NO159966B

NO159966B - Fremgangsmaate og apparat for elektrisk undersoekelse av etborehull.

Info

Publication number: NO159966B
Application number: NO822605A
Authority: NO
Inventors: Stanley C Gianzero; David E Palaith; David So Keung Chan
Original assignee: Schlumberger Ltd
Priority date: 1981-07-30
Filing date: 1982-07-29
Publication date: 1988-11-14
Also published as: IE54662B1; EP0071540A3; MX158474A; ES8401630A1; AU8658282A; OA07169A; NO159966C; CA1183896A; JPH0348472B2; NZ201427A; AU552411B2; BR8204458A; MA19558A1; JPS5873887A; IN163651B; GR77233B; TR21847A; EG14956A; EP0071540A2; DK339282A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører leting etter hydro-karbonaer ved hjelp av elektriske undersøkelser i et borehull som gjennomtrenger en grunnformasjon. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen meget stedsbestemte undersøkelser i et borehull ved å frembringe og måle individuelle undersøkelsesstrømmer som injiseres mot veggen i et borehull med en sonde som føres langs borehullet.

Elektrisk borehullslogging er velkjent,og forskjellige innretninger og teknikker er blitt beskrevet. Ved en elektrisk undersøkelse av et borehull blir strøm fra en elektrode innført i formasjonen fra en sonde inne i borehullet. Hvis strømmen blir holdt konstant, er den spenning som måles ved en kontrollelektrode, proporsjonal med resistiviteten til den jordformasjon som undersøkes. Hvis strømmen blir variert for å holde konstant den spenning som måles ved en kontrollelektrode, er strømmen omvendt proporsjonal med resistiviteten til den jordformasjon som undersøkes. Hvis både spenning og strøm blir tillatt å variere, er forholdet mellom dem proporsjonalt med resistiviteten i jordformasjonen som undersøkes. Det er gjort betydelige fremskritt i slike elektriske undersøkelser ved å bruke elektroder hvis strømmer blir fokusert av andre elektroder for således å bestemme resistiviteten av formasjonen ved en ønsket avstand fra veggoverflaten i borehullet. En fremgangsmåte og innretning for fokusert elektrisk undersøkelse er beskrevet i US-patent nr. 2 712 629 og 2 750 557. I det først-nevnte patent er beskrevet elektrodesett montert på sideveggputer, der hvert sett utgjøres av en sentral undersøkelseselek-trode omgitt av kontinuerlige overvåkningselektrcder innstøpt i avdelte fordypninger ved adskilte mellomrom. I det sistnevnte patent utgjøres elektrodene som er montert på sideveggputen, av segmenter eller knapper som er direkte elektrisk forbundet.

I US-patent nr. 3 521 154 er en flerhet av undersøkelses-elektroder montert på én enkelt sideveggpute som en sammensatt fokuseringselektrode, med ett par av undersøkelseselektrodene innrettet langs sondens bevegelsesretning langs borehullet og én undersøkelseselektrode horisontalt forskjøvet for å frembringe en teknikk som effektivt forbedrer signal/støy-forholdet for resistivitetsmålingene.

Fremgangsmåter for å undersøke jbrdformasjonen med større grupper av måleelektroder er blitt foreslått. Se f.eks. US-patent nr. 2 930 969 og Kanadisk patent nr. 685 727. I US-patentet er foreslått en flerhet av elektroder, hver av hvilke er dannet av knapper som er elektrisk forbundet ved hjelp av fleksible ledninger med knapper og ledninger innbakt i overflaten av et sammenfoldbart rør. Det kanadiske patentet foreslår en sammenstilling av små elektrodeknapper enten montert på en sonde eller en sideveggpute og hver av hvilke i rekkefølge inn-fører en separat målbar undersøkelsesstrøm for elektrisk under-søkelse av jordformasjonen. Elektrodeknappene er i henhold til det kanadiske patentet plassert i et horisontalt plan med omkretsmessige mellomrom mellom elektrodene og en innretning for i rekkefølge å eksitere og måle en undersøkelsesstrøm fra elektrodene.

I en artikkel med tittel "Reservoir Evaluation of Frac-tured Cretaceous Carbonates in South Texas" skrevet av J.Beck med flere, og presentert på the SPWLA Eighteenth Annual Logging Symposium, 5-8 juni, 1977, er beskrevet en fremgangsmåte for

å identifisere forkastninger i veggen i et borehull ved å bruke en fallmetersonde (dip meter tool) av resistivitetstypen. Sonden er utstyrt med flere sideveggputer som hver har en under-søkelseselektrode fra hvilken strøm blir innført i borehullsveggen. Forekomsten av en forkastning kan identifiseres ved å observere et avvik mellom undersøkelsesstrømmene fra forskjellige sideveggputer. Et slikt avvik i undersøkelsesstrømmen kan indikere en forkastning, f.eks. pga. invasjon av slam med høyere konduktivitet i forkastningen. I en spesiell utførelsesform blir en liten undersøkelseselektrode brukt på hver av fire sideveggputer for å frembringe en indikasjon på vertikale forkastninger når sonden blir dreiet mens den føres langs borehullet.

Selv om disse kjente teknikkene gir nyttige informasjoner om jordformasjonen som omgir et borehull, er ikke deres dekning av overflateområdet tilstrekkelig til å muliggjøre deteksjon av resistivitetsanomalier som er tilstrekkelig findetaljerte, og deres nøyaktighet er ikke tilstrekkelig til å bestemme forekomsten av forkastninger og tynne sedimenterte lag og deres orienteringer.

Det er et generelt formål med oppfinnelsen å frembringe en forbedret fremgangsmåte og et apparat for elektrisk undersøkelse av en borehullsvegg.

