DE1243291B - Device for obtaining indications of the electrical resistance of the earth in a relatively thin zone behind the side wall of a borehole drilled in the earth - Google Patents

Description

DEUTSCHES VMWWS PATENTAMTGERMAN VMWWS PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

DeutscheKl.: 21g-30/01German class: 21g-30/01

Nummer: 1243 291Number: 1243 291

Aktenzeichen: Sch 28028IX b/21 gFile number: Sch 28028IX b / 21 g

1 243 291 Anmeldetag: 15. Juni 19601 243 291 filing date: June 15, 1960

Auslegetag: 29. Juni 1967Open date: June 29, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Einrichtung zur Untersuchung von unter der Erdoberfläche liegenden Erdformationen, die von einem Bohrloch durchteuft sind. Dabei betrifft die Erfindung insbesondere eine Einrichtung von der Art, bei der Messungen von elektrischen Widerstandseigenschaften unter der Oberfläche liegender Erdformationen gemacht werden, indem ein Elektrodensystem durch ein Bohrloch bewegt wird.The invention relates to an electrical device for investigating underground lying earth formations that are penetrated by a borehole. The invention relates to in particular a device of the type used to measure electrical resistance properties Subsurface earth formations are made by using an electrode system is moved through a borehole.

Es ist allgemein üblich geworden, Meßaufzeichnungen oder Messungen der Widerstandswerte oder Leitfähigkeitswerte von Erdformationen neben einem in die Erde gebohrten Bohrloch zu erlangen, indem man ein Elektrodensystem durch das Bohrloch bewegt und den Widerstand bestimmt, der dem Fließen eines aus einer oder mehreren Elektroden emittierten elektrischen Stromes durch die Erdformationen entgegengesetzt wird. Eine in dieser Weise erzielte elektrische Messung zielt darauf hin, die Natur und den lithologischen Charakter der verschiedenen unter der Oberfläche liegenden Formationen zu bestimmen. Derartige Informationen sind besonders nützlich, wenn es sich um Bohrlöcher für Ölquellen handelt, indem sie ermöglichen, das Vorhandensein und die Tiefe von ölhaltigen oder gashaltigen Schichten zu bestimmen.It has become common practice to record or take measurements of resistance values or Obtaining conductivity values from earth formations adjacent to a borehole drilled in the earth by an electrode system is moved through the borehole and the resistance to the flow is determined an electric current emitted from one or more electrodes through the earth formations will. An electrical measurement obtained in this way aims at the nature and the to determine the lithological character of the various subsurface formations. Such information is particularly useful when dealing with oil wells wells, by allowing the presence and depth of oily or gaseous layers determine.

Beim Beschaffen dieser elektrischen Meßergebnisse über unter der Oberfläche liegende Formationen ist der Umstand höchst beachtenswert, daß sich die unter der Oberfläche liegenden Formationen zur Zeit der Durchführung der elektrischen Messungen nicht mehr in ihrem ursprünglichen ungestörten Zustand befinden. So ist z. B. der im Bohrloch enthaltene Bohrschlamm in seitlicher Richtung in durchlässige Schichten oder Ablagerungen auf eine Entfernung eingedrungen, die von der Porosität solcher Schichten abhängt. Das Eindringen von Bohrschlamm in eine durchlässige Schicht bewirkt, daß die im Bohrschlamm suspendierten festen Partikelchen in Form eines Schlammkuchens vor der durchlässigen Schicht an der Wandung des Bohrloches zusammenbacken. Die übrige Flüssigkeit, d.h. das tatsächlich in die durchlässige Schicht eintretende Schlammfiltrat, ändert die elektrischen Widerstandseigenschaften des mit Flüssigkeit »durchsetzten« Teiles der Schicht. Der Widerstand dieses durchsetzten Teiles ist für eine wasserhaltige Schicht gewöhnlich am höchsten in demjenigen Bereich, der der Bohrlochwandung am nächsten liegt, weil die einen niedrigen Widerstand besitzende Flüssigkeit der gewachsenen Formation fast vollständig aus dem Formationsbereich ausgeschwemmt und durch das Schlammfiltrat mit höhe-In obtaining these electrical readings over subsurface formations Most noteworthy is the fact that the subsurface formations are currently the implementation of the electrical measurements no longer in their original undisturbed condition are located. So is z. B. the drilling mud contained in the borehole in the lateral direction in permeable Layers or deposits have penetrated to a distance that depends on the porosity of such layers depends. The penetration of drilling mud into a permeable layer causes the in the drilling mud suspended solid particles in the form of a mud cake in front of the permeable layer Bake together on the wall of the borehole. The rest of the liquid, i.e. that actually in the permeable layer entering sludge filtrate, changes the electrical resistance properties of the part of the layer "interspersed" with liquid. The resistance of this interspersed part is for a water-containing layer usually highest in the area that the borehole wall on closest because of the low-drag fluid of the formation that has grown almost completely washed out of the formation area and through the sludge filtrate with high-

Einrichtung zur Erlangung von Anzeigen
über den elektrischen Widerstand von Erdreich
in einer relativ dünnen Zone hinter
der Seitenwandung eines in das Erdreich
gebohrten BohrlochesFacility for obtaining advertisements
about the electrical resistance of the ground
in a relatively thin zone behind
the side wall of one in the ground
drilled borehole

Anmelder:Applicant:

Schlumberger Well Surveying Corporation,
Houston, Tex. (V. St. A.)Schlumberger Well Surveying Corporation,
Houston, Tex. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Düsseldorf, Lindemannstr. 31Dipl.-Ing. H. Marsch, patent attorney,
Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:
Henri-Georges Doli,
Jean Lucien Dumanoir,
Ridgefield, Conn. (V. St. A.)Named as inventor:
Henri-Georges Doli,
Jean Lucien Dumanoir,
Ridgefield, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Juni 1959
(820 820, 820 821)Claimed priority:
V. St. v. America June 16, 1959
(820 820, 820 821)

rem Widerstand ersetzt ist. Der Widerstand des auf der Bohlochwandung gebildeten Schlammkuchens ist andererseits verhältnismäßig gering im Vergleich mit dem Widerstand dieser ausgespülten Zone.rem resistor is replaced. The resistance of the mud cake formed on the borehole wall is on the other hand, relatively low compared to the resistance of this flushed zone.

Aus dem Vorhandensein des Schlammkuchens und der ausgeschwemmten Zone kann ein Nutzen gezogen werden, um die Anwesenheit durchlässiger Schichten anzuzeigen und ihre Porosität zu messen. Dies ist wichtig, weil die ergiebigsten ölhaltigen Schichten in ihrer Natur verhältnismäßig durchlässig sind. Messungen solcher Eigenschaften wurden bisher gemacht, indem man ein wandungsberührendes Elektrodensystem verwendete, das ein Feld verhältnismäßig kleiner Elektroden hatte, die an der die Bohrlochwand berührenden Fläche eines isolierenden bohrlochwandberührenden Blockes angebracht waren. Diese Art eines Elektrodensystems liefert eine Messung des durchschnittlichen Widerstandes bzw. der durchschnittlichen Leitfähigkeit eines kleinen Materialvolumens, das unmittelbar vor dem Block liegt.Benefit can be drawn from the presence of the mud cake and the washed-out zone to indicate the presence of permeable layers and measure their porosity. This is important because the most productive oily layers are relatively permeable in nature are. Measurements of such properties have previously been made by taking a wall contacting Used an electrode system that had an array of relatively small electrodes attached to the Borehole wall contacting surface of an insulating borehole wall contacting block attached was. This type of electrode system provides a measurement of the average resistance or resistance. the average conductivity of a small volume of material immediately in front of the block lies.

