DK164419B - Induktionsloggesonde med metalunderstoetning - Google Patents

Description

i

DK 164419 B

Den foreliggende opfindelse angår et borehulsloggeapparat til undersøgelse af egenskaberne ved underjordiske formationer, som et borehul går igennem, og navnlig en induktionsloggesonde.

5 Et induktionsloggeapparat omfatter i princippet en sendespole og en modtagespole, der er monteret på en understøtning og beliggende i aksial afstand fra hinanden i borehullets retning. Sendespolen energi forsynes af en vekselstrøm ved en frekvens, som typisk er 20 kHz, og frembringer et magnetfelt, der i den omgivende formation 10 inducerer hvirvelstrømme, som løber koaksialt med borehullet, og hvis styrke er proportional med formationens konduktivitet. Feltet, som igen frembringes af disse strømme, inducerer i modtagespolen en elektromotorisk kraft. Ved passende behandling af signalet fra modtagespolen fås et mål for formationens konduktivitet.

15 I de sædvanlige induktionsloggesonder er understøtningen for spolerne i form af en rørformet kappe af ikke ledende materiale, såsom glasfiberforstærket epoxyharpiks (se f.eks. US patentskrifterne nr. 3.179.879, 3.147.429 og 3.706.025). Det er altid blevet antaget at 20 på grund af det meget lave niveau af signalet fra modtagespolen, er det kritisk at minimere enhver tilstedeværelse af ledende materiale i nærheden af spolerne for at undgå forstyrrende strømme, som løber i nærheden af spolerne og skaber en støjkomponent ("sondefejl") se f.eks. publikation S.P.E. 12.167 (Society of Petroleum Engineers) 25 "The Electromagnetic Wave Resistivity MWD Tool" af P.R. Rodney et al, præsenteret på 58th Annual Technical Conference and Exhibition,

San Francisco, 5-8 oktober 1983, side 1, venstre spalte, 2. afsnit.

En åbenbar ulempe ved anvendelse af understøtninger af syntetisk harpiks er, at de er meget skøre under brugen og blandt de forskel -30 lige typer af loggeapparater er induktionssonderne anset for at være de mest skrøbelige. Da endvidere anordninger til måling under boring skal bygges omkring en krave af stål (eller andet materiale med høj styrke), i hvilken boremudderet kan cirkuleres, er det blevet antaget, at induktionsværktøjer ikke kan anvendes i forbindelse med 35 måling under boring, som påpeget i den ovennævnte S.P.E. publikation.

Det skal understreges, at fuldstændig udelukkelse af metaldele i nærheden af spolerne er umulig, fordi elektriske ledninger er

DK 164419 B

2 nødvendige for at strømforsyne sendespolen og føre signalet fra modtagespolen. I sædvanlige induktionssonder er ledningerne i form af stive trykmodstandsdygtige, fieriags koaksialkabler. Disse kabler har koaksiale metal-"lag" isoleret fra hinanden, idet de indre lag 5 virker som ledere, der fører signaler, medens de ydre lag tilvejebringer den mekaniske styrke og en afskærmning for lederne. Disse kabler og diskontinuiteterne ved forbindelsen med spolerne giver under tilstedeværelsen af sendefeltet anledning til hvirvelstrømme, som frembringer en fejl i udgangssignalerne. Når der er tale om 10 formationer med lav konduktivitet, kan denne fejl være af samme størrelsesorden som nyttesignalet. Endvidere er denne fejl stærkt udsat for temperaturdrift, og dens værdi ved rumtemperatur er væsentlig forskellig fra dens værdi i borehulsmiljøet, hvor temperaturen kan være over 150°C. Fejlen kan endvidere variere med 15 alderen af udstyret, f.eks. på grund af ældning af det syntetiske harpiks og bøjningen, som kan påvirke understøtningen.

I US patentskrift nr. 3.249.858 er det blevet foreslået at anvende en understøtning af metal med henblik på at forøge den mekaniske 20 styrke. Dette patentskrift viser, at for at minimere frembringelsen af forstyrrende strømme i metal understøtningen, skal denne omfatte en diametral gennemgående slids, der strækker sig over i det væsentlige hele dens længde. Patentskriftet angiver også, at spolerne skal være fremstillet af cirkulære vindinger, der er forbundet med 25 hinanden ved hjælp af lineære ledende segmenter, hvis midtpunkter er placeret i det diametrale plan for slidsen. Det skal imidlertid bemærkes, at forøgelsen af den mekaniske styrke er begrænset af slidsen, som går gennem understøtningen, og også at de problemer, som opstår på grund af tilstedeværelsen af de elektriske ledninger, 30 ikke er afhjulpet.