Dette og andre formål blir i henhold til et aspekt ved oppfinnelsen oppnådd ved hjelp av en fremgangsmåte for under-søkelse av en jordformasjon som gjennomtrenges av et borehull, med en elektrisk loggesonde som føres langs borehullsaksen, og fremgangsmåten kjennetegnes ved at det fra en sideveggpute på sonden, etterhvert som den beveges langs borehullet, injiseres et flertall rommessig diskrete elektriske undersøkelsesenergier i jordformasjonen ved borehullsveggen, hvor undersøkelsesener-giene har tverrsnitt valgt for å muliggjøre deteksjon av fine formasjonsanomalier og hvor avstandene mellom diskrete under-søkelsesenergier er valgt slik at det kombinerte overflateareal av borehullet som injiseres med undersøkelsesenergiene,

strekker seg over et kontinuerlig omkretsparti av borehullsveggen og slik at det etableres en forutbestemt overlapning av borehullsvegg-arealer som injiseres med undersøkelsesenergien når sonden blir beveget langs borehullet, og ved at størrelsene av de diskrete undersøkelsesenergier måles for å muliggjøre deteksjon av formasjonsanomalier i de jordformasjonssegmenter av jordformasjonen der undersøkelsesenergiene blir injisert.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen omfatter et elektrisk loggeapparat for bruk med en borehullundersøkelsessonde med i det minste én sideveggpute for undersøkelse av veggen i et borehull som gjennomtrenger en jordformasjon, idet en sideveggpute er innrettet til å presses mot borehullsveggen og bærer et flertall individuelt operative elektriske måleinnretninger som vender mot borehullsveggen, og har en anordning til å injisere undersøkelsesenergier i formasjonsveggen, og apparatet er kjennetegnet ved at nevnte innretninger er arrangert i en gruppe på puten med mellomrom som er valgt slik at undersøkelses-energiene måles i borehullssegmenter som overlapper hverandre i et forutbestemt undersøkelsesmønster slik at et kontinuerlig areal av borehullsveggen langs undersøkelsesmønsteret undersøkes ved hjelp av måleinnretningene.

Disse og andre formål og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av flere utførelsesformer av oppfinnelsen, som er beskrevet under henvisning til de ved-føyde tegninger, der: Fig. 1 er en perspektivskisse, og med deler i form av et blokkskjema, over et undersøkelsesapparat for borehull med sideveggputer i samsvar med oppfinnelsen;

fig. 2 er et sideriss av en sideveggpute med måleelektroder i samsvar med én utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 3 er et sideriss av en sideveggpute med måleelektroder i samsvar med en annen utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 4 er et oppriss av sideveggputen på fig. 3;

fig. 5 er delvis et sideriss av en sideveggpute, et blokkskjema og kretser som brukes i en sonde i henhold til oppfinnelsen;

fig. 6 er et delvis sideriss av en sideveggpute med en sammenstilling av måleelektroder i henhold til oppfinnelsen;

fig. 7 er delvis et sideriss av en sideveggpute, et blokkskjema og kretser som brukes i en sonde i samsvar med oppfinnelsen; og

figurene 8 og 9 er blokkskjemaer for en signalprosessor som brukes ved utledning av innstillingsinformasjon i forbin-delse med en sonde som vist på fig. 7.

Det vises til fig. 1, hvor en undersøkelsessonde 20 er vist opphengt i en kabel 22 i et borehull 24 som gjennomtrenger en jordformasjon 26. Kabelen 22 er forbundet med styreutstyr 28 på overflaten som omfatter en universal digital signalprosessor for å behandle målinger foretatt med sonden 20, og for å tilveiebringe en registrering på en registreringsanordning 30. Overflateutstyret 28 er videre forsynt med passende styreanord-ninger og en kraftforsyning for å drive elektriske innretninger i sonden 20 via kabelen 22 på en måte som er velkjent på området elektrisk borehullslogging.

Sonden 20 er utstyrt med en flerhet av sideveggputer 30 slik som 30.1 og 30.2 som er montert på innretninger 32 som trykker sideveggputene 30 mot veggen 34 i borehullet 24. Inn-retningene 32 kan værer fjærer eller hydrauliske drivanordnin-ger og er velkjente på området slik at det ikke er nødvendig å beskrive dem ytterligere.

Det er ønskelig å benytte sonden 20 til å foreta en under-søkelse av et borehull ved å innføre elektriske undersøkelses-strømmer i formasjonen 26 fra en sammenstilling 35 av måleelektroder 36 montert på sideveggputen 30 og å overvåke stør-relsen av undersøkelsesstrømmene fra hver undersøkelseselek-trode 36. En flerhet av små måleelektroder 36 blir brukt til å frembringe en grunn undersøkelsestype slik at borehullsveggen 34 kan undersøkes med hensyn til forkastning og stratigrafi.

Som klarere vist på fig. 2, er måleelektrodene 36 montert på sideveggputen 30 i en lineær gruppe 35 slik at deres kombinerte virkning når sonden 30 beveges langs borehullet 24, er injeksjon av individuelle målbare undersøkelsesstrømmer inn i borehullssegmenter som overlapper hverandre omkretsmessig. Dette oppnås ved å lokalisere måleelektrodene i utførelsen på fig. 2

i separate rader 40.1 og 40.2 mens de enkelte måleelektroder anbringes på en slik måte at avstandene S fra sentrum til sentrum mellom omkretsmessig påfølgende elektroder slik som 36.1

og 36.2 er mindre enn deres dimensjon målt langs en omkrets-retning.

