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Vorrichtung zur Ausführung von elektrischen Messungen in Bohrlöchern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausführung von elektrischen Messungen
in Bohrlöchern für Erdölbohrungen od. dgl., bei der eine mit einer Mehrzahl von
Elektroden versehene Sonde an einem eine Mehrzahl von Leitern (Adern) enthaltenden
Tragkabel in das Bohrloch herabgesenkt wird, wobei wenigstens durch einen dieser
Leiter den das Bohrloch umgebenden Bodenschichten ein Wechselstrom zugeführt wird
und wobei einem Signalleiter mindestens zwei Signalelektroden zugeordnet sind, die
durch ein in der Sonde angeordnetes Schaltmittel wechselweise mit dem Signalleiter
verbunden werden.
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Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt. Bei der bekannten
Vorrichtung ist das in der Sonde angeordnete Schaltmittel ein Umschalter in Form
eines kontinuierlich angetriebenen Kommutators od. dgl., der durch eine im Bohrloch
befindliche Antriebsvorrichtung, beispielsweise durch ein Uhr'werk oder durch den
in den Boden gesandten Strom, betätigt wird. Dieser Umschalter schaltet zwar in
regelmäßigen Zeitabständen die eine und die andere Signalelektrode an den Signalleiter
an, so daß die abwechselnd von den beiden Signalelektroden abgegebenen Meßwerte
durch ein gemeinsames Registriergerät mit einer geringen Zeitkonstanten aufgezeichnet
werden können, jedoch ist dieser Schaltvorgang unabhängig von den Änderungen des
in den Boden geschickten Wechselstromes, so daß die Umschaltungen gegenüber diesen
Anderungen regellos erfolgen.
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Demgegenüber besteht das Wesen der Erfindung dann, daß als in der
Sonde angeordnetes Schaitmittel ein Relais zur Anwendung gelangt, welches durch
den Stromfluß des den Bodenschichten Wechselstrom zuführenden Leiters derart gesteuert
wird, daß mit jedem Richtungswechsel des Wechselstromes eine Umschaltung von der
einen auf die andere Signalelektrode erfolgt. Als Wechselstrom wird dabei vorzugsweise
ein kommutierter Gleichstrom verwendet, der durch einen über Tage angeordneten Kommutator
erzeugt wird.
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Durch die genannte Anordnung wird das unter Tage angeordnete Schaltmittel
mit dem über Tage angeordneten Kommutator synchronisiert, also gewissermaßen ein
kombinierter Kommutator geschaffen, dessen einer Teil über Tage und dessen anderer
Teil unter Tage angeordnet ist. Dies ermöglicht es, gleichzeitig mit dem unter Tage
erfolgenden Umschalten von einer Elektrode auf die andere über Tage von einem Meßinstrument
auf ein anderes umzuschalten; diese Umschaltung kann durch zusätzliche Segmente
des über Tage angeordneten Kommutators
erfolgen. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung
können daher den beiden Signalelektroden bei Verwendung eines einzigen Signalleiters
getrennte Meß- oder Registrierinstrumente zugeordnet werden.
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Darüber hinaus wird es durch diese Anordnung ermöglicht, zur Messung
jeweils nur eine einzige Halbperiode des rechteckförmigen Wechselstromes zu benutzen
und durch entsprechende Ausbildung der Kommutatorsegmente die Meßzeit kürzer zu
halten als die Zeit des Stromflusses, so daß die Meßwerte nicht durch Einschwingvorgänge
beeinträchtigt werden können.
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Das unter Tage angeordnete synchronisierte Schaltmittel kann dabei
als ein Relais mit einer Mehrzahl von Kontakten ausgebildet sein, die eine Mehrzahl
von Paaren von Signalelektroden gleichzeitig umschalten, um kurze, mittlere und
lange normale sowie laterale Widerstandskurven aufzuzeichnen.
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Bei der Anordnung nach der Erfindung können mit fünf Adern (einschließlich
der für die Stromzuführung erforderlichen Adern) vier verschiedene Widerstandskurven
aufgenommen werden, wenn die sechste Ader zur Aufnahme des natürlichen Potentials
verwendet wird. Würde bei der Anordnung nach der Erfindung das Potential mit einer
Elektrode aufgenommen werden, die zur Widerstandsmessung herangezogen wird, so könnten
sogar sechs verschiedene Widerstandskurven registriert werden. Bei der bekannten
Anordnung können mit sechs Adern, von denen eine wiederum zur Potentialaufnahme
dient, im günstigsten Fall nur zwei normale Widerstandskurven
und
eine laterale Kurve aufgezeichnet werden.
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Dabei ist darauf hinzuweisen, daß zur Aufnahme von normalen Widerstandskurven
je eine Spannungsmeßelektrode, zur Aufnahme von lateralen Kurven jedoch zwei derartige
Elektroden erforderlich sind. Die Anordnung nach der Erfindung ermöglicht es also,
mit der gleichen Anzahl von Kabeladern eine zusätzliche Kurve aufzunehmen.
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Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele hervor.
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T i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung das Bohrloch und die
erfindungsgemäße Anordnung zur Ausführung elektrischer Messungen; F i g. 2 zeigt
eine Reihe von Kurven, die die zeitlichen Beziehungen der an verschiedenen Punkten
der Einrichtung auftretenden Signale erkennen läßt; F i g. 3 zeigt einen Teil der
Anordnung nach F i g. 1 in abgeänderter Ausführungsform.
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Fig. 1 zeigt ein BohrlochlO, in das die Sonde herabgelassen wird,
um die elektrischen Werte der durchteuften Bodenschichten zu erhalten. Das Bohrloch
10 kann eine Bohrflüssigkeit enthalten, die mit Erde oder Schmutz gemischt sein
wird und die im allgemeinen in dem Bohrloch verbleibt, nachdem das Bohrgestänge
herausgezogen worden ist. Diese Flüssigkeit ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Die in das Bohrloch herabgelassene Sonde ist mit dem allgemeinen Bezugszeichen 12
bezeichnet. Sie hängt an einem mehradrigen Kabel 13, mittels dessen sie in das Bohrloch
herabgelassen und wieder heraufgezogen wird. Zu diesem Zweck ist das Kabel 13 über
eine an der Erdoberfläche angeordnete Rolle 14 geführt und in bekannter Weise auf
einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Kabeltrommel aufgewickelt. Das Kabel
13 enthält sechs Adern oder Leiter, die mit den Bezugszeichen 15 bis 20 bezeichnet
sind. Das Kabel kann an sich jede beliebige Anzahl von Leitern enthalten, wobei
die Anzahl der Leiter von der Zahl der Widerstandskurven abhängig ist, die mit dem
Gerät aufgenommen werden sollen. Die Leiter verbinden die Sonde mit der an der Erdoberfläche
befindlichen Meßanordnung, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 50 bezeichnet ist.