Fra US patentskrift nr. 3.305.771 kendes et borehulsloggeapparat, hvor sende- og modtagespoler viklet på ringkerner er anbragt på en ledende borestreng, som ved hjælp af kontaktorganer over og under 35 spolerne er i elektrisk kontakt med borehullets væg. Dette kendte apparat anvender et elektrisk felt i den omgivende formation til at frembringe et mål for formationens konduktivitet. Det er derfor nødvendigt, at borestrengen er i elektrisk kontakt med formationerne enten via direkte berøring eller ved hjælp af særlige

DK 164419 B

3 kontaktorganer.

Fra GB 2.146.126 kendes et elektromagnetisk borehulsloggeapparat, hvor sende- og modtageantennespol er er anbragt i udsparinger i en 5 borestreng af stål. Apparatet drives ved højfrekvens, f.eks. 2 MHz, idet elektromagnetiske bølger fra sendeantennen efter udbredelse gennem de omgivende borehulsformationer inducerer elektriske strømme i modtagerantennerne.

10 De to ovennævnte kendte apparater er således af andre typer end den induktive loggesonde, som den foreliggende opfindelse vedrører.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en induktionsloggesonde med en særlig god mekanisk styrke og robusthed, 15 som frembyder en lav, stabil og forudsigelig sondefejl, hvor anvendelsen af fieriags koaksialkabler til forbindelserne til og fra spolerne er undgået, og som kan indsættes i en kombination af loggeværktøjer på et hvilket som helst sted i kombinationen samt er egnet til måle-under-boring anvendelser.

20

Ifølge opfindelsen opnås dette med en induktionsloggesonde af den art, der er indrettet til forskydning i et borehul til undersøgelse af formationerne, som borehullet går igennem, omfattende i det mindste en sendesolenoidespole til frembringelse af et elektromag-25 netisk felt, som inducerer hvirvelstrømme i formationen, mindst en modtagesolenoidespole, der ligger i aksial afstand fra sendespolen til frembringelse i afhængighed af feltet, som induceres af disse hvirvelstrømme, af et signal, som er en indikation for formationens konduktivitet, og en langstrakt understøtning til montering af 30 spolerne i koaksial og med indbyrdes afstand liggende stilling, hvilken induktionsloggesonde ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at det elektromagnetiske felt er i det væsentlige frit for dielektriske effekter, og at understøtningen er fremstillet af elektrisk ledende materiale og i nærheden af spolerne har i det mindste en i 35 det væsentlige kontinuerlig og aksesymmetrisk ydre overflade til at begunstige passagen af hvirvelstrømme omkring overfladen.

Når det elektromagnetiske felt således er i det væsentlige frit for dielektriske effekter, hvilket i praksis opnås ved at arbejde med

DK 164419 B

4 frekvenser inden for området 10-400 kHz, bliver forskydningsstrømmene negligible således, at udgangssignalet ikke afhænger af formationens dielektricitetskonstant, men kun af dens konduktivitet. Når understøtningen er af et godt ledende materiale med en kontinuerlig 5 aksesymmetrisk ydre overflade, er den næsten ækvivalent med en perfekt leder. Det tangenti ale elektriske felt bliver 0 ved overfladen af understøtningen, og der frembringes derfor ikke noget elektromagnetisk felt i det lukkede indre rum i understøtningen, som derfor er en effektiv elektromagnetisk skærm. Idet direkte kobling 10 mellem lederne og spolerne derved er undgået, kan der også anvendes simple ledere. Endvidere er sondefejlen, som frembringes af hvirvelstrømmene omkring understøtningen, lille som følge af anvendelsen af godt ledende metal til understøtningen.

15 Fortrinsvis indbefatter understøtningen en ydre muffe, der er fremstillet af et metal med en høj elektrisk konduktivitet, såsom kobber, og en indre kerne af et materiale med mindre konduktivitet, men højere styrke, såsom rustfrit stål.

20 Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor figur 1 skematisk viser en udførelsesform for en induktionsloggesonde ifølge opfindelsen og det dermed forbundne 25 overfladeudstyr, figur 2 et forstørret detail biIlede af en spoleenhed i apparatet i figur 1 i en første udførelsesform, figur 3 en modificeret udførelsesform for spoleenheden, figur 4 en induktionsloggesonde ifølge opfindelsen indrettet til 30 måle-under-boringdrift, figur 5 et langsgående billede delvis i snit af en foretrukken udførelsesform for induktionsloggesonden, og figur 6 et snit efter linien 6-6 i figur 5. 1 På tegningen viser fig. 1 en induktionsloggesonde 10 til undersøgelse af de geologiske formationer 11, som et borehul 12 går igennem. Borehullet er fyldt med borevæske 13. Apparatet er ophængt i et fieriederkabel 14, som er ført over en skive 15 og viklet på et spil

DK 164419B

5 16, som er en del af overfladeudstyret i forbindelse med loggesonden nede i hullet. Overfladeudstyret forsyner apparatet 10 via kablet 14 med elektrisk energi og signaler til styring af dets drift, og modtager fra apparatet 10 målesignaler. Overfladeudstyret indbefat-5 ter organer 17 til behandling og registrering af disse signaler. Der findes en føler 17a til detektering af kablets bevægelse. Signalerne fra følerne 17a angiver den øjeblikkelige dybde af apparatet nede i hullet og føres til behandlingsorganerne for dybdetilpasning af målesignalerne.