Måleelektrodene 36 er montert i flukt med sideveggputen

30 hvis overflate 42 er ledende. Måleelektrodene er omgitt av isolatorer 44 som tjener til å isolere måleelektrodene 36 elektrisk fra den ledende puteoverflaten 42, idet det elektriske potensial på de flere måleelektrodene 36 og den ledende overflaten 42 under drift av en sideveggpute 30 effektivt er det samme. I utførelsesformen på fig. 2 er måleelektrodene 36 vist som sirkulære knapper, selv om forskjellige former kan anvendes, som f.eks. vist i det forannevnte kanadiske patent.

Måleelektrodene 36 kan energiseres med en passende lavfrekvent konstant strømkilde 50 som vist på fig. 5. Kilden 50 for-syner de respektive elektrodene 36 og den ledende overflaten 42 på sideveggputene med strøm gjennom ledere 52, 54, mens måleelektrodene blir forsynt gjennom effektivt separate lavimpedans primærviklinger 56 på strømfølende transformatorer 58. Måleelektrodene 36 er derved hovedsakelig på det samme elektriske potensial som den ledende overflaten 42. En returbane 57 er anordnet for strømmen fra kilden 50 og kan være til en elektrode anordnet i nærheten av overflaten eller på sonden 20 eller på bisselet (dvs. ved elektrisk uendelig). Sekundærviklingene 60

i transformatorene 58 genererer et undersøkelsessignal som er representativt for strømmen fra en respektiv måleelektrode 36.

Undersøkelsessignalene på linjene 62 fra sekundærviklingene 60 blir tilført en sekvenssample- og holde-innretning 64 som omfatter en analog/digital-omsetter. Innretningen 64 sam-pler sekvensielt hvert undersøkelsessignal på en linje 62, og omdanner ved sampling automatisk sampelet til en digital form for bruk i en signalprosessor 66. Innretninger slik som 64 er velkjente på området og behøver derfor ikke beskrives i detalj.

Antallet og størrelsen av måleelektrodene 36 på hver av sideveggputene 30 blir valgt i samsvar med hva som trenges for å undersøke et passende periferisegment av borehullet og den oppløsning som er nødvendig for å detektere og bestemme orienteringen av resistivitetsanomalier som indikerer forkastninger og stratigrafi. På fig. 1 og 2 er det anvendt en gruppe 68 med 19 måleelektroder. Etter en dybdeforskyvning genererer imidlertid hver gruppe i virkeligheten en undersøkelsesstrøm over et kontinuerlig periferisegment av hvilket diskrete partier kan måles separat.

Størrelsen og den omkretsmessige avstand mellom måleelektrodene 36 blir valgt på en spesiell måte. Rombåndbredden for én elektrode er definert av dens dimensjoner. En nøyaktig reproduksjon av romfordelingen av strømtettheten innenfor den rombåndbredden blir bestemt i periferiretningen av avstanden (den effektive overlapping) mellom elektrodene, og i aksialretningen av sondens 20 hastighet i borehullet og samplingsfrekvensen. Muligheten til nøyaktig å reprodusere undersøkelses-strømmens tetthet ved å bruke en elektrodegruppe slik som gruppen 35 eller gruppen 68, blir forbedret når den effektive overlapping av elektrodene 36 økes, selv om oppløsningen er be-grenset pga. rombåndbredden til de enkelte elektroder 36.

Det vises til fig. 2 hvor størrelsen av de sirkulære elektroder 3 6 bestemmer deres respektive rombåndbredde. Dette betyr at overflatearealet av måleelektrodene fortrinnsvis blir gjort så lite som mulig for å detektere resistivitetsanomalier i ethvert område (romfrekvens). Et for lite overflateområde vil imidlertid ha tendens til å øke støynivåene i de avfølte undersøkelsesstrømmer. Overflatearealet av måleelektrodene blir vanligvis valgt som et kompromiss mellom båndbredde og støynivå. Måleelektrodene 36 har en enkelt karakteristisk dimensjon, nemlig diameteren d. Den høyeste romfrekvens som kan måles i et slikt tilfelle, er tilnærmet l/d, dvs. at ved enhver avsøkningshastighet er den høyeste romfrekvenskomponent som kan detekteres, av størrelsesorden l/d. For korrekt reproduksjon av strømtettheten av undersøkelsesstrømmen er det nød-vendig å sample med en frekvens som er minst to ganger den høyeste romfrekvens i både aksialretningen (langs borehullet) og periferiretningen. Måleelektrodene 36 kan lages med diame-tere d på omkring 5 mm.

For nøyaktig reproduksjon bør elektrodene ligge med små avstander. Siden elektrodene imidlertid har endelige dimensjoner, kan de ikke anbringes uendelig nær hverandre i omkrets-retningen for å oppfylle enhver ønsket nøyaktighet. For å reprodusere romfrekvenskomponenter som ligger innenfor det strøm-følende "vindu" for hver enkelt elektrode, behøver imidlertid overlappingen å være tilstrekkelig til å gi en gruppe fra hvilken romfrekvenskomponentene for strømtettheten som hovedsakelig er innenfor den båndbredde som defineres av dimensjonene på hver elektrode, kan reproduseres uten en effekt kjent som overlapping eller aliasfeil, dvs. når høyere romfrekvenser tar en maskert form av lavere frekvenser og ikke blir til å skjelne fra de sistnevnte.

Når først elektrodedimensjonen er valgt, blir derfor avstanden S fra senter til senter mellom omkretsmessig påfølgende elektroder slik som 36.1 og 36.2 valgt for å sikre at hele gruppen kan reprodusere disse høyeste romfrekvenskomponentene.

For en korrekt omkretsmessig representasjon av strømtett-heten eller undersøkelsesstrømmene, er elektrodene 36 anordnet i påfølgende rader 40.1 og 40.2. Avstanden S mellom sentrene til disse måleelektrodene som kan betraktes anordnet i omkretsmessig rekkefølge, er fortrinnsvis enten lik eller mindre enn halvparten av den største periferidimensjon, x, av en måleelektrode, idet x er lik d i tilfellet av en sirkulær måleelektrode 36. I tilfellet med sirkulære måleelektrodeknapper som vist på fig. 2, blir forholdet S < d/2 valgt og tilnærmet med meget tynne isolatorringer 44.

