NO306218B1

NO306218B1 - System og fremgangsmåter for bestemmelse under boring av en fallkarakteristikk for undergrunnsformasjoner

Info

Publication number: NO306218B1
Application number: NO924010A
Authority: NO
Inventors: Brian Clark; Stephen D Bonner; Jacques Jundt; Martin Luling; Richard A Rosthal
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1992-10-15
Publication date: 1999-10-04
Also published as: EP0541425A2; CA2081785C; CA2081785A1; MX9206084A; NO924010D0; EP0541425B1; DE69216558D1; DE69216558T2; NO924010L; US5200705A; EP0541425A3

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører brønnlogging og mer spesielt fremgangsmåter og apparater til brønnlogging for å bestemme fallkarakteristikker til hellende sedimentlag i grunnformasjoner som omgir et borehull. Aspekter ved oppfinnelsen har generell anvendelse ved brønnlogging, men oppfinnelsen er særlig nyttig ved logging under boring (også kalt måling under boring).

Ved logging av borehull i jorden er det vanlig praksis å senke forskjellige typer undersøkelsesanordninger ned i borehullet for å måle egenskaper ved grunnformasjoner som omgir borehullet. Ved såkalt kabel-brønnlogging blir målinger foretatt i et borehull (med borestrengen fjernet) ved å senke en loggeanordning ned i borehullet i en kabel og ta målinger med anordningen etterhvert som kabelen trekkes opp.

En viktig undersøkelsesanordning av denne typen er en såkalt dipmeter- eller fallmåler-loggeanordning som bl.a. måler hellningsvinkelen til geologiske sedimenterte forma-sjonslag som skjærer borehullet. En form for kabel-fallmåler som er i vanlig bruk, innbefatter tre eller flere sideveggpute-organer som er symmetrisk anordnet omkring et langstrakt hus på armorganer. Under drift virker armorganene til å skyve sideveggputene mot borehullsveggen. Den flate av hvert pute-organ som er i kontakt med borehullsveggen, omfatter en eller flere elektroder som blir brukt til å måle den elektriske resistiviteten eller konduktiviteten til grunnformasjons-materialet i den umiddelbare nærhet. Dette tilveiebringer tre eller flere resistivitetsmålinger tatt på tre sider av borehullet. Ved å korrulere de tre eller flere settene med målinger som er oppnås etter hvert som hele apparatet beveges i langsgående retning gjennom borehullet, er det mulig å bestemme fallvinklene og -retningene til undergrunnslag. Jo større fallet til lagene er, jo større er vanligvis den forskjell i vertikal dybde ved hvilken tilsvarende resistivitetsendringer blir målt på de tre eller flere sidene av borehullet.

Kabel-fallmålinger blir mye brukt til å bestemme formasjonsfall i forhold til horisontalen og i forhold til magnetisk nord. Kabel-fallmålere måler borehullets avvik fra vertikalen, orienteringen av borehullets avbøyning i forhold til magnetisk nord og minst tre mikroresistiviteter og deres orientering i forhold til magnetisk nord. Typiske fallmåler-anvendelser omfatter: bestemmelse av regionalt fall, identifisering av geologiske trekk slik som forkastninger, uregel-messigheter, kanaler, sandrygger eller rev og identifisering og kvantifisering av sprekker og tynne lag. Geologiske data utledet fra fallmålingslogger blir brukt for å forstå struktu-ren til de formasjoner som gjennomtrenges av brønnen, til å bestemme om brønnen er blitt båret på det rette stedet, for å bestemme om brønnen har riktig kurs, for å evaluere brønnen, for å planlegge fullføring av brønnen og for å bestemme hvor andre brønner skal bores på feltet.

En fallmåler-måling foretatt under boring (dvs. uten at det er nødvendig å trekke opp borestrengen) vil være meget nyttig fordi den vil tilveiebringe kritisk informasjon for geologen og boreoperatøren mens boringen pågår. Denne informasjonen kan brukes for umiddelbart å forandre brønnbanen eller for å foreta sikkerhetsforanstaltninger. En slik fallmåler for måling under boring (MWD) vil være særlig nyttig ved boring av horisontale brønner for styring eller for lokalise-ring av sprekker. Konvensjonell teknologi vedrørende kabel-fallmålere har imidlertid ikke vært praktisk anvendelig for en fallmåler til måling under boring av flere grunner.

For det første krever de mikroresistivitetene som måles ved hjelp av en konvensjonell kabel-fallmåler minst tre bevegelige, mekaniske armer på fallmåler-sonden. Hver mekanisk arm føres ut og holder sin sideveggpute fast mot borehullsveggen etter hvert som fallmåleren blir trukket av kabelen oppover gjennom borehullet. Bevegelige armer for sideveggputer vil være upraktisk ved måling under boring på grunn av de mekanisk barske omgivelsene, og bevegelige armer vil lett kunne brekke.

For det andre er sideveggputer for kabel-fallmålere vanligvis elektrisk isolert fra fallmålerens hovedlegeme, og de strømmene som sendes ut fra mikroresistivitet-elektrodene blir ført tilbake til fallmåler-sonden flere fot fra sidevegg- puten. Det vanlige kabel-fallmålerapparatet har en lengde med isolerende materiale på sonden for å forhindre strømmene fra å vende tilbake for nær sideveggputene. Denne lengden med isolerende materiale er upraktisk for måling under boring på grunn av det ugunstige boremiljøet som ville skade eller ødelegge isolasjonsmaterialet. Videre krever kabel-konstruksjonen at puten er elektrisk isolert fra sonde1egemet. Det ville være vanskelig om ikke umulig, å isolere en sideveggpute elektrisk fra vektrørlegemet til en loggeanordning for måling under boring og likevel beholde den nødvendige robusthet.

Et tredje problem er en dybdemåling for sonden for måling under boring mens den er nede i hullet. Telemetrihastigheter for måling under boring er for langsomme til å sende flere mikroresistivitetstraser til overflaten for fallbehandling med bare noen fots mellomrom. Fallmålingsbehandling nede i borehullet ville medføre en dybdemåling nede i hullet, noe som anordninger for måling under boring vanligvis ikke kan tilveiebringe. Dybde er for tiden en overflatemåling, vanligvis basert på målinger av krokbelastning, løpeblokk-høyde og borestreng-lengde. Disse målingene blir behandlet på overflaten for å gi en borkronedybde som funksjon av tiden, noe som for tiden ikke kan overføres til anordningen nede i hullet. Anordninger for måling under boring er vanligvis uten informasjon om dybden i borehullet og registrerer data som funksjon av tiden. Dataene ved måling under boring blir registrert nede i hullet i apparatet som funksjon av tiden, og/eller sendt opp gjennom hullet via slampulser. I alle tilfeller blir dybden tilføyet dataene når dataene blir mottatt på overflaten (via slampuls eller lagerdumping). Fallbehandling nede i borehullet som krever dybdeinformasjon, er følgelig problematisk.

Et fjerde problem er at en meget nøyaktig dybdemåling vanligvis er nødvendig for en fallmålingslogg. I en kabel-fallmåler blir resistivitetstraser oppnådd ved å trekke fallmåleren ut av borehullet under måling av resistiviteten foran tre eller flere sideveggputer. Vanligvis må den relative dybdenøyaktighet blant resistivitetstrasene over en avstand på et par fot, være bedre enn en tomme. En dybdefeil på en tomme over en avstand på en fot ville f.eks. resultere i en feil på 2 grader i fallet for et lag som heller 54 grader. Såkalte hastighetsknapper, akselerometere og spesielle behandlings-teknikker blir vanligvis brukt for å forbedre nøyaktigheten av dybdemålingene for kabel-fallmålere. Selvom dybde-informasjonen var tilgjengelig for apparatet nede i borehullet, er dybdemålinger ved måling under boring vanligvis mindre nøyaktige enn kabel-dybdemålinger av flere grunner, innbefattet kompresjon av borestrengen med vekten på borkronen, begrenset nøyaktighet av løpeblokk-målingen og unøyaktig kjenn-skap til den nøyaktige lengde av borestrengen.

Det er blant formålene med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fallmåler for måling under boring som overvinner disse problemene.

Det er flere teknikker for resistivitetslogging som brukes i fallmålere og andre loggeanvendelser som benytter elementer slik som elektroder eller spoler. Forskjellige arrangementer av elektroder på loggeanordningen og ved jordoverflaten, er blitt benyttet for å måle elektriske strømmer og/eller potensialer fra hvilke formasjonsresistivitet kan utledes. I f.eks. fallmålere og forskjellige andre resistivi-tetsmålende anordninger er det blitt anvendt knappeelektroder på en sideveggpute som tvinges mot borehullsveggen. Disse elektrodene er blitt brukt til å oppnå asimutale resistivitetsmålinger, og fokuseringsteknikker er blitt anvendt for å oppnå resistivitetsmålinger som har betydelig lateral utstrekning inn i formasjonene og tilveiebringer resistivitetsinformasjon med forholdsvis høy vertikal oppløsning.

Forskjellige teknikker for måling av resistivitet under boring har også blitt benyttet eller f oreslått. Av grunner lignende de som er fremført ovenfor i forbindelse med fallmålere, spesielt de ugunstige omgivelsene, kan eller kan ikke vanlige teknikker til resistivitetsmåling som anvendes ved kabellogging tilpasses bruk i utstyr for måling under boring. En metode til resistivitetsmåling under boring er å benytte et antall toroidale spoleantenner som er adskilt fra hverandre og montert i isolerende media omkring et vektrør eller forsenkede områder av dette. En senderantenne av denne typen stråler elektromagnetisk energi med en dominerende transversal magnetisk komponent, og kan med fordel utnytte det elektrisk ledende legemet til vektrøret, som beskrevet nedenfor.

I US-patent nr. 3.408.561 er det beskrevet et system for logging under boring hvor en mottagende toroidal spole er montert i en fordypning på et vektrør nær borkronen og en sendende toroidal spole er montert på vektrøret over mottagerspolen. Vektrøret tjener som en del av en "sekundær vikling" med en vinding for toroidal antennene, idet resten av denne "sekundære viklingen" innbefatter en returbane for strømmen gjennom slammet og formasjonene. Den spenningen som induseres i mottagerspolen gir en indikasjon på resistiviteten til formasjoner omkring borkronen. US-patent nr. 3.305.771 benytter et lignende prinsipp, men benytter et par adskilte sendende toroidalspoler og et par adskilte mottagende toroidalspoler mellom de sendende spolene.

Som beskrevet generelt i teknikkens stand, induserer en toroidspole-sender montert på et vektrør strømmer i vektrøret som kan betraktes som om de forlater vektrøret, trer inn i formasjonene under senderspolen og vender tilbake til borestrengen over senderspolen. Siden vektrøret under senderspolen er hovedsakelig en ekvipotensialflate, vil en del av strømmen som måles av en nedre toroidspole-mottager montert nær borkronen, ha en tendens til å være fokusert sideveis eller lateralt. Dette kan tilveiebringe en "lateral" resistivitetsmåling av formasjoner i nærheten av vektrøret. En del av strømmen som forlater borestrengen under mottagerspolen

(for det meste der borkronen er i kontakt med formasjonene)

tilveiebringer også en måling av "borkrone-resistivitet"; dvs. en måling av resistiviteten til de formasjonene som for øye-blikket blir båret av borkronen. [Se f.eks. ovennevnte US-patent nr. 3.408.561 og 3.305.771 og publikasjoner med tittel "A New Resistivity Tool For Measurement While Drilling", SPWLA Twenty-Sixth Annual Logging Symposium (1985) og

"Determining The Invasion Near The Bit With The MWD Toroid Sonde", SPWLA Twenty-Seventh Annual Logging Symposium (1986).] Teknikkens stand indikerer således at en loggeanordning for måling under boring som benytter sender- og mottager-antenner med toroidspoler kan benyttes for å oppnå laterale resistivitetsmålinger og/eller borkrone-resistivitetsmålinger.

Det kan også refereres til følgende publikasjoner som vedrører måling under boring ved å bruke elektroder og andre transdusere: US-patent nr. 4.786.874, US-patent nr. 5.017.778 og US-patentsøknad nr. 24.722 som tilhører foreliggende søker.

Resistivitetsmålinger som oppnås ved å bruke sendende og mottagende toroide spoler på et ledende metallegeme, er nyttige, spesielt til anvendelse for måling under boring, men det ville være ønskelig å oppnå målinger som kan tilveiebringe ytterligere informasjon vedrørende formasjonene nede i borehullet; f.eks. lateral resistivitetsinformasjon med forbedret vertikal oppløsning og asimutal resistivitetsinformasjon som er nyttig ved fallmåler-logging. Det er blant de ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe utstyr som kan tilveiebringe slike ytterligere måleinformasjoner om resistivitet for fallmålings-logging.

Formålene ved foreliggende oppfinnelse oppnås med et system slik som nøyaktig definert i det vedføyde patentkrav 1, samt fremgangsmåter slik som nøyaktig definert i det vedføyde patentkrav 18 og det vedføyde patentkrav 22. Gunstige utfø-relsesformer av systemet fremgår av de vedføyde uselvstendige patentkrav 2-17, gunstige utførelsesformer av fremgangsmåten definert i krav 18, fremgår av de vedføyde uselvstendige krav 19-21, og gunstige utførelsesformer av fremgangsmåten ifølge krav 22, fremgår av de vedføyde uselvstendige krav 23-27.