10

Apparatet 10 nede i hullet omfatter en elektronisk patron 18, der er forbundet med kablet 14 over et kabel hoved 19. Patronen 18 indbefatter en telemetripatron 20, som omsætter signalerne til overfladeudstyret frembragt af apparatet nede i hullet til et format, der 15 er egnet til transmission gennem kablet.

Apparatet 10 nede i hullet omfatter også en langstrakt understøtning 30, hvis øverste ende er fastgjort til patronen 18. Understøtningen 30 bærer et spolesystem, som omfatter en sendespole 31 og en modta-20 gespole 32 koaksialt med og i afstand fra hinanden i den langsgående retning af understøtningen 30. Sendespolen 31 strømforsynes for at frembringe et magnetfelt, der i formationen inducerer hvirvelstrømme, som løber koaksialt med understøtningens akse. Modtagespolen frembringer i afhængighed af feltet, som skabes af disse strømme, et 25 udgangssignal, der repræsenterer konduktiviteten af formationen. Arbejdsfrekvensen for sendespolen er en sådan, at feltet, som etableres i formationerne, kan betegnes som et "quasistatisk" elektromagnetisk felt. Med andre ord er driftsfrekvensen en sådan, at forskydningsstrømmene er negligible, idet ledningsstrømme er 30 overvejende. Frekvensen ligger passende mellem ca. 10 og ca. 400 kHz. Over 400 kHz bliver forskydningsstrømme signifikante, og udgangssignalet ville afhænge ikke kun af formationens konduktivitet, men også af dens di elektricitetskonstant, hvilket ville være uønsket til den foreliggende opfindelses formål. En foretrukken øvre 35 grænse for frekvensområdet er ca. 200 kHz. En foretrukken nedre grænse for frekvensområdet er ca. 20 kHz.

I den skematiske tegning i figur 1 er sonden vist at have kun en sendespole og en modtagespole, men det vil forstås, at hvert

DK 164419 B

6 spolesystem kan omfatte mere end to spoler, f.eks. en eller flere sendespoler, flere modtagespoler og kompenseringsspoler i forbindelse med hver sin af modtagespolerne for at ophæve virkningen af direkte kobling mellem sendespolerne og modtagespolerne. Sonden kan 5 endvidere omfatte flere spolesystemer fordelt over sin længde.

Understøtningen 30 har i hovedsagen rørform og er fremstillet af et metal, fortrinsvis et umagnetisk metal med god elektrisk konduktivitet. Egnede materialer indbefatter kobber og kobberlege-10 ringer og rustfrit stål.

Understøtningen omfatter cylindriske langsgående dele 33, hvis ydre væg 34 er i kontakt med ydersiden, det vil sige med borevæsken, og cylindriske langsgående dele 35 med en ydre diameter, der er mindre 15 end den ydre diameter af delene 33. Delene 35 danner således hulrum 35a til optagelse af spolerne 31 og 32, der er koaksiale med og elektrisk isoleret fra de respektive dele 35. Udførelsesformen vist i figur 1 indbefatter et sådant hulrum for hver spole, men det vil forstås, at en del 35 ligeså vel kan indbefatte et helt spolesystem, 20 det vil sige et hulrum 35a kan indeholde et antal aksialt fordelte spoler. De mellemliggende dele 33 har fortrinsvis en større indvendig diameter end delene 35 og danner indre rum 36, og i udførelsesformen vist i figur 1 er delene 33 og 35 forbundet med tværgående dele 37. Væggene af delen 33 har en tilstrækkelig tykkelse til selv 25 at modstå det hydrostatiske tryk af borehulsvæsken.

Respektive ledere 38, som er lagt inde i understøtningen, forbinder spolerne 31 og 32 med den elektroniske patron 18.

30 Da understøtningen i delene i nærheden af spolerne er fremstillet af et godt ledende materiale og har en kontinuerlig aksesymmetrisk ydre overflade, er den næsten ækvivalent med den perfekte leder. Dette begunstiger frembringelsen af hvirvelstrømme under tilstedeværelsen af det elektromagnetiske felt, som frembringes af sendespolen, 35 hvilke strømme løber omkring overfladen af understøtningen. Som følge heraf bliver det tangentiale elektriske flet tvunget mod 0 ved overfladen af understøtningen, og der frembringes ikke noget elektromagnetisk felt i det lukkede rum, som afgrænses af det indre af understøtningen. Understøtningen udgør derfor en meget effektiv

DK 164419 B

7 elektromagnetisk skærm. Med f.eks. en driftsfrekvens på 20 kHz og en konduktivitet på 5,8 x 10^ S/m (kobber) repræsenterer en tykkelse på 5 mm 10 gennemtrængningsdybder (skindybder). Den forstyrrende virkning af direkte koblinger mellem lederne og spolerne er således 5 elimineret, og det er muligt at anvende simple ledertråde i stedet for de sædvanligt anvendte fieriags koaksial kabl er.

