NO154028B

NO154028B - Innretning for vannbunnlogging.

Info

Publication number: NO154028B
Application number: NO791652A
Authority: NO
Inventors: Juergen Heinrich Bischoff; Joachim Alfred Sebulke
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1978-05-19
Filing date: 1979-05-18
Publication date: 1986-03-24
Also published as: DK203179A; AU527685B2; NZ190474A; EP0005872B1; NO154028C; AU4716879A; NO791652L; DK158683B; GB1588495A; CA1130385A; EP0005872A1; DK158683C; US4298840A

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for vannbunnlogging, omfattende en fleksibel kabel som har isolerte elektriske ledere og som på sin yttervegg bærer elektroder som hver er elektrisk forbundet med en eller flere av lederne, idet elektrodene er anordnet langs kabelen i en konfigurasjon som består av grupper av elektroder av hvilke minst to grupper er ikke-overlappende, idet en første gruppe av disse elektroder er strømtilførselselektroder og elektrodene i den eller de andre grupper som ikke overlapper den første gruppe, er måleelektroder for måling av spenningsforskjeller mellom minst to par av elektroder i gruppen eller en respektiv gruppe.

Denne teknikk- med vannbunnlogging omfattende de trinn

å slepe en elektrodebærende innretning på en vannbunn ved hjelp av et fartøy for å oppnå informasjon om jordbunnlag i bunnen under en vannmasse ved å bestemme den tilsynelatende, elektriske resistivitet av forskjellige deler av bunnen og den overliggende vannmasse, er blitt beskrevet av J. Bischoff og J. Sebulke i Mitteilungen Geol.-Palåont. Inst. Univ. Hamburg - Sonderband Alster - sidene 123 - 137, Hamburg, novem-ber 1976.

Bischoff og Sebulke viser to elektroder som er beliggende på den ene side av en rekke potensialelektroder. Potensialelektrodene er beliggende på en rett linje, idet elektrodene har lik innbyrdes avstand. Anvendelsen av sådanne opp-stillinger har flere ulemper: Med større avstander mellom potensialelektrodene må avstanden mellom strømtilførselselek-trodene også nødvendigvis bli større, hvilket krever ekstra elektroder når man utfører samtidige målinger av resistivitet for forskjellige elektrodeavstander og således gjør den totale lengde altfor stor.

Det har nå vist seg at optimale resultater kan oppnås ved hjelp av innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Potensialforskjellene kan da måles på billig, enkel og rask måte. En målekabel som har et minimalt antall måleelektroder og elektriske ledere, kan benyttes for dette formål.

Den ifølge oppfinelsen tilveiebrakte innretning for vannbunnlogging er derfor kjennetegnet ved at hver gruppe av måleelektroder består av minst to par av elektroder, mens kabelen ikke bærer noen måleelektrode som ikke er medlem av en gruppe, at måleelektrodene i den nevnte andre gruppe eller de nevnte andre grupper er anordnet slik at avstandene mellom parene av fortløpende måleelektroder i én og samme gruppe øker 1 retning bort fra den nevnte første gruppe av elektroder, og at det er et fast forhold mellom avstanden mellom elektrodene i hvert par av fortløpende måleelektroder i én og samme gruppe og den korteste avstand mellom det nevnte par av fortløpende måleelektroder i én og samme gruppe og den første gruppe av elektroder, og hvor videre parene av fortløpende måleelektroder i én og samme gruppe ligger opptil hverandre slik at to og to par har én måleelektrode felles..

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser et sideriss av et fartøy.som sleper en målekabel for utførelse av den foreliggende teknikk, fig. 2 viser en detalj av den kabeldel som bærer, elektrodene, fig. 3 viser et sideriss av en eneste elektrode anordnet på kabelen, fig. 4 viser en spesiell konfigurasjon av elektrodene på kabelen, fig. 5 viser et alternativ av konfigurasjonen ifølge fig. 4, og fig. 6 viser en spesiell konfigurasjon av den type som er vist på fig. 4.

