NO303418B1 - FremgangsmÕte og apparat for br°nnlogging - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører brønnlogging for evaluering av resistiviteten til grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull, og mer spesielt en fremgangsmåte og et apparat for elektrisk logging ved bruk av elektroder.

En brønnloggingsanordning med elektroder som har vært kommersielt tilgjengelig i mange år og som er kjent under navnet "Dual Laterolog" er beskrevet i US patent nr. 3 772 589 (Scholberg). Denne anordningen omfatter en gruppe ringformede elektroder som brukes til utsendelse av elektriske måle-strømmer i formasjonene med det formål å måle deres resistivitet. Målestrømmen er fokusert i en ringformet sone som har form av en skive perpendikulær til borehullsaksen ved hjelp av hjelpestrømmer som utsendes av skjermelektroder. Denne anordningen omfatter måling av dyp resistivitet i grunnformasjonene (LLd-modus) og måling av grunnere resistivitet i grunnformasjonene (LLs-modus) ved å sende ut strømmer ved forskjellige frekvenser, typisk 35 Hz og 280 Hz.

En ulempe med den kjente anordningen er at dens longi-tudinale eller langsgående oppløsning (d.v.s. i borehullets langsgående retning) er dårlig, idet den er omkring 1 meter.

I noen tilfeller, og spesielt i borehull som er avbøyde eller horisontale, omfatter i tillegg den ringformede sonen som avsøkes av anordningen omkring borehullet, forskjellige lag av grunnformasjonen og gir en gjennomsnittsmåling som har liten betydning. Det er derfor ønskelig å oppnå resistivitetsmålinger i en rekke azimutale retninger omkring borehullet.

Det er kjent loggeapparater som detekterer resistiviteten til formasjoner i et antall azimutale retninger omkring borehullsaksen. Disse anordningene forsøker å oppnå informa-sjon in forkastninger eller omkring formasjonenes fall. I for eksempel Britisk patent 928 583 (British Petroleum Company Limited) beskrives en gruppe azimutale måleelektroder fordelt omkretsmessig omkring periferien til en loggesonde. En skjærelektrode som omgir måleelektrodene, gjør det mulig å - sende ut sn hjelpestrøm for fokusering av de strømmene som utsendes av hver av måle elektrodene.

En vanskelighet med disse apparatene, er å oppnå effektiv fokusering av de azimutale målestrømmene.

Den radiale undersøkselsdybden som oppnås med azimutale elektroder, er generelt mindre enn den som oppnås med en dyp laterolog-anordning av kjent type. Det er derfor ønskelig å tilveiebringe konvensjonelle dype laterolog-målinger i tillegg til azimutale resistivitetsmålinger.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en teknikk for logging med elektroder som muliggjør målinger av dyp resistivitet av konvensjonell type samtidig med azimutale resistivitetsmålinger.

En slik kombinasjon av målinger byr på forskjellige problemer. For det første er det ønskelig å beholde karakte-ristikkene til konvensjonelle apparater for måling av dyp resistivitet. I tillegg bør innvirkningen av hver type måling på de andre, reduseres til en så liten verdi som mulig. Endelig er det viktig å oppnå effektiv fokusering for azimutale målinger samtidig som kvaliteten på fokuseringen i den dype målingen beholdes.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en kombinasjon av dype resistivitetsmålinger og azimutale resistivitetsmålinger for å gjøre det mulig å løse de ovennevnte problemer.

Et annet formål med oppfinnelse er å tilveiebringe en teknikk for logging med elektroder som frembringer resistivitetsmålinger med høy oppløsning.