Da det tangenti ale elektriske felt endvidere er i det væsentlige ophævet ved overfladen af understøtningen, er sondefejlen, som 10 frembringes af hvirvelstrømmene, der løber omkring understøtningen, lille. Det har vist sig, at sondefejlen med en fuldstændigt aksesymmetrisk metalunderstøtning er en aftagende funktion af den elektriske konduktivitet af understøtningens materiale og af frekvensen. Det matematiske udtryk for denne variation er E . k . , -1/2 . f-3/2 hvor E betegner sondefejlen, σ konduktiviteten, f frekvensen og k er en koefficient. Følgelig bliver sondefejlen minimeret, hvis der 20 anvendes et metal med høj konduktivitet. En typisk værdi for sondefejlen for understøtningen målt i luft er 2 millisiemens, hvilket er af samme størrelsesorden som udgangssignaler, der fås ved de fleste formationer med høj resistivitet. Endvidere er en meget betydelig fordel ved opfindelsen, at denne sondefejl udviser en meget lav 25 temperaturdrift og er godt forudsigelig. Det er således let at korrigere udgangssignalet for indflydelsen af metal understøtningen ved at subtrahere den veldefinerede sondefejl fra udgangssignalet.

Det forhold, at spolerne er monteret omkring metaldele, bevirker en 30 reduktion af tværsnitsarealet, som er til rådighed for magnetflux-ene, der udsendes af spolen 31 og modtages af spolen 32, idet overfladearealet er afhængigt af afstanden mellem spolerne og den ydre overflade af delene 35. Dette bevirker en reduktion i følsomheden af målingen, men denne reduktion kan der let kompenseres for 35 ved korrekt udformning af spolerne, det vil sige antallet af vindinger af spolerne forøges i forhold til det sædvanlige arrangement med en ikke ledende understøtning.

Det skal bemærkes, at den aksiale afstand mellem enderne af en spole

DK 164419 B

8 og de nærliggende vægge af de tværgående dele 37 passende holdes over en forudbestemt værdi. Den vertikale karakteristik for sonden, når den måles langs den ydre overflade af sonden, udviser skarpe spidser ud for spolerne, idet middel bredden af spidserne er lig med 5 ca. 1 diameter af den respektive spole. For at undgå en eventuel væsentlig ændring af sondens svarkarakteristik vælges afstanden mellem enderne af spolerne og den nærliggende tværgående del lig med i det mindste én diameter af den respektive spole. Hvis et antal spoler er anbragt i ét hulrum 35a, skal afstanden mellem hver 10 tværgående del og enden af spolen beliggende nærmest denne tværgående del være mindst lig med ca. 1 diameter af den pågældende spole.

Med andre ord skal den cylindriske del af understøtningen, som bærer en individuel spole eller et helt spolesystem have en aksial dimension, der overstiger den aksiale dimension af spolen (henholdsvis af 15 spolesystemet) på hver side af spolen (henholdsvis af spolesystemet) med mindst ca. 1 diameter af spolen (henholdsvis en diameter af endespolerne af spolesystemet).

I betragtning af det foregående er en understøtning med en fuld-20 stændig aksesymmetrisk og kontinuerlig ydre overflade i delene i nærheden af spolerne det optimale, men udformninger, som afviger lidt fra dette optimum, ligger inden for opfindelsens rammer, forudsat at passagen af hvirvelstrømme omkring understøtningen ikke påvirkes væsentligt. Eksempelvis kan der anvendes et tværsnit, som 25 er i hovedsagen tilsvarende, men forskelligt fra et cirkulært tværsnit, f.eks. polygoner. Små huller dannet i understøtningen, f.eks. for passage af ledere til spolerne, vil heller ikke væsentligt ændre passagen af hvirvelstrømme. På den anden side vil langsgående slidser gennem understøtningen modvirke passagen af hvirvel-30 strømme og være skadelig for understøtningens afskærmningseffekt.

En yderligere fordel ved metal understøtningen er, at den giver sonden en forbedret mekanisk styrke og robusthed, og delene 33 af understøtningen er i sig selv trykmodstandsdygtige.

35

Rummene 36, der er dannet inde i delene 33, kan udnyttes til at indeholde nogle af de elektriske kredsløb i sonden. I dette tilfælde vil der i stedet for at gruppere hele kredsløbet i patronen 18, som vist i figur 1, være en sendeblok, som er forbundet med sendespolen

DK 164419 B

9 31 og anbragt 1 et rum 36 i nærheden af denne spole, og en modtageblok, som er forbundet med udgangen på modtagespolen og på lignende måde er anbragt i et rum 36 i nærheden af modtagespolen.