En utførelsesform av foreliggende oppfinnelse benytter en eller flere toroidespole-antenner montert i et isolerende medium på et vektrør for å indusere strømmer som går i en bane som innbefatter vektrøret og jordformasjonene omkring vekt-røret. Som kjent på området kan en eller flere mottagende toroidespole-antenner være montert i et isolerende medium på vektrøret for å oppnå de typer målinger som er beskrevet foran. En utførelsesform av foreliggende oppfinnelse benytter toroide-til-toroide-måletypen til å oppnå ytterligere nyttig informasjon om formasjonene nede i borehullet. I forbindelse med et trekk ved denne utførelsesformen av oppfinnelsen, er minst en gruppe eller oppstilling av elektroder tilveiebragt på minst et stabiliseringsblad på vektrøret, og blir brukt til å detektere strømmer utsendt av sendende toroidespole-antenner som vender tilbake via formasjonene til elektrodene lateralt; dvs. tilnærmet normalt til vektrørets akse. Elektrodene har fortrinnsvis forholdsvis små vertikale og omkretsmessige dimensjoner, og toroide-til-elektrode-målingene som foretas med disse elektrodene, er nyttige når det gjelder å tilveiebringe formasjonsresistivitet med forholdsvis høy vertikal og asimutal oppløsning.

Oppfinnelsen overvinner hindringer ved en praktisk fallmåler for måling under boring som er angitt foran. Anordning av elektroder på ett eller flere stabiliseringsblader mulig-gjør målinger nær borehullsveggen uten at det er nødvendig med bevegelige armer. De tidligere problemer med elektrisk isolasjon av sideveggputene fra en fallmåler-sonde blir overvunnet ved å bruke toroide-til-elektrode-løsningen med toroidespole-antenner som fortrinnsvis er montert på vektrøret ved motstå-ende ender av stabiliseringsbladene. Det er ikke nødvendig å isolere stabiliseringsbladene elektrisk fra vektrøret (dette kan heller ikke gjøres i praksis) og som beskrevet nedenfor, er det bare nødvendig å montere elektrodene i isolerende medier i stabiliseringsbladet eller bladene med et lite over-flateareal av isolasjon eksponert for omgivelsene i borehullet .

I en utførelsesform av oppfinnelsen blir vanskelighetene ved dybdemåling i forbindelse med en fallmåler for måling

under boring overvunnet ved å ta hovedsakelig samtidige resistivitetsmålinger ved forskjellige dybder (dvs. fra forskjellige elektroder i en gruppe) under bruk av en eller flere elektrodegrupper. Elektroder i disse gruppene har kjente avstander og posisjoner på stabiliseringsbladene. Hver gruppe kan frembringe en nesten øyeblikkelig resistivitetstrase før måle-undergruppen har beveget seg vesentlig i borehullet. Ved denne utførelsesformen av oppfinnelsen kan således geometriene til gruppene brukes til beregning av fallkarakteristikker, i steden for dybde utledet fra en overflatemåling.

I samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen er det tilveiebragt et system for måling under boring for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjoner som omgir et borehull som bores ved hjelp av en borkrone ved enden av en borestreng. Et vektrør er anordnet i borestrengen, og et stabiliseringsblad er montert på vektrøret. (Uttrykket "vektrør" er her brukt som en fellesbetegnelse og ikke i en begrenset betydning, for å betegne en seksjon av borestrengen på hvilken utstyr kan monteres. "Montert på" og "montert i" er også begge ment å innbefatte "montert på eller i", og "anordnet på" og "anordnet i" er begge ment å innbefatte "anordnet på eller i".) Et stabiliseringsblad er montert på vektrøret, og et antall transdusere er montert i stabiliseringsbladet, idet transduserne har respektive forskjellige posisjoner langs vektrørets langsgående retning. Det er tilveiebragt anordninger for å frembringe indikasjoner på vektrørets relative rotasjonsmessige orientering. Anordninger forbundet med transduserne er tilveiebragt for å generere et antall signaler fra målinger tatt ved respektive av antallet transdusere. Anordninger blir så tilveiebragt for å bestemme en fallkarakteristikk ved formasjonene fra antallet signaler og orienteringsindikasj onene.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter stabiliseringsbladet et metallblad, og transduserne er knappelektroder av metall montert i isolerende medier i bladet. En toroidespole-antenne er anordnet på vektrøret, og det er tilveiebragt anordninger for å energisere toroidespole-antennen for å indusere en strøm som forplanter seg i en bane som innbefatter vektrøret og formasjonene. I denne utførel-sesformen omfatter anordningene for generering av signaler midler for måling av den elektriske effekt av strømmen på elektrodene for å oppnå resistiviteten til formasjonen i området hovedsakelig overfor elektroden. (I foreliggende beskrivelse er alle referanser til bestemmelsen eller bruken av resistivitet også ment å bety konduktivitet og omvendt. Disse størrelsene er resiproke og benevnelsen på den ene eller andre er her benyttet for å lette beskrivelsen og er ikke ment i begrensende betydning.)

I en utførelsesform av oppfinnelsen avhenger den maksimale fallvinkel som kan bestemmes uten aksial bevegelse, av lengden på transdusergruppen, og et trekk tillater bestemmelse av større fallvinkler ved å kombinere eller tilføye måledata tatt ved forskjellige aksiale posisjoner på målesammen-stillingen. Det blir benyttet en korrelasjonsteknikk for å bestemme langsgående forskyvning mellom"målinger tatt ved forskjellige aksiale posisjoner av måleoppstillingen, og forskyvningen blir brukt ved kombinering av signalene. Det kombinerte signal kan så benyttes til å bestemme formasjonens fallkarakteristikker når man møter forholdsvis store fallvinkler .

I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen blir målesignaler fra to eller flere longitudinalt adskilte elektroder benyttet til å oppnå asimutale resistivitetsmålinger omkring borehullet ved å utnytte den naturlige rotasjon av borestrengen, eller en del av denne. Denne utførelsesformen kan benyttes til å bestemme fallvinkler som nærmer seg 90 grader. Den generelle teknikken omfatter følgende trinn: anordning av første og andre adskilte transdusere på borestrengen, idet transduserne har respektive forskjellige posisjoner langs borestrengens langsgående retning; frembringelse av indikasjoner på den relative rotasjonsmessige orientering av borestrengen i det området hvor transduserne er anordnet; generering av første og andre signaler fra målinger tatt ved henholdsvis de første og andre transduserne; og bestemmelse av en fallkarakteristikk for formasjonene fra de første og andre signaler og orienteringsindikasjonene.

I en foretrukket utførelsesform blir de første og andre signalene generert under rotasjon av elektrodene, og trinnet med å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene, innbefatter korrelering av minst ett av signalene med en reversert versjon av seg selv for å bestemme en fallretning for formasjonene. De første og andre signalene kan korreleres for å bestemme en vinkelmessig forskyvning mellom dem for å oppnå formasjonens fallvinkel. Signalet fra ytterligere elektroder generert under rotasjon av elektrodene, kan være innbefattet i korreleringen for å oppnå fallkarakteristikker.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå tydeligere av den følgende detaljerte beskrivelse i forbindelse med de vedføyde tegninger, hvor: Fig.1er en skjematisk fremstilling, delvis i form av blokker, av et apparat for måling under boring i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen, og som kan benyttes ved praktisering av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen;

fig. 2 er et tverrsnitt av en måle-deloppstilling som benyttes ved bestemmelse av formasjonsfall-karakteristikker i samsvar med utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 3 er et tverrsnitt gjennom en del av del-oppstillingen på fig. 2, men mer detaljert;

fig.4viser en del av sammenstillingen ved bunnen av hullet på fig. 1, innbefattende toroidespole-senderantenner og en forenklet representasjon av det resulterende elektriske feltmønster;

fig.5illustrerer et oppriss av en del av et stabiliseringsblad. og elektroder i forbindelse med en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 6 viser en utspilt skisse i tverrsnitt tatt gjennom en seksjon definert ved linjene 6-6 på fig. 5, av stabiliseringsbladet og elektrodene på fig. 5;

fig.7viser en utspilt skisse i tverrsnitt tatt gjennom et snitt definert ved snittlinjene 7-7 på fig. 5, av stabiliseringsbladet og elektrodene på fig.5;

fig. 8 er et tverrsnitt av elektrodeknapper montert på en strimmel i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 9 er et skjema over kretser for frembringelse av et målesignal fra en elektrode i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 10 er et skjema over kretser for frembringelse av et målesignal fra en elektrode i samsvar med en annen utførelses-form av oppfinnelsen;

fig.11 er et skjema, delvis i form av blokker, av kretser nede i borehullet i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 12 er et flytskjema for en prosessor av hovedrutinen for datainnsamling, beregning og lagring, og lokal kommunika-

fig. 13 er et flytskjema av en rutine for en prosessor for datainnsamling ved utspørring av elektroder i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 14(a) viser et sideriss av borehullet som skjærer ei fallende laggrense;

fig. 14(b) viser en resistivitetsgrense som en funksjon av asimut på borehullsveggen for den fallende laggrense på fig. 14(a);

fig. 15 er en perspektivskisse av borehullet som viser den fallende laggrense;

fig. 16 er et riss sett fra toppen av borehullet som viser asimut for den fallende laggrense;

fig. 17 illustrerer posisjonen av grensen til sedimentlaget på borehullsveggen som en funksjon av asimutvinkel og posisjonene til tre elektrodegrupper;

fig. 18 illustrerer resistivitetssignalene eller trasene til gruppene på fig. 17 i langsgående retning;

fig. 19 illustrerer resistivitetsmålinger ved elektrodeposisjoner og er nyttig når det gjelder å forstå en korrelasjonsteknikk for å bestemme forskyvningen mellom signaler mål med forskjellige grupper eller ved forskjellige gruppe-posisjoner;

fig. 20 som innbefatter fig. 2OA, 2OB og 20C anbragt under hverandre, er et flytskjema over en rutine for programmering av en prosessor til å bestemme fallvinkel og fallretning i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 21(a) viser en gruppe med elektroder før og etter bevegelse som et illustrerende eksempel;

fig. 21(b) viser orienteringene til grupper før og etter rotasjon som et illustrerende eksempel;

fig. 22(a) illustrerer posisjonen av en fallende sedi-ment laggrense på en borehullsvegg, som en funksjon av asimut, og innledende posisjoner av grupper på denne som et illustrerende eksempel;

fig. 22(b) viser resistivitetstrasene for gruppene i eksemplet på fig. 22(a);

fig. 23(a) illustrerer posisjonen av en fallende sedimentlaggrense på en borehullsvegg, som en funksjon av asimut, og posisjoner av grupper etter bevegelse, for et illustrerendt eksempel;

fig. 23(b) viser de langsgående resistivitetstraser for gruppene i eksemplet på fig. 22(a), etter bevegelse;

fig. 24(a) viser eksempler på resistivitetskurver målt med tre grupper ved to forskjellige tider og etter betydelig aksial bevegelse;

fig. 24(b) viser et eksempel på tilføyde resistivitetskurver på fig. 24(a);

fig. 25 som innbefatter fig. 25A og 25B plassert den ene under den andre, er et flytskjema over en rutine for styring av prosessoren til å implementere kombineringen av data fra forskjellige dybdenivåer i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 26 viser posisjonen av en sedimentlaggrense på borehullsveggen som en funksjon av asimut, og vinklene ved hvilke laggrensen blir krysset ved to elektrodeposisjoner;

fig. 27 illustrerer målt resistivitet ved de to elek-trodeposis j onene som en funksjon av asimut, f.eks. på fig. 26

fig. 28 som innbefatter fig. 28A og 28B er et flytskjema over en rutine for styring av en prosessor til å implementere en teknikk for bestemmelse av fallkarakteristikker i samsvar

med en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 29illustrerer flere tynne sedimentlag som skjærer et borehull, og resistiviteten som en funksjon av asimut ved en elektrodeposisjon;

fig. 30A og 30B illustrerer korrelasjonen av resistivitet skurven på fig. 29 med sitt speilbilde;

fig. 31 viser flere tynne fallende sedimentlag som skjærer et borehull som på fig. 29, i dette tilfellet med resisti vitet som en funksjon av asimut ved to aksialt adskilte elektrodeposisjoner;

fig. 32 illustrerer korrelasjon mellom resistivitetene målt ved elektrodeposisjonene på fig. 31;

fig. 33 som innbefatter fig. 33A, 33B og 33C anordnet den ene under den andre, er et flytskjema over en rutine for styring av en prosessor til å bestemme formasjonsfall-vinkel og fallasimut i forbindelse med de teknikker som er beskrevet med fig. 29-32;

fig. 34 er et flytskjema over en del av rutinen på fig. 33;

fig. 35 er et riss i tverrsnitt sett ovenfra av et vekt-rør og en ramme for montering av en tre aksers magnetometerpakke benyttet i en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 36 er et aksialt tverrsnitt gjennom vektrøret, rammen og magnetometerpakken som er vist på fig. 35;

fig. 37 er et skjema delvis i blokkform av en del av et magnetometer som benyttes i en utførelsesform av oppfinnelsen;

fig. 38 er et skjematisk diagram delvis i blokkform av en kjerne og en toroidevikling som benyttes i magnetometeret på fig. 37;

fig. 39 er et skjema delvis i blokkform som illustrerer den kretsen som brukes i forbindelse med magnetometeret på fig. 37;

fig. 40 er et riss med deler tatt bort over et stabiliseringsblad med en gruppe elektroder i samsvar med en utførel-sesf orm av oppfinnelsen;

fig. 41 er et riss med borttatte deler over et buet stabiliseringsblad med en gruppe elektroder i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen; og

fig. 42 er et riss med deler tatt bort over et vektrør med elektroder i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen.