Ifølge en første side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for evaluering av resistiviteten til

grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull, omfattende: utsendelse av en første elektrisk målestrøm i formasjonene via en ringformet strømelektrode anordnet på et langstrakt legeme som er innrettet for å bli beveget langs borehullet; fokusering av den første målestrømmen ved hjelp av elektriske hjelpestrømmer utsendt av ringformede skjermelektroder anordnet longitudinalt på legemet på motstående sider av den ringformede strømelektroden; og generering av et første utgangssignal som er representativt for resistiviteten til

formasjonene, som reaksjon på den første målestrømmen. Fremgangsmåten omfatter videre følgende trinn: bruk av en skjermelektrode bestående av to longitudinalt adskilte deler, utsendelse av andre elektriske målestrømmer i formasjonene via en gruppe azimutale strømelektroder som er omkretsmessig adskilt fra hverandre og som er anordnet på legemet mellom de nevnte to deler; fokusering av de andre målestrømmene longitudinalt ved hjelp av elektriske hjelpestrømmer som utsendes av de to delene av skjermelektroden; og generering av andre utgangssignaler som er representative for resistiviteten til formasjonene i en rekke retninger omkring borehullet som reaksjon på de andre målestrømmene.

I en foretrukket utførelsesform er det første utgangssignalet et dypt resistivitetssignal (Ra) som er representativt for forholdet mellom potensialet V(o) som detekteres på en ringformet overvåkningselektrode dividert med strømmen (Io) som utsendes av den ringformede strømelektroden. De andre utgangssignalene er azimutale resistivitetssignaler (Raz^) der hvert av dem er representative for forholdet mellom potensialet (Vaz^) som detekteres på en overvåkningselektrode, dividert med strømmen (Iaz^) som utsendes av en azimutal strømelektrode. I tillegg blir det generert et ytterligere utgangssignal (Rhr) som er en funksjon av summen av de azimutale strømmene' (Iaz^) .

Ifølge en annen side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et apparat for evaluering av resistiviteten til grunn-formas joner som gjennomtrenges av et borehull, omfattende: et langstrakt legeme innrettet for å bli forskjøvet langs borehullet; en ringformet strømelektrode montert på legemet; skjermelektroder anordnet på legemet på motsatte sider av den ringformede strømelektroden; en anordning for utsendelse av første elektriske målestrømmer via strømelektroden; en anordning for utsendelse av elektriske fokuseringsstrømmer via skjermelektrodene; og en anordning som reagerer på den første målingen ved å generere et første utgangssignal som er representativt for formasjonenes resistivitet. En valgt skjermelektrode omfatter to deler som er adskilt fra hverandre i langsgående retning og en gruppe azimutale strømelektroder som er omkretsmessig adskilt fra hverandre og anordnet mellom de to delene av den valgte elektroden. I tillegg omfatter apparatet en anordning for utsendelse av andre elektriske målesignaler fra den azimutale strømelektroden, og en anordning for å reagere på de andre målestrømmene ved å generere andre utgangssignaler som er representative for formasjonenes resistivitet i flere retninger omkring borehullet.

Skjermelektrodene omfatter fortrinnsvis første (Al, A'l) og andre (A2, A'2) par med ringformede elektroder, idet det andre paret med skjermelektroder er anordnet på motsatte sider av det første paret. Den valgte skjærelektroden er da en av elektrodene i det andre paret (A2, A'2). Siden begge deler av den valgte skjermelektroden strekker seg over en forholdsvis stor distanse på motsatte sider av de azimutale elektrodene, blir det oppnådd effektiv fokusering av de azimutale strøm-mene .

Kjennetegnene og fordelene ved oppfinnelsen fremgår tydeligere av den følgende beskrivelse av et ikke-begrensende eksempel og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 viser et loggeapparat ifølge oppfinnelsen omfattende

en elektrodesonde opphengt i et borehull;

Fig. 2 viser en Utførelsesform av azimutale elektroder som

benyttes i sonden på figur 1; og

Fig. 3A og 3B er henholdsvis kretsskjemaer over kretser som benyttes nede i borehullet og på overflaten for loggeapparatet på figur 1.

Det vises til figur 1 hvor et loggeapparat for evaluering av resistiviteten til grunnformasjoner 10 som gjennomtrenges av et borehull 11, omfatter en sonde 12 som er opphengt i borehullet ved enden av en flerleder-kabel 13. Kabelen13 passerer over en skive 14 og er viklet på en heiseanordning 15 for å bevege sonden 12 langs borehullet. Heiseanordningen 15 utgjør endel av overflateenheten 16.