Die Sonde hat ein Gehäuse 21, das eine Mehrzahl elektrisch voneinander isolierter
Elektroden enthält. In der Zeichnung sind neun derartige Elektroden dargestellt,
die mit den Bezugszeichen 22 bis 30 bezeichnet sind.
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An sich kann jede beliebige Anzahl solcher Elektroden verwendet werden,
je nachdem, wieviel Leiter in dem Kabel 13 vorhanden sind. Die wirksame Fläche der
Elektroden ist vorzugsweise an der Außenseite des Gehäuses angeordnet, um über die
in dem Bohrloch befindliche Flüssigkeit eine elektrische Leitung von den Elektroden
zu den zu untersuchenden Gebirgsschichten herzustellen. Die Elektroden 22 und 24
sind sogenannte Stromelektroden; sie erzeugen über die Leiter 15 und 16 einen Stromfluß
durch die Erdformationen hindurch. Die Elektroden 23 sowie 25 bis 30 sind sogenannte
Potentialelektroden. Ihre Aufgabe ist es, die infolge des genannten Stromflusses
an verschiedenen Stellen des Bohrloches entstehenden Potentialdifferenzen aufzunehmen.
In entsprechender Zuordnung zu den Widerstandsmessungen, welche mit ihnen durchgeführt
werden sollen, sind die Elektroden 23, 25 und 26 als »normale« Potentialelektroden
zu bezeichnen, während die Elektroden27, 28 und 29 »laterale«
Potentialelektroden
darstellen. Die Potentialelektrode 30, die mit der Meßanordnung 50 dauernd durch
den Leiter 20 verbunden ist, ist von den übrigen Potentialelektroden weit entfernt
angeordnet. Sie dient als Bezugspunkt für die Aufnahme der verschiedenen normalen
und lateralen Widerstandsmessungen. Um die Anzahl der Leiter des Kabels 13 gering
zu halten, ist ein Schaltmechanismus vorgesehen, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen
31 bezeichnet ist. Er dient dazu, wechselweise jeden der Leiterl7, 18 und 19 zunächst
mit einer der lateralen Elektroden und dann mit einer der normalen Elektroden zu
verbinden. Zu diesem Zweck sind die Elektroden23 und 27 mit feststehenden Kontaktstücken
32a und 32b des Relais 35 verbunden, das im Schaltmechanismus 31 angeordnet ist.
Ebenso sind die Elektroden 25 und 28 mit den feststehenden Kontaktstücken 33 a und
33b und die Elektroden 26 und 29 mit den feststehenden Kontaktstücken 34a und 34b
verbunden. Zwischen den feststehenden Kontaktstücken sind bewegliche Kontaktstücke
oder Anker 32,33 und 34 angeordnet, die mit den Leitern 17, 18 und 19 verbunden
sind.
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Sie arbeiten, wie weiter unten näher erläutert, in Synchronismus mit
dem wechselnden Stromfluß zu den Stromelektroden, um eine wechselweise Verbindung
mit den ihnen zugeordneten feststehenden Kontaktstücken herzustellen. In dieser
Weise wird jeder der drei Leiter, der mit den beweglichen Kontaktstücken verbunden
ist, während eines ersten Arbeitsintervalls mit einer der lateralen Elektroden und
während eines zweiten Intervalls mit einer der normalen Elektroden verbunden. Dementsprechend
werden Potentialdifferenzen, die zwischen jeder der lateralen Potentialelektroden
und der entfernten Elektrode 30 entstehen, während des ersten Intervalls gemessen,
während die Potentialdifferenzen, die zwischen den normalen Potentialelektroden
und der entfernten Elektrode 30 auftreten, während des zweiten Intervalls gemessen
werden. Auf diese Weise hat jede normale Potentialelektrode einen Leiter des Kabels
mit einer der lateralen Potentialelektroden gemeinsam. Hierdurch wird eine Verringerung
der Anzahl der erforderlichen Leiter oder Adern des Kabels erreicht; alternativ
dazu ergibt diese Anordnung die Möglichkeit, eine größere Zahl von Widerstandsmessungen
ohne eine entsprechende Erhöhung der Anzahl der Leiter durchzuführen.
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Die auf der Erdoberfläche befindliche Meßanordnung enthält zwei Gleichstromquellen
51 und 52 und einen zusammengesetzten Kommutator, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen
53 bezeichnet ist; er besteht aus einer Mehrzahl von Einzelkommutatoren, die mit
den Bezugszeichen 54 bis 62 bezeichnet sind.
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Diese Kommutatoren rotieren synchron zueinander, da sie auf einer
gemeinsamen Welle 63 a angeordnet sind, die durch den Motor 63 angetrieben wird.
Es sind neun derartige Kommutatoren vorhanden; je nach der Anzahl der gewünschten
Widerstandskurven kann diese Zahl natürlich auch erhöht oder verringert werden.
Die Kommutatoren können mit jeder gewünschten, vorzugsweise konstanten Geschwindigkeit
angetrieben werden; mit Vorteil kann beispielsweise eine Geschwindigkeit von 15
Umdrehungen je Sekunde gewählt werden. In der Zeichnung sind die Kommutatoren der
Deutlichkeit halber mit Abstand angeordnet; in der Praxis jedoch sitzen sie (elektrisch
isoliert voneinander) unmittelbar nebeneinander auf der Welle 63 a. Jeder der Kommutatoren
54 bis 61
besteht aus zwei elektrisch leitenden, voneinander isolierten
Kontaktstücken, die in der Zeichnung schraffiert dargestellt sind, sowie einem isolierenden
Zwischenstück, das in der Zeichnung unschraffiert dargestellt ist. Die leitenden
Teile sind mit dem Bezugszeichen des zugehörigen Kommutators unter Zusatz des Buchstabens
»a« versehen, während die Isolierstücke das gleiche Bezugszeichen mit dem Zusatz
»b« erhalten haben. So führen z. B. die leitenden Teile des Kommutators 54 das Bezugszeichen
54 a, während das Isolierstück das Bezugszeichen 54 b hat. Um den beschriebenen
wechselnden Stromfluß zu den Stromelektroden 22 und 24 zu erhalten, werden die Leiter
15 und 16 mit den Bürsten 54c und 54d verbunden. Diese Bürsten stehen einander diametral
gegenüber und berühren bei der Drehung verschiedene Kontaktstücke des Kommutators
54. Jede der Bürsten gleitet dabei zuerst über den leitenden Teil 54 a, dann über
das Isolierstück 54b und dann über das andere Kontaktstück 54 a. Die Bürsten 54
e und 54f, von denen jede einen dauernden Kontakt mit einem der beiden Kontaktstücke
54 a hat, sind an die in Reihe geschalteten Einrichtungen 64, 65 und 51 gelegt.