Det vises til fig. 1 hvor det er illustrert en utførel-sesform av oppfinnelsen i form av et apparat for måling under boring. [Som brukt her hvis ikke annet er spesifisert er uttrykket måling-under-boring (også kalt logging-under-boring) ment å innbefatte tilveiebringelse av målinger i en grunn-formas jon med borkronen og i det minste en del av borestrenger i borehullet, under boring, pauser, og/eller utskifting.] En plattform og boretårn 10 er anordnet over et borehull som blii dannet i grunnen ved rotasjonsboring. En borestreng 12 er opphengt i borehullet og innbefatter en borkrone 15 ved sin nedre ende. Borestrengen 12 og borkronen 15 som er festet ti denne, blir rotert ved hjelp av et rotasjonsbord 16 (energisert ved anordninger som ikke er vist) som er i inngrep med en kelly 17 ved den øvre ende av borestrengen. Borestrengen er opphengt fra en krok 18 som er festet til en løpeblokk (ikke vist). Kellyen er forbundet med kroken gjennom en rotasjonssvivel 19 som tillater rotasjon av borestrengen i forhold til kroken. Alternativt kan borestrengen 12 og borkronen 15 roteres fra overflaten ved hjelp av en borerigg av 111oppdriv"-typen. Borefluid eller slam 26 befinner seg i en grop 27 i bakken. En pumpe 29 pumper borefluidet inn i borestrengen via en åpning i svivelen 19 slik at det flyter ned-over (pil 9) gjennom midten av borestrengen 12. Borefluidet kommer ut av borestrengen via åpninger i borkronen 15 og sirkuleres så oppover i området mellom utsiden av borestrenge: og omkretsen av borehullet, vanligvis kalt ringrommet, som antydet ved piler 32. Borefluidet smører dermed borkronen og fører formasjonskutt til jordoverflaten. Borefluidet blir ført tilbake til gropen 27 for resirkulasjon. En valgfri retningsborings-anordning (ikke vist) med en slammotor som ha et buet hus eller en forskyvnings-delanordning kan også benyt tes.

Montert inne i borestrengen 12, fortrinnsvis nær borkronen 15, er en bunnanordning 100 som innbefatter midler for måling, behandling og lagring av informasjon, samt kommunise-ring med jordoverflaten. [Nær borkronen betyr her innenfor flere vektrør-lengder fra borkronen.] Sammenstillingen 100 innbefatter et måle- og lokalt kommunikasjonsapparat 200 som blir beskrevet nærmere nedenfor. I eksemplet med den viste bunnanordningen er et vektrør 130 og et stabiliseringsrør 140 vist suksessivt over apparatet 200. Vektrøret 130 kan f.eks. være et lite rør eller et rør som rommer måleapparatur som utfører andre målefunksjoner enn de som er beskrevet her. Behovet for eller ønskeligheten av et stabiliseringsrør slik som 140, vil avhenge av boreparameterne. Over stabiliserings røret 140 er anordnet en overflate/lokal-kommunikasjons-anordning 150. Delanordningen 150 som er beskrevet i ovennevnte US-patentsøknad, innbefatter en toroideantenne 1250 som brukes til lokal kommunikasjon med apparaturen 200, og et akustisk kommunikasjonssystem av kjent type som kommuniserer med et lignende system ved jordoverflaten via signaler som overføres i borefluidet eller slammet. Overflate-kommunikasjonssystemet i delanordningen 150 innbefatter en akustisk sender som genererer et akustisk signal i borefluidet, hvilke typisk er representative for målte parametere nede i hullet. En egnet type akustisk sender benytter en anordning kjent som en "slamsirene" som innbefatter en slisset stator og en slisset rotor som roterer og gjentatt avbryter strømmen av borefluid for å tilveiebringe et ønsket akustisk bølgesignal i borefluidet. Drivelektronikken i delanordningen 150 kan innbefatte en passende modulator, slik som en fase-skift-nøklet modulator (PSK), som konvensjonelt frembringer drivsignaler for tilførsel til slamsenderen. Disse driv-signalene kan benyttes til å påføre slamsirenen passende modulasjon. Den genererte akustiske slambølge beveger seg oppover i fluidet gjennom midten av borestrengen ved lyd-hastigheten i fluidet. Den akustiske bølgen blir mottatt ved overflaten ved hjelp av transdusere som er antydet ved henvis-ningstall 31. Transduserne som f.eks. er piezoelektriske transdusere, omformer de mottatte akustiske signaler til elektroniske signaler. Utgangen fra transduserne 31 blir koblet til det mottagende delsystemet 90 på overflaten som er operativt for å demodulere de utsendte signalene, som så kan kobles til en prosessor 85 og en registreringsanordning 45. Et sendende delsystem 95 oppe i hullet kan også være anordnet, og kan styre avbrudd i driften av pumpen 29 på en måte som kar detekteres av transduserne i delanordningen 150 (representert ved 99), slik at det blir toveis kommunikasjon mellom delanordningen 150 og utstyret på overflaten. Delsystemet 150 kan også på vanlig måte innbefatte innsamlings- og prosessor-elektronikk omfattende et mikroprosessor-system (med tilhøren-de lager-, klokke- og tids-kretser, og grensesnittkretser) son er i stand til å lagre data fra en måleapparatur, behandle dataene og lagre resultatene, og koble enhver ønsket del av informasjonen det inneholder til styre- og drivelektronikken til senderen for overføring til overflaten. Et batteri kan tilveiebringe kraft nede i hullet for denne delanordningen. Som kjent på området kan også en generator nede i hullet (ikke vist) slik som en såkalt "slamturbin" drevet av borefluidet, benyttes for å tilveiebringe kraft, for umiddelbar bruk eller batterioppladning under boring. Man vil forstå at alternative akustiske eller andre teknikker kan benyttes for kommunikasjoi med jordoverflaten.

Som vist på fig. 2 innbefatter delsystemet 200 en seksjor av vektrøret 202 som er påmontert en senderantenne 205 og mottagerelektroder Al, A2...A20. I foreliggende oppfinnelse innbefatter senderantennen 205 en toroideantenne (se også fig, 3) som har spolevinninger viklet på en ferromagnetisk toroidekjerne som er konsentrisk med vektrørets 202 akse. Kjernen kan ha et sirkulært eller rektangulært tverrsnitt, skjønt andre former også kan benyttes. Som beskrevet nedenfor kan det være benyttet en annen lignende sender. Mottager-elektrodene Al, A2... A20 er knappelektroder montert i isolerende medier i et stabiliseringsblad 220A. Et ytterligere stabiliseringsblad 220B er synlig på fig. 2 og 3. Som beskrevet nedenfor kan elektrodene være anordnet i en rekke stabili-ser ingsblader .

Det vises nå til fig. 3 i tillegg til fig. 2, hvor det e] vist ytterligere detaljer ved oppbygningen av måle- og kommunikasjons-delsystemet 200 som befinner seg i vektrøret 202. En ringformet ramme 290 som inneholder mesteparten av elektro-nikken, passer inn i vektrøret 202. I denne utførelsesformen er boreslambanen gjennom midten av rammen, som vist ved piler 299 (fig. 2). Rammen eller understellet 290 har et antall slisser som kan inneholde batterier 291 og kretskort 292. I den viste utførelsesform er kretskortene i form av langstrak-te, tynne strimler og kan følgelig være plane. Man vil forsti at andre kretskort-konfigurasjoner eller kretspakker kan benyttes. Sender-toroideantennen 205 (som også kan benyttes : en kommunikasjonsmodus som en mottager) er understøttet i et egnet isolerende medium, slik som en fiberglass-epoksy-forbindelse eller Viton-gummi 206. Den monterte spolen i det isolerende medium er anbragt på vektrøret 202 i en delanordning som innbefatter en beskyttende, avskrådd metallring 207 som er festet til vektrør-overflaten, f.eks. ved hjelp av bolter. Antenne-trådføringen og andre trådføringer er koblet til den ringformede kretsanordningen via gjennomføringer som vist ved 261 (for trådføring til antennen 205), og 262 (for trådføring til elektrodene Al, A2...A20).

Stabiliseringsbladene er dannet av stål i ett stykke med en sylindrisk stålhylse som glir på vektrøret 202 og ligger an mot en skulder 203 dannet på vektrøret, og kan f.eks. ha den type konstruksjon for nøkkelmontering som er beskrevet i ovennevnte US-patentsøknad. Stabiliseringsanordningen er festet til vektrøret 202 med låsemuttere 221. Blader 220A og 22OB er på vanlig måte forsynt med harde utovervendende overflater, f.eks. av wolfram-karbid. Flatene til knappelektrodene Al, A2...A20 har hovedsakelig runde (i dette tilfellet sirkulære) omkretser som vil være hovedsakelig tilstøtende borehullsveggen. Knappelektrodenes overflater kar ha en hovedsakelig sylindrisk krumning for å passe til stabiliseringsanordningens overflate, eller kan ha plane flater med overflater som er litt fordypet i forhold til overflateformen på stabiliseringsanordningen. Disse elektrodene skjærer bare en liten brøkdel av det totale omkretsmessige geometriske stedet til borehullet og tilveiebringer asimutale resistivitetsmålinger. Disse elektrodene har også en vertikal utstrekning som er en meget liten brøkdel av den vertikale dimensjonen til den stabiliseringsanordningen de er montert på, og tilveiebringer resistivitetsmålinger med forholdsvis høy vertikal oppløsning. I den illustrerte utførel-sesformen har overflatene til elektrodene Al, A2,...A20 diame-tere på omkring en halv tomme (1,27 cm). Elektrodene er montert i et isolerende medium, slik som Viton-gummi som isolerer elektrodeoverflaten fra overflaten til stabiliseringsbladet22OA. En fiberglass-epoksysammensetning kan benyttes omkring bunnen av elektroden. Elektrodene Al, A2,...A20 tilveiebringer en returbane fra formasjonen til vektrøret 202, og strømmen blir målt for å bestemme lateral resistivitet i det området av formasjonen som ligger hovedsakelig overfor elektroden. Strømreturen til vektrøret har en tendens til å være lateralt fokusert (se ovennevnte US-patent-søknad).

En annen toroidespole-sender 215 (som benytter gjennomfø-ringen 216), montert nedenfor stabiliseringsanordningene og koblet i serie og motfase med toroidespole-senderen 205, kan benyttes for å bidra til å utligne strømmønsterne og de effek-tive undersøkelsesdybdene til elektrodene over lengden av gruppen. Når de to toroidespole-antennene blir energisert mei vekselstrøm, frembringer de motsatte spenningsfall over vektrøret ved de to antenneposisjonene. F.eks. kan spenningei på stabiliseringsbladet taes som V, og vektrøret over den øvr< toroideantennen 205 og under den nedre toroideantennen 215 kai betraktes som jord. Dette arrangementet får strømmer til å flyte fra den stabiliserte seksjonen inn i formasjonen, og de returnerer via den øvre transformatoren og under den nedre transformatoren, som vist i det forenklede skjemaet på fig. 4 (Når vekselstrøm-potensialet reverseres vil selvsagt også strømbanene bli reversert.) Frekvenser i størrelsesorden 100 Hz til 1 MHz kan benyttes, idet frekvenser i det nedre kilohertz området vanligvis foretrekkes.

Det finnes forskjellige måter å montere elektrodene på i stabiliseringsbladet 220A. I en utførelsesform som er illustrert på fig. 5-8 har en bærestrimmel 222 som kan være laget av metall, gjengede åpninger 223 som mottar gjengede sylindriske skall 224 som også kan være laget av metall. Hvert skall rommer en elektrodeknapp (f.eks. Ai Aj på fig. 8) montert i en ringformet knappholder 225, laget av et isolerende materiale slik som fiberglass-epoksysammensetning, som er anordnet på en skulder på den indre overflate av skallet 224. Området omkring elektrodeperiferien er tettet med et isoleren de materiale slik som Viton-gummi 229. Ledninger er koblet til elektroden, og danner sammen med ledninger fra andre elektroder en bunt 228 som passerer gjennom en kanal i stabiliseringsbladet og er koblet via gjennomføringsanordninger 262 til kretser på kretskort 292 (f.eks. fig. 3). Strimmelen 222 med knappelektroder på plass, blir innført i en langstrakt sliss 226 i stabiliseringsanordningen, som vist på fig. 6 og 7, med skallene 224 innpasset i sylindriske åpninger 233 i stabi1iseringsbladet.

Som vist på fig. 9 er elektroden Ai via ledningene som først er vist på fig. 8, koblet til inngangene på en operasjonsforsterker 256. En tilbakekoblingsmotstand Rx er koblet mellom utgangen fra operasjonsforsterkeren 256 og dens inverterende inngang, og utgangen er betegnet VB. Den ikke-inverterende inngangen på operasjonsforsterkeren 256 er koblet til jord.

Forsterkningen til operasjonsforsterkeren 256 er meget høy, og spenningsdifferansen mellom den inverterende og ikke-inverterende inngangsklemmen er meget liten, praktisk talt null. Operasjonsforsterkerens inngangsimpedans er meget høy og hovedsakelig ingen strøm flyter inn i noen av inngangsklemmene. Hvis derfor strømmen i elektroden Ai er IB, så er utgangsspenningen VB= R2x IB .

Fig. 10 illustrerer et alternativt arrangement der en annen leder fra elektroden er koblet til den inverterende inngang på en operasjonsforsterker 257. Den ikke-inverterende inngang på operasjonsforsterkeren 257 er koblet til jordreferanse-potensial (f.eks. vektrør-legemet nær elektrodene) og utgangen fra operasjonsforsterkeren 2 57 er koblet via en motstand R2til den nedre klemme på transformatorens 275 primære vikling. Kretsen virker for aktivt å holde potensialet til elektroden på potensialet for det omgivende metall bortsett fra resistansen til ledningene som forbinder elektroden med transformatoren og med jordreferanse-potensialet. Som vist på fig. 9 er utgangen fra den strømfølende kretsen (fig.