Bei dieser Art von Einrichtungen mit Wandberührung ergibt sich manchmal ein Problem insofern, als dann, wenn die Schlammkuchendicke wächst, derA problem sometimes arises with this type of wall contacting device in that then as the mud cake thickness grows that

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Elektrodenstrom mehr und mehr über den durch derartige Schlammkuchen gebildeten Weg relativ geringen Widerstandes zum Bohrloch zurückgeleitet oder kurzgeschlossen wird. Das macht ein Messen des Widerstandes in der ausgeschwemmten Zone und mithin auch die nachfolgende Porosit'ätsbestimmung sehr viel schwieriger, weil die Messung in größerem Ausmaß vom Schlammkuchenwiderstand beeinflußt wird.Electrode current more and more relatively low over the path formed by such mud cakes Resistance is returned to the borehole or short-circuited. That makes a measurement of the Resistance in the washed out zone and consequently also the subsequent determination of porosity much more difficult because the measurement affects the sludge cake resistance to a greater extent will.

Zur Überwindung dieses Problems ist vorgeschlagen worden, eine sogenannte »fokussierte« Bauart von Elektrodensystemen mit Wandberührung zu verwenden, wobei der Fluß eines Hauptstromes, der zum Bestimmen oder Untersuchen der Widerstandscharakteristik der Formation verwendet wird, in ein gewünschtes seitliches Stromflußfeld gezwungen wird, indem daneben ein Fokussierungsstrom emittiert wird, um jeglicher Tendenz des Meßstromes entgegenzuwirken, in unerwünschter Richtung zu fließen, und insbesondere jeglicher Tendenz des Meßstromes entgegenzuwirken, den Schlammkuchen entlangzufließen. In dieser Weise wird der Meßstrom gezwungen, auf einige Entfernung in die durchsetzte Zone hinein in seitlicher Richtung in die Erdformation einzudringen. Diese fokussierte Bauart von Einrichtungen ergibt bei dünnen bis mittleren Schlammkuchendicken genaue Messungen des Widerstandes bzw. der Leitfähigkeit im ausgeschwemmten Teil der durchsetzten Zone. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Bauart von Elektrodensystemen bei verhältnismäßig dicken Schlammkuchen auch noch durch diesen Schlammkuchen nachteilig beeinflußt wird.To overcome this problem, a so-called "focused" type has been proposed of electrode systems with wall contact, the flow of a main current flowing to the Determining or investigating the drag characteristics of the formation is used in one desired lateral current flow field is forced by emitting a focusing current next to it is to counteract any tendency of the measuring current to flow in an undesired direction, and in particular to counteract any tendency for the measuring current to flow along the sludge cake. In this way the measuring current is forced to some distance into the penetrated zone to penetrate sideways into the earth formation. This focused type of facility results in precise measurements of the resistance in the case of thin to medium mud cake thicknesses or the conductivity in the washed-out part of the penetrated zone. However, it has been shown that this type of electrode system in the case of relatively thick sludge cake also through this Sludge cake is adversely affected.

Eine ähnliche Anordnung mit elliptischen Elektroden an Stelle der bis dahin bekannten runden Elektroden ist ebenfalls bekannt.A similar arrangement with elliptical electrodes instead of the round electrodes known until then is also known.

Eine andere bekannte Anordnung verwendet mehrere konzentrische Fokussierelektroden, die alle auf der Vorderseite eines isolierten Anlegeblockes angeordnet sind. Die Nachteile dieser Anordnung werden weiter unten beschrieben. Ähnlich ist eine weitere Anordnung aufgebaut, wobei jedoch ein abweichendes elektrisches System für die Stromaussendung und Messung verwendet wird.Another known arrangement uses several concentric focusing electrodes, all on the front of an insulated mooring block are arranged. The disadvantages of this arrangement will be described below. Another arrangement is constructed similarly, but with a different one electrical system is used for current emission and measurement.

Eine andere Verbesserung des elektrischen Systems ist vorbeschrieben, die ebenfalls wie die vorangehend erläuterten Einrichtungen einen als Isolierkörper ausgebildeten Elektrodenblock besitzt.Another improvement in the electrical system is described above, which is also the same as the foregoing explained devices has an electrode block designed as an insulating body.

Schließlich sind Elektrodenanordnungen bekannt, die nach dem Fokussierstromsystem arbeiten und mit drei bzw. sieben Elektroden ausgerüstet sind. Hierbei ist jedoch das Blockelement in keinem Fall mit der Bohrlochseitenwandung in Berührung gebracht. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber allen diesen bekannten Anordnungen werden weiter unten beschrieben.Finally, electrode arrangements are known which work according to the focusing current system and with three or seven electrodes are equipped. In this case, however, the block element is in no way associated with the Brought borehole sidewall in contact. The advantages of the arrangement according to the invention over all of these known arrangements are described below.

Ein anderes Problem, das sich manchmal ergibt, liegt darin, daß das Vorhandensein eines Schlammkuchens und einer durchsetzten Zone es erschweren, andere Arten von gewünschten elektrischen Messungen zu erlangen. Insbesondere ist es häufig erwünscht, auch eine Messung des Widerstandes bzw. der Leitfähigkeit aus den nicht verunreinigten Teilen solcher Formationen zu erlangen, die noch hinter der durchsetzten Zone liegen. Es ist aber häufig schwierig, dies mit großem Genauigkeitsgrad zu tun, weil das Vorhandensein der durchsetzten Zone es erschwert, die Umstände so einzurichten, daß der Strom in gewünschter Weise in den nicht verunreinigten Teil der Formation hineinfließt. Das Problem kann weitgehend überwunden werden, indem man fokussierte Elektrodensysteme großer Eindringtiefe verwendet, die verhältnismäßig groß bemessene Elektroden haben, welche mit Abstand voneinander im Bohrloch gehalten werden und welche einen passenden Fokussierungsstrom emittieren, um den Meßstrom verhältnismäßig tief in die angrenzende Formation zu treiben, wie oben erläutert.Another problem that sometimes arises is the presence of a mud cake and a riddled zone make it difficult to make other types of desired electrical measurements to get. In particular, it is often desirable to also measure the resistance or to obtain conductivity from the uncontaminated parts of such formations that are still behind the interspersed zone. However, it is often difficult to do this with a high degree of accuracy because the presence of the intersected zone makes it difficult to arrange the circumstances so that the Current flows in a desired manner into the uncontaminated part of the formation. The problem can be largely overcome by using focused electrode systems of great penetration depth used, which have relatively large-sized electrodes, which are spaced from each other are held in the borehole and which emit a suitable focusing current to the measuring current to drift relatively deep into the adjacent formation, as explained above.

