NO134133B - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår elektriske apparater for un-dersøkelse av underjordiske grunnformasjoner som gjennomtren-

ges av et borehull, og oppfinnelsen er spesielt rettet mot induksjonsmåle- eller registreringsapparater.

Induksjonsmåleundersøkelser av et borehull som er boret i grunnen, utføres ved å bevege et passende spolesystem gjennom borehullet. Et slikt spolesystem omfatter vanligvis en eller flere sendespoler og en eller flere mottakerspoler, hvilke spoler er montert på en passende bæredel i et fast romlig forhold til hverandre. Sendespolen eller -spolene energiseres med vek-selstrøm for å indusere en sekundær strøm i det tilstøtende grunn-formas jonsmateriale. Det elektromagnetiske felt som er resulta-

tet av denne sekundære strøm, induserer et spenningssignal i mottakerspolen eller -spolene. Dette spenningssignal varierer i avhengighet av ledningsevnen av grunnformasjonsmaterialet. • . I

de for tiden anvendte induksjonsmålesystemer blir bare den del av mottakerspenningen som er i fase med sendestrømmen, målt for å gi en indikasjon på ledningsevnen i grunnformasjonen, eller materialet.

Induksjonsmålesystemer av denne type er omtalt mer utfør-

lig i en artikkel av H.G. Doll med tittel: "Introduction to Induction Logging and Application to Logging of Wells Drilled With Oil Base Mud" i Journal of Petroleum Technology for juni

1949. Som beskrevet i denne artikkel, blir under forutsetning av at de riktige forholdsregler blir tatt, utgangssignalet fra spolesystemet direkte og lineært proporsjonalt med den elektris-

ke ledningsevne av grunnformasjonsmaterialet over størstedelen av de områder av ledningsevneverdier som vanligvis opptrer i grunnen.

Etter omstendighetene kan imidlertid visse ikke-lineære effekter bli av tilstrekkelig størrelse til på merkbar måte å innvirke på spolesystemets utgangssignal og bevirke at dette sig-

nal varierer på ikke-lineær måte i forhold til verdiene for grunn-formas jonenes ledningsevne. Disse ikke-lineære effekter bevirkes av de såkalte elektriske skinneffektfenomener. Størrelsen av disse skinne f f ekt fenomener øker når spolesystemets arbeids frekvens he- ^ .' ves. Det er den samme type effekt eller fenomener som hittil har . opptrådt ved drift av andre typer elektriske kretser og appara-

ter ved høyfrekvens.

Det har vært foreslått forskjellige: teknikker for å korri-,' gere de ledningsevnemåliiiger som utføres ved hjelp av induksjonsmålesystemer, for denne ikke-linearitet på grunn av skinneffekten.

I et slikt system korrigerer en funksjonsformekrets det tilsyne-latende ledningsevnesignal som avledes fra induksjonsmåleverktøy-

et, i overensstemmelse med en forutbestemt funksjon. Et system av denne type er beskrevet i US patent 3 226 663. I et annet system blir fasekvadraturkomponenten av det signal som induseres

i mottakerspolen, addert til den vanlige signalkomponent som er i fase, for å frembringe et ledningsevnesignal som er korrigert for skinneffekten. Dette system er basert på det prinsipp at fasekvadratur-formasjonssignalet er omtrent lik skinneffekt-komponenten av formasjonssignalet som er i fase, over et gitt område av ledningsevne- og frekvensverdier. Et system av denne type er omtalt i US patent nr. 3 147 429.

Så lenge arbeidsfrekvensen i systemet og ledningsevnen i den tilstøtende grunn ikke er for store, vil disse tidligere kjente systemer gi overordenlig nøyaktige målinger av grunnens ledningsevne for tilnærmet alle grunnforhold eller -tilstander. Når imidlertid produktet av frekvensen og grunnens ledningsevne blir meget stor, blir det vanskelig å oppnå en nøyaktig måling av grunnens ledningsevne på grunn av den meget betydningsfulle skinn-ef f ekt. Hvis videre den grunnformasjon som undersøkes, er heterogen og produktet av frekvensen og ledningsevnen samtidig er stor, kompliseres problemene med å oppnå en nøyaktig måling av formasjonens ledningsevne.

De fleste grunnformasjoner som undersøkes ved hjelp av et induksjonsmåleapparat, er sammensatt av et flertall soner med forskjellige ledningsevner. Slike formasjoner betegnes som heterogene i motsetning til en formasjon med bare én ledningsevneverdi, hvilket betegnes som en homogen formasjon. Da hvilket som helst apparat for dette formål, slik de nå er kjent, bare frembringer et utgangssignal som representerer formasjonens ledningsevne, kan det - forsåvidt angår dette signal - bare antas at hele den formasjon eller sone som undersøkes med dette induksjonsmåleapparat,

er homogen.

Heterogeniteten av grunnformasjoner kan i noen grad bestemmes ved å anvende et flertall forskjellige måle- eller registre-ringsinnretninger som undersøker.forskjellige radielle soner av grunnen. Et slikt system er vist ;i' US',patent 3 329 889. Dessuten kan virkningene av grunnformasjonslag,nær det spesielle lag som undersøkes med hensyn til målte ledningsevneverdier, til en viss grad kompenseres for,ved hjelp.av beregningsteknikk, så som omtalt i US patent 3 166 709. I dette siste system blir ledningsevnemålinger utført over et gitt vertikalt grunninter-vall, lagret, og de lagrede målinger kombinert på en slik måte at virkningen av vertikale formasjonssoner utenom den sone som er under betraktning, blir i det vesentlige eliminert.

Skjønt disse tidligere kjente metoder har vist seg tilfreds-stillende hittil, ved måling og/eller kompensering for heterogenitet i grunnformasjonene under de fleste forhold eller tilstander i disse, er det likevel ønskelig å fremskaffe et mer nøyaktig mål for grunnformasjonenes heterogenitet. Det er videre ønskelig å oppnå dette uten å anvende mer enn ett måleapparat og uten at det

kreves kompliserte hukommelses- og regnemaskinsystemer.

Det er derfor et generelt formål med denne■oppfinnelse å

tilveiebringe et apparat innrettet til å muliggjøre mer full-stendig utnyttelse av de iboende ydelser av induksjonsteknikken for borehullslogging for å oppnå data som er karakteristiske for grunnformasjoner som er gjennomtrengt av et borehull.

Nærmere angivelser av oppfinnelsen og de nye og særegne

trekk ved denne er opptatt i patentkravene.

Ved hjelp av en teknikk i henhold til denne oppfinnelse kan det bli oppnådd utgangsparametre som kan være nøyaktige representasjoner av en egenskap ved grunnformasjonen, så som dennes gjennomsnittlige ledningsevne, målinger av to ledningsevneverdier for to radielle partier av formasjonen i forskjellige avstander fra borehullet, eller også en indikasjon av grunnformasjonens heterogenitet. Disse målinger blir i overensstemmelse med oppfinnelsen oppnådd ved å ta i betraktning virkningen av formasjonens heterogenitet. Dette blir oppnådd uten at det er nødvendig med kompliserte hu-.kommelses- eller andre behandlingskretser, samtidig som det fremdeles brukes konvensjonelle induksjonsapparater for borehull-logging.