Loggingskabelen 1 (se fig. 1) er av fleksibel type og bærer elektroder i en sådan konfigurasjon som er vist på hvilken som helst av figurene 2, 4 og 5. Slik som vist på tegningen, slepes kabelen 1 av et fartøy 2 langs en vannbunn 3 som består av et sandlag 4 på toppen av et leirelag 5. Kabelen 1 bærer et antall elektroder 6-12 slik som vist på

fig. 2, hvilke elektroder er elektrisk forbundet ved hjelp

av et antall elektriske ledere 13 som er anordnet i kabelen 1 og er egnet for overføring av elektriske strømmer og signaler til en elektrisk utrustning 14 om bord på fartøyet 1. Fig. 3 viser et sideriss av elektroden 6. Denne elektrode (så vel som de andre elektroder) består av en ring av metall (såsom stål) gjennom hvilken kabelen 1 passerer. Elektroden er mon-tert (f.eks. ved liming) på den ytre overflate av kabelen 1, og skulderstykker 15 og 16 er fastlimt til begge sider av rin-gen og til kabelens 1 ytterflate for å holde elektroden 6 på plass. Elektroden er ved hjelp av en elektrisk leder 17 forbundet med en eller flere av de elektriske ledere 13 som

er anordnet i kabelen 1 på isolerende måte.

Den elektriske utrustning 14 (se fig. 1) om bord på fartøyet 2 omfatter en oscillator for generering av et lav-frekvent elektrisk signal som etter forsterkning tilføres via to av lederne 13 til kabelens 1 strømtilførselselektroder 6 og 7. Utrustningen 14 er også elektrisk forbundet med de av lederne 13 som fører til elektrodene 8-12. Spenningsforskjellene mellom par av disse elektroder forsterkes, filtre-res og registreres på et bånd og en skriver (som inngår i utrustningen 14), og blir sammen med registreringene av veksel-strømmen tilført til elektrodene 6 og 7. I utrustningen 14 inngår også en beregningsanordning- for beregning av de tilsynelatende elektriske resistiviteter eller spesifikke motstander for de områder som er dekket av det relevante par av måleelektroder når disse slepes langs vannbunnen. Disse resistiviteter registreres som en funksjon av områdene.

Avstandene a-1, a-2, a-3 og a-4 (se fig. 2) mellom de respektive måleelektrodepar 8 og 9, 9 og 10, 10 og 11 og 11 og 12 velges slik at det er et fast forhold mellom avstanden mellom hvert par av måleelektroder og avstanden mellom hvert slikt par av elektroder og paret av strømtilførselselektroder 6 og 7. Videre har to og to par av måleelektroder som ligger opptil hverandre, en måleelektrode felles. Denne konfigurasjon av måleelektrodene tillater benyttelse av et begrenset antall måleelektroder og elektriske ledere 13, og en rask og enkel måte for måling av spenningsforskjellene mellom elektrodene, da det potensial som måles ved hver av elektrodene 9, 10 og 11, kan benyttes for å bestemme spenningsfor-skjellen mellom hvert par av elektroder som har én av disse elektroder felles.

En sådan konfigurasjon av elektrodene på kabelen er vist på fig. 4. Gruppen av strømtilførselselektroder i denne konfigurasjon består av to elektroder 20, 21 som er beliggende i en avstand b fra hverandre på kabelen 22. Gruppen av måleelektroder består av elektrodene 23, 24, 25, 26 og 27 og er beliggende i en avstand c fra gruppen av strømtilførsels-elektroder. Avstanden mellom parene av måleelektroder 23, 24; 24, 25; 25, 26; og 26, 27 er videre henholdsvis R-c, R-d, R*e og R-f, hvor R er en faktor som er større enn 1, lik 1 eller mindre enn 1 (men ikke null). Slik det fremgår av fig. 4, er avstandene d, e og f relatert til hverandre og til avstanden c på følgende måte:

Hvert par av måleelektroder (f.eks. paret 25, 26) har således en avstand (R«e) mellom elektrodene (25, 26) som er lik R ganger avstanden (e) mellom det nevnte par av elektroder (25, 26) og paret av strømtilførselselektroder (20, 21). Anvendelsen av et slikt fast forhold'R i elektrodekonfigurasjo-nen som består av et antall tilstøtende par av måleelektroder, reduserer det antall måleelektroder som kreves for oppnåelse av de ønskede måledata som skal sammenliknes med de beregnede kurver som er representative for de tilsynelatende elektriske resistiviteter av hypotetiske vannbunner som omfatter lag av forskjellig sammensetning og av et vidt område av tykkelser. For forskjellige vanndybder og bunnlag av forskjellige sammensetninger og tykkelser er sådanne kurver blitt beregnet for par av målesteder som er beliggende på forskjellige avstander fra s trømtil førsel ss tedene, idet avstanden mellom beliggenheten av hvert par av målesteder er R ganger avstanden mellom paret av strømtilførselssteder og det nevnte par av målesteder. Dataene angående de tilsynelatende elektriske resistiviteter som er bestemt ved hjelp av de måleresultater som er oppnådd fra de forskjellige steder på sjøbunnen ved hjelp av parene av måleelektroder som er anordnet i overensstemmelse med oppfinnelsen, og dataene angående den elektriske vekselstrøm som tilføres til bunnen, sammenliknes senere med de beregnede kurver for å bestemme sammensetningen og tykkelsen av bunnlagene på disse steder.