5 Det skal også bemærkes, at som følge af den mekaniske styrke af understøtningen 30 og muligheden for at føre ledertrådene inde i understøtningen, kan den ovenfor beskrevne induktionssonde kombineres med et (eller flere) loggeapparater af forskellig type (lyd-, kerne-) fastgjort til den nederste ende af induktionssonden. Et 10 sådant apparat er vist med punkterede linier i figur 1 med henvis-ningstallet 40. Lederne, som forbinder dette apparat med telemetri-patronen 20 via det indre rum i understøtningen 30, er også vist med punkterede linier og betegnet med 41. Induktionssonden ifølge opfindelsen kan således indsættes på et hvilket som helst sted i en 15 kombination af loggesonder, medens de sædvanlige induktionssonder med en ikke metallisk understøtning kun kan placeres i bunden af kombinationen.

Figur 2 viser mere detaljeret en egnet kombination af spolerne 31 og 20 32. Hver spole er i form af en spoleenhed 50. Spoleenheden er isoleret fra delen 35 af understøtningen ved hjælp af en isolerende muffe 51, f.eks. af keramik. Muffen 51 er fastgjort til delen 35 ved hjælp af et organ, såsom en stift 52. Muffen 51 bærer flere ringe 53 og flere ringe 54, som er skruet til de respektive ender af den 25 rørformede del 51 på begge sider af spoleenheden, for således at holde denne på plads.

Spoleenheden omfatter en spoleform dannet af to i hovedsagen ringformede understøtningsdele 56, 57 af isolerende materiale, f.eks.

30 keramik, som tilsammen har et rektangulært tværsnit og afgrænser et ringformet indre rum 58. Rummet 58 optager vindingerne 60 af spolen, hvilke vindinger er anbragt koaksialt med aksen for understøtningen 30. Et antal ledende tråde 61 er viklet omkring understøtningsdelen 56, 57 i et toroidearrangement. Hver tråd er afskåret for at 35 forhindre den i at danne en lukket sløjfe, og alle trådene er forbundet med en jordring (ikke vist), og således på det samme jordpotential. Trådene 61 danner en elektrostatisk skærm, som forhindrer enhver elektrostatisk kobling af den respektive spole med den eller de andre spoler eller med borevæsken. Dette arrangement er

DK 164419 B

10 omhandlet mere detaljeret i en patentansøgning med benævnelsen "Shielded Solenoid Coil for Well-Logging" serie no. 551.239 (US patentskrift nr. 4.808.929) tilhørende ansøgeren, og hvortil der henvises.

5

En fluidtæt muffe 62 af ikke ledende materiale, f.eks. af glasfiberforstærket epoxy, er monteret omkring spoleenheden for at beskytte denne mod kontakt med mudderet med tryktætninger 62a ved begge ender. Ringene 53, 54 understøtter muffen 62 på dens indre 10 overflade for at bringe den i stand til at modstå trykket af mudderet. Huller, såsom 63, er dannet i delen 37 af understøtningen for passagen af elektriske ledere, der er forbundet med spolen.

I det ovennævnte tilfælde, hvor der er flere spoler, som er monteret 15 på den samme del 35, skal yderligere ringe svarende til ringene 53 anbringes i rummene mellem spolerne for at holde disse på plads og undestøtte muffen 62, som lukker hulrummet 35a mellem spolerne.

Endvidere viser figur 2 delene 35 og 33 som separate dele med gevind 20 64 ved begge ender af delene 35 for at fastgøre dem til de tværgå ende dele 37, og understøtningen er samlet, efter at spoleenhederne er blevet monteret på delene 35.

Det skal også bemærkes med hensyn til materialet i understøtningen, 25 at delene 33 og 35 kan være fremstillet af forskellige materialer, f.eks. rustfrit stål i delene 33 og kobber eller kobberlegering i delene 35.

En modificeret udførelsesform er vist i figur 3. Spolen 70 er 30 indesluttet i en spoleform 71, som ligner den, der udgøres af delene 56, 57 i figur 2. Spolen er elektrostatisk afskærmet af en opslidset cylindrisk del 72 fremstillet af et ledende materiale med isolerende materiale til at fylde slidserne 73. Ligesom i den ovenfor beskrevne udførelsesform holdes spoleformen på plads af ringe, der er skruet 35 på en rørformet del, hvilke ringe også indgriber med den indre væg af den opslidsede del for at støtte den imod trykket af borehulsvæsken.

En modifikation af de ovenfor beskrevne udførelsesformer ville være

DK 164419B

11 at sætte det indre af hulrummene, som optager spoleenhederne, under samme tryk som trykket af borehulsvæsken. Væskeledninger kunne lægges inde i understøtningen 30 for at forbinde disse hulrum med et sædvanligt trykkompensationsorgan. I dette tilfælde skulle der 5 tilvejebringes væsketætte elektriske gennemføringer for at føre de elektriske forbindelser gennem hulrummenes væg.

Figur 4 viser en induktionssonde ifølge opfindelsen, som er indrettet til måling under boring.