For å oppnå en bedre forståelse av denne oppfinnelse samt andre og ytterligere formål med denne, skal det henvises til den følgende beskrivelse i tilknytning til tegningene, hvor: ,•

Fig. 1 delvis og skjematisk illustrerer en representativ

utførelsesform av et apparat utført i henhold til denne oppfinnelse,

fig. 2 og 3 viser spenningskomponentene i fase og i fasekvadratur som indusert i mottakerspolen i et induksjonsmålesystem for forskjellige verdier av ledningsevnen i en homogen formasjon,

fig. 3A viser en kurve for visse beregnede parametre som

funksjon av fase- og fasekvadraturledningsevnen,

Fig. 4 viser regnemaskinseksjonen av apparatet på fig. 1 mer i detalj, Fig. 5 viser et flytdiagram som kan brukes for å program-mere en universalsifferregnemaskin for beregning av visse grunn-formas jonsparame tre, Figa 6 og 7 viser et verktøy i et borehull sammen med responsen av et verktøy på en formasjon for flere beregnede parametre frembrakt av apparatet på fig. 1, i henhold til denne oppfinnelse. Fig» 8 viser typiske eksempler på grunnformasjoner sammen med side om side oppdelte illustrasjoner av registreringer av parametre beregnet av apparatet ifølge oppfinnelsen, for hver av disse typiske grunnformasjoner, Fig. 9 og 10 viser kurver for den relative respons eller følsomhet som funksjon av radiell avstand fra et borehull for visse beregnede parametre oppnådd i henhold til denne oppfinnelse, med sikte på forklaring av andre trekk ved oppfinnelsen, Fig. 11 viser et apparat for utførelse av den teknikk som er illustrert på fig. 9 og 10.

På tegningenes fig. 1 er det vist en representativ utfø-relsesform av et induksjonsmåle- eller registreringsapparat i henhold til denne oppfinnelse for undersøkelse av grunnformasjoner 10 som gjennomtrenges av et borehull 11. Borehullet 11 er vanligvis fylt med en borevæske eller et slam 12. De deler av induksJonsmåleapparatet som befinner seg nede i borehullet, omfatter et spolesystem 13 innrettet til å beveges gjennom borehullet 11. Apparatutstyret i borehullet omfatter også et fluidum-tett instrumenthus 14 som er mekanisk festet til den øvre ende av spolesystemet 13 for å oppta de elektriske strømkretser som driver spolesystemet 13* Instrumenthuset 14 er på sin side opp-hengt fra jordoverflaten ved hjelp av,en armert, flerlederkabel 15» En passende trommel- eller vinsjmekanisme'(ikke vist) er plassert ved jordoverflaten for å heve og senke borehullapparaturen gjennom borehullet. På jordoverflaten er det også anbrakt en kraftforsyning (ikke vist) for å levere elektrisk strøm til apparatutstyret nede i.borehullet gjennom kabelen 15.

Spolesystemet 13 omfatter en sendespole T og en mottakerspole R. Begge disse spoler er viklet på en ikke ledende umagne-tisk bæredel 16, slik at deres akser ligger på linje med hverandre og stort sett parallelt med lengdeaksen av"borehullet 11. Midt-punktene av disse spoler regnet i lengderetningen, har en innbyrdes avstand lik L.

I det fluidumtette hus 14 er det anordnet en signalgenera-tor 18 som leverer vekselstrøm Y til sendespolen T.: Når denne vekselstrøm Y flyter i sendespolen T, virker den til å Indusere et spenningssignal i mottakerdelen R som er avhengig av de elektriske karakteristikker eller egenskaper for det tilstøtende grunn-formas jonsmateriale. I tillegg til den spenningskomponent som avhenger av grunnen, blir det også indusert i mottakerspolen R

en ytterligere spenningskomponent som er resultatet av den direkte fluks-kobling mellom sende- og mottakerspolene. Følgelig omfatter apparatet på fig. 1 en anordning for utbalansering eller eli-minering av mottakerspolens spenningskomponent som skyldes denne direkte gjensidige kobling mellom sende- og mottakerspolene. Denne anordning omfatter en transformator 19 med en primærvikling 20, innkoblet i serie i energiseringsstrømveien for sending; og en sekundærvikling 21 innkoblet i serie med mottakerspolen R. Transformatoren 19 er koblet slik at den .spenning som induseres i sekundærviklingen 21, har motsatt polaritet av den direkte koblede spenningskomponent som induseres i mottakerspolen R,. Vindings-tallsforholdet i transformatoren 19 velges slik at denne sekundær-vikllngsspenning har samme størrelse som den direkte koblede spenningskomponent i mottakerspolen R. Mulig nødvendig justering av transformatoren 19 utføres bekvemt med borehullapparaturen opp-hengt i luft ved Jordoverflaten og fjernet fra alle nærliggende ledende magnetiske legemer som kunne ha innvirkning. Således vil det spenningssignal som påtrykkes forsterkeren 22, bare være re-presentativt for den spenning som induseres i mottakerspolen R

som følge av de hvirvelstrømmer som flyter i grunnformasjonen 10.

Borehullapparaturen på fig. 1 omfatter en forsterker 22 ; som mottar spenningen fra mottakerspolen R og sekundærviklingen 21. Borehullapparaturen omfatter også en første fasefølsom detektor 23 for å frembringe et likerettet utgangssignal som er proporsjonalt med den komponent av signalet fra forsterkeren 22 som er i fase med den utsendte strøm Y. For å frembringe dette utgangssignal, blir et fasereferansesignal som frembringes over en mot-stand 24 i sendestrømveien, påtrykket den fasefølsomme detektor 2J>.

Apparatet på fig. 1 omfatter også en annen fasefølsom detektor

25 for å frembringe et likerettet utgangssignal som er proporsjonalt med den komponent", av" signalet fra forsterkeren 22 som er,i fasekvadratur.med.sendestrømmen Y. Por å utføre dette, av-leder den fasefølsomme^ detektor.; 25 et fasereferansesignal frembrakt over en, induksjonsspole^26.;'; De. spenningskomponenter som er i fase og fasekvadratur^betegnet/ V og .V , og som frembringes av de respektive faseføisomme/detektorer 23 og 25, påtrykkes en passende utgangsforsterker- og kabeldrivkrets 27 for overføring til overflaten gjennom ledere i flerlederkabelen 15.

Betraktes nå virkemåten av de deler av apparatet på fig.

1 som befinner seg nede i borehullet, skal det først bemerkes at signalgeneratoren 18 energiserer sendespolen T med konstant frekvens. Den strøm som flyter i vindingene på sendespolen T, frembringer et elektromagnetisk fluks-vekselfelt i de partier eller soner som omgir sendespolen og strekker seg i betydelig avstand inn i det tilstøtende grunnformasjonsmateriale. Dette fluksvekselfelt tjener på sin side til å indusere en sekundær strøm i det tilstøtende materialeo Denne sekundære strøm flyter generelt sett rundt bæredelen 13 i sirkulære baner som er koaksiale med midtaksen for sendespolen T og således også stort sett koaksialt med midtaksen i borehullet 11. Størrelsen av denne sekundære strøm avhenger av den effektive elektriske impedans av det tilstøtende grunnformasjonsmateriale. Denne strøm inneholder generelt både resistive og reaktive komponenter.