Mit 64 ist eine Regeleinrichtung bezeichnet, die als veränderlicher Widerstand dargestellt
ist; das Bezugszeichen 65 bezeichnet ein Strommeßgerät und das Bezugszeichen 51
eine Gleichstromquelle, die als Batterie dargestellt ist. Hieraus ist zu ersehen,
daß die beiden Kontaktstücke 54 a des Kommutators über die Bürsten 54e und 54f dauernd
an einer Gleichspannung liegen. Wenn der Kommutator 54 rotiert, werden daher die
Bürsten 54 c und 54 d zunächst mit dem positiven bzw. negativen Pol der Batterie
51 verbunden, danach berühren sie das Isolierstück des Kommutators 54 und werden
schließlich mit dem negativen bzw. positiven Pol der Batterie verbunden. Der Kommutator
54 vertauscht somit (unter Zwischenschaltung von Pausen) ständig die Verbindung
zwischen den Polen der Batterie und den Bürsten 54c und 54d und formt dadurch den
von der Batterie gelieferten Gleichstrom in einen Wechselstrom mit rechteckiger
Wellenform um.
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Während eines jeden Zeitintervalls, bei dem die Bürsten 54c und 54d
in Verbindung mit den Kontaktstücken des Kommutators stehen, wird iiber die Leiter
15 und 16 eine Spanungsdifferenz zwischen den an der Sonde 12 angeordneten Elektroden
22 und 24 erzeugt. Hierdurch wird ein Stromfluß durch die Schichten hervorgerufen,
die das Bohrloch umgeben.
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Dieser durch die Spannungsdifferenz zwischen den Bürsten 54 c und
54 d hervorgerufene Stromfluß, der einem periodischen Richtungswechsel unterworfen
ist, ist durch die Kurve 85 der Fig. 2 dargestellt.
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Seine Wellenform ist rechteckig; die Frequenz ist von der Drehzahl
der Welle 63 a abhängig. Wenn ein Strom durch den Leiter 16 fließt, tritt an dem
in der Sonde angeordneten Widerstand 36 ein Spannungsabfall auf; dieser Spannungsabfall
bewirkt einen Stromfluß durch die Spule 35 a, die das Relais 35 steuert. Wird die
Spule erregt, so werden die beweglichen Kontaktstücke 32, 33 und 34 nach oben bewegt,
so daß sie die feststehenden Kontaktstücke 32 b 33b und 34b berühren. Hierdurch
werden die Leiter 17, 18 und 19 mit den lateralen Potentialelektroden 27, 28 und
29 verbunden. Hierbei werden während eines jeden Intervalls, bei dem die Bürsten
54c und 54d mit den Kontaktstücken des Kommutators 54 in Verbindung stehen, die
Potentialdifferenzen, die
zwischen den lateralen Elektroden und der entfernten Elektrode
30 auftreten, auf die Kommutatoren 56, 57 und 58 gegeben. Dadurch wird erreicht,
daß gleichzeitig drei laterale Widerstandsmessungen gemacht werden können; die Einzelheiten
werden weiter unten beschrieben. Gewünschtenfalls kann der von dem Kommutator 54
abgenommene Strom unmittelbar durch die Spule 35 a des Relais geleitet werden; in
diesem Falle kann der Widerstand 36 fortfallen. Der Kommutator 54 mit der Stromquelle
51 und den zugehörigen Schaltelementen stellt den erregenden Stromkreis dar, der
benötigt wird, um die lateralen Widerstandskurven aufzunehmen. Dieser Stromkreis
soll als »laterale Speisung« bezeichnet werden. Um während der Pausen, bei denen
die Bürsten 54c und 54d das Isolierstück des Kommutators 54 berühren, so daß der
Kommutator 54 keinen Strom liefert, eine in weiter Entfernung angeordnete Stromelektrode
72 und die in der Sonde angeordnete Elektrode 22 mit Strom zu versorgen, wird der
Kommutator 55 benutzt. Er verwandelt den von der Batterie 52 gelieferten Gleichstrom
in einen Wechselstrom, dessen Welle ebenfalls Rechteckform aufweist.
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Zu diesem Zweck sind die Bürsten 55 e und 55f mit der Gleichstromquelle
52, dem Meßgerät 73 und der Regelvorrichtung 74 verbunden, die ebenfalls in Reihe
geschaltet sind. Sie berühren dauernd die Kontaktstücke 55 a des Kommutators 55
und legen diese somit an eine Gleichspannung. Gewünschtenfalls kann eine gemeinsame
Stromquelle verwendet werden, um die Kommutatoren 54 und 55 mit Strom zu versorgen.
Die einander diametral gegenüber angeordneten Bürsten 55c und 55d stellen die Ausgangsklemmen
für die Spannung dar, die von dem Kommutator 55 geliefert wird. Wenn der Kommutator
55 rotiert, werden sie wechselweise (unter Zwischenschaltung von Pausen) mit der
einen und mit der anderen Bürste des Bürstenpaares 55e und 5Sf verbunden. Die Umkehr
der elektrischen Verbindung zwischen den Eingangs- und Ausgangsklemmen des Kommutators
55 erzeugt zwischen den Bürsten 55c und 55 d eine Spannung von rechteckiger Wellenform.
Der Spannungsunterschied wird der Sondenelektrode 22 und der Oberflächenelektrode
72 zugeführt; der Spannungsverlauf ist durch die gestrichelte Kurve 86 in Fig. 2
dargestellt. In F i g. 1 ist die Bürste 55 c mit der Oberflächenelektrode 72 verbunden.
Falls erwünscht, kann diese Bürste statt dessen auch mit einer entfernten Elektrode
verbunden sein, die in der Sonde 12 angeordnet ist. Die Kontaktstücke des Kommutators
55 sind in der gleichen Weise ausgebildet wie die des Kommutators 54; sie sind diesen
gegenüber jedoch um 900 auf der Welle 63 a versetzt.
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Die Bürsten 54 c und 54 d berühren die Kontaktstücke des Kommutators
54 daher während des Zeitabschnittes, zu dem die Bürsten 55 c und 55 d das Isolierstück
des Kommutators 55 berühren. Wenn umgekehrt die Bürsten 54 c und 54 d das Isolierstück
des Kommutators 54 berühren, stehen die Bürsten 55 c und 55d mit den Kontaktstücken
des Kommutators 55 in Verbindung. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt kann daher nur entweder
ein Strom aus der Quelle 51 oder ein Strom aus der Quelle 52 zu den zugehörigen
Elektroden fließen. Wenn aber den Kommutator 55 ein Strom durch die zwischen den
Elektroden 22 und 72 liegenden Erdformationen geschickt wird, ist daher der Kommutator
54 abgeschaltet, so daß kein von ihm kommender Strom
über den Leiter
16 fließen kann. Während dieser Zeit ist daher die Spule 35 a nicht erregt, und
die beweglichen Kontaktstücke 32, 33 und 34 berühren die unteren, festen Kontaktstücke
32 a, 33 a und 34 a und stellen so eine Verbindung zwischen den Leitern 17, 18 und
19 und den normalen Potentialelektroden 23, 25 und 26 her. Die zwischen den normalen
Elektroden und der entfernten Elektrode 30 in der Art eines Wechselstromes von rechteckiger
Wellenform auftretenden Potentialdifferenzen werden zu den Kommutatoren 59, 60 und
61 geleitet und dort mechanisch gleichgerichtet, um gleichzeitig drei normale Widerstandskurven
aufzuzeichnen; die Einzelheiten werden weiter unten beschrieben. Der Kommutator
55 in Verbindung mit der Gleichstromquelle 52 und den zugehörigen Schaltelementen
erzeugt einen Stromfluß durch die Gebirgsschichten, der zur Ausführung der normalen
Widerstandsmessungen benutzt wird. Diese Teile sollen daher die »normale Speisung«
genannt werden. Als Ergebnis des wechselnden Stromflusses, der von den Kommutatoren
54 und 55 ausgeht, treten zwischen der entfernten Elektrode 30 und jeder der Potentialelektroden
23. 25, 26, 27, 28 und 29 Potentialdifferenzen vom Charakter eines Wechselstromes
mit rechteckiger Wellenform auf, die den Wellenzügen 85 und 86 der F i g. 2 entsprechen.