Aksial oppløsning blir dominert av de samme effekter som omkretsmessig oppløsning. For å reprodusere resistivitetsana-lier som ligger i et plan perpendikulært til borehullsaksen, blir aksial overlapping oppnådd ved å sample knappene i radene 40.1 og 40.2 med en frekvens som er hurtig nok til å sikre at hver blir samplet minst to ganger den høyeste romfrekvens for anomalier i aksialretningen. Som ved valg av elektrodenes 36 omkretsmessige posisjon, blir samplingsfrekvensen valgt tilstrekkelig høy til å kunne reprodusere de romfrekvenskomponenter som er hovedsakelig innenfor den båndbredde som defineres ved dimensjonene av hver elektrode.

Samplene for aksialt adskilte rader 4 0.1 og 40.2 blir dybdeforskjøvet for å oppnå en nøyaktig representasjon av un-dersøkelsesstrømmene både i omkretsdimensjonen og dybdedimen-sjonen.

Med en sammenstilling av måleelektroder på en sideveggpute er det ønskelig å undersøke så meget av borehullsveggen som praktisk mulig. Derfor er en sideveggpute 30 forsynt med en gruppe 35 hvis omkretsmessige dimensjon er så stor som praktisk mulig. Størrelsen av sideveggputen 30 kan imidlertid ikke være for stor fordi friksjonskraften med borehullsveggen blir så stor at når virkningen fra alle sideveggputene 30 tas i betrakt-ning, blir sonden 20 vanskelig å bevege langs borehullet. Videre bør ikke sammenstillingen av måleelektroder strekke seg helt til en kant slik som de omkretsmessige eller laterale sider 70, 72 (se fig. 2) fordi elektriske endeeffekter interfer-rerer med resistivitetsmålingene fra nærliggende måleelektroder 36. Slike endeeffekter har tendens til å forårsake avbøy-ning av undersøkelsesstrømmene, noe som reduserer den omkretsmessige oppløsning. Et minste segment som strekker seg i side-retningen med bredde "W" for den ledende overflaten 42 blir derfor fortrinnsvis opprettholdt for å forhindre ugunstig spredning av elektriske felter ved sideendene av gruppen 35.

En praktisk sideveggpute 30 og gruppe 68 (se fig. 5) av måleelektroder 36 medfører en total omkretsmessig putebredde på omkring 10 cm med 10 sirkulære måleelektroder, hver med en diameter på 5 mm, og så tett anbragt som mulig i flere antall rader 74, 76 som vist på fig. 5 eller fig. 6. Isolatorringene 44 er laget meget smale og med en bredde i størrelsesorden 1 mm. Den omkretsmessige overlapping mellom omkretsmessig påfølgende anbragte måleelektroder i forskjellige rader er anordnet for å være fortrinnsvis omkring halvparten av den største periferi-dimensjonen av måleelektrodene 36. Mer enn ett par rader 74, 76 vil være nødvendig hvis man ønsker en større omkretsmessig overlapping enn en halv, for å optimalisere den nøyaktige reproduksjon av strømtettheten for undersøkelsesstrømmen. Fig.

6 illustrerer for eksempel en gruppe 77 av måleelektroder 36

på en sideveggpute 78 som er anordnet langs tre lineære rader 40.1 - 40.3, som hver har 13 elektroder. Avstandene S mellom omkretsmessig påfølgende anbragte elektroder er liten nok til å oppnå en omkretsmessig overlapping på minst 50% av diameteren til de sirkulære elektrodene 36. Minst tre rader 40 er nødven-dig når tykkelsen av isolatorringene 44 blir tatt i betrakt-ning. En praktisk sideveggpute 78 og en gruppe 77 fører til en total omkretsmessig putebredde på omkring 14 cm, der avstanden mellom tilstøtende elektroder fra sentrum til sentrum innenfor hver rad er omkring 3d/2. Ytterligere rader 40 med måleelektroder kan inkluderes, for eksempel når det er ønskelig med redundans i målingene.

Med en gruppe måleelektroder som beskrevet under henvisning til figurene 2, 5 og 6, kan det frembringes informasjon som er nyttig når det gjelder å bestemme orienteringen av resi-stensanomalier som indikerer forkastning og stratigrafi. Nyttig informasjon kan oppnås fra forkastninger eller sprekker som har en tykkelse i størrelsesorden 1/10 av diameteren til en sirkulær undersøkelseselektrode. Orienteringen er referert til et referanseplan som kan være det plan som er perpendikulært til borehullsaksen. De minste sprekker eller forkastninger som kan detekteres med måleelektrodene 36, avhenger ikke bare av deres diameter, men også av resistivitetskontrasten mellom det flui-dum som fyllér sprekkene og jordformasjonen.

I den utførelsesform som er illustrert på fig. 7, er en gruppe 80 med måleelektroder 36 anordnet på en sideveggpute 82

i en sløyfe, f.eks. som en sirkel.. Sløyfegruppen er dannet omkring et sentrum 84, idet en linje fra dette sentrum i enhver retning vil skjære en måleelektrode 36. Sideveggputen 82 har en ledende overflate 42 i hvilken måleelektroder 36 er innbakt med .deres respektive overflater i flukt med overflaten 42. Måleelektrodene 36 er vist omgitt av isolatorer 44 som beskrevet under henvisning til figurene 2 og 5.

Den elektriske energiseringen foregår likeledes med en konstantstrømkilde 50, transformatorer 58 for avføling av un-dersøkelsesstrømmen og en sekvenssampler og A/D-omsetter 64 som beskrevet tidligere.