Den sekundære strøm som flyter i det tilstøtende grunnfor-mas jonsmateriale, frembringer et tilhørende elektromagnetisk felt

. som er koblet til mottakerspolen R og virker til i denne å indusere en tilsvarende spenningskomponent som er avhengig av de elektriske egenskaper av det tilstøtende materiale i grunnen. Det blir også i mottakerspolen R indusert en annen spenningskomponent frembrakt av. den direkte fluks-kobling mellom.sendespolen og mottakerspolen. Denne direkte kobling'av én spenningskomponent er ikke

avhengig av ledningsegenskapene i den nærliggende grunn og forblir, følgelig i det vesentlige konstant linder, måling eller registrering av de formasjoner som omgir'borehullet 11. I den utførelse som er vist på fig..1,- blir denne'•gjensidige komponent eliminert eller utbalansert ved hjelp av transformatoren 19.

Ut fra elektromagnetisk feltteori og spesielt ut fra teorien vedrørende magnetiske dipoler kan det vises at .forsto koaksiale spoler anbrakt i et homogent isotropt medium og atskilt med en avstand som er større enn spoledimensjonene, kan forholdet mellom mottakerspolens spenning V og sendespolens strøm uttrykkes som:

hvor

/ buer mediets permeabilitet,

( J er vinkelfrekvensen (2fff, hvor f er frekvens) a.v Bende-st rømmen,

Afc er produktet av tverrsnittsareal ganger vindingstallet

for sendespolen,

Ar er produktet av tverrsnittsareal ganger vindingstall for mottakerspolen,

L er den innbyrdes avstand mellom spolesentrene, og

er forplantningskonstanten for det medium som omgir spolene*

Når det omgivende medium er av konduktiv art, slik som i foreliggende tilfelle, kan forplantningskonstanten f beskrives ved følgende relasjon:

hvor 6 er den elektriske ledningsevne av det tilstøtende medium. Ligning (2) kan omskrives til: hvor é er skinn- eller inntrengningsdybden i det medium som undersøkes. Denne sklnndybde b representerer den effektive inn-trengningsdybde av det elektromagnetiske felt og er definert som:

Utvikles ligning (l) ved hjelp av en potensrekke og innset-tes for £ den verdi som er gitt av ligning (?), fremkommer føl-gende uttrykk:

og

Det sea at ligning (5) inneholder både reelleaimaginære ledd. Følgelig har ligning (5) den generelle form:

Vr angir de reelle ledd i ligning (5) og betegner således de spenningskomponenter i mottakerspolen som er i fase med energi-seringsstrømmen I i sendespolen. Disse komponenter som er i fase, er resultatet av den resi3tive komponent av grunnformasjonens impedans. V svarer til de imaginære ledd i ligning (5) og angir de spenningskomponenter indusert i mottakerspolen R som er i fasekvadratur med sendespolens strøm I. Disse fase-kvadratur-komponenter er resultatet både av den direkte flukskobling mellom sende- og mottakerspoler og av den reaktive komponent av grunnformasjonens impedans.

Samles de reelle ledd i ligning (5), vil det ses at:

Relasjonen for den spenning som er av resistiv art eller som er i fase i henhold til ligning (7), har formen:

Leddet V , som er gitt ved ligning (9), angir det såkalte "geometri-faktor"-signal som er beskrevet i den lineære teori fremsatt i den forannevnte artikkel. Som det fremgår av ligning (9), er den eneste variable størrelse grunnformasjonens lednings-evnefaktor 6 • Således er dette geometri-faktor-signal V direkte og lineært „ 6 i det tilstøtende grunnformasjonsmateriale.

De øvrige ledd i~ligning (7) representerer ikke-lineære komponenter som er i fase og er angitt med symbolet Vg som er gitt ved ligning (10). Det fremgår av ligning (7) at dette skinn-effektledd kommer til fradrag fra det totale signal V"r på ikke-lineær måte med hensyn til grunnformasjonens ledningsevneverdi..

den Betraktes nå/reaktive komponent eller fasekvadraturkomponenten av det totale 3ignal ifølge ligning (5), er disse komponenter representert ved de imaginære ledd i ligning (7). Samles disse imaginære ledd, fremkommer:

Ligning (11) er av formen:

Leddet Vm angir den spenningskomponent som er resultatet av den direkte flukskobling mellom sende- og mottakerspolene, og , slik det fremgår av ligning (13)» er dette ikke avhengig av ledningsevnen av det tilstøtende grunnmateriale. I anordningen på fig. 1 blir denne direktekoblingskomponent Vm utbalansert ved virkningen av transformatoren 19 og trenger ikke å tas i betraktning i det følgende.

Leddet V t i ligning (12) angir den kvadraturkomponent som er resultatet av den reaktive komponent av den sekundære strøm i det tilstøtende grunnformasjonsmateriale. Som indikert ved de faktorer som inneholder 6 i ligning (14), er størrelsen av denne avhengig av ledningsevnen av grunnformasjonsmaterialet.

Kombineres ligningene (7) og (14), blir mottakerspenningen

V t etter at den gjensidige komponent Vm er utbalansert:

På fig. 2 er det vist en kurve for Vr og Vx, for en anordning med to spoler i en homogen grunnformasjon over et om->

•råde av ledningsevneverdier. På fig. 2 øker.ledningsevneverdiene

i retning mot urviserne langs den heltrukne kurve 30 på figuren.

I begynnelsen ble induksjonsmåle- eller loggeutstyr drevet med så lav frekvens at for de fleste ledningsevneverdier av interesse var den mottatte spenning V proporsjonal med ledningsevnen. Grunnen til dette kan ses ved betraktning av ligningene (4), (9), (10) og (14). Av ligning (14) fremgår det at når vinkelfrekvensen oj er lav, vil skinndybden é være stor,og således vil skinneffektspenningskomponenten V. som er gitt ved ligning (10), og formasjonskvadraturkomponenten Vxi, som er gitt ved ligning (14), begge være neglisjerbare, hvorved bare geometri-faktorspenningskomponenten V O i ligning (9) blir tilbake. Som det fremgår av fig. 2, er virkningen av avtagende frekvens en komprimering av hele kurven 30 under den forutsetning at skalaene for Vr og V i forblir de samme. Blir det for et øyeblikk antatt at skalaene for Vr og V t blir ekspandert til et slikt punkt hvor den nye ledningsevnekurve overlapper den opprinnelige kurve 30, vil imidlertid ledningsevnepunktet 34 bli beveget til den nye posisjon 31» Det kan ses at med denne lavere frekvens vil de fleste ledningsevneverdier av interesse befinne seg på den del av kurven som er nær aksen for V .

r

Når det brukes en slik lav arbeidsfrekvens, vil imidlertid signal/støy-forholdet reduseres med en betydelig faktor. Dette kan ses av ligning (9) da den induserte spenningskomponent V ger proporsjonal med kvadratet av frekvensen u) . Hvis følgelig arbeidsfrekvensen blir øket til et slikt nivå som gjør at skinn-ef f ektspenningen V s. som er i fase, og formasjonsspenningskompo-nenten vxi, som er i fasekvadratur, blir viktige, vil resultatet være en kurve i likhet med kurven 30 på fig. c. For å oppnå en nøyaktig måling for formasjonens ledningsevne ved disse forholdsvis høye arbeidsfrekvenser, er det funnet nødvendig å innføre en skinneffektkorreksjon i mottakerspolespenningen V , som er i fase, for å komme frem til'nøyaktige'verdier av grunnens ledningsevne é» Denne korreksjon har form "av., en','hevning: av nivået av mottakerspenningen V"r i fase med en forutbestemt størrelse for gitte verdier av denne spenning V . Da skinneffekten innvirker på den mottatte spenning Vr på ikKe-lineær måte, slik det fremgår av ligningene (10) og (14), har denne skinneffektkorreksjon form av en ikke-lineær hevning av mottakerspenningskoraponenten V r i fase for å oppnå de korrigerte ledningsevneverdier. Det er funnet at den ledningsevne som måles ved hjelp av et slikt system med skinn-ef f ektkorreksjon, er i rimelig grad nøyaktig for svært mange verdier av grunnformasjonsledningsevneno