Obgleich diese fokussierten Elektrodensysteme großer Eindringtiefe eine verbesserte Messung des Widerstandes bzw. der Leitfähigkeit der nicht verunreinigten Formation ergeben, hat sich trotzdem gezeigt, daß der Widerstand der durchsetzten Zone immer noch zu dem mit einem solchen Elektrodensystem gemessenen mittleren Widerstand bzw. der mittleren Leitfähigkeit beiträgt; dabei hängt das Ausmaß des Beitrages von den jeweils angetroffenen besonderen Formationsbedingungen ab. Dementsprechend wäre es in manchen Fällen erwünscht, die mit einem Elektrodensystem großer Eindringtiefe erlangte Messung zu korrigieren, indem der Widerstandswert der durchsetzten Zone abgesetzt wird, damit man eine genauere Anzeige des Widerstandes der nicht verunreinigten Formation erlangt. Mit anderen Worten: es wäre also erwünscht, eine genaue Messung des Widerstandes bzw. der Leitfähigkeit der durchsetzten Zone selbst zu haben.Although these focused electrode systems of great penetration depth provide an improved measurement of the Resistance or conductivity of the uncontaminated formation, it has nevertheless been shown that that the resistance of the penetrated zone is still at that with such an electrode system measured mean resistance or mean conductivity contributes; the extent depends of the contribution depends on the particular formation conditions encountered. Accordingly in some cases it would be desirable to achieve great penetration with an electrode system Correct the measurement by subtracting the resistance value of the intersected zone so that a more accurate indication of the uncontaminated formation resistance is obtained. With In other words, it would be desirable to have an accurate measurement of the resistance or conductivity of the interspersed zone itself.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erlangung von Meßanzeigen über den elektrischen Widerstand von Material in einer relativ schmalen Zone hinter der Seitenwandung eines in die Erde gebohrten und leitende Flüssigkeit enthaltenden Bohrloches mit einem länglichen Träger und einem von demselben gehaltenen Block mit einer Fläche, die die Seitenwandung berühren kann, wobei der Block einen Hauptelektrodenteil und einen um diesen herum mit Abstand liegenden Hilfselektrodenteil hat, deren jeder an seiner die Wandung berührenden Fläche freiliegende Oberflächen hat, und wobei weiter eine Stromquelle vorgesehen ist, um Meßstrom aus dem Hauptelektrodenteil und um Fokussierstrom aus dem Hilfselektrodenteil auszusenden, sowie weiter mit einem Meßkreis der auf dem Stromfluß wenigstens eines dieser Ströme anspricht, um Anzeigen des Widerstandes des Materials zu erzeugen, ist nun erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfselektrodenteil auch an den an die Vorderseite angrenzenden Rändern des Blockes freiliegende Oberflächen hat, aus denen Fokussierstrom emittiert wird. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Kennzeichen der erfindungsgemäßen Einrichtung besitzt das Hilfselektrodenteil auf der Rückseite des Blockes freiliegende Oberflächen, die kuntinuierlich um die Kanten herum mit den freiliegenden Oberflächen auf der Vorderseite verbunden sind.The device according to the invention for obtaining measurement readings on the electrical resistance of material in a relatively narrow zone behind the side wall of a drilled in the earth and conductive fluid containing borehole having an elongated support and one of the same held block with a surface that can contact the side wall, the block a Main electrode part and an auxiliary electrode part located around this at a distance, whose each has exposed surfaces on its wall-contacting surface, and further one Current source is provided to measure current from the main electrode part and to focus current from the Send out auxiliary electrode part, as well as further with a measuring circuit on the current flow at least one of these currents responds to produce indications of the resistance of the material is now in accordance with the invention characterized in that the auxiliary electrode part also on the front side adjacent edges of the block has exposed surfaces from which focusing current is emitted will. According to a further advantageous characteristic of the device according to the invention the auxiliary electrode part on the back of the block exposed surfaces that are continuously around the Edges connected around to the exposed surfaces on the front.

Zweckmäßigerweise besitzt der Block einen mittleren Elektrodenteil mit einer freiliegenden Oberfläche, wobei diese mittlere Elektrode mit Abstand zwischen den vorderseitigen Oberflächen des Hauptelektrodenteiles und des Hilfselektrodenteiles liegt und davon isoliert ist.The block expediently has a central electrode part with an exposed surface, this central electrode spaced between the front surfaces of the main electrode part and the auxiliary electrode part is and is isolated therefrom.

Natürlich muß für die Ströme ein Stromrücklaufpunkt vorgesehen sein. Gemäß einem weiteren Kennzeichen der erfindungsgemäßen Einrichtung schickt die Stromquelle Fokussierstrom von dem Hilfselektrodenteil zum Träger und vom Hauptelektrodenteil zum entfernt liegenden Stromrücklaufpunkt.Of course, a current return point must be provided for the currents. According to another characteristic of the device according to the invention, the power source sends focusing current from the auxiliary electrode part to the carrier and from the main electrode part to the distant current return point.

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Zweckmäßigerweise werden die Elektroden so ausgestaltet, daß die Hauptelektrodenteile und Hilfselektrodenteile ein rechteckiges Profil aufweisen, das in Richtung des Trägers länglich ist. Zweckmäßig wird konstruktiv vorgesehen, daß der Hilfselektrodenteil in seiner ganzen Dicke gleiche Ausdehnung wie der Block hat und vom Hauptelektrodenteil nur durch Isolierwerkstoff in Abstand gehalten ist.The electrodes are expediently designed in such a way that the main electrode parts and auxiliary electrode parts have a rectangular profile which is elongated in the direction of the support. Appropriate is structurally provided that the auxiliary electrode part in its entire thickness is the same as the block and is only kept at a distance from the main electrode part by insulating material.

Es ist auch häufig erwünscht, den Neigungswinkel der Grenzschicht zwischen zwei aneinandergrenzenden Bereichen von Erdformationen zu bestimmen, die verschiedene Widerstands- oder Leitfähigkeitscharakteristika haben, und die Richtung einer solchen Neigung zu bestimmen. Eine solche Information gibt weitere Kenntnis bezüglich des Charakters der unter der Oberfläche liegenden Formation und ist hilfreich bei der Auswahl von Örtlichkeiten für neue Quellen oder Bohrlöcher. Zu diesem Zweck wurde bisher eine sogenannte »Neigungsmeßeinrichtung« vorgeschlagen. Bei einer Ausführungsform einer solchen Einrichtung werden drei Sätze von Elektroden verwendet, um den Widerstand der Formation an drei in Umfangsrichtung der Bohrlochwandung mit Abstand voneinander liegenden Stellen zu messen. Wenn die für die drei Sätze von Elektroden registrierten Widerstandsänderungen bei geringfügig verschiedenen Bohrlochtiefen auftreten, zeigt dies die Abweichung der Grenzschichtebene von einem rechten Winkel gegenüber der Bohrlochachse an. Bei einem vollkommen vertikalen Bohrloch bedeutet dies die Abweichung der Grenzschichtebene von der horizontalen Lage. Die Größe und Richtung dieser Neigung wird aus den Differenzen der Tiefenmaße bestimmt, bei der für die drei Sätze orientierter Elektroden die gleiche Widerstandsänderung auftritt. Die Bestimmung dieser Widerstandsänderungen wird jedoch leicht nachteilig beeinflußt, wenn sich ein verhältnismäßig dicker Schlammkuchen auf der Bohrlochwandung befindet.It is also often desirable to adjust the angle of inclination of the interface between two adjacent ones Identify areas of earth formations that have different resistivity or conductivity characteristics have, and determine the direction of such a slope. Such information provides further information on the character of the subsurface formation and is helpful in selecting locations for new wells or boreholes. To this end a so-called "inclination measuring device" has been proposed so far. In one embodiment One such device uses three sets of electrodes to measure the resistance of the formation at three points located at a distance from one another in the circumferential direction of the borehole wall to eat. If the changes in resistance registered for the three sets of electrodes are slight occur at different borehole depths, this shows the deviation of the boundary layer plane from at right angles to the borehole axis. For a perfectly vertical borehole, means this is the deviation of the boundary layer plane from the horizontal position. The size and direction this inclination is determined from the differences in the depth measurements, which is more oriented for the three sets Electrodes the same change in resistance occurs. Determining these changes in resistance will however, easily adversely affected when there is a relatively thick mud cake on the borehole wall is located.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist auch in der Lage, diese Aufgabe zu lösen, und zwar wird die Einrichtung dadurch vervollständigt, daß wenigstens mit dem ersten Block identische zweite und dritte Blöcke vom Träger gehalten werden und in einer Querebene mit gleichem Abstand um diesen herum angeordnet sind, so daß sie Widerstandsanzeigen zu liefern in der Lage sind, die zur Bestimmung von Formationsneigungen aufeinander bezogen werden können.The device according to the invention is also able to solve this problem, namely the Device completed in that at least with the first block identical second and third Blocks are held by the carrier and in a transverse plane with the same spacing around them are arranged so that they are able to provide resistance readings for the determination of Formation tendencies can be related to each other.