9 eller fig.10) koblet til et filtertrinn 241 som blokkerer DC-forskyvning og båndbredde-begrenser omkring senderfrekven-sen. Utgangen fra filterkretsen 241 er koblet til en hel- bølge-likeretter 242, et rippelfilter 243 og så en multiplek-ser som skal beskrives i forbindelse med fig. 11.

Den tilsynelatende resistiviteten til formasjonen er omvendt proporsjonal med strømmen I som måles ved elektroden. Hvis spenningen ved elektroden i forhold til spenningen på vektrør-overflaten over og under toroidespole-senderspolene 205 og 215 er V, er den tilsynelatende resistiviteten Rapp = kV/I, hvor k er en konstant som kan bestemmes empirisk eller på grunnlag av modeller. Om ønsket kan en korreksjon påføres for å kompensere for elektromagnetisk skinneffekt.

Fig. 11 viser et blokkskjema over en utførelsesform av ei krets for bruk nede i hullet i delanordningen 200 for å utføre målinger og/eller for å overføre informasjon til overflate/lokal kommunikasjonsanordningen 150. Knappelektrodene Al, A2... A20 i elektrodegruppen på stabiliseringsbladet 220A er koblet via den foran beskrevne avfølings-, forsterknings-, filtrerings- og likerettings-kretsen på fig. 9 og 10 (nå referert til ved henvisningstallene SA1, SA2,... SA20, respektive), til multipleksere MAI og MA2. I utførelsesformer som skal beskrives senere, blir det benyttet en rekke stabili-ser ingsblader med elektrodegrupper. Følgelig illustrerer fig, 11 også elektrodegrupper for stabiliseringsblad 220B og 220C (som skal beskrives), henholdsvis betegnet Bl, B2,... B20, og Cl, C2,... C20. Elektrodene Bl, B2,... B20 er koblet via kretser SB1, SB2... SB20 til multipleksere MB1 og MB2, og elektrodene Cl, C2... C20 er koblet via kretser SCI, SC2,... SC20 til multipleksere MCI og MC2. Kretsene SB1, SB2,...

SB20, og SCI, SC2,... SC20 er også av de typer som er beskrevet i forbindelse med fig. 9 og 10. De seks multiplekserne e] under styring av en datamaskin eller prosessor 1125. Prosessoren 1125 kan f.eks. være en egnet digital mikroprosessor og innbefatter et lager 1126 samt typiske klokke-, tids- og inngangs/utgangs-anordninger (ikke vist separat). Prosessorei kan være programmert i samsvar med rutiner som skal bli beskrevet nedenfor. Utgangene fra multiplekserne er koblet til respektive analog/digital-omformere ADA1, ADA2, ADB1, ADB2, ADCl og ADC2, hvis utganger er koblet til prosessoren 1125. Disse og andre analog/digital-omformere og digital/analog-omformere blir antatt å ha passende klokke- og styre-ledninger (ikke vist separat), som vanlig på området.

I den viste utførelsesformen virker senderfunksjonen til delanordningen 200 i to forskjellige modi. I en første modus sender toroidespolene 205 og 215 målesignaler, og signalene som mottas ved elektrodene blir behandlet for å oppnå for-mas jonsmåling-informasjon. I en annen driftsmodus blir sender-toroidespolen 215 frakoblet ved hjelp av en bryter 1181, og sender-toroidespolen 205 blir benyttet for kommunikasjon med senderen/mottageren i delanordningen 150 (fig. 1) for lokal kommunikasjon og overflatekommunikasjon. For ytterligere detaljer ved kommunikasjonsmodusen kan det vises til ovennevnte US-patentsøknad.

En sinusbølge-generator 1151, som kan være under styring av prosessoren 1125 (linje 1151A) er tilveiebragt og har en frekvens, f.eks. i størrelsesorden100 Hz til 1 MHz, idet det nedre kilohertz-område vanligvis foretrekkes til måling. Om ønsket kan kommunikasjons-bærefrekvensen være forskjellig fra den frekvensen som benyttes i målemodusen. Den genererte sinusbølge blir koblet til en modulator 1153 som når systemet sender i en kommunikasjonsmodus, virker til å modulere sinus-bølgen i samsvar med et informasjonssignal fra prosessoren 1125. Prosessorsignalet blir koblet til modulatoren 1153 via et buffer 1155. (Buffere 1155 såvel som andre buffere kan være en del av prosessorlageret og styreanordningen på kjent måte.) I foreliggende utførelsesform er modulatoren 1153 en fasemodulator, selv om man vil forstå at enhver egnet modula-sjonstype kan benyttes. Utgangen fra modulatoren 1153 er koblet til en effektforsterker1160 som er under styring av prosessoren 1125 (linje 1160A). Utgangen fra effektforster-keren 1160 er koblet via en elektronisk bryter 1165 til sen-derens toroidespole-antenne 205. Koblet til toroidespole-antennen 205 via en annen gren av den elektroniske bryteren 1165, er også en demodulator 1170 som kan være en fase-demodulator. Utgangen fra demodulatoren1170 er igjen koblet til prosessoren 1125 via et buffer1174. Prosessoren styrer den elektroniske bryteren 1165 i avhengighet av om toroidespole-antennen 205 skal være i sin vanlige sendermodus, eller tilfeldig i en mottagermodus for å motta styreformasjon fra kommunikasjons-delanordningen 150. Under kommunikasjonsmodusen blir bryteren 1181 styrt av prosessoren for å frakoblf den andre toroidespole-antennen 215.

I visse utførelsesformer har hvert stabiliseringsblad en gruppe med flere elektrodeknapper, fortrinnsvis minst 10 slik< eleKtrodeknapper. Grupper med 20 elektrodeknapper er vist i de illustrerte eksemplene. Som det vil fremgå av det neden-stående, kan visse utførelsesformer benytte en enkelt gruppe med elektroder, mens andre utførelsesformer kan benytte en rekke (f.eks. to, tre eller fire) grupper med elektroder. Visse utførelsesformer kan også benytte så få som to elektroder. I den neste beskrivelsen er datainnsamling illustrert ved hjelp av et eksempel på avspørring av tyve elektroder i hver av tre grupper, og innsamling blir realisert enten under rotasjon eller stasjonært. Man vil imidlertid forstå at teknikken for datainnsamling kan modifiseres etter behov i samsvar med de her angitte prinsipper.

Tilgjengelig klokkehastighet og elektronisk krets-hastighet tillater meget hurtig (nesten øyeblikkelig) innsamling av data, og parallell innsamling kan benyttes for å tilveiebringe et sett med data nesten samtidig fra alle elektrodene. Samtidig innsamling og kretsomkostningene ved dette er imidlertid vanligvis ikke nødvendig. For en rotasjons-hastighet på boret på 300 RPM, vil det f.eks. ta 550 mikrosekunder å rotere 1 grad. Innsamling og analog/digital-omfor-ming av signalene selv sekvensielt kan derfor lett oppnås før det har skjedd en rotasjon på 1 grad. Hvis diameteren på overflaten til stabiliseringsanordningen (målt perpendikulært til vektrørets akse) er omkring 1 fot og elektrodeknapp-diameteren er omkring en halv tomme, spenner knappen over omkring ! buegrader av en omkrets på 360 grader. Hvis diameteren på stabiliseringsanordningen er omkring en og en halv fot, vil ei elektrodeknapp med diameter en halv tomme spenne over omkring3buegrader. Datainnsamling kan følgelig lett oppnås innenfo] et tidsrom der en elektrodeknapp beveger seg bare en brøkdel av sin diameter.

Datainnsamlingen kan utføres på en rekke måter. Som beskrevet nedenfor kan f.eks. datainnsamlingen drives som en funksjon av rotasjonsvinkelen, f.eks. ved å bruke et signal som indikerer asimut og som utledes fra spoler ortogonale til vektrør-aksen og som benytter retningen på jordens magnetfelt som en referanse. Alternativt kan innsamlingen drives som en funksjon av tiden, idet rotasjonsinformasjon blir målt og deretter tilordnet den tid ved hvilken dataene ble innsamlet. Videre kan innsamling med delanordningen 200 stasjonær og med asimutal informasjon tilgjengelig fra en anordning i selve delanordningen 200 eller f.eks. fra en annen delanordning som tilveiebringer retning, hellning og "sondeflate" (asimut).

I en illustrert utførelsesform blir seks (av totalt

seksti) elektrode-strømverdier innsamlet parallelt pr. periode, slik at det er nødvendig med ti delperioder, og innsamlinc på mindre enn en grad rotasjon (ved 300 RMP) ville tillate omkring 50 mikrosekunder pr. delperiode. I den foreliggende-utførelse. blir i løpet av hver delperiode en gruppe på seks elektroder, to fra hver av de tre stabiliseringsbladene,

innsamlet idet elektrodeparene i hver gruppe begynner med den største avstanden mellom parene og avsluttes ved den nærmeste avstanden mellom parene. F.eks. kan gruppene være som følger:

Gruppe 1 Al A20 Bl B20 Cl C20 Gruppe 2 A2 A19 B2 B19 C2 C19 Gruppe 3 A3 A18 B3 B18 C3 C18 Gruppe 4 A4 A17 B4 B17 C4 C17 Gruppe 5 A5 A16 B5 B16 C5 C16 Gruppe 6 A6 A15 B6 B15 C6 C15 Gruppe 7 A7 A14 B7 B14 C7 C14 Gruppe 8 A8 A13 B8 B13 C8 C13 Gruppe 9 A9 A12 B9 B12 C9 C12 Gruppe 10 A10 All B10 Bil CIO Cll Fig. 12 illustrerer flytskjema for styring av prosessorei 1125 (fig. 11) på et prioritert grunnlag for innhenting eller innsamling av data fra elektroder, utførelse og lagring av beregninger av formasjonsfall-karakteristikker og overføring og/eller mottagelse av data og/eller kommandoer til og/eller fra kommunikasjons-delanordningen 150. I skjemaet på fig. 12 har datainnsamling den høyeste prioritet, selv om andre løs-ninger kan benyttes. Blokken 1210 representerer implementering av den datainnsamlingsrutinen som er beskrevet i forbindelse med flytskjemaet på fig. 13 nedenfor. I disse utførel-sesf ormene som skal beskrives, kan datainnsamlingen drives på et tidsperiodisk grunnlag, eller som en funksjon av rotasjons vinkel, eller på grunnlag av kommandoer (f.eks. fra overflate via kommunikasjons-delanordningen, eller som reaksjon på en viss avfølt eller beregnet tilstand). Et avbrudd som er et resultat av noen av disse tilstandene, vil forårsake umiddelbar inngang til datainnsamlingsrutinen. Ved fullføring av en data-innsamlingsperiode, går man inn i blokk 1220, idet denne blokken representerer beregning og lagring av formasjonsfall-karakteristikker, i samsvar med en eller flere rutiner som skal beskrives nedenfor. Hvis et avbrudd inntreffer under en slik beregning, kan man gå ut av rutinen og vende tilbake til den etter den neste datainnsamlingsperiode. Ved fullføring a en beregningsrutine går man inn i blokk 1230, idet denne blokken representerer overføring og/eller mottagelse av data og/eller kommandoer til og/eller fra kommunikasjons-delanordningen, for endelig kommunikasjon med jordoverflaten. Igjen kan et avbrudd utsette denne rutinen. Det kan f.eks. vises til ovennevnte US-patentsøknad. Ved overføring og/elle mottagelse av en dataramme, kan blokken 1220 gjenopptas for ytterligere beregning. Man vil forstå at andre rutine-sekvenser kan benyttes i samsvar med prinsippene for foreliggende oppfinnelse. Fig. 13 illustrerer den rutine for datainnsamling som representeres av blokk 1210 på fig. 12. Ved forekomst av et avbrudd (f.eks. på grunn av et periodisk klokkesignal, et signal drevet av rotasjonsvinkel, eller et styresignal), entres blokk 1320 idet denne blokken representerer tilførsele av velgerstyring til multiplekserne MAI, MA2, osv. (fig. 11) for innsamling av signaler fra en gruppe med elektroder, som tidligere beskrevet. (For den innledende sløyfe gjennom denne rutinen vil multiplekseradressene bli påbegynt ved den første gruppe med adresser satt på grunnlag av blokk 1360, som var den siste operasjon som ble utført under den tidligere data-innsamlingsperiode. Denne blokken blir også entret ved "opp-starting", slik at multiplekseradressene blir korrekt påbegynt for den første datainnsamlingsperioden.) Datasignalene (seks av dem for kretsarrangementet på fig. 11) blir så lest inn i lageret som representert ved blokk 1330. Utspørring blir så foretatt (rute 1335) med hensyn til om den siste gruppe med adresser er blitt nådd; dvs. om den siste gruppe med elektroder (den tiende gruppe i kretsen på fig. 11) er blitt avbrutt. Hvis ikke blir adressene inkrementert (blokk 1340), blokk 132( blir entret på nytt og sløyfen 1350 fortsetter inntil data hai blitt innhentet fra alle elektrodene. Når dette skjer, blir blokk 1360 entret og adressene blir initialisert for å avvent* den neste innsamlingsperiode. Rutinen vender så tilbake til blokk 1220 i hovedrutinen (fig. 12). Forskjellige rutiner for å bestemme formasjonsfall-karakteristikker og noe av den underliggende teori vil nå bli behandlet. Betrakt skjæringen mellom to fallende sedimentlag som gjennomtrenges av et borehull, som vist på fig. 14 [sideriss av borehullet vist på (a); resistivitets-grenselinje på borehullsveggen vist på (b)], fig. 15 (perspektivskisse) og fig. 16 (sett ovenfra). Borehullet blir betraktet som verti-kalt i dette eksemplet for å lette illustrasjonen. Borehulls-diameteren er Dh, resistiviteten til det øvre sedimentlaget ei RI, resistiviteten til det nedre sedimentlaget er R2, grense-fallene ved en vinkel S, den oppadhellende retning er *0i forhold til magnetisk nord, og skjæringen mellom sedimentlag-grensen og borehulIsaksen er Y0. Grensen (Y) mellom de to sedimentlagene og borehullsveggen, vist på fig. 14(b), blir beskrevet ved hjelp av en sinusfunksjon av formen: Y=Y0<+>?±TAN( b) COS{ <b- <b( i) (1) Anta at de tre elektrodesammenstiIlingene (A, B og C) som befinner seg 120 grader fra hverandre, fra hvilke resistivitetsdata blir oppnådd (fig. 11), er i de posisjoner som er vist på fig. 17 i forhold til den sinusformede grensen. Lengden av sammenstillingen (f.eks. omkring 2 fot) er L og antallet elektroder (f.eks. 20, som ovenfor) er N. Posisjonene til elektrodene er {Y^ Y2,..., YN} , og de resistiviteter som måles ved sammenstillingene A, B og C er henholdsvis {RA(YX) ,RA(Y2) ,... ,RA(YN)}, {RB(Y1),RB(Y2),...,RB(YN)} og {RC(Y1) ,RC(Y2) , •..Rc(YN) } . Sedimentlag-grensen vil være lokalisert i alle tre sammenstillingene (og derfor gi resistivitetstrasene fra disse) når fallvinkelen 6 tilfredsstiller den betingelse at TAN( S)<L/Dn. Grensen krysser de tre sammenstillingene ved:

Sammenstilling A: YA = Y^- j- TAN( b) COS(*-*0) , (2a) Sammenstilling B YB= Y0 + ^ TAN( 6) COS( Q+ 120° -<D0) , (2b) Sammenstilling C:<y>c= Y0 + ^ TAN( 6) COS(«*240° -*0) , (2c) hvor $0er den opprettede fallretning i forhold til magnetisk nord. Fig. 18 viser signalene (trasene) for resistivitetene målt ved hver sammenstilling, betegnet RA, RBog Rc, og de aksiale avstandene mellom skjæringene med grensen i hver trase, YAB,<Y>BCog YAC. Det blir beregnet korrelasjoner mellom traser for A, B og C for å oppnå: YAB<=><Y>A-YB) YAC<=>YA-YCog<Y>BC<=>YB-YC. Under henvisning til fig. 19 blir f.eks. YAB beregnet ved å bruke korrelasjonsfunksjonen: r ( P. S) =-— J" °(3)

N 1-0

1 0

- -r^— £ RA ( YptJ) (4a)

Korrelasjonsfunksjonen C(P,S) er et mål på likheten mellom resistiviteter målt på to forskjellige sammenstillinger, mellom {RA(Yp),...,RA(Yp+Q) } og

{Rg(Ys),...,Rb(Ys+q) }. Korrelasjonsfunksjonen ligger i området fra -1 for fullstendig antikorrelasjon til +1 for fullstendig korrelasjon mellom de to settene med resistivitetsdata. De stjernemerkede verdiene,f.eks.RJ (Yp+I) har en middelverdi på null over intervallet (Yp..., Yp+Q) . For en gitt P inntreffer den maksimale verdi for C(P,S) når den aksiale forskyvning mellom de to kurvene er slik at ligger over hverandre, dvs. når Yp-Ys= YAB. Fordi korrelasjonsfunksjonen blir brukt til å anslå YAB, blir den anslåtte verdi skrevet som YAB(P)=Yp-Ys, svarende til maksimalverdien av C(P,S) som betegnes som CMAX(P). I denne type korrelasjon blir korrelasjonsfunksjonen vanligvis beregnet for forskjellige verdier av P, slik som (P=l,Q/2,Q,3Q/2,...,N-Q), og et sett med estimater {YAB(P)} blir oppnådd. Et godt anslag eller estimat av YABer det veide gjennomsnitt av de enkelte anslag: E Cmax(P) yAB(P)

P=l

E c-x(<p>)

where P is incremented by Q/ 2 . (5)

hvor P blir inkrementert med Q/2.

Lignende korrelasjoner blir beregnet mellom trasene B og C, og mellom A og C for å oppnå anslag for YBCog YAC. Fallretningen ($0) og fallvinkelen (5) blir så funnet fra de to ligningene: <E0 = <E-raWy3lAC~Y") (6)

V *AC+ *AB)

og

5= TAirl (iV1^*<y2>ab~<Y>ac<Y>ab) (<7>)

Disse størrelsene kan beregnes og lagres nede i hullet, og *0og S kan sendes til overflaten. Om ønsket kan flere målinger av *0og S tas, midles og de midlede verdier kan sendes opp gjennom hullet. Resistivitetstraser kan også registreres nede i lageret i hullet for senere avspilling på overflaten. De registrerte data kan bl.a.brukes til å identifisere trekk slik som sprekker, og til å frembringe kvalitetskontroll av loggen.

Det vises til fig. 20 hvor det er vist et flytskjema ove: en rutine for programmering av en prosessor (slik som prosessor 1125) for å bestemme fallvinkelen og fallretningen i overensstemmelse med de teknikker som er beskrevet i forbindelse med fig. 14-19. Blokken 2005 representerer innledning av en sammenstillingsindeks for A-sammenstillingen til det første punkt (eller elektrode) som skal tas i betraktning, f.eks. punktet Y1på fig. 19 som representerer toppelektroden i A-sammenstillingen. Likeledes representerer blokk 2008 innføringen av en indeks for B-sammenstillingen. En indeks E blir igangsatt ved null (blokk 2010), og verdiene RA<*>(YP+I) og RB<*>(YS+I) for ligning (3) blir beregnet og lagret (blokk 2012). Disse er de normaliserte verdier som skal brukes i det første korrelasjonsintervallet som behandles, som vist på fig. 19. Det blir spesielt undersøkt om (rute 2015) I er lik Q. Hvis ikke blir I inkrementert (blokk 2017), blokk 2012 blir entret på nytt og sløyfen 2020 fortsetter inntil verdiene av RA<*>(YP+I) og RB<*>(Ys+i) er blitt oppnådd og lagret for det foreliggende intervall. Med de normaliserte verdier RA<*>(Yp+I) og RB<*>(YS+I) beregnet, blir blokk 2022 entret, idet denne blokken representerer beregningen og lagringen av korrelasjonsverdien C(P,S) i samsvar med ligning (3). Etter en gjennomgang vil således f.eks. verdien for C(l,l) ha blitt beregnet og lagret. Det er blitt undersøkt (rute 2025) det siste punkt i B-sammenstillingen (dvs. det siste punkt Ys(fig. 19) ved hvilket en korrelasjon skal foretas) er blitt nådd. (I eksemplet på fig.

19 er det Q punkter i korrelasjonsintervallet, så hvis det er N punkter i hver sammenstilling, vil den siste Ysfor denne sløyfen være YN_Q) . Hvis det siste punktet Ysikke er blitt nådd, blir S inkrementert (blokk 2028), og blokken 2010 blir entret på nytt og sløyfen 2030 fortsetter inntil den siste S er blitt nådd. Når dette skjer vil korrelasjonene C(l,l), C(l,2), C(l,3),...C(l,N-Q) ha blitt beregnet. Det blir så undersøkt (rute 2040) om den siste P (eller punkt Yp) er blitt nådd. (For eksemplet på fig. 19 vil igjen den siste P for hvilken en korrelasjon er vist, være P=N-Q.) Hvis ikke blir P inkrementert (blokk 2043) og blokk 2008 blir entret på nytt, og sløyfen 2045 fortsetter inntil den siste P er nådd. I løpet av den siste gjennomgang av sløyfe 2045 vil således korrelasjonene C(2,l), C(2,2), C(2,3), C(2,N-Q) ha blitt beregnet og lagret. I dette eksemplet vil under den siste gjennomgang korrelasjonene C(N-Q,1), C(N-Q,2), C(N-Q,3),...C(N-Q,N-Q) ha blitt beregnet og lagret.

Under den neste del av rutinen blir den veide middelverdi av ligning (5) beregnet. Spesielt blir P innledet ved 1, som vist i blokk 2 050. (Igjen blir indeks P brukt for A-sammenstillingen og indeks S blir brukt for B-sammenstiIlingen.) For den foreliggende verdi av P (innledningsvis 1) blir den største korrelasjonsverdi C(P,S) funnet, idet denne verdien blir kalt Cj^^S) sammen med punktet YAS(P) ved hvilket maksimalverdien befinner seg (blokk 2053). Disse verdiene blir benyttet ved beregningen og lagringen av verdier for å oppnå det veide gjennomsnitt av ligning (5), som representert ved blokk 2055. Det blir så undersøkt (rute 2057) om det siste punkt P er blitt nådd. Hvis ikke blir P inkrementert (blokk 2059), f.eks. med Q/2, blokk 2053 blir entret på nytt og sløyfen 2061 fortsetter inntil alle punkter P i A-sammenstillingen er blitt betraktet. Når dette inntreffer, er beregningen av ligning (5) ferdig og det beregnede veide gjennomsnitt YABblir lagret, som representert ved blokk 2065. Den samme prosedyre kan så benyttes for å oppnå YBCog YACfor de andre to sammenstillingsparene, som representert ved blokk 2070. Fallvinkelen kan beregnes ved å bruke ligning (7), representert ved blokk 2072, og fallretningen kan beregnes ved å bruke ligning (6), som representert ved blokk 2075. (Lagring er i alle tilfeller innbefattet.) Disse verdiene som kan være i forhold til aksialretningen (i tilfelle fallvinkel) og i forhold til magnetisk nord (i tilfelle med fallretning) kan så bli matet ut, som representert ved blokk 2078. Når informasjon om borehullets retning og helining er tilgjengelig, kan utgangsverdiene om ønsket omformes til virkelig fallvinkel og fallretning ved å bruke teknikker som er kjent på området.

Den teknikken som er beskrevet i forbindelse med fig. 14-20 kan anvendes for lave og moderate fallvinkler, dvs. når TAN(5)<L/Dh(se fig. 14). Ved forskjellige anvendelser, f.eks. ved retningsboring hvor boringen vanligvis finner sted langs retningen til sedimentlag-planene, støter man på store fallvinkler og lengre signaltraser (suksessive målesignaler som skal korreleres) er nødvendige for å bestemme fallvinkelen. Siden lengden av sammenstillingen er begrenset ut fra praktiske betraktninger, blir et trekk ved oppfinnelsen brukt til å kombinere eller tilføye målesignaler tatt ved forskjellige posisjoner langs borehullsaksen. En typisk inntrengningshastighet er f.eks. 60 fot pr. time, og en typisk omdreiningshastighet er 120 RPM. På tretti sekunder ved disse hastighetene vil delanordningen 200 ha beveget seg 6" og fullført 60 omdreininger. To sett med målinger oppnådd med et mellomrom på 30 sekunder kan korreleres med hverandre, fortrinnsvis med asimutvinkler som er tilnærmet de samme for de to målingene, noe som kan være tilfelle når målingene blir innhentet som en funksjon av asimutvinkel. Anta at måleanordningen har beveget seg en aksial distanse AY<L og rotert med en liten vinkel (*'-$) mellom målingene, som vist på fig. 21(a) og 21(b). Fig. 21(a) og 21(b) illustrerer henholdsvis grensemønstre for formasjonens resistivitet på borehullsveggen og sammenstillingens resistivitetstraser (i aksialretningen som på fig. 17 og 18 ovenfor) før bevegelsen og rotasjonen. Fig. 23(a) og 23(b) viser grensemønsteret og resistivitetstrasene etter bevegelsen og rotasjonen. De nye posisjonene til elektrodene er {Y^Y^,— /Y'N}, de nve resistivitetene er: {R^Y'^ ,R'A(Y2) ,... ,R'A(Y'N} osv., og grenseposisj onene er Y'A,Y'Bog Y'c, representert på følgende måte: Sammenstilling A: 5^= Y0- bY+^ TAN( b) COS(*'-*0) , (8a)

Sammenstilling B: y<j>b= y0-AY>-y ratf(fi) COS(*'+120°-*0) , (8<b>)

Sammenstilling C: ^ Y0- A Y+^ TAN«) COS(*'*240' -*0) , (8c)

Det kan beregnes korrelasjoner mellom de to datasettene (før og etter apparatbevegelse) for å oppnå Y'AA=YA-Y'A, Y'BB<=>YB-Y'B og Y'CC=YC-Y'C. F.eks. blir korrelasjonen beregnet mellom {RA(Yp),...,RA(Yp+Q)} og {R'A(YS) ,...R'A(YS+Q)} på en måte som er identisk med den som er beskrevet ovenfor for å oppnå Y'AA=YP-YS. Den aksiale forskyvning blir anslått ved å midle de tre størrelsene: A YA = YAA*DhTAN( 6) SI^^^^ SI^***'' 2* 0^, (9a)

Ayfl = ^Dh TAN(6)SI^^)si^^^2^o^ (9b)

A7C- Y<cc + Dh TAN(6)5Iiv(^)5I^^<4>2<800-2>^). (9c,-

Når apparatforskyvningen (AY) er anslått, kan resistivitets-kurvene stables fra forskjellige aksiale apparatposisjoner, som vist på fig. 24(a) og 24(b). Fig. 24(a) viser (i de øverste kurvene) tre resistivitetskurver RA, RBog Rq oppnådd før bevegelsen og rotasjonen og (i de nedre kurvene) resisti-vitetskurvene som er oppnådd etter bevegelsen og rotasjonen, og betegnet R'A, R'B og R'c. Fig. 24 (b) viser de tilføyde kurvene kombinert med en passende forskyvning, som bestemt ut fra korrelasjonsprosedyren. Jo mindre vinkelbevegelsen (*'-*) er, jo bedre er anslagene fordi avhengigheten av S forsvinner. Dette tillater registrering av lange resistivitetskurver i lageret ved å stable flere traser etter at måleanordningen har beveget seg aksialt. Ved store fallvinkler hvor TAN(5)>L/Dn, k.\n stablede traser brukes ved korrelasjonsberegningen for å overvinne begrensningen på fallvinkel.