Nå skal imidlertid det tilfelle betraktes hvor grunnledningsevnen er så høy at betydelige endringer i ledningsevnen vil gi liten eller ingen endring i spenningskomponenten V , som er i fase, slik som vist ved punktet 32 på ledningsevnekurven ;J0 på fig. 2» Fordi man ved de induksjonsmålesystemer som brukes i dag, bare måler den komponent Vr av mottakerspenningen som er i fase, vil den samme verdi for ledningsevnen bli målt for alle aktuelle grunnledningsevneverdier langs den vertikale del av kurven 30.

Da videre grunnledningsevnen øker utenfor denne vertikale del av kurven 30, oppstår det tvetydighet ved at den samme verdi av mottakerspenningen Vr i fase vil fremkomme ved to forskjellige verdier av grunnledningsevnen. Når det således bare foretas måling av den komponent av mottakerspenningen som er i fase, blir det område av grunnledningsevner som kan måles, begrenset.

Som tidligere angitt, er de fleste grunnformasjoner ikke av homogen natur,og således vil på fig. 2 verdier av grunnledningsevner for slike heterogene grunnformasjoner ikke falle på ledningsevnekurven 30 for homogene formasjoner. For relativt lave verdier av grunnledningsevne vil denne differanse ikke være av større viktighet fordi hellningen av kurven 30 ved slike ledningsevneverdier er temmelig nær null. Imidlertid skål her betraktes den situasjon hvor en gitt heterogen grunnformasjon har verdier av V og Vi, slik at man får punktet 33 på fig. 2. I de tidligere kjente systemer vil det - fordi bare den spenningskqmponent V"r som er i fase, blirmålt - bli antatt at den grunnledning3evneverdi som måles, er den vertikale projeksjon av dette punkt 33 på den kurve 30 som gjelder for homogen ledningsevne. I virkeligheten ville en mer representativ verdi for den gjennomsnittlige grunnledningsevne være den ledningsevneverdi på kurven 30 som er nærmest det angitte punkt 33, så som punktet 34. Som tidligere nevnt, kan unøyaktigheter som skyldes heterogene grunnformasjoner, i noen utstrekning korrigeres ved anvendelse av flere måleinnretninger og komplisert beregningsteknikk.

I henhold til denne oppfinnelse blir verdier både av kom-ponenten V i fase og fasekvadraturkomponenten V» av mottakerspenningen målt og anvendt for å oppnå målinger som ikke bare er mer nøyaktige angivelser av grunnledningsevnen i de fleste til-feller, men som også angir graden av heterogenitet i grunnen.

For å oppnå dette, blir det i henhold til denne oppfinnelse antatt at den grunnledningsevneparameter^som brukes i ligning (1)

(kombinert med ligning (2)) er et kompleks tall med både reelle og imaginære komponenter. Disse reelle og imaginære lednings-evnekomponenter betegnes henholdsvis 6 og éy, slik at den komplekse ledningsevne ^ ckan representeres som;

Kombineres ligningene (l), (2) og (16), fremkommer:

På fig. 3 er kurven 30 på fig. 2 gjengitt for å forklare hva éu og & v representerer. I denne forbindelse vil det være for-målstjenlig å betrakte noen spesielle eksempler. Antas det således at verdiene av V X* og Vxi er slike at de gir det avmerkede punkt 36 til det nærmeste punkt på kurven 30 (og 3åledes perpendikulært på kurven 30), er avstanden mellom punktet 36 og kurven 30 representativ for verdien av éy og kan således kalibreres med hensyn til verdier av év. Avstanden mellom begynnelsespunktet for kurven 30 ved V , Vxi =0, og skjæringspunktet 37 representerer verdien av 6^ og kan således kalibreres med hensyn til & u.

Av ovenstående kan det ses at den valgte verdi av 6, er det punkt på ledningsevnekurven 30 3om er nærmest det avmerkede punkt 36. Således vil ^ representere en gjennomsnittsverdi av grunnledningsevnen i det område eller den sone av grunnen som undersøkes. Følgelig representerer den gjennomsnittlige ledningsevne éu» slik som denne størrelse her anvendes, ledningsevnen av den homogene grunnformasjon som svarer nærmere til den formasjon som undersøkes, enn hvilken som helst annen homogen grunnformasjon.

Hvis det avmerkede punkt som er gitt av verdiene av V r Vi, faller Innenfor ledningsevnekurven 30, som representert ved punktet 36, er 6y positiv og verdien av grunnledningsevnen nær spoleanordningen er mindre enn ledningsevnen i de soner som ligger lengre borte fra spoleanordningen. Hvis omvendt éy faller utenfor kurven 30 for homogen ledningsevne som representert ved punktet 38, er év negativ,og ledningsevnen i den nærliggende sone er større enn ledningsevnen i mer fjerntliggende soner. Således indikerer polariteten eller fortegnet av 6V hvilken fordeling ledningsevnen har i grunnformasjonén. Det fremgår at avstanden mellom punktet 38 og det nærmeste punkt på ledningsevnekurven 30 representerer graden av heterogenitet* Med év er det således mulig å bestemme heterogeniteten, dvs. de relative ledningsevner av de nærliggende og de fjerntliggende formasjonsssoner (vertikalt og radielt) ved å observere størrelse og polaritet av den beregnede parameter 6V.

I homogene formasjoner vil verdien av 6V være lik null da verdiene av V og V # vil gi et punkt som faller på kurven for homogen ledningsevne og verdien av 6U som måles, vil være bestemt av avstanden eller lengden fra kurven fra origo (V =V t = 0) til det avmerkede punkt 6V«

Diskusjonen hittil har vært rettet mot en enkel anordning av to spoler. Det er velkjent at ved å anvende et flertall sende-og mottakerspoler, kan det oppnås en forbedret respons eller føl-somhet av spoleanordningen overfor nærliggende grunnformasjonsmateriale, dvs. at forbedrede radielle og vertikale geometriske faktorer kan oppnås. Den teknikk som foreliggende oppfirinelse går ut på, kan også anvendes for signaler avledet fra slike fler-spoleanordninger.

For å vurdere et slikt flerspolearrangement, er det bare nødvendig å undersøke hvert sende- og mottakerspolepar som en individuell tospoleanordning og å kombinere responsen av hver slik tospoleanordning. Således kan ligning (17) omdannes for et flerspolearrangement.

hvor

A. er produktet av tverrsnittsareal og vindingstall for m

m sendespole nr. m ,

Ar er produktet av tverrsnittsareal og vindingstall for

mottakerspole nr. n ,

L m er avstanden mellom spolesentrene for -■sendespole nr.

m og mottakerspole n og = y jw/i(6u + ,3^v)

Hvis ligning (18) omskrives med hensyn på ledningsevnen 5 i stedet for mottakerspenningen V, må den høyre side av ligning (18) divideres med for å normalisere uttrykket. Det kan således skrives

(Bemerk: For enkelhets skyld er merke -angivelsen sløyfet for £x, men likevel svarer 6x til Vx,.) Ligningene (18) eller (19) kan så løses med hensyn på éu og ^v på samme måte som ligning (1) ble løst med hensyn på de samme parametre for en tospoleanordning. Ligningene (18) og (19) er generaliserte uttrykk og angår alle spolearrangementer inkludert en tospoleanordning.