Auch das Vorhandensein eines Schlammkuchens auf der Seitenwandung kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung angezeigt werden, und zwar dadurch, daß der Träger einen dem ersten Block gegenüberliegenden zweiten Block trägt, der zum Aufzeigen des Vorhandenseins eines Schlammkuchens auf der Seitenwandung eingerichtet ist, der sich zwischen dem ersten Block und dem jenseits hinter diesem befindlichen Material befinden möge. Bei all diesen Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes kann dafür gesorgt sein, daß die Stromquelle sowohl vom Träger wie vom Hilfselektrodenteil aus Fokussierstrom emittiert.The presence of a mud cake on the side wall can also be achieved with the inventive Device are displayed, in that the carrier is one of the first block opposite second block, which shows the presence of a mud cake is set up on the side wall, which is between the first block and the beyond may be located behind this material. With all these configurations of the subject matter of the invention It can be ensured that the current source is from both the carrier and the auxiliary electrode part Focusing current emitted.

In den Zeichnungen wird die erfindungsgemäße Einrichtung dargestellt, und sie wird an Hand der Figuren einzeln beschrieben.In the drawings, the device according to the invention is shown, and it is based on the Figures described individually.

F i g. 1 zeigt teilweise im Schnitt eine beispielsweise Ausführung für eine Bohrlochuntersuchungseinrichtung gemäß der Erfindung;F i g. 1 shows, partially in section, an example of an embodiment for a borehole investigation device according to the invention;

F i g. 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht von der die Wandung berührenden Fläche eines Elektrodenblockes der Einrichtung gemäß Fig. 1;F i g. Figure 2 is an enlarged side view of the wall contacting surface of an electrode block the device according to FIG. 1;

F i g. 3 ist ein Querschnitt des Elektrodenblockes gemäß Fig. 2 längs der Linie3-3 in Fig. 2;F i g. Figure 3 is a cross-sectional view of the electrode block of Figure 2 taken along line 3-3 in Figure 2;

F i g. 4 ist ein weiterer Querschnitt des Elektrodenblockes gemäß F i g. 2 längs der Linie 4-4 in F i g. 2;F i g. 4 is another cross section of the electrode block according to FIG. 2 along the line 4-4 in FIG. 2;

F i g. 5 ist ein Schnitt durch ein typisches Bohrloch, der schematisch Teile der Einrichtung gemäß ίο F i g. 1 zusammen mit zum Betrieb dieser Einrichtung geeigneten elektrischen Stromkreisen zeigt;F i g. 5 is a section through a typical borehole, which schematically shows parts of the device according to FIG . Figure 1 shows along with electrical circuits suitable for operating this device;

Fig. 6 zeigt eine bespielsweise Ausführung der Neigungsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 7 ist eine vergrößerte dargestellte Seitenansicht eines der Elektrodenblöcke gemäß Fig. 6; F i g. 8 ist ein Querschnitt durch einen Elektrodenblock gemäß Fig. 7 längs der Linie 8-8 in Fig. 7;6 shows an exemplary embodiment of the inclination measuring device according to the invention;
FIG. 7 is an enlarged illustrated side view of one of the electrode blocks shown in FIG. 6; F i g. Fig. 8 is a cross-section through an electrode block of Fig. 7 taken along line 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 ist ein vergrößert dargestellter Schnitt durch einen Teil des Bohrloches und der in F i g. 6 gezeigten Einrichtung;FIG. 9 is an enlarged section through part of the borehole and the part in FIG. 6th device shown;

Fig. 10 und 11 stellen Seitenansicht bzw. Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform für einen Elektrodenblock dar, der in der Einrichtung gemäß F i g. 6 verwendet werden kann.
In Fig. 1 ist eine bespielsweise Ausführung des ins Bohrloch abgesenkten Teiles der Einrichtung dargestellt, die gemäß der Erfindung zur Untersuchung von Erdformationen 10 ausgebildet ist, welche von einem Bohrloch 11 durchteuft sind, wobei das Bohrlochll mit einer leitenden Flüssigkeit oder mit Bohrschlamm 12 gefüllt ist. Diese Einrichtung enthält einen länglichen Träger 13, der durch das Bohrloch 11 bewegt werden kann. Der Träger 13 hat einen oberen Instrumentenaufnahmeteil 14 von im wesentlichen zylindrischer Form mit hohlem und flüssigkeitsdichtem Inneren zur Aufnahme bestimmter — später beschriebener — ins Bohrloch abgesenkter Stromkreise. Der Träger 13 hat weiter einen mittleren Gestellteil 15 in Form eines stählernen Doppel-T-Trägers und einen unteren Nasenteil 16 von im wesentlichen zylindrischer Form.FIGS. 10 and 11 show a side view or section through a modified embodiment for an electrode block which is used in the device according to FIG. 6 can be used.
In Fig. 1 an exemplary embodiment of the lowered into the borehole part of the device is shown, which is designed according to the invention for the investigation of earth formations 10 , which are penetrated by a borehole 11 , wherein the Bohrlochll is filled with a conductive liquid or with drilling mud 12 . This device contains an elongate carrier 13 which can be moved through the borehole 11. The carrier 13 has an upper instrument receiving part 14 of essentially cylindrical shape with a hollow and liquid-tight interior for receiving certain circuits - described later - lowered into the borehole. The carrier 13 further has a central frame part 15 in the form of a steel double -T joist and a lower nose portion 16 of substantially cylindrical shape.

Als Doppel-T-Zwischenträger 15 des Trägers 13 hängen auf einander gegenüberliegenden Seiten zwei Elektrodenblöcke 17 und 18, deren jeder gegen die Wandung des Bohrloches 11 gedrückt werden kann. Der Block 17 wird über Haltearme 19 und 20 getragen, die sowohl am Block 17 wie auch am Doppel-T-Träger 15 angelenkt sind. In gleicher Weise ist der Block 18 durch Tragarme 21 und 22 gehalten, die sowohl am Block 18 wie auch am Doppel-T-Träger 15 angelenkt sind. Eine Betätigungsvorrichtung zum Ausspreizen und Zurückziehen der Tragarme 19 und 20 ist im unteren Teil des Instrumentenaufnahmeteiles 14 enthalten.
Zunächst sei der Elektrodenblock 17 betrachtet: Dieser Elektrodenblock 17 weist in seiner Konstruktion die Merkmale der Erfindung auf und ist deshalb in den F i g. 2 bis 4 deutlicher detailliert dargestellt. Aus den F i g. 2 bis 4 ist ersichtlich, daß der größere Teil des Blockes 17 aus einem im wesentlichen rechteckigen Blockteil A₁ in massiver Metallkonstruktion gebildet ist. Der Teil A₁ ist aus elektrisch leitendem Material, wie z. B. Eisen, hergestellt und bildet insoweit eine Fokussierstromelektrode zur Emittierung eines Fokussierungsstromes aus seinen verschiedenen Oberflächenteilen heraus. Diese Fokussierstromelek-Trode^₁ hat daher einen an der die Bohrlochwand berührenden Fläche gelegenen Oberflächenteil 23, As a double -T intermediate carrier 15 of the carrier 13 , two electrode blocks 17 and 18 hang on opposite sides, each of which can be pressed against the wall of the borehole 11. The block 17 is carried by means of holding arms 19 and 20 which are articulated both on the block 17 and on the double T- beam 15. In the same way, the block 18 is held by support arms 21 and 22 , which are articulated both on the block 18 and on the double -T carrier 15. An actuating device for spreading out and retracting the support arms 19 and 20 is contained in the lower part of the instrument receiving part 14 .
Let us first consider the electrode block 17 : This electrode block 17 has the features of the invention in its construction and is therefore shown in FIGS. 2 to 4 are shown in more detail. From the F i g. 2 to 4 it can be seen that the greater part of the block 17 is formed from a substantially rectangular block part A ₁ in a solid metal construction. The part A ₁ is made of electrically conductive material, such as. B. iron, and in this respect forms a focusing current electrode for emitting a focusing current from its various surface parts. This focusing current electrode ^ ₁ therefore has a surface part 23 located on the surface in contact with the borehole wall,