Med en gruppe i lukket sløyfe slik som 80, kan retnings-orienteringen av sprekker slik som 38.1 og 38.2 bestemmes over et bredt vinkelområde ved å avsøke undersøkelsesstrømmene som avføles med transformatorene 58. I henhold til én fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen kan den resistivitetskontrast som opp-vises av en sprekk slik som 38.1, detekteres ved sekvensiell overvåkning av undersøkelsesstrømmene fra elektrodene 36. Når én undersøkelseselektrode krysser en sprekk, stiger den avfølte strøm brått selv om den totale middelstrøm fra kilden 50 blir holdt tilnærmet konstant. For å redusere responsen som oppstår fra en homogen formasjon hvor der ikke finnes sprekker, blir undersøkelsessignalene som lagres ved 84 i signalprosessoren 66 og som er representative for strømmer fra diametralt motstående par av måleelektroder, slik som 36.3 og 36.4 i gruppen 80, kombinert ved 86. Et slikt kombineringstrinn medfører fortrinnsvis dannelse av gjennomsnittet mellom undersøkelses-signaler fra diametralt motstående måleelektroder slik som 36.3 og 36.4. Påfølgende kombinasjoner definerer dermed undersøkel-seslinjer med kjente orienteringer. Ved å avsøke påfølgende kombinasjoner ved 88, kan en toppverdi bestemmes, som er repre-sentativ for en sprekk som ligger under begge måleelektrodene i et par.

Siden det par med måleelektroder som gav den kombinerte toppverdien, er kjent, blir orienteringen av paret i forhold til et referanseplan, slik som transversalt til den totale borehullsaksen, bestemt ved 90, og den relative orientering eller innretningsvinkelen 0 til sprekken i forhold til linjen 92.1 kan registreres ved 94.

Fremgangsmåter for å forsterke slik sprekkdeteksjon og retningsbestemmelse, kan anvendes. På fig. 8 er det f.eks. illustrert en teknikk 100 hvorved de kombinerte undersøkelsessig-naler langs respektive undersøkelseslinjer av gruppen 80 på fig. 7, etter lagring i signalprosessoren 66 (se fig. 7) blir midlet over en spesiell tid eller over en fullstendig avsøkning av den lukkede sløyfen, idet gjennomsnittet så brukes til å detektere ekstremverdier, slik som en topp eller et minimum som representativt for en sprekk.

Fremgangsmåten 100 begynner ved 102 ved å akkumulere et forutbestemt antall undérsøkelsessignaler ved 102 og så oppnå en middelverdi ved 104. Akkumuleringen kan gjøres for alle parene med kombinerte undérsøkelsessignaler langs undersøkelses-linjer som omslutter en enkelt fullstendig lukket gruppe 80, eller bare for en del eller over et spesielt tidsrom.

Gjennomsnittet kan stadig oppdateres for å opprettholde et løpende gjennomsnitt. Dette gjennomsnittet blir så brukt ved 106 for sammenligning med kombinerte undérsøkelsessignaler, slik at det ved 108 kan foretas en bestemmelse med hensyn til hvilken kombinasjon som overstiger eller faller under gjennomsnittet med en spesiell verdi, slik som en forutbestemt prosent-andel eller en fast størrelse. Slike forhold kan inntreffe for en minimumstoppverdi eller en maksimumstoppverdi avhengig av om undersøkelsessignalene representerer konduktivitet eller resistivitet. En toppverdi representerer i begge tilfeller en sprekk hvis orientering kan bestemmes ved 110 og den korrekte sprekkretningen kan så registreres ved 112 på en visuell registreringsanordning eller i signalprosessorlageret for påfølgende visuell presentasjon eller analyse.

Ved en ytterligere forbedring av utførelsesformen på fig. 7, blir måleelektrodene også suksessivt undersøkt med hensyn til en toppverdi langs en kontrastundersøkelseslinje som krysser den undersøkelseslinjen for hvilken en sprekk ble detektert. Når f.eks. et par måleelektroder 36.3 og 36.4 på fig. 7 ligger på hver sin side av en sprekk langs en undersøkelses-linje 92.2, blir det målt en lav resistivitetsverdi fra de samplede undersøkelsesstrømmer. For et par måleelektroder slik som 36.5 og 36.6 hvis undersøkelseslinje 92.3 krysser undersø-kelseslinjen 92.2 ved en spesiell vinkel a, vil derimot resistiviteten sannsynligvis ha en høy toppverdi. Når krysningsvinkelen a er omkring 90°, så representerer kontrastmålingen av resistiviteten langs en undersøkelseslinje en bekreftelse på forekomsten av en sprekk 38.1.

Fig. 9 frembringer en fremgangsmåte 120 for bekreftelse

av den målte sprekkretning som er oppnådd med teknikken på fig.

7. Ved 122 blir parkombinasjonene som er dannet ved trinn 86 på fig. 7, avsøkt for å bestemme det par som gir en verdi med høyest kontrast i forhold til toppen som er bestemt ved 88 på fig. 7. Hvis den sistnevnte toppen representerer en maksimums-verdi, så betyr dette at kontrasttoppen er en minimumsverdi,

og vice versa.

Ved 124 blir orienteringen av undersøkelseslinjen 92 for undersøkelseselektrodene som gav denne kontrasttoppen, bestemt og registrert ved 12 6. Når orienteringen av kontrasttoppen ved 128 finnes å ligge innenfor et forutbestemt vinkelområde: i forhold til orienteringen av den toppen som bestemmes ved 901 på fig. 7, kan dette registreres ved 130 som en positiv bekreftelse på bestemmelsen av sprekkretningen ved 112. Vinkelområ-det er et område for verdier av krysningsvinkelen a og kan f.eks. være 80° < a < 100°.