Ligning (19) kan brukes for å frembringe et rutenett med verdier av 6U og éy som funksjon av ép og 6^. Dette kan f.eks. foretas ved å velge verdier av 6U og 6V og beregne tilsvarende verdier av 6r og 6x« Et typisk rutenett frembrakt ved slike beregninger, er vist på fig. 3A. Fig. 3A viser 6r som funksjon av éx for et flerspolearrangement.

Ved betraktning av fig. 3 i sammenheng med ovenstående kan det ses at når verdier av V^ og V t (eller 6r og #x) omdannes til verdier av éu og 6y, vil familier av ortogonale kurver

i et rektangulært aksesystem transformeres til tilsvarende familier av ortogonale kurver i et aksesystem hvor kurvefamiliene er krumme i forhold til det rektangulære aksesystem.• Således er på fig» J> eller J>& aksene ér=0, éx=0 rettvinklede og alle kurver (6r °S éx= hvilken som. helst verdi) er også rettvinklede. Videre er de kurver som definerer é og 6y> ortogonale og begge krumme når det refereres til-aksesystemet for &r og

Ved praktisk bruk av. foreliggende oppfinnelse vil év og éx bli målt med en måleinnretning som senkes ned i borehullet, og det må anvendes en eller annen teknikk for å oppnå éu og 6y fra slike målte verdier av é_ ogéY. En slik omvandlingsteknikk kan være så komplisert eller så enkel som det ønskes. F.eks. kan målte verdier av vr og V , anvendes i forbindelse med rutenettet på fig. }A for å frembringe verdier av ^ og 6y. Eventuelt kan det anvendes et rutenett i likhet med det på fig. 3A i forbindelse med hvilken som helst måleinnretning for å konstruere en tabell av verdier av éu og év for hvilke som helst gitte verdier av ér og 6X. En slik tabell kan brukes manuelt eller kan brukes for å skrive et regnemaskinprogram for tabellutlesning. (Hvordan et slikt regnemaskinprogram oppstilles, er velkjent.)

Som alternativ kan det anvendes en kurvetilpasningateknikk for å komme frem til uttrykk som representerer tilnærmelser til ligning (19)» Avhengig av hvor nær ligning (19) ønskes tilnærmet, kan uttrykkene være så kompliserte eller så enkle som det ønskes. Det er funnet at de følgende uttrykk i rimelig grad gir tilnærmelser til verdien av éu som funksjon av V"r og V { :

Uttrykket for é er:

Faktorene a til e. A, B, C, D, A<1>, B1 ( C\ D', A^, B^, D^,

er konstanter som har sammenheng med utformningen av spoleanordningen og som bestemmes ved kurvetilpasningsprosessen.

På fig. 4 er det vist et typisk eksempel på hvordan regnemaskinen 46 for A og éy på fig. 1 kan konstrueres. I regnemaskinen på fig. 4 tas bare de tre første ledd i ligningene (20) og (22) i betraktning. Det vil imidlertid være klart at regnemaskinen kan være konstruert for å muliggjøre så mange ledd som det er ønskelig eller nødvendig å ta med. Signalene Vr og V^t, som fremkommer fra måle- eller loggeapparatet nede i borehullet, påtrykkes en adderingskrets 50 gjennom veiekretser 48a og 48b, som innfører vektfaktorene a og b. Adderingskretsen 50 kombinerer disse to størrelser aV"r og bV"x» for å frembringe et utgangssignal som betegnes 6-^ i overensstemmelse med ligning (21). Utgangssignalet 6j_ påtrykkes en logaritmisk omformer 51 for å frembringe et utgangssignal som er proporsjonalt med logaritmen av 6^.

Dette utgangssignal fra den logaritmiske omformer 51 påtrykkes en veiekrets 52 som innfører multiplikasjonsfaktoren A i ligning 0-8) på størrelsen log 6-^ for frembringe et utgangssignal proporsjonalt med A logé^. Dette utgangssignal fra veiekretsen 52 sammen med et signal som er proporsjonalt med konstanten C i ligning (20), og en faktor B 6-^ påtrykkes en adderingskrets 54 som frembringer et utgangssignal som er proporsjonalt med logéu i overensstemmelse med ligning (20). Størrelsen B6^ avledes fra en veiekrets 53, som mottar et signal proporsjonalt med 6^ fra adderingskretsen 50 og veier det med faktoren B. Funksjonen log £u kan også omdannes til en lineær funksjon av 6U ved å anvende en anti-log krets 55.

For å frembringe funksjonen éy , blir funksjonen log 6-^ veiet ved faktoren A' i en veiekrets 56 og påtrykket en adderingskrets 57, Dessuten blir funksjonen 6-^ veiet med faktoren B' i en veiekrets 57 og påtrykket adderingskretsen 57. Faktoren C' blir også påtrykket adderingskretsen 57, slik at utgangssignalet fra denne krets vil være proporsjonalt med log 6. i overensstemmelse med ligning (23). Funksjonen log éd blir omdannet til ved hjelp av en anti-log-krets 58 og påtrykket subtraksjonsinngangen på en differensialforsterker 59. Fasekvadratur-formasjonssignalet V 1 påtrykkes den positive inngang av differensialforsterkeren 59, slik at utgangssignalet fra denne vil være proporsjonalt med hv i overensstemmelse med ligning (22). Om det ønskes, kan heterogenitetsleddet normaliseres for å ta hensyn til variasjoner i grunnformasjonens ledningsevne 6U. For å oppnå dette, kan maR dividere év med éu eller enda bedre med éu "^<y>» slik som representert ved kretsen 60 på fig. 4.

Eventuelt kan ligningene (17) eller (19) løses ved hjelp av en sifferregnemaskin for hver målt verdi av V"r og V t eller ér og &x, som frembrakt ved hjelp av ligningene (17) eller (19), er lik de målte verdier av V og Vi eller ér og &xi.

I dette øyemed er det, som vist på fig. 5, hensiktsmessig å bruke et flytdiagram som representerer et regnemaskinprogram for beregning av 6U og éy som funksjon av 6r og éx« Etter pro-grammets start blir de målte ledningsevneparametre for et dybdenivå så vel som måleverktøyets konstanter innlest i regnemaskinen, slik som representert ved behandlingsblokkene 80 og 8l. Som en første tilnærmelse blir så é>u satt lik 6r og 6V satt lik null, slik som representert ved aeharidlingsblokken 82. Denne første tilnærmelse antar derfor at det foreligger en homogen formasjon. Deretter blir ligning (19)løst med hensyn på £r og 6X ved anvendelse av disse antatte verdier av 6>u og év, slik som representert

ved behandlingsblokken 83.