einen daran befindlichen und die Kante bildenden Oberflächenteil 24 sowie einen Oberflächenteil 25, der wenigstens einen Teil der Rückseite bildet. Wie Fi g. 3 zeigt, hat die Elektrode^i₁ eine Ausnehmung 26, die in einen mittleren Teil ihrer die Bohrlochwand berührenden Fläche eingeschnitten ist. Wie F i g. 2 zeigt, hat diese Ausnehmung 26 im wesentlichen rechteckige Form und ist in einer parallel zur Bohrlochlängsachse laufenden Richtung »D« länglich ausgebildet. Die Ausnehmung 26 ist im wesentlichen mit einem elektrischen Isolierwerkstoff 27, wie z.B. Gummi, ausgefüllt.a surface part 24 located thereon and forming the edge, and a surface part 25 which forms at least a part of the rear side. Like Fi g. 3 shows, the electrode _{1 has} a recess 26 which is cut into a central part of its surface in contact with the borehole wall. Like F i g. 2 shows, this recess 26 has an essentially rectangular shape and is elongated in a direction "D" running parallel to the longitudinal axis of the borehole. The recess 26 is essentially filled with an electrical insulating material 27 such as rubber.

Der Metallklotz 17 enthält weiterhin eine längliche MeBstromelektrode^₀ von rechteckiger Form, die in der Ausnehmung 26 gelegen und von der Elektrode A₁ durch den Isolierwerkstoff 27 elektrisch isoliert ist. Die Elektrode A₀ hat in einer Richtung parallel zur Bohrlochachse eine Länge D_v welche größer ist als die halbe Länge der Metallblockelektrode A₁ und eine Breite D₂, welche größer ist als ein Viertel der Länge D₁. Für ein Bohrloch mit 20 cm Durchmesser können die Abmessungen D₁ und D₂ 15 bzw. 5 cm betragen. Es ist mithin ersichtlich, daß die Elektrode A₀ eine verhältnismäßig große, nach außen hin freiliegende Oberfläche hat.The metal block 17 also contains an elongated measuring current electrode ^ ₀ of rectangular shape, which is located in the recess 26 and is electrically insulated from the electrode A ₁ by the insulating material 27. In a direction parallel to the borehole axis, the electrode A ₀ has a length D _v which is greater than half the length of the metal block _{electrode A 1} and a width D ₂ which is greater than a quarter of the length D ₁ . For a drill hole with a diameter of 20 cm, the dimensions D ₁ and D _{2 can be} 15 and 5 cm, respectively. It can therefore be seen that the electrode A _{0 has} a relatively large, externally exposed surface.

Der Metallblock 17 enthält weiterhin eine Spannungsüberwachungselektrode M, die zwischen der Meßstromelektrode A₀ und der Fokussierstromelektrode^ij gelegen und sowohl gegenüber der Meßstromelektrode A₀ wie auch der Fokussierstromelektrode^j durch den Isolierwerkstoff 27 isoliert ist. Die Spannungsüberwachungselektrode M hat einen nach außen hin freiliegenden OberfiachenanteiI von geringer Breite, die einen die Meßstromelektrode A₀ umschließenden Weg bildet.The metal block 17 further includes a voltage monitor electrode M, both with respect to the Meßstromelektrode A as well as the Fokussierstromelektrode ^ j is insulated by the insulating material 27 between the Meßstromelektrode A ₀ and Fokussierstromelektrode ^ ij located and _0th The voltage monitoring electrode M has an outwardly exposed surface portion of small width, which forms a path surrounding the measuring current electrode A _0.

Die elektrischen Verbindungen mit den Elektroden A₀, M und A₁ werden über isolierte Leiter 28, 29 und 30 hergestellt, die — wie F i g. 1 zeigt — aufwärts und durch das hohle Innere des Tragarmes 19 zu den elektrischen Schaltkreisen laufen, die innerhalb des Instrumentenaufnahmeteiles 14 enthalten sind. Die mechanische Verbindung des Metallblockes 17 mit den Tragarmen 19 und 20 erfolgt über Gelenkaugen 31 und 32, welche ausführlich in F i g. 3 gezeigt sind. Die elektrische Kontinuität dieser Gelenkaugen 31 und 32 ist durch Einsätze 33 und 34 aus nichtleitendem Werkstoff unterbrochen. Der Einsatz 33 hat die Form einer nichtleitenden Büchse aus — beispielsweise — Preßstoff. Andererseits kann der Einsatz 34 aus einem Epoxyd-Aluminumoxyd-Gemisch gebildet sein. Diese Einsätze 33 und 34 dienen zur Isolierung des eigentlichen Metallblockes 17 gegenüber den Tragarmen 19 und 20.The electrical connections to the electrodes A ₀ , M and A ₁ are made via insulated conductors 28, 29 and 30, which - like FIG. 1 shows walking up and through the hollow interior of the support arm 19 to the electrical circuitry contained within the instrument receiving part 14. The mechanical connection of the metal block 17 to the support arms 19 and 20 takes place via hinge eyes 31 and 32, which are shown in detail in FIG. 3 are shown. The electrical continuity of these hinge eyes 31 and 32 is interrupted by inserts 33 and 34 made of non-conductive material. The insert 33 is in the form of a non-conductive sleeve made of - for example - molded material. On the other hand, the insert 34 can be formed from an epoxy-aluminum oxide mixture. These inserts 33 and 34 serve to isolate the actual metal block 17 from the support arms 19 and 20.

Hiernach sei der andere in F i g. 1 gezeigte Elektrodenblock betrachtet, nämlich der Elektrodenblock 18. Dieser Elektrodenblock ist von der bisher üblichen Bauart und hat ein Feld von verhältnismäßig kleinen Elektroden, welche an der die Bohrlochwandung berührenden Fläche eines Wandkontaktblockes angebracht sind. Eine ausführliche Beschreibung erübrigt sich, da dieser Teil bekannt ist.Hereafter the other in FIG. 1 considered electrode block, namely the electrode block 18. This electrode block is of the conventional type and has a field of relative small electrodes, which are attached to the surface of a wall contact block that touches the wall of the borehole are appropriate. A detailed description is not necessary as this part is known.