Selv om det i de beskrevne og foretrukne utførelsesformer av sideveggputen 30 brukes en ledende sideveggpute, dvs. at den ekspanderte overflaten 42 er ledende, kan det være fordelaktig å anvende en isolerende sideveggpute. I dette tilfelle blir måleelektrodene 36 forbundet med en konstantstrømkilde og mon-teres på en isolerende sideveggpute uten noen fokuseringselektrode. En ledende sideveggpute blir imidlertid foretrukket, siden den har tendens til å være mindre følsom for skråstilling eller avløfting av sideveggputen 30 i forhold til borehullsveggen .

I en annen form av oppfinnelsen som bruker en isolerende sideveggpute som vist på figurene 3 og 4, er det dannet en sideveggpute 140 hvis overflate 42 som ligger i kontakt med borehullet, er isolert. Puten 140 har en sentralt anordnet elektrode 142 omgitt av en lukket sløyfegruppe 144 med litt adskilte måleelektroder 36 som overlapper hverandre på samme måte som beskrevet under henvisning til de lineære radene som er vist på fig. 2, men som sett langs sløyfen som gruppen 144 utgjør. Gruppen 144 har en sirkulær form, selv om forskjellige mønstre slik som eliptiske, kvadratiske eller rektangulære kan anvendes. En strømkilde 146 for lavfrekvent vekselstrøm er koblet mellom den sentrale elektroden 142 og en returelektrode 57.

Den sistnevnte kan være armeringen i kabelen 22 eller et annet fjerntliggende sted.

En sekvenssampler og analog/digital-omsetter, slik som 64, blir benyttet til å avføle den elektriske potensialdifferanse mellom måleelektrodene 36 og den fjerntliggende returelektroden 57 og til å frembringe undérsøkelsessignaler som er representative for denne forskjellen, til signalprosessor 66. Det elektriske potensialet kan også måles i forhold til en referanseelektrode som ikke er returelektroden 57.

Overfor en homogen borehullsvegg vil vanligvis ekvipoten-siallinjene fra en sentral elektrode 142 være langs sirkler som er konsentriske med den sentrale elektroden 142. Når sideveggputen 140 krysser en sprekk, vil den forskjellige, normalt høy-ere, konduktivitet forstyrre ekvipotensiallinjenes symmetri.

I et slikt tilfelle vil de måleelektrodene 36 som ligger over en sprekk, frembringe et vanlig topputslag, som blir detektert ved å bruke en teknikk som beskrevet tidligere. En forsterket deteksjon av en sprekk kan oppnås ved å identifisere det par av måleelektroder som gir de maksimale og minimale undérsøkel-sessignaler for respektive tilnærmet ortogonale innretninger.

Apparatet på fig. 3 med isolerende sideveggpute kan også anvendes med dynamisk fokuserte elektroder. Dette kan oppnås med tilføyelse av elektroder som omgir gruppen 144, slik som de delvis illustrerte elektrodene A^, , og. Vi^, som beskrevet i US-patent nr. 2 750 557 eller nr. 2 712 629. Passende balan-seringselektronikk 148 blir så brukt til å styre fokuseringen. En jordforbindelse 150, som kan oppnås ved hjelp av elektroden , kan tilordnes kretsen 64 for å gjøre den i stand til å sample og sammenligne de forskjellige potensialene til måleelektrodene 36 i forhold til elektroden M^. Signalprosessoren 66 kan så anvendes til å detektere potensialforvrengninger for-årsaket av formasjonssprekker som ligger under sideveggputen 140.

Nar det nå er blitt beskrevet flere fremgangsmåter for å detektere anomalier i borehullsvegger ved å bruke elektriske undersøkelsesmetoder, samt innretninger i samsvar med oppfinnelsen, vil man forstå fordelene ved oppfinnelsen. Variasjoner i forhold til de beskrevne utførelsesformer kan foretas uten å avvike fra rammen for oppfinnelsen, slik som å bruke en konstant effektkilde i stedet for konstantstrømkilden 50.