Sonden 12 har fire seksjoner festet ende mot ende for å danne et langstrakt legeme 17. Toppseksjonen 20 er et forseglet metallhus som inneholder elektriske kretser som er beskrevet mer detaljert nedenfor. En første mellomliggende seksjon 21 omfatter et rørformet legeme 22 som bærer en gruppe 23 med azimutale elektroder som er omkretsmessig adskilt fra hverandre. En annen mellomliggende seksjon 24 som er festet til bunnen av den første mellomliggende seksjonen 21, bærer ringformede elektroder som brukes til konvensjonelle målinger av laterolog-typen. En bunnseksjon 25 omfatter et metall-legeme 26 som har fire sentreringssko 27 innrettet for å ligge an mot veggen i borehullet 11 under virkning av bladfjærer 28. En målesko 3 0 som er hengslet til bunnenden av en av sentreringsskoene 27, blir tvunget av en individuell fjær 31 mot veggen i borehullet. Denne måleskoen 3 0 er utstyrt med konvensjonelle elektroder for å utføre konvensjonelle målinger av sfærisk fokusert mikroresistivitet.

Sonden 12 omfatter en første gruppe med ringformede elektroder for implementering av den dobbelte laterolog-teknikken som er beskrevet i US patent nr. 3 772 589. Som beskrevet i dette patentet bærer den mellomliggende seksjonen 24 en sentral elektrode Ao, et første par med overvåkningselektroder M, M'l koplet til hverandre og anordnet på motsatte sider av elektroden Ao, et annet par med overvåkningselektroder M2, M'2 anordnet på motsatte sider av paret Ml, M'l, og et første p'ar med skjermelektroder Al, A'l som er koplet til hverandre og er anordnet på motstående sider av paret M2, M'2. Sonden innbefatter også et annet par med skjermelektroder A2, A'2 som er koplet til hverandre, idet skjermelektroden A2 utgjøres av legemet 22 til den mellomliggende seksjon 21 og skjermelektroden A'2 utgjøres av legemet 26 til bunnseksjonen 25.

I den dobbelte laterolog-teknikken blir resistiviteten til formasjonene ved to forskjellige radiale undersøkelses-dybder målt ved å sende elektriske strømmer ved to forskjellige frekvenser fl og f2. For den grunne målingen (LLs-modus) blir det utsendt et vekselstrøm-målesignal ved en første frekvens f1(for eksempel 280 Hz) ved hjelp av den sentrale elektrode Ao, idet målestrømmen blir fokusert av en hjelpestrøm som utsendes mellom paret med elektroder Al, A'2 og paret med elektroder A'2. For ytterligere detaljer vises det til ovennevnte US patent.

For den dype målingen i LLd-modus blir det brukt en vekselstrøm ved lav frekvens f2 (for eksempel 35 Hz) som likeledes utsendes av elektroden Ao. Denne målestrømmen blir fokusert av hjelpestrømmer med samme frekvens som utsendes både av elektrodene Al, A'l og A2, A'2. Hjelpestrømmene blir styrt av en tilbakekoplingssløyfe som opprettholder potensialdifferansen mellom de to parene med elektroder Ml, M'l og M2,M'2 ved hovedsakelig null. Målestrømmen blir således holdt i en sone som er skiveformet og perpendikulær til borehullets akse. Denne tidligere kjente teknikken ble brukt av apparatet ifølge oppfinnelsen for å oppnå målesignaler LLd-typen. Endel av kretsene som er vist på figur 3A og 3B, utfører de funksjoner som er nødvendige for slike målinger i LLd-modus.

I tillegg til elektrodene som gjør det mulig å utføre konvensjonelle målinger i LLd- og LLs-modus, omfatter apparatet på figur 1 en gruppe 23 med azimutale elektroder og andre elektroder som er vist mer detaljert på figur 2.