Während eines Zeitabschnittes, zu dem ein Stromfluß zwischen den Elektroden 22 und
24 auftritt, sind die normalen Elektroden 23, 25 und 26 durch den Schaltmechanismus
31 von den Leitern 17, 18 und 19 abgeschaltet. Die Potentialdifferenzen, die von
dem Stromfluß herrühren, der vom Kommutator 54 ausgeht, werden von den normalen
Elektroden nicht zu der Meßanordnung an der Erdoberfläche weitergeleitet. Mit anderen
Worten: Während eines jeden Zeitabschnittes, zu dem der Wellenzug, der der Kurve
85 entspricht, eine von Null verschiedene Amplitude hat, sind die normalen Elektroden
nicht mit den Leitern 17, 18 und 19 verbunden.
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Dieser Wellenzug wird daher nicht zu der an der Oberfläche befindlichen
Meßanordnung weitergeleitet.
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Umgekehrt sind während dieser Zeitspanne die lateralen Elektroden
über den Schaltmechanismus 31 mit den Leitern 17, 18 und 19 verbunden, so daß die
Potentialdifferenzen von Rechteckform, die zwischen der entfernten Elektrode 30
und den lateralen Elektroden auftreten, zu den Kommutatoren 56, 57 und 58 weitergeleitet
werden können. Dagegen sind während eines jeden Zeitabschnittes, zu dem ein Stromfluß
zwischen der Elektrode 22 und der Oberflächenelektrode 72 entsprechend der Stellung
des Kommutators 55 fließt, die lateralen Elektroden 27, 28 und 29 durch den Schaltmechanismus
31 von den Leitern 17, 18 und 19 abgeschaltet. Somit werden die Potentialdifferenzen
von rechteckiger Wellenform, die dem Wellenzug 86 entsprechen und zwischen den lateralen
Elektroden einerseits und der entfernten Elektrode 30 andererseits auftreten, nicht
zu der Meßanordnung an der Oberfläche weitergeleitet.
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Dagegen beeinflussen die Reckeckimpulse, die von dem Kommutator 55
stammen, in diesem Augenblick gerade die normalen Elektroden 23, 25 und 26; dies
geschieht während eines Zeitabschnittes, zu dem diese mit den Leitern 17, 18 und
19 verbunden sind.
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Diese Signale werden daher zu dem Kommutator 53 weitergeleitet. Dadurch,
daß der Relaisschalter 31 durch den wechselnden Stromfluß zu den Stromelektroden
der Sonde gesteuert wird, erzielt man
außer der erwünschten Einsparung von Leitern
des Kabels 13 den weiteren wichtigen Vorteil, daß stets eines der beiden Signale,
die zwischen jeder Potentialelektrode und der entfernten Elektrode 30 auftreten,
ausgeschaltet wird. Da jeder der Leiter 17, 18 und 19 wechselweise mit einer der
normalen Elektroden und einer der lateralen Elektroden verbunden wird, werden die
zwischen jeder dieser Elektroden und der entfernten Elektrode 30 auftretenden Potentialdifferenzen
zu dem Kommutator 53 geleitet. Auf diese Weise hat man zwischen jedem der Leiter
17, 18 und 19 einerseits und dem Leiter 20 andererseits ein Paar von Potentialdifferenzen
von wechselstromartigem Charakter und reckteckiger Wellenform, die den Kurven 85
und 86 der F i g. 2 entsprechen. Beide werden den Kommutatoren 56 bis 61 zugeleitet.
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Nunmehr soll die Einrichtung zur Aufzeichnung der erwähnten lateralen
Widerstandsmessungen beschrieben werden. Wie ohne weiteres zu ersehen, sind die
Kontaktstücke der drei Kommutatoren 56,57 und 58 imstande, die ihnen zugeordneten
Meßkreise 56 g, 57g und 58g mit Energie zu versorgen, und zwar in einer bestimmten
zeitlichen Zuordnung zu der jeweiligen Stellung des Kommutators 54. Die die mittleren
Bürsten berührenden Teile der Kontaktstücke der Kommutatoren 56, 57 und 58 sind
etwas schmäler als die entsprechenden Teile der Kontaktstücke 54 a des Kommutators
54. Die der Messung dienenden Stromkreise werden daher etwa 30 elektrische Grade
später geschlossen als der Stromfluß über den Kommutator 54. Sie werden auch etwas
eher geöffnet, bevor der Stromfluß durch den Kommutator 54 unterbrochen wird. Die
Meßkreise 56g 57g und 58g sind daher nur für einen Teil der Intervalle in Tätigkeit,
während derer ein Stromfluß über den Kommutator 54 vorhanden ist; sie sind während
der Augenblicke unwirksam, in denen durch die Kommutatoren 54 und 55 eine Umkehrung
des Stromflusses hervorgerufen wird. Diese Maßnahme hat den Zweck, Störungen und
Störsignale zu unterdrücken, die durch Einschwingvorgänge beim Einschalten und induktive
Übertragung während der Stromumkehr hervorgerufen werden können. Diese Störungen
werden von den Meßkreisen ferngehalten, da die Messung nicht vorgenommen wird, bevor
ein stabiler Zustand im Kabel herrscht. Hinzu kommt, daß wenige Millisekunden benötigt
werden, um das Relais 35 der Sonde zu betätigen und es in seine neue Stellung zu
bringen, nachdem durch den Kommutator 54 ein Stromfluß eingeleitet worden ist. Die
unterschiedliche Breite der Kontaktstücke 54 a und derjenigen der Kommutatoren 56,
57 und 58 gewährleistet, daß die Kontakte des Relais sich in der richtigen Stellung
befinden, bevor das Meßsystem eingeschaltet wird.
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Wie eingangs erwähnt, haben die bei jedem der Kommutatoren 56, 57
und 58 ankommenden Signale eine Reckteckform, die den Kurven 85 und 86 der F i g.