Wie F i g. 1 zeigt, enthält der ins Bohrloch abgesenkte Teil der Einrichtung auch eine Stromrücklaufelektrode B₁, die am Träger 13 genügend nahe dem Ort des Blockes 17 liegt, um ihr elektrisch nahe zu sein, dabei aber in Längsrichtung mit Abstand vom Ort des Blockes 17 liegt, so daß kein Teil der Elektrode^ unmittelbar hinter dem Block 17 liegt. Die Stromrücklaufelektrode B₁ hat eine im allgemeinen zylindrische Form und ist auf elektrischem Isoliermaterial angebracht, welches den Nasenteil 16 des Trägers 13 entweder bedeckt oder bildet. Die elekirische Verbindung mit der EIektrodeS₁ wird über einen isolierten Leiter 40 hergestellt, der längs des Doppel-T-Trägers 15 zum Instrumentengehäuse 14 nach oben hin läuft. Wenn erwünscht, kann eine zweite Stromrücklaufelektrode B₁ auf der AußenseiteLike F i g. 1 shows, the part of the device sunk into the borehole also contains a current return electrode B ₁ , which is located on the carrier 13 sufficiently close to the location of the block 17 to be electrically close to it, but at a distance in the longitudinal direction from the location of the block 17, so that no part of the electrode is located immediately behind the block 17. The current return electrode B ₁ has a generally cylindrical shape and is mounted on electrical insulating material which either covers or forms the nose portion 16 of the carrier 13. The electrical connection with the electrode S ₁ is established via an insulated conductor 40, which runs upwards along the double-T support 15 to the instrument housing 14. If desired, a second current return electrode B _{1 can be} on the outside

ίο des Instrumentenaufnahmeteiles 14 montiert werden, und zwar in einem entsprechenden Abstand über dem Block 17. Diese zweite Elektrode B₁ würde dann mittels eines Leiters elektrisch mit der unteren Elektrode B₁ verbunden werden. ίο of the instrument receiving part 14 are mounted, specifically at a corresponding distance above the block 17. This second electrode B ₁ would then be electrically connected to the lower electrode B ₁ by means of a conductor.

Außer dem Nasenteil 16 ist auch der Instrumentenaufnahmeteil 14 mit einem elektrischen Isolierwerkstoff bedeckt oder daraus hergestellt. Die Metallteile des Doppel-T-Trägers 15 und der Tragarme 19 bis 22 sind gleichfalls mit einer Schicht aus elektrischemIn addition to the nose part 16, the instrument receiving part 14 is also made of an electrical insulating material covered or made from it. The metal parts of the double T-beam 15 and the support arms 19 to 22 are also with a layer of electrical

ao Isolierwerkstoff bedeckt, z.B. einer Schicht aus nichtleitendem Anstrich, damit die Möglichkeit von unerwünschten Stromflußwegen (»Strom-Leckwegen«) längs dieser Teile oder durch diese Teile verringert wird. ao insulating material covered, e.g. a layer of non-conductive paint, so that the possibility of undesired current flow paths ("current leakage paths") along these parts or through these parts is reduced.

Der ins Bohrloch abgesenkte Träger 13 wird im Bohrloch mittels eines armierten Vielleiterkabels 41 gehalten, das nach oben hin auf eine (nicht gezeichnete) Trommelwindeneinrichtung läuft, die an der Erdoberfläche zum Zweck des Anhebens und Absenkens des Trägers 13 gelegen ist. Etwa die ersten hundert Fuß des Kabels 41 unmittelbar oberhalb des Instrumentenaufnahmeteiles 14 sind mit einer Schicht aus elektrischem Isolierwerkstoff 42, wie z.B. Gummi, bedeckt. Auf dieser Schicht aus Isolierwerkstoff 42 liegt nahe an ihrem oberen Ende eine elektrisch entfernte Meßstromrücklaufelektrode B₀ und eine elektrisch entfernte Spannungsmeßelektrode ./V. Die verschiedenen einzelnen isolierten Leiter im Kabel 41 dienen zur Verbindung der elektrischen Schaltkreise im abgesenkten Instrumentenaufnahmeteil 14 mit der an der Erdoberfläche gelegenen Energiequelle und der Meßanzeigeausrüstung.The carrier 13 lowered into the borehole is held in the borehole by means of an armored multi-conductor cable 41 which runs upwards onto a drum winch device (not shown) which is located on the surface of the earth for the purpose of raising and lowering the carrier 13. About the first hundred feet of the cable 41 immediately above the instrument receiving part 14 are covered with a layer of electrical insulating material 42, such as rubber. On this layer of insulating material 42, close to its upper end, there is an electrically remote measuring current return electrode B ₀ and an electrically remote voltage measuring electrode ./V. The various individual insulated conductors in the cable 41 serve to connect the electrical circuitry in the lowered instrument mount 14 to the surface power source and meter reading equipment.

In F i g. 5 ist ein Schnitt eines Teiles des Bohrloches 11 dargestellt, das durch eine durchlässige Schicht 45 — z. B. Sand, auf dem sich ein Schlammkuchen abgesetzt hat — hindurchgeht. Im Bohrloch 11 gehalten sind die Elektrodenblöcke 17 und 18 gezeichnet. Weiterhin sind die elektrischen Schaltkreise für den Betrieb der Elektrodenblöcke 17 und 18 gezeichnet. Eine elektrische Energiequelle 47 speist Wechselstrom in eine ins Bohrloch abgesenkte Speisevorrichtung 50. Aus Gründen der Einfachheit sind die elektrischen Verbindungen der Speisevorrichtung 50 und den verschiedenen elektrischen Schaltkreisen weggelassen.In Fig. 5 is a section of a part of the borehole 11 is shown through a permeable Layer 45 - e.g. B. Sand on which a mud cake has settled - passes through it. In the borehole 11, the electrode blocks 17 and 18 are drawn. Furthermore, the electrical circuits drawn for the operation of the electrode blocks 17 and 18. An electrical energy source 47 feeds Alternating current in a submerged feed device 50. For the sake of simplicity the electrical connections of the feed device 50 and the various electrical circuits omitted.

Zunächst seien die Schaltkreise für das Arbeiten des Metallblockes 17 betrachtet: Innerhalb des Instrumentenaufnahmeteiles 14 sind Stromkreise zum Speisen der Meßstromelektrode A₀ zwecks Emittierung eines Meßstromes aus derselben in die benachbarte durchlässige Formation 45 vorgesehen. Diese Stromkreise enthalten einen Signalgenerator 51 zur Erzeugung von Wechselstrom bei einer HauptfrequenzZ₁ von z. B. 500 Hz. Dieser Strom wird dann über den isolierten Leiter 28 zur Elektrode A₀ gegeben. Die andere Seite des Ausganges des Signalgenerators 51 ist über einen Kabelleiter 41c mit der elektrisch entfernten Stromrücklaufelektrode B_a verbunden. InFirst, consider the circuits for the operation of the metal block 17: Within the instrument receiving part 14 there are circuits for feeding the measuring current electrode A ₀ for the purpose of emitting a measuring current from the same into the adjacent permeable formation 45. These circuits contain a signal generator 51 for generating alternating current at a main frequency _{Z 1} of z. B. 500 Hz. This current is then given through the insulated conductor 28 to the electrode A ₀ . The other side of the output of the signal generator 51 is connected to the electrically remote current return electrode B _a via a cable conductor 41c. In

ίοίο

dieser Weise wird die Elektrode A₀ gespeist, um einen Meßstrom »Is« in die benachbarte Formation zu emittieren, welcher gegebenenfalls divergiert und zur entfernten ElektrodejB₀ zurückläuft. Für diese Ausführungsform der Erfindung ist der Signalgenerator 51 so ausgebildet, daß er einen konstanten Meßstrom-Zi-Betrag zur Elektrode A₀ liefert. Zu diesem Zweck enthält der Signalgenerator 51 Oszillator- und Stromregulierkreise.in this way the electrode A _{0 is} fed in order to emit a measuring current "Is" into the neighboring formation, which if necessary diverges and runs back _{to the distant electrode jB 0.} For this embodiment of the invention, the signal generator 51 is designed in such a way that it supplies a constant measurement current Zi value to the electrode A _0. For this purpose the signal generator 51 contains oscillator and current regulating circuits.