Figur 2 viser den mellomliggende seksjon 21 i sonden. Det rørformede metall-legemet 21 til denne seksjonen danner en elektrode A2 som har et topp-parti eller en toppdel og et bunnparti eller en 'bunndel. Mellom de to partiene av - elektroden A2 er det en isolert sentral seksjon som bærer et par ringformede overvåkningselektroder M3 og M4 som er elektrisk sammenkoplet. Mellom de to ringformede elektrodene M3 og M4 er der en gruppe 23 med 12 azimutale strømelektroder Aaz^ som er adskilt omkretsmessig fra hverandre, hvor i er en indeks i området 1 til 12. Hver av de azimutale strøm-elektrodene har en hovedsakelig rektangulær form og er langstrakte i den langsgående retning, samt isolert fra sondelegemet og omgir en azimutal overvåkningselektrode Maz^. Hver azimutal overvåkningselektrode Maz. er isolert både i - forhold til legemet og i forhold elektroden Aaz^ som omgir den. Den har også en hovedsakelig rektangulær form og strekker seg over nesten hele lengden av den tilhørende strømelektroden.

I den beskrevne utførelsesformen er de ringformede overvåkningselektrodene M3 og M4 anordnet mellom partiene av elektroden A2 og gruppen 23 med azimutale elektroder. Disse overvåkningselektrodene kan også være anordnet innenfor hvert parti av elektroden A2 slik at topp-partiet av elektroden A2 strekker seg nedenfor elektroden M4 og bunnpartiet av elektroden A2 strekker seg over elektroden M3.

For å oppnå resistivitetsmålinger i en rekke retninger omkring borehullet, blir elektriske strømmer utsendt i formasjonene fra de azimutale strømelektrodene Aaz^. Disse strømmene blir fokusert longitudinalt og azimutalt ved hjelp av et aktivt tilbakekoplingssystem eller servo-styresystem som innbefatter de azimutale overvåkningselektrodene Maz^, de ringformede overvåkningselektrodene M3 og M4 og de to delene av skjermelektroden A2. For longitudinal fokusering blir en hjelpestrøm utsendt fra elektroden A2. I tillegg tilveiebringer systemet for servostyring av de azimutale måle-strømmene azimutal fokusering mellom strømmene.

Det har vist seg at den passive fokuseringen i henhold til tidligere kjente anordninger kan bli sterkt forstyrret av forskjellene i elektrodekontakt-impedans. I tidligere beskrevne apparater' hvor det benyttes azimutale elektroder, blir målestrøm-elektrodene og skjermelektrodene holdt på samme potensial for å fokusere målestrømmene. Når elektrodene neddykkes i fluidet i borehullet, blir det observert at kontaktimpedansene til disse elektrodene kan være meget forskjellige fra hverandre, mens strøm blir utsendt, er potensialet til en strømelektrode ikke lenger lik potensialet til borehullsfluidet som vender mot elektroden, men er på et potensiale som innbefatter en feil som er en funksjon av produktet av den utsendte strøm multiplisert med kontakt-impedansen. Denne feilen i potensialet til strømelektroden"kan forringe fokuseringen av målestrømmen. Dette fenomenet er særlig brysomt i forbindelse med en rekke målestrømmer som er rettet omkretsmessig omkring borehullsaksen.

I apparatet på figur 1 og 2 blir utsendelsen av de azimutale målestrømmene Iaz^ rettet for å holde potensialdifferansen mellom hver azimutal overvåkningselektrode Maz^ og gruppen med elektrisk sammenkoplede, ringformede overvåkningselektroder M3, M4 på hovedsakelig null. De azimutale resistivitetsmålingene blir frembrakt ved å ta forholdene Vaz^/Iaz^for potensialet Vaz^til en av de ringformede overvåkningselektrodene M3, M4 dividert med de azimutale overvåkningsstrømmene Iaz^. I det generelle tilfellet er hver azimutal resistivitetsmåling en funksjon av forholdet mellom potensialet detektert på en azimutal overvåkningselektrode Maz. dividert med strømmen som utsendes av den tilhørende

i

azimutale strømelektrode Aaz^. I det beskrevne eksempelet kan potensialet Va^detekteres på enhver av overvåkningselektrodene Maz^, M3 eller M4.

Apparatets kretser nede i borehullet og på overflaten er vist skjematisk på figur 3A og 3B.

Det vises til figur 3A hvor kretsene nede i borehullet er anordnet i seksjonene 20 og 21. De ovenfor beskrevne elektroder er vist skjematisk på høyre side av figuren, med bare en elektrode Maz^ og bare en elektrode Aaz^ vist for å forenkle beskrivelsen.