10

Sonden 80 er beliggende over borekroneenheden 82. Understøtningen for spolerne tilvejebringes af en sektion af vægtrøret 83, en rørformet del af stål, som sædvanligvis er forbundet med den ne-derste ende af borestrengen for at monteres over borekroneenheden.

15 Boremudderet cirkuleres under boreoperationen gennem den centrale boring 84 i vægtrøret. Vægtrøret har en stor tykkelse for at give borekronen en passende vægt til boreformål.

Figur 4 viser kun to spoler, en sendespole 85 og en modtagespole 86, 20 men det vil forstås, at en ikke vist kompensationsspole er forbundet med modtagespolen til det ovenfor forklarede formål, og ponden kan omfatte flere spolesæt med forskellige afstande fra sendespolen.

Alle disse spoler vil være anbragt på samme måde som spolerne 85 og 86.

25 Vægtrørsektionen 83 har dele med reduceret ydre diameter, som således danner cirkulære udsparinger eller hulrum 87, hvori spolerne er anbragt, idet hver spole er indlagt i en muffe 88 af gummi eller lignende materiale, som udfylder hulrummet. Gummi fyldningen er en 30 sådan, at den ydre overflade af muffen 88 er i det væsentlige plan med den cylindriske ydre overflade af delene 89 af vægtrørsektionen 83, som er udsat for borehulsvæskerne. Hvert hulrum 87 har en central cylindrisk del 90 med en ydre diameter Dj, der er mindre end den ydre diameter Dg af delen 89, idet den respektive spole er 35 anbragt omkring denne centrale del, og keglestubformede dele 91 forbinder den centrale del 90 med delene 89 af vægtrøret. Den aksiale dimension af de keglestubformede dele er passende lig med ca. 1. diameter af den respektive spole.

DK 164419 B

12

Signaler, som føres til sendespolen og modtages fra modtagespolerne, overføres af ikke viste ledere, som fortrinsvis er lagt i langsgående riller, der er dannet af den ydre overflade af vægtrøret og fyldt med et egnet isolerende og beskyttende materiale. Disse ledere 5 er forbundet med en ikke vist elektronisk patron beliggende inde i vægtrøret ved det øverste af induktionssonden.

I en foretrukken udførelsesform er et lag 92 af kobber eller andet godt ledende materiale dannet i det mindste på den centrale del 90 10 af hvert hulrum for at tilvejebringe en overflade med høj konduktivitet i nærheden af spolerne, idet vægtrørssektionen 83 ellers er af stål, som angivet ovenfor.

Figur 5 viser et billede delvis i snit af en foretrukken udførel-15 sesform for induktionssonden ifølge opfindelsen.

I udførelsesformen i figur 5 er en sendespoleenhed vist ved 100, og et antal sæt af solenoidespoler er tilvejebragt, idet hvert spolesæt indbefatter en modtagespole og en kompensationsspole, der er udfor-20 met og placeret således, at den ophæver virkningen af den direkte kobling af sendespolen til den respektive modtagespole. Modtagespoler med forskellige afstande fra sendespolen er vist ved 101, 102, og kompensationsspolerne, som hver for sig er knyttet til modtagespolerne, er vist ved 10Γ, 102'. Alle spolerne er anbragt omkring 25 en central understøtning 105 med en ydre cylindrisk overflade med cirkulært tværsnit, som det fremgår af snittet i figur 6. Endedelen 106, 107 med større diameter er fastgjort til understøtningen 105 ved begge dens ender. En rørformet muffe 108 af glasfiberepoxy er monteret omkring spolerne for at forhindre kontakt med borehulsvæs-30 kerne. Muffen holdes på plads mellem endedelene 106, 107, idet muffen har samme ydre diameter som endedelene 106, 107. De frie rum i det ringformede rum 110 dannet mellem den centrale understøtning 105 og muffen 108 er fyldt med under tryk stående olie, og i dette øjemed er de i forbindelse med et trykkompensationsorgan vist ved 35 111 i nærheden af den nederste endedel 107. Kompensationsorganer 111, et sædvanligt element i borehulsloggesonder, tjener til at sætte trykket, som findes i det ringformede rum 110, under tryk, som er lidt større end trykket af borehulsvæskerne, så at differenstrykket på muffen 108 er lille.

DK 164419 B

13

Snittet i figur 6 viser en foretrukket udførelsesfonn for den centrale understøtning 105. Understøtningen omfatter to dele, en ydre muffe 115, fortrinsvis af et godt ledende metal, såsom kobber eller en kobberlegering, og en indre kerne 116, fortrinsvis af et 5 metal med højere styrke, såsom rustfrit stål. Den ydre muffe er monteret over den indre kerne med en løs pasning for at tage hensyn til forskellen mellem kobber og stål i henseende til varmeudvidelse.