Fig. 5 viser en konfigurasjon av elektroder av den type som er beskrevet foran under henvisning til fig. 4, men som nå har et forhold R som er lik 1. Avstanden mellom de to elektroder 30, 31 som hører til gruppen av strømtilfør-selselektroder, er lik g, mens avstanden' mellom gruppen av strømtilførselselektroder og gruppen av måleelektroder 32-36 er lik h. Avstanden mellom parene av måleelektroder 32, 33; 33, 34; 34, 35; og 35, 36 er videre lik henholdsvis h, 2h, 4h og 8h. Avstanden mellom elektrodene i hvilket som helst par av måleelektroder er således lik avstanden mellom det nevnte par av måleelektroder og gruppen av strømtilførselselektroder.

Endelig viser fig. 6 en utførelse av oppfinnelsen be-stående av tre grupper av elektroder som har et konfigura-sjonsmønster som er lik det konfigurasjonsmønster som er vist på fig. 5.

Den første gruppe av elektroder som bæres av kabelen

39 som er vist på fig. 6, består av to strømtilførselselek-troder 40, 41 som er beliggende på kabelen 39 i en avstand k fra hverandre.

Den andre gruppe av elektroder består av måleelektrodene 4 2 - 45. Elektrodene i parene 42, 43; 43, 44; og 44, 45 i denne gruppe er anbrakt med innbyrdes avstander på henholdsvis m, 2m og 4 m. Avstanden mellom denne andre gruppe og den første gruppe er m som er lik avstanden mellom elektrodene 42, 4 3 i denne andre gruppe.

Den tredje gruppe av elektroder består av måleelektrodene 46, 47 og 48?og avstanden mellom elektrodene i elektrodeparene 46, 4 7 og 48 er henholdsvis n og 2n. Avstanden mellom denne tredje gruppe og den første gruppe er n som er lik avstanden mellom elektrodene 46, 47 i denne tredje gruppe.

Ved utførelse av målinger med den kabel som vist på fig. 6, tilføres en elektrisk vekselstrøm til strømtilførsels-elektrodene i den første gruppe (på den måte som er beskrevet foran i forbindelse med utførelsen ifølge fig. 2). Samtidig med dette slepes kabelen 39 i overensstemmelse med en forut-bestemt, ønsket passasje langs' vannbunnen, og de spenningsforskjeller ' som detekteres av elektrodeparene 42, 43; 43, 44; 44, 45; 46> 47; og 47, 48 og som skriver seg fra den veksel-strøm som tilføres til vannbunnen, overføres via de (ikke viste)elektriske ledere i kabelen 39 til slepefartøyet.

Disse spenningsforskjeller kan måles enten samtidig eller fortløpende. De målte spenninger registreres sammen med dataene angående vekselstrømmen, og den tilsynelatende elektriske resistivitet av vannbunndelene under hvert par av måleelektroder blir senere beregnet. Sammenlikning av de beregnede verdier med kurver for hypotetiske vannbunner på forskjellige vanndybder og omfattende lag av forskjellig sammensetning og forskjellige tykkelser, tillater operatøren å kart-legge lagene av den vannbunn som undersøkes eller kartlegges. De tilsynelatende elektriske resistiviteter eller spesifikke motstander av den hypotetiske vannbunn og den overliggende vannmasse er blitt beregnet på forhånd på basis av et arran-gement av forskjellige par av målesteder som har stedene for hvert par beliggende på en avstand fra hverandre som er lik avstanden mellom dette par av målesteder og paret av strøm-tilf ørselssteder . Da hvert par av måleelektroder på den kabel som er vist på fig. 6, har en elektrode felles og er anordnet på samme måte som par av målesteder som benyttes ved beregning av de kurver som er representative for den hypotetiske vannbunn, vil det innses at den konfigurasjon av elektroder som er vist på fig. 6, tillater benyttelse av et begrenset antall elektroder på en begrenset kabellengde, men imidlertid uten å begrense operatøren når det gjelder å bestemme med stor nøyaktighet sammensetningen og tykkelsen av de forholdsvis dyptliggende lag av vannbunnen.