En vekselstrøm It ved en frekvens 35 Hz blir sendt ved hjelp av en eller flere ledere 40 i kabelen 13 fra overflaten til sonden nede i borehullet. Denne totalstrømmen It blir detektert nede i hullet ved hjelp av en seriemotstand 41 med lav resistans hvis klemmer er koplet til en forsterker 42 etterfulgt av et båndpassfilter 43 sentrert på frekvensen 35 Hz. Fasen til totalstrømmen It blir også detektert ved hjelp av en fasedetektor-krets 44. Måling nede i hullet av totalstrømmen It og deteksjon av dens fase gjør det mulig å se bort fra eventuell forvrengning som kan ha blitt innført ved overføring over kabelen 13. En del av totalstrømmen blir tilført via en leder 45 til elektrodene A2 og A'2 som er elektrisk sammenkoplet ved hjelp av kopperstaver 4 6 med meget lav resistans. Som forklart nedenfor flyter totalstrømmen mellom strømelektrodene og en fjernelektrode D anordnet på overflaten.

Apparatet omfatter kretser som brukes for drift i LLs-modus med en vekselstrøm ved 280 Hz. Disse kretsene er ikke vist på figur 3A for å forenkle beskrivelsen. En fagmann på området vil ikke ha noen vanskeligheter med å tilføye slike kretser til figur 3A og 3B ved hjelp av den detaljerte beskrivelse av disse som er gitt i det ovennevnte Scholberg-patentet. På konvensjonell måte tilveiebringer disse kretsene et signal for grunn resistivitet som blir registret på overflaten som en funksjon av dybden. Foreliggende oppfinnelse er derfor begrenset til å beskrive de kretsene som arbeider i lavfrekvent modus ved 35 Hz.

Endel av kretsene som er vist på figur 3A er viet til konvensjonell LLd-modus-måling.

En tilbakekoplingssløyfe holder potensialdifferansen mellom parene med overvåkningselektroder Ml, M'l og M2, M'2 på hovedsakelig null for å fokusere målestrømmen som utsendes av elektroden Ao. Overvåkningselektrodene Ml og M2 er forbundet med en første primærvikning på en differensialtransformator 50, og overvåkningselektrodene M'l og M'2 er koplet til en annen primærvikling på den samme transformatoren. Sekundærviklingen til transformatoren 50 er koplet til inngangene på en bredbåndet filterkrets 51 som har høy forsterkning og har sin utgang koplet til primærviklingen på en transformator 52. En ende av sekundærviklingen til transformatoren 52 er koplet til elektroden Ao og den andre enden er koplet til en av primærviklingene på en måletransformator 53 hvis andre ende er koplet til skjermelektrodene Al, A'l som er kortsluttet sammen ved hjelp av en kopperstav 54. Sekundærsiden av måle-transf ormatoren 53 er koplet til en forsterker 55 hvis utgang blir tilført et båndpassfilter sentrert på frekvensen 35 Hz. Utgangen fra filteret 56 gir et vekselsignal som representerer den strømmen Io som utsendes av elektroden Ao.

En annen tilbakekoplingssløyfe kortslutter skjermelektrodene Al, A'l og A2, A's ved frekvensen på 35 Hz. Et par sammenkoplede overvåkningselektroder Al<*>, A'l<*>er anordnet i nærheten av skjermelektrodene Al, A'l. Et annet par med sammenkoplede overvåkningselektroder er anordnet i nærheten av skjermelektrodene A2, A'2. Disse to elektrodeparene er koplet til inngangen på en differensialforsterker-krets 60 med høy forsterkning som omfatter en filterfunksjon ved frekvensen 35 Hz og som har sin utgang koplet til primærviklingen på en transformator 61. Sekundærviklingen til transformatoren 61 er koplet mellom skjermelektroden A'l og skjermelektroden A'2.

En av overvåkningselektrodene Ml eller M2, i dette tilfellet M2, er koplet til inngangen på en måleforsterker 62 hvis andre inngang er koplet til kabelens armering som tjener som en fjerntliggende referanseelektrode N. Utgangen fra forsterkeren 62 blir tilført et båndpassfilter 62 sentrert på frekvensen 3 5 Hz og hvis utgang tilveiebringer et vekselsignal som svarer til potensialdifferansen Vo mellom elektroden M2 og elektroden N.