Det finnes mange forskjellige prøver som kan foretas for å bestemme om 6U og $v er rimelig nøyaktige. En slik prøve består i å bestemme differansen mellom den ene eller begge de målte stør-relser ér og/eller 6X og de beregnede verdier av disse ved anvendelse av de antatte verdier for éu og 6v< Som representert ved en beslutningsblokk 84, blir i dette tilfelle en prøve foretatt for å bestemme om den nye beregnede verdi 6 n atskiller seg fra den tidligere verdi av £r (betegnet 6r som opprinnelig er den målte verdi av &r) med en faktor som er mindre enn en valgt stør-relse C. Hvis svaret er ja, blir de antatte verdier av 6U og éy utskrevet,og programmet returnerer til start for å behandle det neste dybdenivå, slik som representert ved elementene 85 og 86. Hvis prøven i beslutningsblokken 84 ikke ble tilfredsstilt, velges nye verdier av éu og 6V»°S den samme prosess blir utført igjen, som representert ved en behandlingsblokk 87 og dennes ut-gang til behandlingsblokken 83. Under den annen gjentagelse eller behandling vil den nå beregnede verdi av 6^* som betegnes <&r<n>> sammenlignes med den sistberegnede verdi av denne, som er betegnet 6 n~^". På denne måte kontrollerer beslutningselementet 84 om de beregnede verdier av 6r forandrer seg' nevneverdig fra det ene gjennomløp eller behandlingsforløp til det neste, og hvis dette ikke er tilfelle, blir de sist valgte verdier av é»u og év levert som sluttresultat ved utgangen.

For å bestemme hva de nye verdier av éu og^y bør være, blir forholdet mellom den målte verdi av ér + Jéx og den beregnede verdi av denne beregnet og multiplisert med de sist antatte verdier av 6u og 6y. Den ligning som uttrykker dette valg av de nye verdier av éu og év> er: hvor angivelsen n+1 refererer : til en ny parameter som skal brukes ved den neste beregning, og angivelsen n refererer til en nettopp beregnet parameter. Den ligning som uttrykker den funksjon som utføres av beslutningsblokken 84, er

hvor n-1 representerer verdien av ér oppnådd forut for den pågå-ende beregning n (opprinnelig representerer den den målte verdi av br) > og C er hvilken som helst ønsket størrelse.

Resymeres denne operasjon, fremgår det at verdier av 4^,

og éx avleses f or .hvert dybdenivå,og éu ogéy blir først satt lik 6r henholdsvis null. Ligning (19) blir så løst med hensyn på A og 6Y. Hvis denne beregnede verdi av 6» dvs.é_<n>, ikke tilfredsstiller ligning (25), beregner programmet nye verdier av ^u <og>£v i overensstemmelse med ligning (24). Disse nye verdier av éu og éw blir så brukt til å beregne nye verdier av ér og 6„, og de nye beregnede verdier av 6~ (og/eller A ) blir kon-

•*£■ r x.

trollert i forhold til de sist beregnede verdier av £v (og/eller

éx) i overensstemmelse med ligning (25). Hvis ligning (25) igjen ikke blir tilfredsstilt, blir nye verdier av éu og éy igjen beregnet i henhold til ligning (24), og denne prosess gjentar seg selv. Prosessen fortsetter om og om igjen inntil ligning (25) til slutt blir tilfredsstilt, på hvilket tidspunkt de sist beregnede verdier av éu og év utskrives,og programmet fortsetter til neste dybdenivå.

I den innledningsvis omtalte publikasjon av Doll ble responsen eller følsomheten av et induksjonsmåleverktøy beskrevet ved hjelp av den såkalte geometrifaktorteori.

Den samme begrunnelse som er omhandlet i denne publikasjon for å komme frem til de radielle og vertikale geometriske faktorer for et konvensjonelt induksjonsmålesystem, gjelder også for induk-sjonsmålesystemet ifølge foreliggende oppfinnelse. Imidlertid "vil den geometriske faktor anvendt i forbindelse med denne oppfinnelse, ha form av et komplekst tall. For en anordning med to spoler kan de geometriske faktorer gu og gv,som gjelder målingen av éu og 6V> uttrykkes som:

hvor

g(r,z) er den geometrifaktor som er gitt i den nevnte publikasjon av Doll,

fy er avstanden mellom sendespolen og enhetsJordsløyfen, og j>R er avstanden mellom mottakerspolen og enhetsjordsløyfen» Representasjoner av dimensjonene og er vist på fig. 9.

Spaltes ligning (26) til separate uttrykk for gu og gy, fremkommer:

gu og gy for et flerspolearrangement kan også uttrykkes ved å ta i betraktning alle spolenes dimensjoner, innbyrdes avstand etc.

De radielle og vertikale geometrifaktorer av enhetsgeometri-faktorene gu og gy kan utledes. Den radielle geometrifaktor for enhetsgeometrifaktoren e er: og den radielle geometrifaktor for enhetsgeometrifaktoren gy er:

Den vertikale geometrifaktor for enhetageometrifaktoren g er: og den vertikale geometrifaktor for enhetageometrifaktoren gy er:

De radielle geometrifaktorer Gur og Gvr for en.tospoleanordning er vist på fig. 6. Av fig. 6 ses det at de negative og positive arealer under kurven for den radielle geometrifaktor °vr* Dete8net henholdsvis K og L, er like, slik at i et homogent medium vil den totale respons for G, vr_ være lik null. Hvis på den annen side den sone som ligger nærmest spolene, er mer ledende erin radielt fjerntliggende soner, vil responsen være negativ. Hvis tilsvarende de radielt fjerntliggende soner er mer ledende, vil den respons som gi3 av Gvr, være positiv. Den radielle geometri-faktor Gur er i stor utstrekning den samme som den radielle geometrifaktor gitt av den geometrifaktorteori som er fremsatt i den ovennevnte publikasjon av Doll.

På fig. 7 er det vist en kurve for de vertikale geometrifaktorer G U •£ og G VZ for en tospoleanordning. Den vertikale geo-metrilaktor G„„ er vist på venstre side av borehullet. I likhet med den radielle geometrifaktor Gyz er de positive og negative arealer under kurven for den vertikale geometrifaktor Gvz like, slik at 1 et homogent medium vil den totale respons som gis av den vertikale geometrifaktor GvZ, være lik null. På fig. 7 er den midtre sone med negativ respons betegnet H,og den positive øvre og nedre responssone er betegnet henholdsvis I og J. Hvis det formasjonslag som undersøkes, er mer ledende enn tilstøtende lag, dvs. hvis ledningsevnen i" sone H er større enn i sonene I og J, vil den respons som er gitt ved den vertikale geometrifaktor Gvz, være negativ og omvendt, hvis de tilstøtende lag er mer ledende, vil responsen vsre positiv.

Den vertikale geometrifaktor G uzpå fig. 7 er meget lik geometrifaktoren for en tospoleanordning gitt ved den geometrifaktorteori som er fremsatt i den flere ganger omtalte publikasjon av Doll. Derfor vil"ledningsevneverdien dn være noenlunde lik den vanlige ledningsevne som måles ved hjelp av det vanlige induksjonsmåleverktøy. Det skal her nevnes at geometrifakijorene varierer som funksjon av ledningsevnen, slik det fremgår av ligningene (27) og (28). De kurver som er vist på fig. 6 og 7, er representative for en typisk situasjon»

Mens de radielle og vertikale geometrifaktorer Gur, 0yr>

G XåZ og G vz er blitt'vist for en tospoleanordning, kan de også utledes for hvilket som helst spolearrangement og kan brukes som hjelpemiddel til å tolke de målinger av ^u og 6y som frembringes ved hjelp av hvilket som helst slikt spolearrangement.