Det vises til fig. 25 hvor det er vist et flytskjema ovei en rutine for implementering av kombinasjonen av data fra forskjellige dybdenivåer i samsvar med den teknikk som er beskrevet i forbindelse med ligning (8), (9) og fig. 21-24. Blokk 2510 representerer innlesing av to sett med data fra sammenstillingen tatt ved to forskjellige tider, sammen med den vinkelmessige (asimutale) informasjon i forbindelse med hvert datasett. Som før blir det første datasett betegnet ra(<y>)°9det nvere datasett blir betegnet R'A(Y). Disse datasettene blir korrelert (blokk 2515) for å oppnå en forskyvning betegnet Y'^. Denne korrelasjonen kan utføres på samme måte som den korrelasjonen som er beskrevet i forbindelse med flytskjemaet på fig. 20. Korrelasjonsprosedyren kan gjentas for B-sammenstiIlingen og C-sammenstillingen for å oppnå Y'BB og Y'ccsom representert ved blokk 2525. Verdiene av AYA,AYBog AYCkan så beregnes (blokk 2530) ved å bruke ligningene (9a), (9b) og (9c). Den midlere aksiale bevegelse, AY kan så oppnås (blokk 2540) ved å midle verdiene AYA, AYBog AYC. Som vist i blokk 2550 kan deretter data som er tatt før og etter bevegelsen, for hver sammenstilling, kombineres ved å implementere den bestemte forskyvning (AY) og f.eks. ved å finne middelverdien av den del av dataene som overlapper hverandre. Det kan vises til eksemplet på fig. 24. De kombinerte (eller sammenføyde) data kan så benyttes på den tidligere beskrevne måte for å oppnå fallvinkel og fallretning, som representert ved blokk 2560. Begrensninger på den aksiale utstrekning av en dataseksjon med hensyn til å bestemme forholdsvis store fallvinkler, kan derfor unngås siden forholdsvis lange datasekvenser er tilgjengelige for å "se" slike fall. Man vil forstå at den nettopp beskrevne teknikken også kan anvendes generelt for å bestemme inntrengningsavstand eller inntrengningshastighet når tiden mellom datainnsamling blir brukt som en inngang.

I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen blir målesignaler fra to eller flere i langsgående retning adskilte elektroder benyttet for å oppnå asimutale resistivitetsmålinger omkring borehullet ved å utnytte den naturlige rota sjon av borestrengen (eller i det minste den del av bunn-strengen som innbefatter måle-delanordningen 200). Denne utførelsesformen kan håndtere fallvinkler som nærmer seg 90 grader. Under vanlige arbeidsbetingelser vil måle-delsystemet ikke bevege seg noen betydelig aksial distanse under en enkelt omdreining av apparatet. For et typisk tilfelle med en inntrengningshastighet på 60 fot pr. time og 120 omdreininger pr. minutt, er den gjennomsnittlige aksiale bevegelse bare 0,1" under en full omdreining på 360°. Om ønsket kan en enkelt sammenstilling (med to eller flere elektroder) brukes til å oppnå de asimutale data. Med tre sammenstillinger er en rotasjon på bare 120° nødvendig for å frembringe en fullstendig 360° elektrisk avsøkning. Resistivitetstraser kan registreres fra hver elektrode som en funksjon av elektrodens asimut ved å bruke en asimutdrevet innhenting, som beskrevet tidligere. Anta at 2M+1 målinger blir tatt med lik avstand omkring borehullet for hver elektrode, og anta en ubetydelig aksial bevegelse av måleanordningen under en omdreining. Av denne grunn måler en elektrode i sammenstillingen A med aksial posisjon Yp resistivitetene {RA(YP, i-^) ,RA(Yp,*2) / • • • /~ RA(<Y>p,<*>2m+i)^ ved likt adskilte asimutale vinkler {41,*2,...,-<*>2M+1} (se fig. 26 og 27). Disse vinklene tilfredsstiller en modulær betingelse, *j=*j+2m+i • For N elektroder i en sammenstilling, er der (2M+1)N resistivitetsverdier for hver sammenstilling pr. omdreining. Skjæringen mellom sedimentlag-grensen og borehullsveggen er beskrevet ved den sinusformede funksjon i ligning (1), og er vist på 26. Laggrensen krysser Y=Yp ved to vinkler, *pl og *p2, og krysser Y=YSved to vinkler *si 0<? *S2*Hvis disse to vinklene måles kan fallretningen *0, finnes fra et enkelt gjennomsnitt: *0=2±0<*>, ± 180° ,or *0=2± 0- f ± 180o (10) Denne oppadrettede fallretningen kan fastslås ved å legge merke til at vinkelen mellom *P1og *0må være mindre enn vinkelen mellom *slog *0. Fallvinkelen kan så finnes fra

ligning2(Y-Y)

TA Ml Pi\ -f IM

Det vises til fig. 28 hvor det er vist et flytskjema ove: en rutine for styring av en prosessor, slik som prosessoren

1125 på fig.11, for å implementere den teknikk som er beskrevet i forbindelse med fig. 26 og 27. Blokken 2810 representerer innmatningen av data fra elektrodene; dvs. data som illustrert på fig. 27. Resistivitetsverdiene [f.eks. RA(Yp)] som en funksjon av asimutvinkel, blir avsøkt for å bestemme forekom-sten av endringer fra punkt til punkt (eller endringer over et forutbestemt antall punkter) av minst en forutbestemt størrel-se (blokk 2815). De asimutvinkler ved hvilke slike endringer inntreffer (f.eks. #pl, #p2, fig. 27) blir lagret (blokk 2820). Endringen kan være enten en økning eller en minskning, idet polariteten til endringen blir notert og lagret. Det blir så undersøkt (rute 2825) om suksessive endringer av minst den forutbestemte størrelse og med motsatt polaritet ble funnet i løpet av dataavsøkningen. Hvis ikke blir det frembragt en indikasjon (blokk 2830) om at ingen detekterbar fallende laggrense ble krysset ved elektrodeposisjonen, og det neste datasett blir betraktet (blokk 2835). Hvis grensevinkler blir funnet, blir fallytterpunktene bestemt (blokk 2850) i samsvar med ligning (10) som midtpunktene mellom vinklene ved hver elektrodeposisjon, pluss eller minus 180°. Prosedyren blir så gjentatt (blokk 2860) for den annen elektrodeposisjon for å oppnå<*>sl og *s2. Fallretningen kan så oppnås ved å bestemme om vinkelen mellom *pl og $0er mindre enn vinkelen mellom *sl og *0(rute 2870). Hvis det er tilfelle, er vinkel *0fallretningen. Hvis ikke er vinkelen *0den nedadrettede fallretning, og fallretningen blir bestemt som (*0+180°) modulo 360°

(blokk 2880). Fallvinkelen kan så bestemmes fra ligning (11), representert ved blokk 2885, og fallvinkelen og fallretningen kan leses ut (blokk 2890).

Man vil forstå at en skarp overgang mellom to fallende sedimentlag og veldefinerte signaler som er et resultat av dette, som vist på fig. 26 og 27, er vist som en illustrasjon. Rutinen på fig. 28 er nyttig når det gjelder å forstå den generelle metoden, men vil bare være av praktisk nytte der hvor distinkte resistivitetsmarkeringer er tilstede i signale ne i den type lagsituasjoner som er vist, og dette er vanligvis ikke tilfelle. Etterfølgende rutiner som benytter korrelasjonsteknikker, håndterer mere generelle tilfeller for skjæring av to eller flere lag, ujevne signaler, støy osv. og korrelasjon mellom flere elektrodepar ved flere avstander. I praksis kan flere tynne, hellende sedimentlag krysse borehullet over det området som avsøkes ved hjelp av elektrodesammenstillingen, som vist på fig. 29. Rutinen som brukes for å oppnå fallretning og fallvinkel bør være tilstrekkelig robust til å ta hensyn til flere sedimentlag og for en viss grad av inkonsistens i signalmønstrene. Dette kan oppnås ved å bruke korrelasjonsteknikker, slik som beskrevet nedenfor.

På fig. 29 kan fallretningen *0finnes ved å korrelere resistivitetsdataene i en asimutal avsøkning,

{RA(YP,*2) ,RA(<Y>P,<*>2) / • • • /ra(yP'*2m+i) } med sitt speilbilde (se fig. 3OA og 3OB). For hver vinkel *j (det punkt omkring hvilket signalet er reflektert eller "reversert"), blir resistivitetsverdiene ved *j_Kkorrelert med resistivitetsverdiene ved *J+K. På grunn av de medfølgende symmetrier hvis *j=*oeller *j=*0+180°, vil speilbildet av resistivitetene omkring *j være hovedsakelig det samme som det originale bildet. Disse to vinklene svarer til maksimalverdiene av korrelasjons-

funksjonen

C(P,J) = 5 <12> E (*Vr,,a,))2

K— H

hvorm RAm(Y,.*J- ^(rV*,)-—±-£RAIY,.*J. (13)

Resistivitetsdataene blir behandlet i samsvar med disse ligningene og *0blir tilordnet en maksimalverdi av C(P,J). Sannsynligheten for at *0er tilordnet feil maksimalverdi (dvs. den nedad skrånende retning isteden for den oppad skrånende retning) blir behandlet nedenfor.

Straks fallretningen er anslått, blir fallvinkelen (5) beregnet ved å korrelere asimutale traser ved forskjellige høyder (f.eks. Yp og Ys) , som vist på fig. 31. De to trasene blir korrelert ved eksplisitt å ta fallvirkningen i betraktning. Betrakt trekket i den øvre resistivitetstrasen på fig. 31 merket "1" med koordinater (Yp,*j). Det korrelerer med det trekk som er merket "2<11>med koordinater (YS,*K) i den nedre resistivitetstrasen. De to trekkenes koordinater er forbundet ved ligningen:COS(«X-«0) =COS(•,-•„) - IjJ^ J (14)

Straks *0i denne ligningen er blitt bestemt, er fallet S en ukjent størrelse som kan bestemmes siden de andre størrelsene Yp, Ysog Dher kjent. En prøveverdi kan tilordnes S mellom grensene -90° til 90°. En negativ verdi <S tar hensyn til muligheten for at *0+180° ble oppnådd fra selvkorrelasjons-prosedyren ovenfor. Prosedyren blir beskrevet i forbindelse med flytskjemaet nedenfor.

Korrelasjonen mellom de to resistivitetstrasene strekker seg ikke over alle vinkler. Trekkene mellom ($0+180°-#c) og (*0+180°+*c) i den øvre trasen på fig. 32, korresponderer ikke til noen trekk i den nedre trasen og bør ikke inkluderes i korrelasjonsområdet. Likeledes korresponderer bare trekkene mellom ($0+*c) og (*g+360°-*c) i den nedre trasen til trekk i den øvre trasen, og bør innbefattes. Den kritiske vinkel *c, blir funnet fra ligningen: <PC =<&0^CO5-1[l- 2(yP~yf) ] . (15)

c 0 DhTAN(6) {i:}>

Den passende korrelasjonsfunksjonen er: c( p. s)<=>J (16)

J K

hvor J og K er begrenset slik at *j og *K forblir innenfor de områdene som er beskrevet ovenfor, hvor *K er en funksjon av *j gitt ved ligning (14), og hvor R'A(Yp,*j) og R'A(YS,*K) blir oppnådd fra RA(Yp,*j) og RA(YS,*K) ved å subtrahere konstanter fra hver, slik at de har en middelverdi på null over de be-

grensede vinkelmessige områdene som brukes i korrelasjonsfunksjonen. Maksimalverdien av C(P,S) er anslaget av S for disse to asimutale resistivitetstrasene. Som beskrevet nedenfor kan korrelasjoner beregnes med de andre elektrodene i sammenstillingen, og alle estimatene kan kombineres via et veid gjennomsnitt for å oppnå det endelige anslag for S ved hver dybde i borehullet.

Fig. 33 er et flytskjema over en rutine for å styre en prosessor (slik som prosessor 1125) for å bestemme fallretning og fallvinkel som beskrevet i forbindelse med fig. 29-32. En elektrodeindeks P blir innledet ved 1, som representert ved blokk 3305. Resistivitetsdataene som en funksjon av asimut-vinkelen, blir så lest inn (blokk 3307). Dataene, slik som fra sammenstilling A (man vil forstå at de kan komme fra fler enn en sammenstilling) er representert som RA(YP,*1), RA(YP,$2) • • • ra(yP'*2m+i) • De normaliserte dataverdier Rj[

(Yp,*j) kan så beregnes (blokk 3310) i forbindelse med ligning (13). En indeks J blir så innført (blokk 3312), idet asimut-vinkelen $j er den vinkel omkring hvilken dataene blir reversert, som beskrevet tidligere. Korrelasjonen C(P,J) blir så beregnet (blokk 3315) ved å bruke ligning (12), som korrelerer dataene med speilbildet av seg selv, reversert omkring vinkelen *j. Det blir undersøkt (rute 3317) om den siste J er blitt nådd. Hvis ikke blir J inkrementert (blokk 3319), og blokken 3315 blir entret på nytt. Når den siste J er blitt tatt i betraktning, blir blokk 3322 entret, idet denne blokken representerer bestemmelsen, ut fra de lagrede korrelasjons-verdier, av den maksimale korrelasjon, kalt Cmax(P), og den vinkel ved hvilken den maksimale korrelasjon inntreffer, kalt

<*>Jmax•

Som forklart ovenfor kan den maksimale korrelasjon være et av fallytterpunktene (oppadhellende eller nedadheIlende), og den neste del av rutinen tvinger tilfeldig *Jmaxtil å være mindre enn 180°. Oppløsning av tvetydigheten blir håndtert senere, for å oppnå den korrekte dipretning (som er den oppadhellende retning ved vanlig konvensjon og i foreliggende oppfinnelse.