2 entspricht. Ferner werden die Eingangs- und Ausgangsklemmen der Kommutatoren 56,
57 und 58 in periodischem Wechsel und in zeitlicher tSbereinstimmung mit dem Wechsel
vertauscht, der bei dem Kommutator 54 auftritt. Hierdurch wird erreicht, daß ein
Teil der wechselstromartigen Recktecksignale mechanisch gleichgerichtet wird; es
wird daher ein gleichgerichtetes Signal erhalten, wie es durch die Kurve 87 der
F i g. 2 dargestellt ist. Der periodische Wechsel von Eingangs- und Ausgangsleitern
eines jeden dieser Kommutatoren hat den weiteren wichtigen
Vorteil,
daß die der Kurve 86 der F i g. 2 ähnliche Rechteckwelle ausgeschaltet wird und
kein Ansprechen über die Ausgangsklemmen dieser Kommutatoren hervorruft.
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Die Bürsten 56 c, 57c und 58c sind elektrisch sowohl miteinander
als auch über den Leiter 20 mit der entfernten Elektrode 30 verbunden; jede dieser
Bürsten steht in dauernder Berührung mit einem der Kontaktstücke des zugehörigen
Kommutators. Die Eingangsbürsten 56 d, 57 d und 58 d, von denen jede in dauernder
Berührung mit dem anderen Kontaktstück des zugehörigen Kommutators steht, sind mit
den Leitern 18, 19 und 17 verbunden. Auf diese Weise wird die Potentialdifferenz,
die zwischen der entfernten Elektrode 30 und der lateralen Elektrode 28 vorhanden
ist, über die Leiter 18 und 20 und die Eingangsbürsten 56c und 56d auf die beiden
Kontaktstücke 56 a des Kommutators 56 übertragen; die Potentialdifferenz, die zwischen
der entfernten Elektrode 30 und der lateralen Elektrode 29 vorhanden ist, wird über
die Leiter 19 und 20 und die Eingangsbürsten 57 c und 57d auf die Kontaktstücke
57 a des Kornmutators 57 übertragen; die Potentialdifferenz, die zwischen der entfernten
Elektrode 30 und der lateralen Elektrode 27 besteht, wird über die Leiter 17 und
20 und die Eingangsbürsten 58c und 58 d auf die Kontaktstücke 58 a des Kommutators
58 übertragen. Jedes dieser drei Signale wird durch den Stromfluß nach Kurve 85
der F i g. 2 hervorgerufen und ist mit ihm in Phase; dieser Strom fließt zwischen
den Elektroden22 und 24 durch die umgebenden Erdschichten.
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Die in Form einer Rechteckwelle auftretende Potentialdifferenz zwischen
der normalen Elektrode 25 und der entfernten Elektrode 30 wird über die Leiter 18
und 20 auf die Eingangsbürsten 56d und 56c gegeben; die wechselstromartige Potentialdifferenz
zwischen der normalen Elektrode 26 und der entfenten Elektrode 30 wird auf die Eingangsbürsten
57c und 57d gegeben und die Potentialdifferenz zwischen der normalen Elektrode 23
und der entfernten Elektrode 30 über die Leiter 17 und 20 auf die Eingangsbürsten
58 c und 58 d. Jede der drei letztgenannten Potentialdifferenzen wird durch den
Stromfluß nach Kurve 86 erzeugt und ist mit ihm in Phase; dieser Strom fließt zwischen
der Elektrode 22 und der entfernten Elektrode 72 durch die umgebenden Erdschichten.
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Die diametral gegenüber angeordneten Ausgangsbürsten 56 e und 56f
stehen wechselweise mit den leitenden und den isolierenden Teilen des Kommutators
56 in Berührung. Die elektrische Verbindung zwischen den Eingangs- und Ausgangsbürsten
wird daher wechselweise umgekehrt, und zwar in einem Augenblick, der nicht mit der
Umkehr der rechteckigen Wechselstromwelle zusammenfällt, die der Kurve 85 entspricht
und den Eingangsbürsten zugeführt wird. Auf diese Weise sind die Ausgangsbürsten
56e und 56f mit dem Isolierstück 56 b des Kommutators 56 während aller Zeitabschnitte
in Berührung, zu denen das der Kurve 86 ähnelnde Signal eine von Null verschiedene
Amplitude hat. Dieses besondere Eingangssignal erscheint daher nicht an den Ausgangsbürsten.
Die wechselnde Umkehr der elektrischen Verbindung zwischen den Eingangs- und Ausgangsbürsten
hat zur Folge, daß der Kommutator 56 einen Teil der ankommenden Signale, die der
Kurve 85 ähneln, gleichrichtet, um ein Signal zu erzeugen,
das durch die Kurve 87
der F i g. 2 dargestellt wird und bei dem der Strom nur in einer Richtung fließt.
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Dieses Signal geht durch das Filter 66, das aus einem Widerstand 66
a, einer Induktanz 66 h und einem Kondensator 66 c besteht. Von hier aus geht das
Signal weiter zu einer Registriereinrichtung 67. Das Registriergerät kann ein schreibendes
Galvanometer bekannter Art sein, das auf einem Papierstreifen od. dgl. eine ununterbrochene
Kurve des Widerstandes der Bohrlochformationen in Abhängigkeit von der Tiefe der
Sonde 12 aufzeichnet. Im Zusammenhang hiermit sei darauf hingewiesen, daß die Aufzeichnungstrommel
des Meßgerätes 67 in bekannter Weise durch das Meßrad 14 gesteuert wird, über das
die Bohrlochsonde herabgelassen oder hochgezogen wird. Hierdurch wird erreicht,
das selbsttätig Widerstandskurven der Erdformationen in Abhängigkeit von der Sondentiefe
aufgezeichnet werden. Die Filteranordnung 66 hat die Aufgabe, die gleichgerichteten
Signale, die von den Bürsten 56 e und 56f abgenommen werden, zu glätten und dadurch
ein von Pulsationen freies Gleichstromsignal zu bilden, das das Registriergerät
67 betätigt. Das Registriergerät gibt daher die Potentialdifferenz wieder, die zwischen
den Elektroden 28 und 30 infolge des Stromflusses der Elektroden 22 und 24 herrscht.
Sie ergibt einen Wert, der als mittlere laterale Widerstandsmessung bezeichnet werden
soll, entsprechend dem Abstand zwischen den wirksamen Elektroden.
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In ähnlicher Weise werden die größten Teile der wechselnden Potentialdifferenzen,
die durch die Stromkurven 85 und 86 hervorgerufen werden, über die Kabell9 und 20
und die Eingangsbürsten 57c und 57d an die Kontaktstücke 57 a des Kommutators 57
gelegt. Die Ausgangssignale dieses Kommutators fließen über die Ausgangsbürsten
57e und 57f und die Filteranordnung 68, die den Widerstand 68 a, die Induktanz 68
b und den Kondensator 68 c enthält, zum Registriergerät 69. Da der Kommutator 57
in der gleichen Weise arbeitet wie der Kommutator 56, um Eingangssignale, die durch
den Stromfluß nach Kurve86 entstehen, auszuschalten und einen Teil des ankommenden
Signals, das der Kurve86 entspricht, gleichzurichten, ist das Ausgangssignal, das
über die Bürsten 57 e und 57f abgenommen wird, ein pulsierendes Gleichstromsignal,
das der Kurve 87 entspricht. Dieses Signal wird durch die Filteranordnung 68 geglättet
und betätigt als Gleichstrom die Registriervorrichtung 69. Diese mißt somit die
Potentialdifferenzen, die zwischen den Elektroden 29 und 30 infolge des Stromflusses
zwischen den Elektroden 22 und 24 entstehen. Diese Messung wird als lange laterale
Widerstandsmessung bezeichnet.