På fig. 8 er det vist kurver for éu og éy frembrakt når et spolearrangement undersøker den grunnformasjon som er vist på venstre side i fig. 8. Det er der illustrert tre homogene formasjoner med ledningsevner 6^, é2°S é^,vist ved den øvre del av figo 8. Ledningsevnen 62 er større enn ledningsevnen é^, og ^2

er større enn 6^ Kurven for éu, som frembringes når disse formasjoner undersøkes, vil være noenlunde lik den ledningsevnemå-ling som blir oppnådd ved hjelp av vanlig induksjonsmåleapparatur. Imidlertid vil registreringen eller målingen av éy være fullsten-dig annerledes enn de registreringer som tidligere ble foretatt. På fig. 8 antas måleinnretningen å bevege seg ovenfra og nedad.

Det fremgår av fig. 8 at når spolearrangementet beveger

seg fra formasjonen til den mer ledende formasjon é2, vil 6V først endres i positiv retning når spolearrangementet nærmer seg grensen mellom lagene og vil så endres i negativ retning når spolearrangementet passerer grensen. 6^ vil endelig vende tilbake til null når den totale respons av spolearrangementet utelukkende skyldes bidrag fra formasjonen 6^. Årsaken til dette kan ses ved henvisning til geometrifaktoren GV2 på fig. 7* Det fremgår av fig. 7 «t når spolearrangementet befinner seg i en slik posisjon at de positive deler I eller J av geometrifaktoren ligger overfor en formasjon som er mer ledende enn den formasjon som befinner seg overfor det sentrale parti H, vil den positive signalkomponent overskride de negative signalkomponenter. Omvendt vil, nåa? det sentrale parti H ligger overfor de mer ledende grunnformas.jonslag 6 2» de negative signalkomponenter være større enn de positive signalkomponenter. Det kan således ses hvorfor i>y har en po&itiv forandring etterfulgt av en negativ forandring når spolearrangementet beveger seg over laggrensen fra grunnformasjonen 6^ til grunnfor-ma o -I ~ — A

Når spolearrrangementet passerer fra lag ^ til det mindre ledende lag hy vil kurven for 6y endres i negativ retning og deretter endres i positiv retning fordi geometrifaktorpartiet H vil ligge overfor den mer ledende grunnformasJon når spolearrangementet beveger seg mot laggrensen. Når så spolearrangementet beveges bort fra laggrensen, vil geometrifaktorpartiet H ligge overfor den mindre ledende formasjon 6^, hvorved det fremkommer en positiv endring. Disse endringer gir en skarp definisjon av laggrensene.

Her skal videre betraktes hva som skjer når spolearrangementet undersøker grunnformasjoner som innbefatter soner eller områder i hvilke et ledende boreslam trenger inn. Slike formasjoner representeres på fig. 8 som formasjoner med ledningsevnene 6^ - 6^ og étg-éxg« Formasjonslagene 4 og 6 er atskilt med et lag hvis ledningsevne er 6^. er større enn éxli, og éxg er større enn. 45^. For lagene 4 og 6 vil måling av &u gi den gjennomsnittlige ledningsevne for hvert formasjonslag. Kurven for éy vil imidlertid vise en positiv forandring overfor laget 4 på grunn av at sonen nær spolene (<>x^) er mindre ledende enn den radielt mer fjerntliggende, ikke berørte (med ledende slam) sone (é^)« Grunnen

til at endringen vil være i positiv retning, kan ses av fig, 6, hvor det er vist at den radielle geometrifaktor Gyr har et nega-tivt responsparti K radielt nær spolearrangementet og et positivt responsparti L radielt fjerntliggende i forhold til spolearrangementet. Hvis således den berørte sones ledningsevne é u er mindre enn den ikke berørte sones ledningsevne vil det positive responsparti av geometrifaktorkurven på fig. 6 bidra mer til signalet enn det negative responsparti.

Når spolearrangementet i fortsettelsen nærmer seg laggrensen mellom grunnformasjonslagene 4 og 5» vil målingen av éu vise en øket ledningsevne svarende til en reduksjon i gjennomsnittlig ledningsevne mellom de to grunnformasjonslag. Målingen av év vil på den annen side forbli positiv når spolene nærmer seg denne lag-grense fordi gjennomsnittsledningsevnen 6^ i lag nr. 5 er større enn i lag nr. 4., Når spolene beveger, seg inn i lag nr. 5, vil registreringen av 6y ikke vise noen endring fordi lag nr. 5 er homogent. Når så spolene beveger seg nærmere laggrensen mellom lagene 5 og 6 og således blir sterkere influert av lag nr. 6, vil registreringen av éy til slutt få en negativ endring for å indi-kere det faktum at den berørte sones ledningsevne éx£ er større enn den ikke berørte sones ledningsevne éfcg« Grunnen til denne negative endring er at ledningsevnen i det negative responsparti K av geometrifaktorkurven på fig. 6 er større enn ledningsevnen

i det positive responsparti L av denne» Når så spolene beveger seg mot laggrensen mellom lag nr. 6 og 7, vil registreringen av

év bli positiv fordi 6^ er større enn den gjennomsnittlige ledningsevne i lag nr. 6. Når så spolene beveger seg bort fra laggrensen, vil målingen av $ >y endre 3eg i negativ retning av den omvendte grunn,og til slutt vil den stabilisere seg ved null på grunn av at lag nr. 7 er homogent»

I tillegg til registrering av 6U og éy for å oppnå målinger som gir den gjennomsnittlige ledningsevne og heterogenitet for en grunnformasjon, er det også mulig å kombinere éu og 6V på en slik måte at det fremkommer informasjon vedrørende ledningsevnen

av forskjellige radielle soner i en grunnformasjon.

På fig. 9 er det vist kurver for relativ respons soej funksjon av radiell avstand fra borehullet (dvs. kurver for den radielle geometrifaktor) i det øyemed å forklare hvordan 6^ og év kan kombineres for å gi slik informasjon. Den fullt opptrukne kurve gu på flg. 9 angir den radielle geometrifaktor gu for et flerspolearrangement, slik som det som er beskrevet i US patent nr. 3 329 889. Den fullt opptrukne kurve **2sv gir den radielle geometrifaktor gy veiet med faktoren ofc^. Ved å kombinere disse to geometrifaktor-kurver gu og °^2gv' kan de^ * 3li °PPn^dd en resulterende geoiaetri-faktor gu + ofrggy» som svarer til en radielt dypere undersøkelse. Dette kan ses ved henvisning til fig. 10, som er en vertikal pro-jeksjon av de kombinerte geometrifaktorer på fig. 9* Den heltrukne kurve på fig. 10 er den geometrifaktor som er resultatet av kombi-nasjonen av gu med ^ggy» Ved sammenligning av denne geometrifaktor gu+ c&ggy På fig. 10 med geometrifaktoren gu på fig. 9 kan det ses at g +o*/pg gir en dypere radiell undersøkelse enn g . Geometrifaktoren + «^2sv svarer fcil en kombinasjon av &u og 6y i overensstemmelse med uttrykket éu + oO^ Sy»

En forholdsvis grunn radiell undersøkelse kan bli oppnådd ved å subtrahere geometrifaktoren gy ganger en valgt vektfaktor eC^, fra gy. Ved således på fig. 9 å addere den strekede kurve