Die elektrischen Kreise für den Metallblock 17 enthalten auch Stromkreise zur Erlangung einer Anzeige der Potentialdifferenz zwischen der Überwachungselektrode M und einer der Meß- und Fokussierstromelektroden A₀ und A₁. Bei dieser Ausführungsform wird die Potentialdifferenz zwischen der Überwachungselektrode Ai und der Meßstromelektrode A₀ angezeigt. Dieser Stromkreis enthält Leiter 28 und 52, welche die Elektrode A₀ mit einem Eingangseinschluß eines rückgekoppelten Hochleistungsverstärkers 53 verbinden und einen Leiter 29, der die Überwachungselektrode M mit dem anderen Eingangsanschluß des Verstärkers 53 verbinden. In dieser Weise wird eine Meßgröße der M-A₀-Potentialdifferenz auf den Eingang des Verstärkers 53 gegeben.The electrical circuits for the metal block 17 also contain circuits for obtaining an indication of the potential difference between the monitoring electrode M and one of the measuring and focusing current electrodes A ₀ and A ₁ . In this embodiment, the potential difference between the monitoring electrode Ai and the measuring current electrode A ₀ is displayed. This circuit includes conductors 28 and 52, the electrode A ₀ connect with a Eingangseinschluß a feedback high power amplifier 53 and a conductor 29, which connect the monitor electrode M to the other input terminal of the amplifier 53rd In this way, a measured variable of the MA ₀ potential difference is applied to the input of the amplifier 53 .

Die elektrischen Schaltkreise für den Metallblock 17 enthalten weiter Stromkreise zur Speisung der Fokussierstromelektrodeyi₁ und zur Einstellung des Fokussierstromes »//«, der daraus emittiert wird, bis die M-^i₀-Potentialdifferenz praktisch Null wird. Dieser Kreis enthält den vom rückgekoppelten Hochleistungsverstärker 53 gebildeten Rückkopplungskreis und Leiter 30 und 40, welche die Ausgangsanschlüsse dieses Verstärkers 53 mit der Fokussier-Stromelektrodeyl₁ und der elektrisch zunächstliegenden Stromrucklaufelektrode_jB₁ verbinden. Der Verstärker 53 ist so ausgebildet, daß er nur Signale von der Betriebsfrequenz Z₁ durchläßt.The electrical circuits for the metal block 17 also contain circuits for feeding the focusing current electrodes ₁ and for setting the focusing current "//" which is emitted from it until the M- ^ i ₀ potential difference is practically zero. This circuit includes the feedback loop formed by the feedback high power amplifier 53 and conductors 30 and 40 which connect the output terminals of this amplifier 53 to the focusing Stromelektrodeyl ₁ and the electrically initially lying current return flow electrode _{j B1.} The amplifier 53 is designed so that it only allows signals of the operating frequency Z _{1 to} pass.

Die elektrischen Kreise für den Metallblock 17 enthalten weiterhin Mittel, die bezüglich des Meßstromes Is und der Fokussierströme und If wenigstens auf das Fließen eines dieser Ströme ansprechen, damit eine Anzeige erlangt wird, die für den Widerstand oder die Leitfähigkeit der Formation repräsentativ ist. Bei dieser Ausführungsform enthalten die genannten Mittel einen Verstärker 54, dessen Eingangsanschlüsse mit der Spannungsüberwachungselektrode M und der elektrisch entfernten Spannungsmeßelektrode JV mittels der Leiter 29 und 41 ei verbunden sind. Dieser Verstärker 54 ist gleichfalls so ausgebildet, daß er Signale nur bei der Betriebsfrequenz Z₁ durchläßt. Das so auf den Eingang des Verstärkers 54 aufgegebene Spannungssignal wird darin verstärkt und dann auf einen phasenempfindlichen Detektor 55 gegeben. Über Leiter 56 und 57 wird auf den phasenempfindlichen Detektor 55 gleichfalls ein Phasenbezugssignal aus dem Signalgenerator 51 gegeben, wobei dieses Phasenbezugssignal gleiche Frequenz und Phase hat, wie der auf die Elektrode A₀ gegebene Meßstrom. Dieser unter der Steuerwirkung des Phasenbezugssignals stehende phasenempfindliche Detektor 55 dient zum Aufzeigen der gleichphasigen Komponente des Spannungssignals aus dem Verstärker 54. So ergibt sich am Ausgang des phasenempfindlichen Detektors 55 ein Gleichstromsignal, welches der Potentialdifferenz zwischen der Überwachungselektrode M und der entfernten Meßelektrode JV proportional ist. Dieses Gleichstromsignal wird dann über einen Leiter 58 und einen isolierten Leiter 41 e des Vielleiterkabels 41 auf eine Anzeigevorrichtung oder Meßvorrichtung 59 gegeben, die an der Erdoberfläche gelegen ist. Für das Meßgerät 59 wird eine Bodenrückleitung nach Art der Phantom-Schaltung über einen an der Sekundärwicklung des Transformators 48 mittenangezapften Leiter 60, Kabelleiter 41 α und 41 & sowie einen an der Primärwicklung des abgesenkten Transformators 49 mittenangezapften Leiters 61 gebildet. Die elektrischen Schaltungen zum Betrieb des zweiten Elektrodenblockes 18 arbeiten in herkömmlicher Weise, jedoch mit abweichender Arbeitsfrequenz. The electrical circuits for the metal block 17 further include means responsive to the measurement current Is and the focusing currents and If at least to the flow of one of these currents in order to obtain an indication representative of the resistance or conductivity of the formation. In this embodiment, said means contain an amplifier 54, the input terminals of which are connected to the voltage monitoring electrode M and the electrically remote voltage measuring electrode JV by means of conductors 29 and 41 ei. This amplifier 54 is also designed so that it passes signals only at the operating frequency Z _1. The voltage signal applied in this way to the input of the amplifier 54 is amplified therein and then passed to a phase-sensitive detector 55 . A phase reference signal from the signal generator 51 is also sent to the phase-sensitive detector 55 via conductors 56 and 57 , this phase reference signal having the same frequency and phase as the measuring current applied to the electrode A _0. This phase-sensitive detector 55, which is under the control effect of the phase reference signal, serves to show the in-phase component of the voltage signal from the amplifier 54. Thus, a direct current signal is produced at the output of the phase-sensitive detector 55 , which is proportional to the potential difference between the monitoring electrode M and the remote measuring electrode JV. This DC signal is then applied via a conductor 58 and a insulated conductor 41 e of the multi-conductor cable 41 to a display device or measuring device 59 which is located at the earth's surface. For the measuring device 59 , a ground return line in the manner of the phantom circuit is formed via a conductor 60 centered on the secondary winding of the transformer 48 , cable conductors 41 and 41 and a conductor 61 centered on the primary winding of the lowered transformer 49 . The electrical circuits for operating the second electrode block 18 operate in a conventional manner, but with a different operating frequency.