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In gleicher Weise werden die beiden wechselnden Potentialdifferenzen,
die durch den Stromfluß entsprechend Kurve 85 und 86 entstehen, über die Leiter
17 und 20 und die Eingangsbürsten 58c und 58 d zum Kommutator 58 geleitet. Dieser
hat die Aufgabe, das Signal nach Kurve 85 gleichzurichten und das Signal nach Kurve
86 auszuschalten. Durch die Filteranordnung 70 wird das gleichgerichtete Signal
geglättet und zur Registriervorrichtung 71 geleitet. Diese ergibt somit eine Messung
der Potentialdifferenzen, die zwischen den Elektroden 27 und 30 infolge des Stromflusses
durch die Elektroden 22 und 24 auftreten. Sie ergibt somit eine Aufzeichnung der
kurzen lateralen Kurve. Die Kommutatoren 56, 57
und 58 und die ihnen
zugeordneten Registriergeräte bewirken somit eine gleichzeitige Aufzeichnung von
drei lateralen Widerstandskurven. Die aufgezeichneten Widerstandswerte entsprechen
den scheinbaren Widerständen, die mit drei Elektroden verschiedener Abstände gemessen
wurden. Sie ergeben die charakteristischen elektrischen Merkmale der das Bohrloch
in verschiedener Eindringtiefe der Sonde 12 umgebenden Formationen.
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Die Einrichtung zur Aufzeichnung der drei normalen Widerstandskurven
ist ähnlich ausgebildet.
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Die Potentialdifferenzen, die zwischen den normalen Elektroden 23,
25 und 26 einerseits und der entfernten Elektrode 30 andererseits auftreten, werden
den Kommutatoren 59, 60 und 61 in dem Zeitabschnitt zugeführt, in dem der Relaisschalter
31 die normalen Elektroden mit den Leitern 17, 18 und 19 verbindet. Auf diese Weise
wird die wechselnde Potentialdifferenz, die zwischen der Elektrode 25 und der entfernten
Elektrode 30 infolge eines Stromes nach Kurve 86 entsteht, über die Leiter 18 und
20 und die Eingangsbürsten 59c und 59d an die Kontaktstücke 59 a des Kommutators
59 gelegt. Wie oben erwähnt, erscheint an den Leitern 18 und 20 auch ein Wechselstromsignal
von rechteckiger Wellenform, das der Potentialdifferenz zwischen der lateralen Elektrode
28 und der entfernten Elektrode 30 entspricht und dadurch entsteht, daß die Erdschichten
von dem Strom nach Kurve 85 durchsetzt werden. Um eine Aufzeichnung nur derjenigen
Potentialdifferenzen zu erhalten, die zwischen den Elektroden 25 und 30 auftreten,
werden die diametral gegenüber angeordneten Bürsten 59 e und 59 f in Reihe mit der
Filteranordnung 75 an das Registriergerät 76 gelegt. Die Bürsten 59e und 59f stehen
abwechselnd mit den leitenden und nichtleitenden Teilen des Kommutators 59 in Verbindung,
die mit den entsprechenden Teilen des Kommutators 55 synchron laufen. Ein Teil des
Signals, das durch den Stromfluß nach Kurve 86 hervorgerufen wird, wird daher durch
den Kommutator 59 weitergeleitet, während das Signal, das dem Strom der Kurve 85
entspricht, von dem Meßkreis 59 g ferngehalten wird. Da der Kommutator 59 die Stromrichtung
in zeitlicher Zuordnung zu der Umkehr des Stromflusses durch den Kommutator 55 umkehrt,
wird ein Teil der Rechteckwelle, die durch den Strom nach Kurve86 entsteht, gleichgerichtet.
Es entsteht also ein pulsierendes Gleichstromsignal nach Kurve 88 der Fig.2. Die
Filterkette 75 glättet die durch die Bürsten 59e und 59f abgenommenen Signale, so
daß die Registriervorrichtung 76 eine kontinuierliche Widerstandskurve aufzeichnet,
welche der infolge des Stromflusses zwischen den Elektroden 22 und 72 entstehenden
Potentialdifferenz der Elektroden 25 und 30 entspricht. Das Ergebnis ist die mittlere
normale Kurve.
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In gleicher Weise wird die wechselnde Potentialdifferenz, die infolge
des Stromes nach Kurve 86 zwischen den Elektroden26 und 30 entsteht, über die Leiter
19 und 20 an die Eingangsbürsten 60c und 60d gelegt, die in Berührung mit den Kontaktstücken
des Kommutators 60 stehen. Die Leiterl9 und 20 legen über die Bürsten 60c und 60d
auch die wechselnde Potentialdifferenz an die Kontaktstücke des Kommutators 60,
die infolge des Stromflusses nach Kurve 85 zwischen den Elektroden 29 und 30 entsteht.
Der Kommutator 60 bewirkt, daß
die Signale nach Kurve 85 von dem Meßkreis 60g ferngehalten
werden, und er richtet einen Teil der Signale gleich, die durch den Stromfluß nach
Kurve 86 entstehen. Es wird daher über die Ausgangsbürsten 60 e und 60f und die
Filterkette 77 ein Gleichstromsignal an das Registriergerät 78 gelegt.
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Das Registriergerät 78 liefert somit eine Anzeige der Potentialdifferenz
zwischen den Elektroden 26 und 30, die von dem Stromfluß zwischen den Elektroden
22 und 72 hervorgerufen wird. Diese Kurve wird die lange normale Kurve genannt.
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In gleicher Weise wird das Rechtecksignal nach Kurve 86 zwischen
den Elektroden 23 und 30 über die Leiter 17 und 20 und die Eingangsbürsten 61c und
61d an die Kontaktstücke des Kommutators 61 gelegt. Die Leiter 17 und 20 führen
auch die wechselnde Potentialdifferenz, die infolge des Stromflusses nach Kurve
85 zwischen den Elektroden27 und 30 entsteht. Der Kommutator 61 hat die Aufgabe,
diese Signale vom Meßkreis fernzuhalten und einen Teil der Signale gleichzurichten,
die durch den Stromfluß nach Kurve 86 entstehen. Es wird also ein Gleichstromsignal,
dessen Form der Kurve 88 entspricht, von den Ausgangsbürsten 61e und 61f über die
Filterkette 79 an das Registriergerät 80 gelegt.