Beslutningsruten 3325 representerer undersøkelse av om<*>Jmax er større enn eller lik 0 grader og mindre enn 180 grader. Hvis ikke blir et foreløbig ytterpunkt for fallretningen, *0(P) satt lik *Jmax-180° (blokk 3328), og blokk 3332 blir entret. Hvis undersøkelsen i rute 3325 blir besvart bekref-tende, blir den foreløpige ytterverdi av fallretningen #0(P) satt lik *Jmax(blokk 3330) og blokken 3332 blir entret. Blokken 3332 representerer lagringen av Cmax(P) og *0(P) for den aktuelle P. Det blir så undersøkt (rute 3333) om den siste P er blitt nådd. Hvis ikke blir P inkrementert (blokk 3334), blokk 3307 blir entret på nytt og sløyfen 3335 blir fortsatt inntil alle elektroder er tatt i betraktning. Når dette er tilfelle, blir blokk 3338 entret, og en veid middelverdi av §o blir oppnådd, f.eks. ved å bruke følgende ligning: *o^s <17>

I den neste del av rutinen blir det utført korrelasjoner mellom signaler (i denne utførelsesformen resistivitet som en funksjon av asimut) for alle elektrodepar i sammenstillingen for å oppnå fallvinkelen og for å løse tvetydigheten i fallretningen. Elektrodeindekser P og S blir benyttet, idet P løper fra 1 til N-l, og S løper fra 2 til N. Indeksene P og S blir påbegynt ved 1 og P+l, som representert ved blokk 3334 og 3342. Fallvinkelen S blir påbegynt ved -90°, som representert ved blokk 3334. Data blir så lest inn for elektrodene ved posisjonene Yp og Yssom en funksjon av asimutvinkel, som representert ved blokk 3345. Signalene som ble oppnådd fra elektroden ved Yp er R^Yp,*!), RA(YP,*2)—ra(yP'*2m+i) • De signalene som ble oppnådd fra elektroden ved Yser RA(YS,#1), RA(YS,*2)••*ra(<y>s'*2M+i)• Deretter blir den kritiske vinkel *c beregnet ved å bruke ligning (13) som representert ved blokk 3347. Blokken 3350 blir så entret, idet denne blokken representerer en rutine som er beskrevet i forbindelse med fig. 34, som blir brukt til å velge og normalisere dataene som skal anvendes ved korrelasjonen, som først beskrevet i forbindelse med fig. 31 og 32. Det vises til fig. 34 hvor en indeks J blir startet ved 1 (blokk 3411), og det blir foretatt en test (rute 3415) for å bestemme om *j ligger i et område avgrenset ved den kritiske vinkel; nemlig for å bestemme om

*0+180°-*c <*j < #0+180°+*c (18)

Hvis betingelsen ifølge ligning (18) er oppfylt, blir datapunktet RA(Yp/*j) forkastet fra datasettet. Det blir så under-søkt (rute 3420) om den siste J er blitt nådd. Hvis ikke blir J inkrementert (blokk 3423) , rute 3415 blir entret på nytt og sløyfen 3427 blir fortsatt inntil alle J er tatt i betraktning. Som representert ved blokk 3430 blir så det gjenværende datasett normalisert slik at middelverdien av de normaliserte verdier er null. I den neste del av rutinen på fig. 34 blir data fra elektroden ved Ysbetraktet. Indeksen K blir påbegynt ved 1 (blokk 3435), og det blir foretatt en test (rute 3440) med hensyn til om følgende kritiske vinkelbetingelse er oppfyllt: *o<+>*c ^<*>k ^<*>o<+>360°~*c (19) Hvis ikke blir datapunktet RA(YS,$K) forkastet fra datasettet (blokk 3450). Det blir så undersøkt (rute 3455) om alle K er tatt i betraktning. Hvis ikke blir K inkrementert (blokk 3458), rute 3440 blir entret på nytt og sløyfen 3456 fortsetter inntil alle K er tatt i betraktning. Det gjenværende datasett blir så normalisert slik at middelverdien er null (blokk 3460), og det blir vendt tilbake til fig. 33.

Det vises igjen til fig. 33 der korrelasjonen av ligning (16) nå kan utføres (blokk 3353) ved å bruke de normaliserte dataverdier. I telleren til ligning (16) er *K relatert til *j ved ligning (14), som kan omskrives som:<*>K<=><*>0+ COS-^COSCSj-^o) -<2>(Yp-Ys)/<D>hTAN£](20)

ved å bruke ligning (20) kan #K beregnes som en funksjon av *j, og så kan den nærmeste verdien av *K (eller en oppnådd ved

interpolasjon) brukes i ligning (16). Det blir så undersøkt (rute 3355) om S har nådd 90 grader. Hvis ikke blir 6 inkrementert (blokk 3358), f.eks. med en eller to grader, blokk 3347 blir entret på nytt og sløyfen 3359 fortsetter inntil S er 90 grader. Den maksimale korrelasjonen Cmax(P,S) og den vinkel 5max ved hvilken den inntreffer, blir så bestemt, som representert ved blokk 3360. Det blir så bestemt (rute 3362) om £max er større enn 0 grader. Hvis dette er tilfelle blir fallvinkelen for det foreliggende elektrodepar (P,S) betraktet, nemlig 5(P,S) og satt lik 5max som representert ved blokk 3365. Hvis ikke blir som nevnt ovenfor, det gale ytterpunktet for fallretningen indikert. I såfall blir som representert ved blokk 3363, £(P,S) satt lik -£max, og fallretningen blir satt lik den foreløpige fallretningen pluss 180 grader (for derved å korrigere tvetydigheten). Blokk 3368 representerer registreringen av fallet og den maksimale korrelasjon for det foreliggende elektrodepar (P,S). Det blir så undersøkt (rute 3370) om den siste S er blitt nådd. Hvis ikke blir S inkrementert (blokk 3373) , blokk 3344 blir entret på nytt og sløy-fen 3375 fortsetter inntil alle S er blitt betraktet for den aktuelle P. Når dette er tilfelle, blir det undersøkt (rute 3380) om den siste P er blitt nådd. Hvis ikke blir P inkrementert (blokk 3382) , blokk 3342 blir entret på nytt og sløy-fen 3384 fortsetter inntil alle P er blitt betraktet. Fallvinkelen S blir så oppnådd i den foreliggende utførelsesform fra et veid gjennomsnitt av verdiene av <S(P,S) i samsvar med

følgende ligning

E E c^x(p.5)»(p,s)

6=jfj— j;(21)

N-l S E E <±* ip- s)

P-l S"P*1

som representert ved blokk 3388. Behandlingen kan så utføres for den neste posisjon av elektrodesammenstillingen. Man vil forstå at andre metoder kan brukes for å løse ligning (15), f.eks. samtidig optimalisering av S og *0.

Fig. 35-39 illustrerer en utførelsesform av utstyr som kan benyttes for å oppnå signaler som er representative for den øyeblikkelige rotasjonsmessige orientering av vektrøret i forhold til en referanseretning, vanligvis den høye siden av borehullet (opp) som er 180° fra gravitasjonsretningen (ned). Den øyeblikkelige retning for et referansemerke (f.eks. ved det radielle midtpunkt av stabiliseringsanordningen 220A) i forhold til "opp", er på området kjent som "apparatflaten".

Det vises til fig. 35-39 hvor det er vist en utførelses-form av en treakset magnetometerpakke 3510 som kan benyttes for å oppnå asimut (eller "magnetisk apparatflate") i forhold til apparatets akseretning (z-retningen her) mens det er stasjonært eller roterer. Pakken 3510 kan f.eks. være montert på rammen eller understellet 290 inne i vektrøret 202, slik som i forbindelse med kretskortene i den slissen som er dannet i rammen 290 og vist på fig. 3. Fig. 35 og 36 viser det generelle forhold mellom rammen 290, magnetometerpakken 3510 og vektrøret 202. Som vist på fig. 36 omfatter magnetometerpakken et z-komponent magnetometer, et x-komponent magnetometer og et y-komponent magnetometer. z-komponent magnetometeret er orientert i en retning parallelt med vektrørets retning (definert som z-retningen), og x-komponent og y-komponent magnetometerne er orientert i innbyrdes perpendikulære retninger (x-retningen og y-retningen) i det planet som er ortogonalt til z-retningen. y-retningen f.eks. kan være den retningen som peker til det radielle midtpunkt av stabiliseringsbladet 220A eller en kjent forskyvning fra dette.

Fig. 37 viser et eksempel på z-komponent magnetometeret. En toroidekjerne 3710 av magnetisk materiale er viklet med en toroidal drivvikling 3720 koblet med en drivkrets 3725. En

sylindrisk viklet følerspole 3750, også koblet til kretsen som skal beskrives, omgir toroiden. Følerspolens akse i z-retningen og toroidekjernen er i et plan som inneholder z-retningen. Følerspolen er koblet til en krets som vil bli beskrevet i

forbindels med fig. 39. Den toroidale eksitasjonsspolen 3720 er viklet med et midtuttak som vist på fig. 38, på en slik måte at halvparten av spolen er i ubalanse med en ubalanse-motstand Ry.

Fig. 39 viser den kretsen som er tilordnet z-komponent magnetometeret. Firkantbølge-generatoren 3725 er koblet til inngangsklemmene på den toroidale eksitasjonsspolen. Firkant bølge-generatoren og/eller dens utgang kan være portstyrt og/eller styrt av prosessoren 1125 (fig. 11). En ende av følerspolen 3750 er via en kondensator 3951 koblet til en høyimpedans forsterker 3955, slik som en operasjonsforsterker Utgangen fra forsterkeren 3955 er koblet til en toppdetektor 3960 og en feilforsterker 3970, hvis utgang er koblet til den andre ende av følerspolen 3750. Strømmen i følerspolen blir avfølt ved hjelp av en avfølingsmotstand Rs, og spenningen over denne motstanden, Vs, som indikerer den avfølte strøm, blir koblet til en analog/digital-omformer 3740. Utgangen fr analog/digital-omformeren 3740 er et digitalt signal Vzsom blir koblet til prosessoren 1125.

Når flukslinjene til jordens magnetfelt under drift blir trukket inn i og bortstøtt fra kjernen 3715, endres fluksen i følerspolen 3750 og en indusert spenning opptrer over spolens klemmer. Kjernematerialet har en magnetisk permeabilitet som er en funksjon av den magnetiske fluksen i kjernen. Ved lave fluksnivåer er den magnetiske permeabiliteten meget høy og flukslinjene til jordfeltet blir trukket inn i kjernen. Ved høye fluksnivåer er den magnetiske permeabiliteten meget lav og flukslinjene til jordens magnetfelt blir ikke trukket inn kjernen. Det feltet som driver kjernen gjennom dens hyste-resesløyfe, blir frembragt av den toroidale driwiklingen 3720. Firkantbølge-eksiteringen (3725) driver vekselvis kjernen gjennom de motsatte metningspunkter på dens hysteresesløyfe. Portstyringsvirkningen" av kjernen er et resultat av vekslingen mellom tilstanden med meget lav permea bilitet (metningsområdene) og tilstanden med meget høy permeabilitet (overgangsområdene). Når kjernens permeabilitet er meget lav, har nærværet av kjernen meget liten virkning fra flukslinjene fra jordens magnetfelt. Når kjernens permeabili tet er meget høy, blir flukslinjene til jordens magnetfelt meget konsentrert i kjernen som de ville bli i en magnetisk gjenstand.

Ettersom kjernen veksler mellom tilstander med meget høy og meget lav permeabilitet, blir flukslinjene til jordens magnetfelt vekselvis trukket inn i og frigjort fra kjernen. Det magnetiske nettofeltet nær kjernen i området som er omsluttet av følerspolen, øker og avtar med to ganger frekvensen til driveksitasjonen. Den vekslende fluks i området som er omsluttet av følerspolen, induserer en spenning ved klemmene til spolen. På grunn av den spesielle formen av hysterese-sløyfen, blir fluksen bortstøtt fra kjernen meget hurtigere enn den trer inn. Sagt på en annen måte, kjernen går i metning hurtigere enn den går inn i overgangsområdet. Resultatet er at primærpulsen som genereres i følerspolen når kjernen går inn i metning, er større og tydeligere enn sekundærpulsen som genereres når kjernen går inn i overgangsområdet. Siden kjernen går i metning to ganger i hver periode (en ved hver ende av hysteresesløyfen), er der to primærpulser pr. periode generert i følerspolen. De to pulsene har den samme polaritet siden endringen i fluks som er omsluttet av følerspolen, er uavhengig av retningen (med eller mot klokken) til det feltet som driver kjernen i mettning.