Claims

1. Fremgangsmåte for undersøkelse av en jordformasjon som gjennomtrenges av et borehull, med en elektrisk loggesonde som føres langs borehullsaksen, karakterisert ved at det fra en sideveggpute på sonden, etterhvert som den beveges langs borehullet, injiseres et flertall rommessig diskrete elektriske under-søkelsesenergier i jordformasjonen ved borehullsveggen, hvor undersøkelsesenergiene har tverrsnitt valgt for å muliggjøre deteksjon av fine formasjonsanomalier og hvor avstandene mellom diskrete undersøkelsesenergier er valgt slik at det kombinerte overflateareal av borehullet som injiseres med undersøkelses-energiene, strekker seg over et kontinuerlig omkretsparti av borehullsveggen og slik at det etableres en forutbestemt overlapning av borehullsvegg-arealer som injiseres med under-søkelsesenergien når sonden blir beveget langs borehullet, og ved at størrelsene av de diskrete undersøkelsesenergier måles for å muliggjøre deteksjon av formasjonsanomalier i de jordfor-mas jonssegmenter der undersøkelsesenergiene blir injisert.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de omkretsmessige avstander mellom undersøkelsesenergiene mens de injiseres inn i borehullsveggen, blir valgt for å frembringe en overlapping som er omtrent lik eller større enn halvparten av den omkretsmessige dimensjon av de diskrete undersøkelsesenergier.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at injiseringen av undersø-kelsesenergiene videre omfatter: at det inn i jordformasjonen injiseres en første flerhet av diskrete undersøkelsesenergier adskilt i en første rad med forutbestemte omkretsmessige mellomrom fra hverandre, og ved at det inn i jordformasjonen injiseres en annen flerhet med diskrete undersøkelsesenergier som er anordnet i en annen rad, hvilken annen flerhet av undersøkelsesenergier er forskjøvet fra den første flerhet av undersøkelsesenergier og omkretsmessig anordnet for å injisere, i kombinasjon med den første flerhet av undersøkelseenergier, den omkretsmessig kontinuerlige del av jordformasjonen med diskrete undersøkelsesenergier.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det inn i jordformasjonen injiseres minst en tredje flerhet av diskrete undersøkelses-energier i en tredje rad med avstander valgt slik at nevnte flerhet av rader med diskrete undersøkelsesenergier frembringer overlappingen i en grad som er minst lik eller større enn halvparten av de omkretsmessige dimensjoner av de diskrete undersøkelsesenergier.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den første og den andre rad med diskrete undersøkelsesenergier blir injisert slik at de ligger parallelt med hverandre og med et plan som er på tvers av borehullsaksen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2, 3, 4 eller 5, karakterisert ved at injiseringen av undersø-kelsesenergiene omfatter injisering av elektriske undersøkelses-strømmer i formasjonen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det injiseres diskrete undersøkelseseneriger i rader som er buet omkring et felles senter og som i kombinasjon frembringer en rommessig kontinuerlig lukket sløyfeinjeksjon av undersøkelsesenergier inn i jordformasjonen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7 karakterisert ved at de diskrete undersøkelses-energier blir injisert langs konsentrisk sirkulært formede sløyfer.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at størrelsen av undersø-kelsesenergimålinger for forutbestemte par av de diskrete undersøkelsesenergier sammenlignes for å detektere segmenter i jordformasjonen med fine formasjonsanomalier som har en karakteristisk innretting med en linje trukket mellom et par med diskrete undersøkelsesenergier.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at nevnte undersøkelses-energier er elektriske undersøkelsesstrømmer idet sammenligning; trinnet videre består i å kombinere undersøkelsesenergimålinger oppnådd fra par med diskrete undersøkelsesenergier, hvor en linje trukket mellom ett par krysser linjen for et annet par med en forutbestemt vinkel som velges for å frembringe kontrast-indikasjoner på formasjonen, når en formasjonsanomali er på linje med ett av parene med diskrete undersøkelsesenergier.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den forutbestemte vinkel er i størrelsesorden omkring 90°.

12. Elektrisk loggeapparat for bruk med en borehullundersøkel-sessonde med i det minste én sideveggpute for undersøkelse av veggen i et borehull som gjennomtrenger en jordformasjon, idet en sideveggpute er innrettet til å presses mot borehullsveggen, og bærer et flertall individuelt operative elektriske måleinnretninger som vender mot borehullsveggen, og har en anordnin< til å injisere undersøkelsesenergier i formasjonsveggen, karakterisert ved at nevnte innretninger er arrangert i en gruppe på puten med mellomrom som er valgt slik at undersøkelsesenergiene måles i borehullsegmenter som overlapper hverandre i et forutbestemt undersøkelsesmønster slik at et kontinuerlig areal av borehullsveggen langs undersø-kelsesmønsteret undersøkes ved hjelp av måleinnretningene.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at måleinnretningene er anordnet i en gruppe på sideveggputen med mellomrom som er valgt langs minst én omkretsmessig retning i forhold til borehullet for å injisere undersøkelsesenergiene inn i borehull, segmenter som omkretsmessig overlapper hverandre når sonden bli beveget langs borehullet, hvorved, når sonden er under drift og blir beveget langs borehullsaksen, et omkretsmessig kontinuerli område av borehullsveggen blir injisert med de individuelle målbare undersøkelsesenergier fra respektive måleinnretninger.

14. Apparat ifølge krav 13, karakterisert ved at gruppen av måleinnretninger utgjøres av minst en første og en annen adskilt rad med måleinnretninger, der måleinnretningene er dimensjonert og anordnet langs radene med slik avstand at den nevnte overlapping frembringes i en forutbestemt utstrekning, mens den hovedsakelig rommessig kontinuerlige strømmen sammensatt av individuelle målbare undersøkelsesenergier fra radene med måleinnretninger, frembringes.

15. Apparat ifølge krav 13 eller 14, karakterisert ved at de omkretsmessig påfølgende måleinnretningene har en avstand fra sentrum til sentrum, slik at det frembringes en omkretsmessig overlapping i en utstrekning som er minst omkring lik eller større enn halvparten av dimensjonen av måleinnretningene langs den omkretsmessige retning.

16. Apparat ifølge krav 13, 14 eller 15, karakterisert ved at måleinnretningene er elektroder og at elektrodene er anordnet langs lineære rader.

17. Apparat ifølge krav 16, karakterisert ved at måleelektrodene er anordnet i minst tre lineære rader.

18. Apparat ifølge krav 13, 14 eller 15, karakterisert ved at måleinnretningene er anordnet i konsentrisk sirkulære rader.

19. Apparat ifølge krav 16 eller 17, karakterisert ved at sideveggputen har en ledende overflate og at måleelektrodene er innbakt i sidevegg-putens overflate ved at tynne isolatorer omgir måleelektrodene, idet måleelektrodene og den ledende overflate er elektrisk koblet for å ha det samme potensial.

20. Apparat ifølge krav 13, karakterisert ved at måleinnretningene er fordelt på sideveggputen i en gruppe omkring et sentrum, med måleinnretningene dimensjonert slik og adskilt slik fra hverandre at en måleinnretning skjæres langs hovedsakelig alle retninger fra gruppens sentrum, noe som muliggjør deteksjon og bestemmelse av orienteringen av formasjonsanomalier i borehullsveggen overfor gruppen med måleinnretninger, ved å måle de individuelle målbare undersøkelsesenergier.

21. Apparat ifølge krav 20, karakterisert ved at måleinnretningene er fordelt i en gruppe som overlapper mellom måleinnretninger målt langs en sløyfe omkring senteret.