Hver gruppe av måleelektroder må bestå av minst to par av elektroder. Da de to par av elektroder har én elektrode felles, består hver gruppe av måleelektroder av minst tre måleelektroder. Anvendelse av oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til dette spesielle antall på tre måleelektroder som bæres av en felles kabel. Mer enn tre måleelektroder kan like gjerne benyttes. Oppfinnelsen er heller ikke begrenset til et spesielt antall grupper av måleelektroder som anbringes på en felles kabel.

Selv om de strømtilførselselektroder som inngår i de viste utførelser av oppfinnelsen, alle befinner seg i en for-anliggende stilling i forhold til gruppene av måleelektroder når kabelen slepes langs vannbunnen, er oppfinnelsen på ingen måte begrenset til en slik konfigurasjon av elektrodene med hensyn til sleperetningen, da de samme, måleresultater vil

■bli oppnådd når de på tegningen viste kabler slepes langs vannbunnen i en i hovedsaken rett linje i motsatt retning.

Selv om benyttelse av den elektrode som er vist på

fig. 3, foretrekkes for utførelse av den foreliggende teknikk,

kan elektroder av annen konstruksjon også benyttes. Når elektrodene slepes langs vannbunnen, bør de fortrinnsvis kontakte bunnen eller befinne seg i det slamlag som vanligvis er til stede på en slik vannbunn.

Det vil innses at de ønskede målinger også kan tas

under en periode da loggingskabelen holdes stasjonær på vannbunnen. Etter at målingene er blitt utført, kan kabelen for-flyttes, til et annet område av vannbunnen og holdes stasjo-

nær for utførelse av en ytterligere måling. Denne prosedyre kan gjentas et ønsket antall ganger.

Claims

I. Innretning for vannbunnlogging, omfattende en fleksi-

bel kabel som har isolerte elektriske ledere og som på sin yttervegg bærer elektroder som hver er elektrisk forbundet med én eller flere av lederne, idet elektrodene er anordnet langs kabelen i en konfigurasjon som består av grupper av elektroder av hvilke minst to grupper er ikke-overlappende, idet en første gruppe av disse elektroder er strømtilførsels-elektroder og elektrodene i den eller de andre grupper som ikke overlapper den første gruppe, er måleelektroder for måling av spenningsforskjeller mellom minst to par av elektroder i gruppen eller en respektiv gruppe, karakterisert ved at hver gruppe av måleelektroder består av minst to par av elektroder, mens kabelen ikke bærer noen måleelektrode som ikke er medlem av en gruppe, at måleelektrodene i den nevnte andre gruppe eller de nevnte andre grupper er anordnet slik at avstandene mellom parene av fortløpende måleelektroder i én og samme gruppe øker i retning bort fra den nevnte første gruppe av elektroder, og at det er et fast forhold mellom avstanden mellom elektrodene i hvert par av fortløpende måleelektroder i én og samme gruppe (8, 9, 10, II, 12; 23, 24, 25, 26, 27; 32, 33, 34, 35, 36) og den korteste avstand mellom det nevnte par av fortløpende måleelektroder i én og samme gruppe og den første gruppe av elektroder (6, 7; 20, 21; 30, 31; 40, 41), og hvor videre parene av fortløpende måleelektroder i én og samme gruppe (8, 9, 10, 11, 12; 23, 24, 25, 26, 27; 32, 33, 34, 35, 36) ligger opptil hverandre slik at to og to par har én måleelektrode felles .
2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at avstandene mellom måleelektrodene er valgt slik at det nevnte forhold er lik 1.
3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det er anordnet minst to grupper (42, 43, 44, 45; 46, 47, 48) av måleelektroder som overlapper hverandre langs kabelen (39), og at de nevnte grupper av måleelektroder (42, 43, 44, 45; 46, 47, 48) ikke har noen måleelektroder felles.