-cÉ^gv til geometrifaktorkurven gu, blir den radielle geometrifaktor gu -^gv På fig. 10 oppnådd. Ved sammenligning kan det ses at gu- e^gv gir en grunnere undersøkelse enn gy. Betraktet i form av

signaler, svarer denne operasjon til en subtraksjon av o£t^ éy fra

uPå fig. 11 er det vist et apparat for å kombinere éu og 6y i overensstemmelse med den ovenfor gitte diskusjon, for å gi signaler som enkeltvis representerer ledningsevnen av de forskjellige radielle soner i en grunnformasjon. Signalet éy veies med faktorene + eÉ>2 og - Of^ i veiekretser 101, henholdsvis 102, og påtrykkes respektive adderingskretser 103 og 104. Signalet éu blir også påtrykket adderingskretsene 103 og 104, slik at disse kretser vil gi de respektive utgangssignaler é>u + ^^v °s ^u^l^v9 Veiekretsene 101 og 102 og de tilsvarende adderingskretser 103 og 104 kan hver for seg omfatte en operasjonsforsterker og tilhørende inngangsmotstander med relative verdier av disse og valg av til-kobling til plus- eller minus-inngangen på forsterkeren innrettet til å bestemme vektfaktorene + 0^°&"^j.* Signalene o ogév kan også registreres.

Det ses således at ved hjelp av foreliggende oppfinnelse kan det bli oppnådd et nøyaktig mål for den gjennomsnittlige ledningsevnen av de media eller materialer som omgir spolearrangementet uten å få feil som skyldes heterogene formasjoner og skinn-ef f ekt. Dessuten blir det oppnådd en registrering av heterogeniteten av mediene som omgir spolene. Videre kan disse målinger bli oppnådd ved anvendelse av bare ett spolearrangement.

Det skal understrekes her at skjønt det er blitt målt to fasekomponenter av mottakerspolespenningen for å frembringe & og év, er det også mulig å måle andre parametre for å frembringe éu og &v. Således kan amplituden av mottakerspolespenningen og dennes fasevinkel måles for.å avstedkomme de samme resultater. Som et eksempel på dette, kan det henvises til fig. 3 under den anta-gelse at punktet 36 representerer de målinger som foretas av spolearrangementet, målinger av lengden av vektoren mellom dette punkt og origo (V = V 1= 0) og vinkelen mellom denne vektor og enten V -

X A. X

aksen eller V t-aksen (eller transformerte versjoner av disse) kan brukes for å. finne punktet 36 i forhold til kurven 30. Verdier som representerer ledningsevnen og heterogeniteten av de under-søkte grunnformasjoner, kan så bli oppnådd. I virkeligheten er også V I* og V x1 fasekomponentsignaler som er funksjonelt avhengige av amplituden og fasen av den spenning som induseres i mottakerspolen, som på sin side er proporsjonal med amplituden og fasen

av det elektromagnetiske felt som etableres i de tilstøtende formasjoner.

Det skal også påpekes at skjønt det er blitt vist utførel-sesformer som er basert på å projisere det målte punkt V , V ,

(f.eks. punkt 36 på fig. 3) perpendikulært på kurven 30 (fig. 5)

og parallelt med V ,-aksen på kurven 30 (fig. 17), vil det være klart at også andre utførelser er mulige hvor det målte punkt Vr' Vx' Pr0]!361'63 Pa andre måter på kurven 30, og disse andre

måter ligger også innenfor rammen av denne oppfinnelse.

Skjønt den grunnformasjonsmodell som er valgt som den beste utførelse for den her beskrevne oppfinnelse i praksis har vært en homogen formasjon gitt ved kurven 30, kan det endelig nevnes at også andre formasjonsmodeller kan brukes. F.eks. kan det også

brukes en annen kurve parallell, men forskjøvet i forhold til kurven 30.

Claims (1)

1. Apparat for undersøkelse av grunnformasjoner ved behandling av borehull-undersøkelsessignaler indusert i et mottagerspolesystem som er bevegbart i borehullet ved hjelp av et sendespolesystem (T-R), hvilke undersøkelsessignaler avhenger av ledningsevnen av grunnformasjonene rundt borehullet i overensstemmelse med relasjonen V = f(I, 6) mellom mottagersignalet V, sender-vekselstrømmen I og ledningsevnen <D, hvilket apparat om-

fatter kretser (23 og 25) for å detektere en mottagersignalkom-ponent i fase V og en kvadraturkomponent V <1>, og kretser (46) for til brukerinnretninger (47) å levere et sammensatt signal som en kombinasjon av V r °9VX'' karakterisert ved at kretsene (46) for frembringelse av det sammensatte signal er transformasjonskretser for å avlede komponenter 6*u og/eller 6^ av ledningsevnen 6 som representeres ved den komplekse: verdi 6=6 + j6 fra de målte verdier V , V 1, i overensstemmelse u v r x med følgende ligning eller i det minste en tilnærmelse; av denne hvor det første ikke-lineære ledd for Vr ikke kan settes ut av betraktning ved beregningen av 6 : hvor A. er produktet av tverrsnittsarealet og antallet m av spolevindinger for den m sendespole, A er produktet av tverrsnittsarealet og antallet rn te n av spolevindinger for den n mottagerspole, te L er avstanden mellom spolesenteret for den m sendespole og den nte mottagerspole co er radian- eller vinkelfrekvensen av sender- strømmen, og yu er permeabiliteten av mediet, og at de nevnte brukerinnretninger (47) tilføres 6u som en representasjon av den skinneffektkorrigerte gjennomsnittlige ledningsevne og/eller 6y som en representasjon av heterogeniteten av grunnformasjonene.<2>. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at transformasjonskretsene for å avlede 0*u omfatter: a) en summeringskrets som tilføres veiede signaler (spenninger eller strømmer) proporsjonale med de målte verdier av V og V ', r y x ' b) en logaritmisk krets som omdanner det signal som opptrer på utgangen av summeringskretsen, og c) en annen summeringskrets for inngangs- og utgangs- . signalene- på den logaritmiske omvandlingskrets (i henhold til ligning 20). 3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at transformasjonskretsene for avledning av 0<*>^, omfatter: d) en summeringskrets for veiede verdier av utgangs-signalene fra ovennevnte kretser a) og b), og e) en subtraksjonskrets på hvis positive innganger det påtrykkes et veiet signal proporsjonalt med V ' og på hvis negative inngang utgangssignalet fra ovennevnte krets d) påtrykkes (i henhold til ligning 22).<4.> Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at transformasjonskretsene mates med verdier tilpasset som tilnærmelser av 6 u og ' v for iterativ behandling3, hvilke verdier er gjentatt justerbare i kontinuerlige sykluser ved sammenligning med de målte verdier V r og V ' inntil en ønsket grad av nøyaktig- het er oppnådd. 5. Apparat ifølge et av kravene 1-3 eller 1 og 4 ved hvilket signaler som henholdsvis representerer ^u og ^v blir frembragt som sammensatte signaler, karakterisert ved at de nevnte brukerinnretninger omfatter kretser for å frembringe et signal som representerer ledningsevnen i en gitt avstand fra borehullet, hvilke kretser omfatter i det minste en summerings- og/eller en subtraksjonskrets for signaler som representerer begge é-ledd.