De ovenfor beskrevne kretser utfører de funksjoner som er nødvendige for LLd-arbeidsmodusen som er beskrevet i Scholberg-patentet.

Apparatet som er vist på figur 3A omfatter også kretser for generering av azimutale resistivitetssignaler. De kortsluttede ringformede overvåkningselektrodene M3 og M4 er koplet til inngangen på en måleforsterker 64 hvis andre inngang er koplet til referanseelektroden N på kabel-armeringen. Utgangen fra forsterkeren 64 blir tilført et båndpassfilter sentrert på frekvensen 35 Hz, som gir et vekselsignal Vazisom er representativt for potensial-dif f eransen mellom elektrodene M3, M4 og referanseelektroden

N.

Hver azimutal overvåkningselektrode Maz^ er koplet til inngangen på en differensialforsterker-krets 68i med høy forsterkning som også omfatter en filterfunksjon ved 35 Hz. Den andre inngangen på hver krets 68. er koplet til en strømkilde 6 9^ som utgjøres av en spenning/strøm-omformer.. Utgangsstrømmen fra kilden 69i blir påtrykt mellom skjermelektroden A2 og den azimutale strømelektroden Aaz^ som svarer til overvåkningselektroden Maz^som betraktes. Denne sløyfen styrer hver av de azimutale strømmene Iaz^ på en slik måte at potensialdifferansen mellom M3 og M4 og den tilsvarende azimutale overvåkningselektrode holdes på null.

Utgangssignalet fra kretsen 68^blir også tilført en måleforsterker 70^fulgt av et båndpassfilter 71^ sentrert på frekvensen 35 Hz for å tilveiebringe et vekselsignal Iaz^som er representativt for den målestrømmen som utsendes av den azimutale elektroden Aaz^. Som vist med stiplede linjer på figur 3A har apparatet tolv identiske kanaler som gir

målestrømmene Iaz..

i

Signalene Io, Vo, Vaz^, It og de tolv signalene Iaz^ blir tilført en muliplekser 73 hvis utgang tilføres en forsterker 74 med variabel forsterkning og så til en analog/digital-omformer 75. De digitale utgangene fra omformeren 75 blir tilført en digital prosessorkrets 76 som utgjøres av en digital signalprosessor (DSP) programmert for å utføre en fasefølsom detektor-funksjon (PSD) og en lavpassfilter-funksjon. Fasereferansen som kreves for detektorfunksjonen, kommer fra kretsen 44 for å bli synkronisert med totalstrømmen It nede i borehullet. Prosessorkretsen 76 tilveiebringer også et styresignal til forsterkeren 74 med variabel forsterkning for å redusere det dynamiske området til inngangssignalene til analog/digital-omformeren 75.

De multipleksede digitale signalene som representerer amplitudene til strømmene eller spenningene Io, Vo, Vaz^, It og Oaz^bli tilført fjerntliggende målekretser 77 for modulering og overføring av signalene til overflaten via kabelen 13.

Som vist på figur 3B blir signalene nede i hullet mottatt og demodulert på overflaten ved hjelp av en fjerntliggende målekrets 80 og de blir så matet til en datamaskin 81 som kan være en Microwax mikrocomputer som selges av Digital Equipment Corporation for eksempel. Datamaskinen 81 demultiplekser signalene Io, Vo, Vaz^ It og Iaz^ og den beregner formasjonsresistivitet-signaler Ra, Rs, Raz. og Rhr ved bruk av følgende ligninger:

hvor K^, k2, k3og k4er forut bestemte konstanter som avhenger av geometrien til sonden nede i hullet. Ra er av LLd-typen for dyp resistivitetsmåling; Rs er resistivitets-målingen av de omgivende formasjoner; Raz^ er tolv azimutale målinger av resistivitet omkring borehullet; og Rhr som svarer til en middelverdi av konduktiviteten 1/Raz^er et mål på formasjonsresistivitet som har høy longitudinal oppløsning.