I foreliggende utførelsesform er den bølgeformen som opptrer ved klemmene på følerspolen en pulsserie. Pulsenes polaritet reverseres hvis retningen på det omgivende feltet reverseres, og amplituden på pulsene går til null hvis det omgivende feltet parallelt med følerspolens akse er null. Størrelsen og polariteten på pulsene er proporsjonale med Cosinus av vinkelen mellom det omgivende felt og følerspolens akse. I den viste kretsen blir det annen harmoniske pulstoget ikke brukt direkte som et mål på jordens felt. Istedet blir en liten likestrøm, iB på fig. 39, ført gjennom følerspolen for å nulle ut den komponenten av jordens felt som er parallell med spolens akse. Dette blir gjennomført ved tilbake-koblingssystemet på fig. 39 som detekterer toppamplituden av primærpulsene og genererer en motstrøm for å nulle ut virkningen av jordens magnetfelt.

Asimutvinkler målt under rotasjon kan korrigeres for apparatets omdreining. Siden delanordningen roterer, vil en observatør på delanordningen se etter roterende magnetfelt isteden for et statisk felt. Komponentene til jordens felt perpendikulært til apparataksen vil være både dempet og rom-messig forsinket (vinkelmessig forskjøvet) på grunn av vir-velstrømmene som induseres i foringsveggen av det tids-varierende magnetiske feltet, dvs. elektromagnetisk skinneffekt. Om ønsket kan korreksjonen utføres empirisk ved å måle dempningene og fasedreiningene til de ortogonale komponentene som en funksjon av RPM og laste disse inn i en refe-ransetabell i prosessorens lager.

X-komponent og y-komponent magnetometerne kan benytte den samme kretsen, med orienteringer som tidligere beskrevet, for å oppnå signaler betegnet Vxog Vy, som sammen med Vzblir koblet til prosessoren 1125 som vist på fig. 39. Asimut (magnetisk apparatflate, *tmag) ^an bestemmes fra den inverse tangens av (Vx/Vy) .

Den oppnådde magnetiske apparatflate kan om ønsket, omdannes til gravitasjons-apparatflate. Anta f.eks. at delanordningen 130 (fig. 1) ved sammenstillingen 100 på bunnen av hullet, omfatter vanlig retnings- og hellnings-(D og I) måle-utstyr, og at når delanordningen 130 er stasjonær, kan aksele-rometerne og magnetometerne benyttes på vanlig måte, for å oppnå forskyvningsvinkelen *diffmellom retningen av jordens magnetfelt og gravitasjonsretningen ved den aktuelle posisjon (denne vil vanligvis ikke endre seg særlig med tiden før den neste rotasjonspausen). Den gravitasjonsmessige apparatflate,

*tg, kan så tilveiebringes fra $tg = *tmag<+>*diff Man vil forstå at andre teknikker kan benyttes til å bestemme asimut for elektrodene, mens anordningen er stasjonær og/eller mens den roterer. Stasjonære målinger av retning, hellning og apparatflate (eller dennes komponenter) kan på konvensjonell måte oppnås ved å bruke tilgjengelig utstyr. Stasjonære målinger eller en rekke slike stasjonære målinger kan selvsagt benyttes her, selv ved de teknikker som krever målinger ved forskjellige rotasjonsmessige orienteringer, men med ulempen ved innsamlingshastigheten. Konvensjonelle målinger kan også brukes til å omforme fra målinger med hensyn til borehullet

til målinger i forhold til et jordbundet koordinatsystem. Taktsynkronisering av innsamlede måle- og retningssignaler kan også anvendes. Fig. 40 illustrerer et stabilisatorblad 4095 som har en sammenstilling 4010 med elektroder 4020 som omfatter et antall kolonner med vertikale posisjoner forskutt for å oppnå øket vertikal oppløsning. Fig. 41 illustrerer elektrodeknapper 4015 på et buet stabilisatorblad 4025 som kan brukes istedet for tidligere illustrerte rette stabilisatorblader. De forskjellige faste, asimutale avstander mellom elektrodeknappene kan taes i betraktning under behandlingen, som i tilfelle med langsgående og vinkelmessig forskyvning som behandlet ovenfor. Fig. 42 viser en utførelsesform hvor sammenstillingen av transdusere 4210 er montert direkte i vektrøret 200, istedet for på et stabilisatorblad. Knappelektrodene kan være montert på en strimmel som på fig. 8, og innpasset gjennom åpninger i vektrøret. Toroidespole-antennene 205 og 207 og tilhørende kretser virker som beskrevet tidligere. Utførelsesformen kan være nyttig under forhold hvor bruken av et glatt vektrør er hensiktsmessig eller gunstig.

Oppfinnelsen er blitt beskrevet under henvisning til spesielt foretrukne utførelsesformer, men variasjoner innenfor rammen og idéen med oppfinnelsen vil kunne utføres av fagfolk på området. F.eks. vil man forstå at transduserne ifølge oppfinnelsen kan være av andre typer. F.eks. kan det anvendes elektroder som måler formasjonenes spontane potensial (SP), eller transdusere kan benyttes som virker etter andre prinsipper, men som tilveiebringer målesignaler eller traser som kan korreleres og benyttes på den måte som er beskrevet og søkt beskyttet her. Selvom den beskrevne oppfinnelse er særlig fordelaktig for måling under boring, kan trekk ved oppfinnelsen anvendes for brønnlogging generelt, slik som kabellogging f.eks., idet bruk av sammenstillinger av flere transdusere for å oppnå signaler fra hvilke fallkarakteristikker blir bestemt, og sammenføyning av signaler fra målinger tatt med slike sammenstillinger ved forskjellige dybdenivåer for å oppnå signaler fra hvilke relativt høye fallvinkler kan bestemmes.

Claims

1. System for måling under boring for å bestemme en fallkarakteristikk ved formasjoner som omgir et borehull som bores i grunnen ved hjelp av en borkrone ved enden av en borestreng, hvor systemet omfatter et vektrør i borestrengen, anordninger for å frembringe indikasjoner på den relative rotasjonsmessige orientering av vektrøret, samt et antall elektroder montert i vektrøret, hvilke elektroder har respektive forskjellige posisjoner langs vektrørets langsgående retning;karakterisert ved: en toroidespole-antenne anbrakt på vektrøret; anordninger for å energisere toroidespole-antennen for å indusere en strøm som går i en bane som innbefatter vektrøret og formasjonene; anordninger tilkoblet elektrodene for å generere et antall signaler fra målinger tatt ved hver av antallet med elektroder; og en anordning for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene ut fra nevnte antall med signaler og orienteringsindikasj onene.

2. System ifølge krav 1, omfattende et stabiliseringsblad montert på vektrøret, karakterisert vedat antallet med elektroder er montert i stabiliseringsbladet.

3. System ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat anordningen for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene omfatter en anordning for å bestemme fallvinkelen og/eller fallretningen til formasjonene.

4. System ifølge krav 2, karakterisert vedat stabiliseringsbladet omfatter et metallblad, og ved at elektrodene er knappelektroder av metall montert i isolerende medier i bladet.

5. System ifølge krav 1 eller 3,karakterisert vedat anordningen for å generere signaler omfatter en anordning for å måle den elektriske virkningen av strømmen på elektrodene.

6. System ifølge krav 2, karakterisert vedat toroidespole-antennen er anordnet på vektrøret mot en ende av stabiliseringsbladet, og videre omfatter en andre toroidespole-antenne anordnet på vektrøret mot den annen ende av stabiliseringsbladet, og ved at anordningen for å energisere toroidespole-antennen er operativ for å energisere den annen toroidespole-antenne i faseopposisjon til den første toroidespole-antenne.

7. System ifølge krav 1, 2, 3 eller 6,karakterisert vedat anordningen for å måle den elektriske virkning på elektrodene omfatter en anordning for å måle strømmen i elektrodene.

8. System ifølge krav 1, 2, 3 eller 6,karakterisert vedat antallet signaler blir lagret under rotasjon av vektrøret, og ved at anordningen for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene omfatter en anordning for å korrelere minst ett av signalene med en omvendt versjon av seg selv for å bestemme en fallretning for formasjonene.

9. System ifølge krav 1, 2, 3 eller 6,karakterisert vedat antallet signaler blir lagret under rotasjon av vektrøret, og ved at anordningen for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene omfatter en anordning for korrelering av minst ett av signalene med minst ett annet av signalene for å bestemme en vinkelmessig forskyvning mellom disse, og for å bestemme fallvinkelen for formasjonene fra denne vinkelforskyvningen.

10. System ifølge krav 8, karakterisert vedat anordningen for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene videre omfatter en anordning for korrelering av minst ett av signalene med minst ett annet av signalene for å bestemme fallvinkelen for formasjonene.

11. System ifølge krav 9, karakterisert vedat anordningen for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene omfatter en anordning for å korrelere minst ett av signalene med en omvendt versjon av seg selv for å bestemme en fallretning for formasjonene og for å bestemme formasjonenes oppad hellende retning.

12. System ifølge krav 1, 2 eller 8,karakterisert vedat signalene representerer resistiviteten til formasjonene.ved de respektive elektroder.

13. System ifølge noen av kravene 1 til 6,karakterisert vedat anordningen for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene omfatter en anordning for å korrelere signaler generert ved et antall forskjellige rotasjonsmessige orienteringer av vektrøret.

14. System ifølge krav 13, karakterisert vedat antallet forskjellige rotasjonsorienteringer omfatter minst tre forskjellige rota-sj onsorienteringer.

15. System ifølge krav 2, karakterisert ved et ytterligere stabiliseringsblad montert på vektrøret; et antall transdusere montert i det ytterligere stabilisatorblad, idet transduserne har respektive forskjellige posisjoner langs vektrørets langsgående retning; en anordning koblet til transduserne for å generere et ytterligere antall signaler fra målinger tatt ved respektive av antallet transdusere; og ved at anordningen for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene er operativ for å bestemme nevnte karakteris-tikk fra nevnte antall signaler og det ytterligere antall signaler.

16. System ifølge krav 15, karakterisert vedat anordningen for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene omfatter en anordning for å korrelere nevnte signaler og de ytterligere signaler.

17. System ifølge krav 1, karakterisert ved et antall transdusere montert på vektrøret og forskjøvet asimutalt fra antallet elektroder, idet de respektive transdusere har forskjellige posisjoner langs vektrørets langsgående retning; en anordning koplet til transduserne for å generere et ytterligere antall signaler fra målinger tatt ved respektive av antallet transdusere; og ved at anordningen for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene er operativ for å bestemme karakteristikken ut fra det ytterligere antall signaler.

18. Fremgangsmåte for å bestemme en fallkarakteristikk for formasjoner som omgir et borehull som bores i undergrunnen ved hjelp av en borkrone ved enden av en borestreng, omfattende tilveiebringelse av en sammenstilling av flere elektroder på et vektrør i borestrengen, hvilke elektroder har respektive forskjellige posisjoner langs vektrørets langsgående retning; og frembringelse av indikasjoner på vektrørets relative rotasjonsmessige orientering, karakterisert ved tilveiebringelse av en toroidespole-antenne anbrakt på vektrøret; energisering av toroidespole-antennen for å indusere en strøm som går i en bane som innbefatter vektrøret og formasjonene ; generering av signaler fra målinger tatt ved hver av elektrodene; og bestemmelse av en fallkarakteristikk for formasjonene fra signalene og orienterings-indikasjonene.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18,karakterisert vedat trinnet med å generere signalene omfatter generering av signaler for minst tre forskjellige rotasjonsmessige orienteringer av vektrøret.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18,karakterisert ved lagring av første målesignaler tatt med elektrodene ved en første langsgående posisjon for sammenstillingen; lagring av andre målesignaler tatt ved en andre "langsgående posisjon for sammenstillingen; korrelering av de første og andre målesignaler og bestemmelse av den langsgående forskyvning mellom signalene ut fra korrelasj onen; generering av sammenføyde signaler fra de første og andre målesignaler og forskyvningen; og bestemmelse av fallkarakteristikken fra de sammenføyde signaler.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20,karakterisert vedat de første målesignaler og de andre målesignaler blir tatt med sammenstillingen i hovedsakelig samme asimutale orientering i forhold til borehullets akse.

22. Fremgangsmåte for å bestemme en fallkarakteristikk ved formasjoner som omgir et borehull som bores i undergrunnen ved hjelp av en borkrone ved enden av en borestreng, omfattende tilveiebringelse av første og andre adskilte elektroder på borestrengen, idet elektrodene har respektive forskjellige posisjoner langs borestrengens langsgående retning; frembringelse av indikasjoner på den relative rotasjonsmessige orientering av borestrengen i det området hvor elektrodene befinner seg, karakterisert ved tilveiebringelse av en toroidespole-antenne på borestrengen; energisering av toroidespole-antennen for å indusere en strøm som går i en bane som innbefatter borestrengen og formasjonene ; generering av første og andre signaler fra målinger tatt ved henholdsvis de første og andre elektroder; og bestemmelse av en fallkarakteristikk for formasjonene fra de første og andre signaler og indikasjonene på orientering.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22,karakterisert vedat trinnet med å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene omfatter bestemmelse av fallretningen til formasjonene.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 22,karakterisert vedat signalene er representative for resistiviteten til formasjonene ved de respektive elektroder.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 22,karakterisert vedat de første og andre signaler blir generert under rotasjon av borestrengen, og ved at trinnet med å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene omfatter korrelering av minst ett av signalene med en reversert versjon av seg selv for å bestemme en fallretning for formasjonene.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 22,karakterisert vedat de første og andre signaler blir generert under rotasjon av borestrengen, og ved at trinnet med å bestemme en fallkarakteristikk for formasjonene omfatter korrelering av de første og andre signaler for å bestemme en vinkelmessig forskyvning mellom disse og bestemmelse av fallvinkelen for formasjonene fra den vinkelmessige forskyvning.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 26,karakterisert vedat korreleringen av de første og andre signaler omfatter korrelering av delpartier av signalene, hvilke delpartier er avhengig av formasjonenes fallvinkel.