Den indre kerne 116 har et antal langsgående riller 117, som er dannet i dens ydre periferi, for at lederne kan passere. Som vist i 10 figur 6 optager rillerne ledere 118, der er ført inde i en rørformet skærm 119. Selv om hver rille kan optage et par ledere inde i en skærm, er kun en skærm med ledere inden i vist i figur 6. Formålet med skærmen 119 er at minimere interferenser mellem lederne placeret i hosliggende riller. Skærmen kan passende være fremstillet af 15 ferromagnetisk materiale, såsom mumetal. Foruden rillerne 117 har den indre kerne en central langsgående boring 120, som anvendes til at føre en strømforsyningsledning og eventuelt ledere, der er forbundet med andre loggeapparater ophængt i induktionsloggesonden ifølge den foreliggende opfindelse. Rillerne 117 og den centrale 20 boring 120 er i væskeforbindelse med det ringformede rum 110 gennem ikke viste radiale huller og er derfor fyldt med olie ved det samme tryk som i det ringformede rum 110. En passende metode til fremstilling af den indre kerne er ekstrudering gennem en matrice med passende udformning.

25

Spolerne kan være i form af de samme spoleenheder som beskrevet under henvisning til figur 2. Modtagespolen og den tilhørende kompensationspole kan være anbragt på den samme isolerende muffe af keramik som vist for spolerne 101 og 101', idet den respektive muffe 30 er vist ved 122, eller de kan være anbragt på separate isolerende muffer som vist ved spolerne 102, 102'. Radiale huller er dannet gennem den ydre muffe 115 af understøtningen for at føre ledere 123, der er forbundet med modtage- og kompensationsspolerne, medens en anden leder 124 forbinder spolerne i hvert par med hinanden.

35

Udfyldningselementer 125, f.eks. af epoxy, er anbragt i det ringformede rum 110 mellem spolerne for at reducere mængden af olie, som skal sættes under tryk af kompensationsorganet 111, og dermed længden af dette organ.

DK 164419 B

14

Den elektroniske patron, som er nødvendig for drift af senderen, er vist skematisk ved 130 i nærheden af den nederste ende af sonden med en trykskillevæg 131 anbragt mellem kompensationsorganet 111 og patronen 130. Den elektroniske patron 132, som er forbundet med 5 modtagespolerne, er anbragt i nærheden af den øverste ende af sonden ligeledes med en tryksski 11evæg 133 mellem patronen 132 og spolesektionen af sonden. Figur 5 viser også en udførelsesform for den øverste endedel og den nederste endedel af spolesektionen af sonden.

I den nederste endedel er to halvringe 135, 136 spændt over enden af 10 den indre kerne, som har en periferisk rille 137 for indgreb med en indre krave 138 af halvringene. Halvringene ligger an mod enden af kobbermuffen og er fastgjort til hinanden ved hjælp af ikke viste bolte, så at de danner en muffe, der er drejelig omkring enden af understøtningskernen. En muffe 140 er ført ind over halvringene og 15 fastholdt imod drejning i forhold til understøtningskernen 116 ved hjælp af en kile 141, som indgriber i kilenoter dannet i understøtningen og muffen 140. Muffen 140 har en del 142 med reduceret ydre diameter, over hvilken den ydre muffe 108 passer. Huset 145 for kompensationsorganet er forbundet med muffen 140 ved hjælp af en 20 møtrik 148, der er anbragt mellem muffen 140 og endedelen af huset 145 og i gevindforbindelse med dette, idet møtrikken 148 er fastgjort mod aksi al forskydning i forhold til muffen 140 ved hjælp af et låseorgan 149. Ved at dreje møtrikken ved hjælp af en speciel skruenøgle, forskydes huset aksialt i forhold til muffen 140 og 25 dermed i forhold til understøtningen for spolerne. Endvidere er rillerne 117 ved deres ender forbundet med skrå passager 121, som fører ind i den centrale boring 120.

Arrangementet ved den øverste ende af spolesektionen indbefatter en 30 muffe 160, der har gevind 161, som indgriber med gevind dannet på kernen 116 i understøtningen i nærheden af dens ende. Muffen har en del 163 med reduceret ydre diameter, over hvilken den ydre muffe 108 passer. Muffen 160 er forbundet med huset 165 for trykskillevæggen 133 ved hjælp af en møtrik 166 svarende til møtrikken 148 i gevind-35 indgreb med muffen 160 og fastholdes imod aksial forskydning i forhold til huset 165.

Selve trykski 11 evæggen, der skematisk er vist ved 170, er en sædvanlig udstyrsdel i borehulsloggesonder og har aksi alt orienterede

DK 164419 B

15 passager (ikke vist), som optager trykmodstandsdygtige gennemføringer, til hvilke ledere er forbundet på begge sider. Et mellemliggende rørformet organ 171 er anbragt mellem skillevæggen 170 på den ene side og muffen 160 og enden 172 af spoleunderstøtningen på 5 den anden side. Enden 172 af understøtningskernen 116 har en reduceret ydre diameter og er i indgreb i en ringformet udsparing i det mellemliggende rørformede organ 171. En skrueformet trykfjeder 173 er anbragt mellem det mellemliggende organ 171 og enden af understøtningen 172 for at udøve et fjedrende tryk på skillevæggen.