Disse forskjellige resistivitetssignalene blir registrert som en funksjon av dybden i et registreringsapparat 82 som kan omfatte en optisk registreringsanordning og en magnetisk registreringsanordning. Før registrering blir signalene Raz^og Rhr dybdekorrigert på konvensjonell måte for å ta hensyn til det faktum at de er oppnådd på sonden nede i hullet ved en dybde som er forskjellig fra signalene Ra og Rs.

En strømkilde 83 på 35 Hz leverer totalstrømmen It via en eller flere ledere i kabelen 13 og en returelektrode B anordnet på overflaten. Strømmen It blir styrt ved hjelp av en forsterker med variabel forsterkning som mottar et styresignal fra datamaskinen 81. Styresignalet er anordnet for å minimalisere det dynamiske området til målesignalene. Ett eksempel på minimalisering er gitt i Scholberg-patentet som holder produktet Vo.Io konstant.

Den utførelsesformen som er beskrevet ovenfor, kan naturligvis varieres eller forbedres på mange forskjellige måter uten å avvike fra rammen for oppfinnelsen som er definert i de følgende krav. Spesielt kan gruppen med azimutale elektroder kombineres med andre loggeapparater fokusert ved hjelp av ringformede elektroder, slik som for eksempel en laterolog 3, en laterolog 9 eller et apparat med sfærisk fokusering.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for evaluering av resistiviteten til grunnformasjoner som gjennomtrenges av et borehull,karakterisert vedfølgende trinn: utsendelse av en første elektrisk målestrøm (Io) i formasjonene via en ringformet strømelektrode (Ao) anordnet på et langstrakt legeme innrettet for å bli beveget langs borehullet; fokusering av den første målestrømmen ved hjelp av elektriske hjelpestrømmer som utsendes av skjermelektroder (A2, A'2) anordnet longitudinalt på legemet på motsatte sider av den ringformede strømelektroden, idet en valgt av skjermelektrodene (A2) har to longitudinalt adskilte partier; generering av et første utgangssignal som er representativt for resistiviteten til formasjonene som reaksjon på den første målestrømmen (Io); utsendelse av andre elektriske målestrømmer (Iazi.)i formasjonene via en gruppe azimutale strømelektroder (Aaz^) som er omkretsmessig adskilt fra hverandre og som er anordnet på legemet mellom de to partiene av den valgte skjermelektroden (A2) ; fokusering av de andre målestrømmene (Iaz^) longitudinalt ved hjelp av elektriske hjelpestrømmer som utsendes av de to partiene av den valgte skjermelektrode (A2); og generering av andre utgangssignaler som er representative for resistiviteten til formasjonene i et antall retninger omkring borehullet som reaksjon på de andre målestrømmene (Iaz._) .

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat trinnet med å fokusere den første målestrømmen omfatter utsendelse av elektriske hjelpestrømmer via et første par (Al, A'l) og et annet par (A2, A'2) med skjermelektroder, idet det andre paret med skjermelektroder er anordnet på motsatte sider avd et første paret, og ved at den valgte skjermelektroden er en av elektrodene (A2) i det andre paret.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat trinnet med å fokusere den første målestrømmen, omfatter: detektering av potensialdifferansen som opptrer mellom et første par (Ml, M'l) og et annet par (M2, M'2) med ringformede overvåkningselektroder anordnet på legemet mellom den ringformede strømelektroden (Ao) og skjermelektroden; og styring av utsendelsen av hjelpestrømmer på en slik måte at den detekterte potensialdifferanse holdes på hovedsakelig null.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat genereringen av det første utgangssignalet omfatter generering av et dypt resistivitetssignal (Ra) som en funksjon av forholdet (Vo/Io) mellom potensialet (Vo) som detekteres på en ringformet overvåkningselektrode (Ml, M'l, M2, M'2) dividert med strømmen (Io) som utsendes av den ringformede strømelektroden.

5. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 1 til 4,karakterisert vedat genereringen av de andre utgangssignalene omfatter generering av et azimutalt resistivitetssignal (Raz^) for hver azimutal strømelektrode (Aazi) idet hver azimutalt resistivitetssignal er en funksjon av forholdet (Vaz/Iaz^ mellom det potensialet (Vaz) som detekteres på en overvåkningselektrode (M3, M4), dividert med strømmen (Iaz^) som utsendes av en av de azimutale strøm-elektrodene.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert vedat det genereres et ytterligere utgangssignal Rhr som en funksjon av summen av strømmene (Iaz^) som utsendes av de azimutale elektrodene.

7. Apparat for evaluering av resistiviteten til grunn-formas joner som gjennomtrenges av et borehull (11) omfattende: et langstrakt legeme (17) innrettet for å bli skjøvet langs borehullet; en ringformet strømelektrode (Ao) montert på legemet; skjermelektroder (A2, A'2) anordnet på legemet på motsatte sider av den ringformede strømelektroden (Ao); anordninger (50, 51, 52) for utsendelse av en første elektrisk målestrøm (Io) via strømelektroden (Ao); anordninger (60, 61) for utsendelse av elektriske fokuseringsstrømmer via skjermelektrodene (A2, A'2); og en anordning (81) som reagerer på den første målestrømmen (Io) ved å generere et første utgangssignal som er representativt for resistiviteten til formasjonene;karakterisert vedat en utvalgt av skjermelektrodene (A2) omfatter to longitudinalt adskilte deler; og ved at apparatet omfatter: en gruppe (23) med azimutale strømelektroder (Aaz^) som er omkretsmessig adskilt fra hverandre og anordnet mellom de to delene av den valgte elektroden (A2); anordninger (68^, 6 9^) for utsendelse av andre elektriske målesignaler (Iaz^) fra de azimutale strømelektrodene (Aaz^); og en anordning (81) som reagerer på de andre målestrømmene (Iaz^) ved å generere andre utgangssignaler som er representative for resistiviteten til formasjonene i flere retninger omkring borehullet.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert vedat det omfatter et første par (Al, A'l) og et annet par (A2, A'2) med skjermelektroder, idet det andre paret med skjermelektroder er anordnet på motsatte sider av det første paret, der den valgte skjermelektrode er en av elektrodene (A2) i det andre paret.

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert vedat den valgte skjermelektrode er den øvre elektrode (A2) i det andre paret.

10. Apparat ifølge noen av kravene 7 til 9,karakterisert vedat anordningene for utsendelse av fokuseringsstrømmer omfatter: et første par (Ml, M'l) og et annet par (M2, M'2) med ringformede overvåkningselektroder anordnet på legemet mellom den ringformede strømelektroden (Ao) og skjermelektrodene; og anordninger (50, 51, 52) for å holde potensialdifferansen som detekteres mellom det første paret (Ml, M'l) og det andre paret (M2, M'2) med overvåkningselektroder, på hovedsakelig null.

11. Apparat ifølge krav 10, karakterisert vedat anordningen for å generere det første utgangssignalet omfatter: anordninger (62, 63) for å detektere potensialet (Vo) på en av de ringformede overvåkningselektrodene (Ml, M'l, M2, M'2) ; anordninger (53, 55, 56) for å detektere strømmen (Io) som utsendes av den ringformede elektroden (Ao); og en anordning (-81) for å generere et dypt resistivitetssignal (Ra) som en funksjon av forholdet (Vo/Io) mellom det detekterte potensial (Vo) dividert med den detekterte strøm (Io) .

12. Apparat ifølge noen av kravene 7 til 11,karakterisert vedat anordningen for å generere det andre utgangssignalet omfatter: anordninger (64, 65) for å detektere potensialet (Vaz^) som opptrer på en overvåkningselektrode (M3, M4); anordninger (70^, 71^) for å detektere strømmene { Iaz^\ som utsendes av hver azimutal strømelektrode (Aaz^); og en anordning for generering av azimutale resistivitetssignaler (Raz^) som hver er en funksjon av forholdet (Vaz./Iaz.) mellom det detekterte potensial (Vaz.) dividert l ici med den detekterte azimutale strøm (Iaz^) som utsendes av en av de azimutale strømelektrodene.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert vedat det videre omfatter en anordning (81) for generering av et ytterligere utgangssignal (Rhr) som en funksjon av summen av de detekterte azimutale strømmer (Iaz.) i