conductive back member attached to the body, wherein the first antenna element has a position selected to couple image current on the back surface, and the second antenna element has a position selected to couple image current on the back surface; Claim 1, wherein the third antenna element has a position selected to couple the image current at the rear surface, and the third antenna element has a position selected to couple the image current at the rear surface. The device described.
(20)上記背面部材は、上記本体の壁係合面に平行で
あり、 上記第1、第2及び第3アンテナ素子は、その各端が上
記背面部材に配置された同軸的な半ループアンテナであ
り、そして 上記第2及び第3アンテナ素子の上記半ループアンテナ
は、上記第1アンテナ素子の半ループに対して本質的に
対称的に配置される特許請求の範囲第(19)項に記載
の装置。
(20) The back member is parallel to the wall-engaging surface of the main body, and each of the first, second, and third antenna elements is a coaxial half-loop antenna with each end disposed on the back member. and the half-loop antennas of the second and third antenna elements are arranged essentially symmetrically with respect to the half-loop of the first antenna element. equipment.
(21)ボアホールが横断している地層の特性をマイク
ロ誘導式に試験する壁係合装置において、上記ボアホー
ルの壁にスライド係合するようにされた長手方向に延び
る導電性本体と、 送信アンテナと、 上記送信アンテナを付勢する手段と、 電磁エネルギの結合により上記係合された地層から生じ
る磁界を検出する手段とを備え、一体的な導電性背面及
び導電性側面によって部分的に境界が定められて上記本
体の壁係合面へと開いている体積部内において上記本体
に上記送信アンテナが取り付けられていて、上記本体の
壁係合面が係合した地層へ、集束された電磁エネルギを
結合するよう構成されたことを特徴とする装置。
(21) A wall-engaging device for micro-inductively testing properties of a geological formation traversed by a borehole, comprising: a longitudinally extending conductive body adapted to slide into engagement with the wall of the borehole; a transmitting antenna; , comprising means for energizing said transmitting antenna and means for detecting a magnetic field resulting from said engaged formation by coupling electromagnetic energy, and partially bounded by an integral conductive back surface and conductive side surfaces. the transmitting antenna is mounted to the body in a volume open to a wall-engaging surface of the body, coupling focused electromagnetic energy to the formation engaged by the wall-engaging surface of the body; A device configured to:
(22)上記検出手段は、受信アンテナを備え、上記受
信アンテナは、上記送信アンテナと一体化されて、上記
体積部において上記送信アンテナと共に取り付けられ、
上記体積部は、上記一体化された送信及び受信アンテナ
に適合するようにされる特許請求の範囲第(21)項に
記載の装置。
(22) The detection means includes a receiving antenna, and the receiving antenna is integrated with the transmitting antenna and attached together with the transmitting antenna in the volume part,
22. A device according to claim 21, wherein the volume is adapted to accommodate the integrated transmitting and receiving antenna.
(23)上記背面は、上記本体の壁係合面に平行な向き
にされ、上記送信及び受信アンテナは、上記背面と上記
本体の壁係合面との間に配置される特許請求の範囲第(
22)項に記載の装置。
(23) The back surface is oriented parallel to the wall-engaging surface of the body, and the transmitting and receiving antennas are disposed between the back surface and the wall-engaging surface of the body. (
22) The device described in item 22).
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