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Das Registriergerät zeichnet eine Kurve auf, die der Potentialdifferenz
zwischen den Elektroden 23 und 30, hervorgerufen durch den Stromfluß zwischen den
Elektroden 22 und 72, entspricht. Diese Kurve wird die kurze normale Kurve genannt.
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Aus dem Gesagten geht hervor, daß infolge des Gleichlaufes der Kommutatoren
55, 59, 60 und 61 zugleich mit den lateralen Widerstandskurven drei verschiedene
normale Widerstandskurven aufgezeichnet werden. Jede Gleichstrompotentialdifferenz,
die infolge des natürlichen Erdpotentials zwischen der entfernten Elektrode 30 und
einer der Potentialelektroden auftritt, wird durch die Kommutierung in einen Wechselstrom
umgewandelt. Diese Wechselstromkomponente wird durch die Filterketten ausgesiebt.
Das Ergebnis ist, daß die beschriebenen Widerstandsmessungen von jeder durch das
natürliche Erdpotential hervorgerufenen Komponente völlig frei sind.
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Um gleichzeitig mit den sechs genanntenWiderstandskurven die Kurve
des natürlichen Erdpotentials aufzuzeichnen, werden Gleichstromsignale benutzt,
die von der Elektrode 23 aufgenommen werden. Sie werden über den Leiter 17 zum Kommutator
62 geleitet, der in diesem Falle besser als rotierender Unterbrecher bezeichnet
werden könnte.
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Die Elektrode 23 wird über das feststehende Kontaktstück32a und das
bewegliche Kontaktstück32 periodisch mit dem Leiter 17 und der Eingangsbürste 62
c des Kommutators 62 verbunden. Die Eingangsbürste steht in dauernder Verbindung
mit dem Kontaktstück 62 a des Kommutators 62. Während des Zeitabschnittes, in dem
der Leiter 17 auf diese Weise mit der normalen Elektrode 23 verbunden ist, dient
die letztere zur Aufnahme des natürlichen Gleichstrompotentials. Da die von der
Elektrode 23 aufgenommenen Signale nur während desjenigen Zeitabschnittes an den
Kommutator 62 weitergeleitet werden, in dem das bewegliche Kontaktstück 32 den festen
Kontakt 32 a berührt, werden die natürlichen Erdpotentiale in ein intermittierendes
Gleichstromsignal umgewandelt, das der Kurve89 der Fig.2 entspricht. Infolge des
Stromflusses zwischen den
Elektroden 22 und 72 wird die Elektrode
23 von einem Wechselstrom-Rechtecksignal beaufschlagt, das der Kurve 86 entspricht.
Ein Teil dieses Signals erscheint zwischen dem Leiter 17 und Erde. Während eines
Teiles des Zeitabschnittes, in dem die Elektrode 23 nicht mit dem Leiter 17 verbunden
ist, erscheint zwischen dem Leiter 17 und Erde außerdem ein Rechtecksignal, das
durch den Strom nach Kurve 85 hervorgerufen und von der Elektrode 27 aufgenommen
wird. Hinzu kommt, daß ein Teil des Gleichstromsignals, das vom natürlichen Erdpotential
herrührt, von der Elektrode 27 aufgenommen und durch den Relaisschalter35 in ein
intermittierendes Gleichstromsignal verwandelt wird, das der Kurve 92 der F i g.
2 entspricht. Dieses Signal gelangt zum Leiter 17. Daraus geht hervor, daß sowohl
die beiden Wechselstromsignale (nach den Kurven 85 und 86) als auch die beiden intermittierenden
Gleichstromsignale (nach den Kurven 89 und 92), die zwischen dem Leiter 17 und Erde
auftreten, an die Eingangsbürste 62c des Kommutators 62 gelegt werden. Da dieser
Kommutator der Wirkung nach ein rotierender Unterbrecher ist, der den Strom nur
zu gewissen Zeitabschnitten weiterleitet, schaltet er die Ströme nach den Kurven
85 und 92 aus. Wie aus F i g. 2 ohne weiteres zu ersehen, ermöglicht der Kommutator
62 nur zu den Zeiten eine Weiterleitung des Stromes zum Meßgerät 83, in denen die
Kurven 85 und 92 den Wert Null haben. Es werden daher zum Meßgerät nur die Ströme
weitergeleitet, die den Kurven 89 und 86 entsprechen. Infolge der geringeren Breite
des Kontaktstückes des Kommutators 62 wird von diesen Kurven nur der mittlere Teil
herausgeschnitten, wie ebenfalls aus Fig.2 zu ersehen. An den Meßkreis werden somit
zwei Ströme geleitet, die den Kurven 93 und 99 der F i g. 2 entsprechen. Der Strom
nach Kurve 93 ist ein intermittierender Gleichstrom, der nach Kurve 95 ein Wechselstrom
von Rechteckform. Durch die Filteranordnung 82 wird die Wechselstromkomponente 95
ausgesiebt, so daß das Registriergerät 83 lediglich einen geglätteten Gleichstrom
erhält, der aus der Kurve 93 gewonnen wird und eine Anzeige der natürlichen Potentialdifferenz
zwischen der Elektrode 23 und Erde darstellt. Die rechte Seite des Meßgerätes 83
ist, wie aus Fig. 1 zu ersehen, an Erde gelegt. Durch das Registriergerät 83 wird
daher gleichzeitig mit den sechs Widerstandskurven eine Kurve des natürlichen Potentials
aufgezeichnet. Der Kondensator 81 verhindert den Durchgang von Gleichstrom und trennt
somit die Meßkreise für das natürliche Potential von der entfernten Elektrode 30
während der Zeit, in der die über den Kommutator 61 geleiteten Signale gemessen
werden. Der Fluß des Wechselstromes zum Kommutator 61 wird durch den Kondensator
81 nicht gehindert.
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Zusammenfassend läßt sich die Arbeitsweise der beschiebenen Anordnung
folgendermaßen darstellen: Durch die Umdrehung des kombinierten Kommutators 53 mit
vorzugsweise gleichbleibender Geschwindigkeit beim Herablassen oder Heraufholen
der Sonde 12 aus dem Bohrloch 10 wird ein periodisch in seiner Richtung wechselnder
Stromfluß zwischen den Stromelektroden 22 und 24 erzeugt.
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Diese Wechselstromimpulse können zu den lateralen Elektroden27, 28
und 29 gelangen und diese beaufschlagen. Zusammen mit der entfernten Elektrode 30
sind sie imstande, Signale zu erzeugen und diese
zu den Kommutatoren 56, 57 und 58
weiterzuleiten.