10 Aksialt orienterede passager 175, 176 er dannet henholdsvis i det mellemliggende organ 171 og muffen 160 for lederne, der er forbundet med spolerne. Passagerne 176 står i forbindelse med de respektive riller 117 i understøtningen over en del 178, der er fastgjort til understøtningen og har et respektivt antal radiale slidser for 15 ledernes passage.

20 25 30 35

Claims (17)

1. Induktionsloggesonde indrettet til forskydning i et borehul (12) til undersøgelse af formationerne (11), som borehullet går 5 igennem, omfattende i det mindste en sendesolenoidespole (31;85) til frembringelse af et elektromagnetisk felt, som inducerer hvirvelstrømme i formationen, mindst en modtagesolenoidespole (32;86), der ligger i aksi al afstand 10 fra sendespolen til frembringelse i afhængighed af feltet, som induceres af disse hvirvelstrømme, af et signal, som er en indikation for formationens konduktivitet, og en langstrakt understøtning (30;89) til montering af spolerne 15 (31,32;85,86) i koaksial og med indbyrdes afstand liggende stilling, kendetegnet ved, at det elektromagnetiske felt er i det væsentlige frit for dielektriske effekter, og at understøtningen (30;89) er fremstillet af elektrisk ledende materiale og i nærheden 20 af spolerne har i det mindste en i det væsentlige kontinuerlig og aksesymmetrisk ydre overflade til at begunstige passagen af hvirvelstrømme omkring overfladen.

2. Sonde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den i det 25 væsentlige kontinuerlige og aksesymmetriske ydre overflade strækker sig forbi enden af den respektive spole i langsgående retning med i det mindste ca. én diameter af spolen på begge sider af spolen.

3. Sonde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at understøt-30 ni ngen omfatter en ydre muffe (115) af et første materiale med høj konduktivitet og en indre kerne (116) af et andet materiale med en højere mekanisk styrke end det første materiale, hvilken indre kerne har en ydre diameter, der i det væsentlige er lig med den indre diameter af den ydre muffe. 35

4. Sonde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den ydre muffe (115) er fremstillet af kobber eller kobberlegering, og at den indre kerne (116) er fremstillet af rustfrit stål. DK 164419 B

5. Sonde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den indre kerne (116) har langsgående riller (117) dannet i sin periferi, hvilke riller (117) sammen med den indre overflade af den ydre muffe danner respektive passager, således at ledere (118) kan føres gennem 5 understøtningen.

6. Sonde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den indre kerne (116) yderligere afgrænser en central langsgående boring (120). 10

7. Sonde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at driftsfrekvensen for sendespolen ligger mellem ca. 10 kHz og ca. 400 kHz.

8. Sonde ifølge krav 1 eller 7, kendetegnet ved, at 15 understøtningen har mindst en første langsgående del (35) til montering af spolerne i koaksial og med indbyrdes afstand liggende stilling og andre langsgående dele (33) på begge sider af den første del, hvor i det mindste den første del (35) har en i det væsentlige kontinuerlig ydre overflade for at begunstige passagen af hvirvel -20 strømme cirkulært omkring overfladen, og de andre dele (33) er udsat for trykket af borehulsvæsken.

9. Sonde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at de andre dele (33) af understøtningen har en større ydre diameter end den 25 første del.

10. Sonde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at den første (35) og de andre dele (33) af understøtningen er forbundet ved hjælp af tværgående dele (37) beliggende i en afstand fra enden af den 30 nærliggende spole, som i det mindste er lig med diameteren af spolen.

11. Sonde ifølge krav 10, kendetegnet ved, at de andre dele (33) af understøtningen har en større indre diameter end de 35 første dele.

12. Sonde ifølge krav 8, k e n d e t e g n e t ved, at understøtningen er fremstillet af kobber eller kobberlegering. DK 164419 B

13. Sonde ifølge krav 1 eller 7, kendetegnet ved, at den langstrakte understøtning (89) er indrettet til forbindelse til en borestreng.

14. Sonde ifølge krav 13, kendetegnet ved, at under støtningen har dele med reduceret ydre diameter for at danne hulrum (87), hvori spolerne (85,86) er anbragt.

15. Sonde ifølge krav 13, kendetegnet ved, at spolerne 10 (85,86) er indlejret i gummilignende materiale.

16. Sonde ifølge krav 14 eller 15, kendetegnet ved, at de nævnte dele har et overfladelag (92) af et metal med en højere konduktivitet end understøtningen. 15

17. Sonde ifølge krav 16, kendetegnet ved, at understøtningen (89) er fremstillet af rustfrit stål, og at det nævnte lag (92) er fremstillet af kobber. 20 25 ' 30 35