22. Apparat ifølge krav 20 eller 21, karakterisert ved at måleinnretningene er fordelt i en sirkel omkring senteret.

23. Apparat ifølge noen av kravene 20 - 22, karakterisert ved at måleinnretningene er fordelt langs minst en første og en annen konsentrisk sirkulær rad omkring senteret.

24. Apparat ifølge noen av kravene 20 - 23, karakterisert ved at måleinnretningene er strømelektroder og videre omfatter en anordning for å generere undérsøkelsessignaler som hver representerer størrelsen av undersøkelsesstrømmer fra individuelle måleelektroder, og en anordning for å sammenligne undérsøkelsessignaler fra påfølgende par med måleelektroder omkring senteret, hvor måleelektrodene i hvert par er anordnet ved forutbestemte posisjoner i forhold til senteret, og for å generere representative sammenlignings-signaler.

25. Apparat ifølge krav 24, karakterisert ved at måleelektrodene i hvert par er lokalisert ved hovedsakelig motstående sider av senteret.

26. Apparat ifølge krav 24, karakterisert ved at sammenligningsanordningen omfatter en anordning for sampling av undersøkelsessignalene og generering av digitale verdier som representerer disse, og en anordning for å sammenligne lagrede digitale verdier som er representative for undersøkelsesenergier fra nevnte par med måleelektroder.

27. Apparat ifølge krav 13 eller 16, karakterisert ved en anordning for å sammenligne differansesignaler henholdsvis fra par med underesøkelses-innretninger som er anordnet langs undersøkelseslinjer som krysser hverandre for å generere kontrastsignaler for deteksjon av fine formasjonsanomalier som hovedsakelig er på linje med en av undersøkelseslinjene.

28. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at måleinnretningene er elektroder som er anordnet på sideveggputen i en gruppe og ved valgte steder for individuelt å måle rommessig diskrete deler av et elektrisk signal som injiseres inn i formasjonen fra sideveggputen på et sted som omgis av gruppen med måleelektroder, og en anordning for å frembringe undérsøkelsessignaler som hver svarer til målte diskrete deler av det elektriske signalet, og som er representative for en romfordeling av det elektriske signalet omkring dets injeksjonssted.

29. Apparat ifølge krav 28, karakterisert ved at gruppen med måleelektroder er anordnet i form av en sløyfe med flere rader måleelektroder, som, sett i en retning langs sløyfen, overlapper hverandre tilstrekkelig til at en måleelektrode blir gjennomskåret i hovedsakelig alle retninger fra det sted hvor det elektriske signal blir injisert.

30. Apparat ifølge krav 29, karakterisert ved at gruppen med måleelektroder er anordnet omkring et sentrum, og ved at det i senteret er anordnet en elektrode for å injisere det elektriske signalet inn i formasjonen.

31. Apparat ifølge krav 28, 29 eller 30, karakterisert ved at gruppen er anordnet i en sirkulær sløyfe.

32. Apparat ifølge krav 28, karakterisert ved at sideveggputen er en isolerende pute som har en kildeelektrode, idet nevnte flerhet med måleelektroder er anordnet i en sløyfe omkring kildeelektroden, ved en anordning for å forsyne kildeelektroden med en undersøkelsesstrøm for injeksjon inn i jordformasjonen, og ved en anordning for å sammenligne de avfølte potensialer for å detektere forstyrrelser i det elektriske potensial som genereres ved injeksjonen av undersøkelsesstrømmen.

33. Apparat ifølge krav 32, karakterisert ved at den potensialfølende anordning avføler potensialet mellom forutbestemte par med måleelektroder.

34. Apparat ifølge krav 32, karakterisert ved at den potensialfølende anordning avføler potensialet mellom måleelektrodene og en referanseelektrode anordnet på sonden.

35. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at måleinnretningene er elektroder som er spredt langs et valgt, buelinjet undersøkel-sesmønster over en avstand som er større enn dimensjonen av elektroden langs det valgte undersøkelsesmønster, idet hver av elektrodene effektivt overlapper delvis minst én annen elektrode i gruppen langs det valgte undersøkelsesmønster slik at overlappingen mellom elektrodene strekker seg gjennom gruppen langs det valgte undersøkelsesmønster.

36. Apparat ifølge krav 35, karakterisert ved at den effektive delvise overlapping omfatter minst 50 % av elektrodens dimensjon.

37. Apparat ifølge krav 35 eller 36, karakterisert ved at elektrodene er av uniform form og størrelse.

38. Apparat ifølge krav 35 eller 37, karakterisert ved at gruppen omfatter en flerhet med konsentrisk lukkede elektrodemønstre, idet hver elektrode i hvert lukket mønster effektivt overlapper minst én annen elektrode i et annet lukket mønster langs det valgte undersøkelsesmønster.

39. Apparat ifølge krav 38, karakterisert ved at de konsentrisk lukkede mønstre er konsentrisk sirkulære rader og at det valgte undersøkelsesmønster er en sirkel.

40. Apparat ifølge krav 38 eller 39, karakterisert ved at sideveggputen har et ledende parti, og ved at elektrodene er strømelektroder som er elektrisk isolert fra dette parti og på det samme potensialet som det ledende parti.

41. Apparat ifølge krav 19 eller 40, karakterisert ved at gruppen er anordnet i en forutbestemt avstand fra kanten av det ledende parti for å forhindre unødvendig spredning av elektriske felter ved kanten av gruppen.

42. Apparat ifølge krav 29, 40 eller 41, karakterisert ved en sentral strømelektrode på sideveggputen, hvilken pute har et isolerende parti, og hvor elektrodene i gruppen er spenningsmålende elektroder og er montert i det isolerende parti.