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Diese Kommutatoren sind dazu bestimmt, die Wechselstromsignale von
Rechteckform, die zwischen den lateralen Elektroden und der entfernten Elektrode
30 erscheinen, gleichzurichten und ein gleichgerichtetes Signal auf die Registriervorrichtungen
67, 69 und 71 zu geben. Hierdurch werden gleichzeitig drei laterale Widerstandskurven
erhalten. Der Kommutator 55 erzeugt einen periodisch wechselnden Stromfluß zwischen
der Elektrode 22 und der Erdelektrode 72. Dieser Stromfluß beaufschlagt die Potentialelektroden
23, 25 und 26. Diese Elektroden im Verein mit der entfernten Elektrode 30 senden
Signale zu den Kommutatoren59, 60 und 61, die von diesen gleichgerichtet werden,
um nach Passieren der Filterketten ein Gleichstromsignal an die Registriervorrichtungen
76, 78 und 88 zu legen.
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Dabei werden gleichzeitig drei normale Widerstandskurven aufgezeichnet.
Die Schaltvorrichtung 31 der Sonde arbeitet in Synchronismus mit dem wechselnden
Stromfluß, der von den Kommutatoren 54 und 55 herrührt. Sie verbindet abwechselnd
jeden der Leiter 17, 18 und 19 zunächst mit einer der lateralen Potentialelektroden
und dann mit einer der normalen Potentialelektroden. Hierdurch wird eine Verringerung
der Leiter des Kabels 13 erreicht. Das Signal des natürlichen Erdpotentials, das
zwischen der Elektrode 23 und Erde aufgenommen wird über den Kommutator 62 zur Registriervorrichtung
83 geleitet.
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Dadurch entsteht eine Aufzeichnung der Kurve des natürlichen Erdpotentials
gleichzeitig mit den sechs Widerstandskurven. Somit können mit einem sechsadrigen
Kabel gleichzeitig sechs Widerstandskurven und eine Potentialkurve aufgenommen werden.
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Bisher war die Höchstzahl von Kurven, die mit einem sechsadrigen Kabel
aufgenommen werden konnte, drei Widerstandskurven und eine Potentialkurve. Es sei
darauf hingewiesen, daß die Zahl der Widerstandskurven, die mit einem Gerät nach
der Erfindung aufgenommen werden können, dadurch vermehrt werden kann, daß zusätzliche
Kabelleiter und zusätzliche Paare von Elektroden vorgesehen werden, wobei zu jedem
zusätzlichen Leiter ein zusätzliches Elektrodenpaar gehört. Umgekehrt kann die Zahl
der Widerstandskurven dadurch verringert werden, daß man einen der Leiter des Kabels
und zwei zugehörige Sondenelektroden fortläßt. Dadurch wird die Zahl der Widerstandskurven
auf zwei verringert. Bei der beschriebenen Anordnung, bei der ein Leiter für die
entfernte Elektrode 30 und zwei zusätzliche Leiter für die Stromelektroden 22 und
24 erforderlich sind, ist die kleinste Zahl der erforderlichen Leiter vier. Die
Zahl der Widerstandskurven, die gewonnen werden können, steht zu der Zahl der Leiter
des Kabels 13 in folgender Beziehung: x (n = 3)2. Hierin bedeutet x die Zahl der
Widerstandskurven, die gleichzeitig aufgenommen werden können, und n die Zahl der
Leiter des Kabels. Mit einer Vorrichtung nach der Erfindung kann daher ohne Erhöhung
der Leiterzahl eine größere Anzahl von Widerstandskurven aufgenommen werden als
bisher, oder es kann bei gleicher Anzahl von Widerstandskurven die Zahl der Leiter
im Kabel verringert werden.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die in F i g. 1 dargestellte Anordnung
und Schaltung der Potential-und Stromelektroden lediglich beispielsweise angeführt
wurde und daß auch die Abstände der Elektroden
so geändert werden
können, daß jede gewünschte Widerstandskurve aufgenommen wird. So können beispielsweise,
wie in F i g. 3 dargestellt, die Bürsten 56 c, 57 c, 58 c, 59 c, 60 c und 61 c,
die untereinander verbunden sind, mit der Erdelektrode 72 a und die Ausgangsbürste
55 c des Kommutators 55 über den Leiter 20 mit der entfernten Elektrode 30 verbunden
werden. Dabei werden die in F i g. 1 dargestellten Verbindungen also umgekehrt.
Darüber hinaus kann der Kommutator 62 fortgelassen werden, wenn die Anordnung nach
F i g. 3 gewählt wird, bei der die natürliche Potentialkurve mit Hilfe der Elektrode
für die kurze normale Widerstandskurve gemessen wird. Bei der in F i g. 3 gezeigten
Anordnung ist der Leiter 17, der zur Sonde 12 führt, über den Kondensator 81, an
dessen Klemmen die Filteranordnung82 und die Registriervorrichtung 83 in Reihe gelegt
sind, mit dem Kommutator 61 verbunden. Der Kommutator läßt sowohl die Wechselstromwelle,
die infolge des Stromflusses von der Elektrode 22 zur Elektrode 30 zwischen der
Elektrode 23 und der Erdelektrode 72a erscheint, als auch das Gleichstromsignal
durch, das von den gleichen Meßelektroden aufgenommen wird. Die von dem natürlichen
Erdpotential herrührenden Gleichstromsignale zwischen den Elektroden 23 und 72 a
erscheinen an den Klemmen des Kondensators 81, wo sie durch den aus dem Filterteil
82 und der Registriervorrichtung 83 bestehenden Anzeigekreis gemessen werden.
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Das vom natürlichen Erdpotential herrührende Gleichstromsignal, das
als Rechteckwelle zwischen den Ausgangsbürsten 61 e und 61f erscheint, fließt über
den im Nebenschluß liegenden Kondensator 84, um den Kreis zu schließen. Ein Teil
des Wechselstromsignals in Rechteckform, das durch den Stromfluß zwischen den Elektroden
22 und 30 hervorgerufen wird, gelangt über den Kondensator 81 zum Kommutator 61,
wo es gleichgerichtet wird, um die normale Widerstandskurve in der weiter oben beschriebenen
Weise zu erhalten. Man erkennt, daß die durch die Anzeigevorrichtung 83 aufgezeichneten
Signale des natürlichen Erdpotentials keinen Einfluß auf die Registriervorrichtung
80 haben, da diese Signale durch den Kommutator 61 in eine Wechselstromwelle von
Rechteckform verwandelt werden, die durch die Filterkette 82 eliminiert wird.
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In Fig.1 wurde die Erdelektrode 72 als Rückleitung für den Kommutator
55 benutzt. Sie kann auch über einen Leiter des Kabels mit einer geeigneten Bohrlochelektrode
verbunden werden. Bei dieser Abänderung, bei der ein Leiter für die entfernte Elektrode
und drei Leiter für die Stromelektroden erforderlich sind, ist die Mindestzahl von
Leitern fünf. Bei einer derartigen Anordnung ist die Beziehung zwischen der Zahl
der Widerstandskurven, die aufgenommen werden können, zur Zahl der Leiter im Kabel
die folgende: x = (n - 4)2. Hierbei stellt x die Zahl der gleichzeitig aufgenommenen
Widerstandskurven und n die Zahl der Leiter im Kabel dar.