Hiernach sei die Betriebsweise der insoweit beschriebenen Einrichtung betrachtet: Wenn der Träger 13 in F i g. 1 durch das Bohrloch 11 aufwärts bewegt wird, werden die Tragarme 19 bis 22 ausgespreizt, um die von den Elektrodenblöcken 17 und 18 gehaltenen Elektrodenfelder gegen die Bohrlochwandung zu drücken. Wenn man zunächst die Wirkungsweise des Metallblockes 17 betrachtet, wird gemäß F i g. 5 die Meßstromelektrode A₀ vom Signalgenerator 51 gespeist, um aus ihrer Oberfläche einen Meßstrom Is von der ersten Frequenz f₁ zu emittieren. Die resultierende Potentialdifferenz zwischen der EIektrodeyi₀ und der Spannungsüberwachungselektrode M dient zur Betätigung des Rückkopplungsverstärkers 53, der seinerseits die Fokussier-Stromelektrodeyi₁ speist, damit ein Fokussierstrom If gleicher FrequenzZ₁ aus deren Oberfläche emittiert wird. Die Größe und Polarität dieses Fokussierstromes// wird durch den Rückkopplungsverstärker 53 so eingestellt, daß jeder Tendenz des Meßstromes, von der Elektrodeyi₀ in vertikaler Richtung abzufließen, entgegengewirkt wird, bis dieser Meßstrom auf eine gewünschte seitliche Entfernung in die benachbarte Erdformation hineingelaufen ist. Diese Steuerkopplungswirkung ist hinsichtlich ihrer Natur sowohl automatisch wie auch abklingend und hält an, bis die M—yi₀-Potentialdifferenz praktisch Null wird.The mode of operation of the device described so far is considered: If the carrier 13 in FIG. 1 is moved up through the borehole 11 , the support arms 19 to 22 are spread out in order to press the electrode fields held by the electrode blocks 17 and 18 against the borehole wall. If one first considers the mode of operation of the metal block 17 , according to FIG. 5, the measuring current electrode A _{0 is} fed by the signal generator 51 in order to emit a measuring current Is of the first frequency f _{1 from its surface.} The resulting potential difference between the EIektrodeyi ₀ and the voltage monitor electrode M is used to actuate the feedback amplifier 53, which in turn feeds the focusing Stromelektrodeyi _1, so that a focusing current If is equal FrequenzZ ₁ emitted from the surface thereof. The magnitude and polarity of this focusing current // is set by the feedback amplifier 53 in such a way that any tendency of the measuring current to flow _away from the electrode 0 in the vertical direction is counteracted until this measuring current has run into the neighboring earth formation at a desired lateral distance. This control coupling effect is both automatic and decaying in nature and continues until the M-yi ₀ potential difference becomes practically zero.

Da der Meßstrom /5 konstante Größe hat, ist das Potential der Überwachungselektrode M gegenüber der entfernten Bezugselektrode JV direkt proportional dem Widerstand des Formationsmaterials vorn vor dem Metallblock 17. Dieses Potential wird vom Verstärker 54 überwacht und vom phasenempfindlichen Detektor 55 in ein Gleichstromsignal umgewandelt. Dieses Gleichstromsignal wird über Leiter 58 und 41 e zur Anzeigevorrichtung 59 an der Erdoberfläche übertragen, damit die gewünschte Wider standsanzeige erlangt wird.Since the measuring current / 5 has a constant magnitude, the potential of the monitoring electrode M with respect to the remote reference electrode JV is directly proportional to the resistance of the formation material in front of the metal block 17. This potential is monitored by the amplifier 54 and converted into a direct current signal by the phase-sensitive detector 55. This direct current signal is transmitted via conductors 58 and 41 e to the display device 59 on the earth's surface, so that the desired resistance display is obtained.

Der größte Anteil des Spannungsabfalls innerhalb des Formationsmaterials, der sich aus dem Fließen des Meßstromes Is ergibt, findet in dem gestrichelten Bereich »a« statt, wo die Stromdichte am größten ist. Wenn das Meßstrom-»Bündel« zu divergieren beginnt, und zwar um zur entfernten Elektrode B₀ zurückzukehren, dann breitet sich der Stromfluß schnell über einen großen Bereich aus, so daß der effektive Widerstand gegenüber diesem Stromfiuß vernachlässigbar wird. Demzufolge entspricht der von der Anzeigevorrichtung 59 angezeigte Widerstandswert grob dem Volumen von Formationsmaterial, dessen Querschnitt durch den gestrichelten Bereich« angedeutet wird.The largest part of the voltage drop within the formation material, which results from the flow of the measuring current Is , takes place in the dashed area "a" , where the current density is greatest. If the measuring current "bundle" begins to diverge, and indeed to the remote electrode B to return to return _0, then the current flow is spreading quickly over a large area, so that the effective resistance to this Stromfiuß is negligible. Accordingly, the resistance value displayed by the display device 59 roughly corresponds to the volume of formation material, the cross section of which is indicated by the dashed area.

Wenn der Widerstand des Schlammkuchens 46 verhältnismäßig gering ist, während der WiderstandIf the resistance of the mud cake 46 is relatively low, while the resistance

709 608/336709 608/336

der Formation 45 unmittelbar neben der Wandung der Bohrloches 11 verhältnismäßig groß ist, ergibt sich für einen Teil des Meßstromes Is die starke Tendenz, längs des Schlammkuchens 46 und dann über den im Bohrlochll enthaltenen Bohrschlamm 12 von geringem Widerstand zur Stromrücklaufelektrode B₀ zurückzufließen. Diese Tendenz wird mit zunehmender Dicke des Schlammkuchens 46 größer. Gemäß der Erfindung wird aber sogar für verhältnismäßig dicke Schlammkuchen mit einer Dicke in der Größenordnung von 2,5 cm diese Tendenz weitgehend überwunden, und zwar dadurch, daß der Fokussierstrom // sowohl vom Rand 24 und der Rückseite 25 wie auch von der die Wandung berührenden Fläche 23 der Elektrode^₁ emittiert wird. Mit anderen Worten: Die nach außen hin freiliegende Fläche der Fokussierstromelektrodeyi₁ und insbesondere der Umstand, daß diese Elektrode den Elektrodenblock überragt und seinen Rand bildet, bewirkt, daß das Potential in der Nähe der Elektrodenblockränder auf einem ziemlich hohen Wert gehalten wird, der dem Potential des Mittelpunktes der Elektrode A₀ in engen Grenzen entspricht. So wird der Spannungsabfall zur Erzeugung von Meßstromkomponenten längs des Schlammkuchens 46 in unmittelbarer Nähe des Blockes 17 minimal. Weil außerdem ein großer Teil des Fokussierstromes // schon unmittelbar in den Bohrschlamm 12 von geringem Widerstand emittiert ist, wird dieser Bereich hohen Potentials praktisch konstant gehalten, wenn sich die Bohrlochbedingungen ändern und insbesondere, wenn sich die Dicke des Schlammkuchens 46 ändert. Dies verringert wesentlich das Eingehen unerwünschter Abweichungen in das Widerstandssignal, welches von der Anzeigevorrichtung 59 aufgenommen wird.the formation 45 immediately next to the wall of the borehole 11 is relatively large, there is a strong tendency for part of the measuring current Is to flow back along the mud cake 46 and then via the drilling mud 12 contained in the borehole 11 of low resistance to the current return electrode B _0. This tendency becomes greater as the thickness of the mud cake 46 increases. According to the invention, however, this tendency is largely overcome even for relatively thick sludge cakes with a thickness of the order of magnitude of 2.5 cm, namely by the fact that the focusing current // from both the edge 24 and the rear side 25 as well as from the one in contact with the wall Area 23 of the electrode ^ _{1 is} emitted. In other words, the outwardly exposed surface of the focusing current _{electrodes 1,} and in particular the fact that this electrode protrudes over the electrode block and forms its edge, causes the potential in the vicinity of the electrode block edges to be kept at a fairly high value, which is the potential corresponds to the center of the electrode A ₀ within narrow limits. The voltage drop for generating measuring current components along the sludge cake 46 in the immediate vicinity of the block 17 is thus minimal. In addition, because a large portion of the focusing current // is already emitted directly into the drilling mud 12 of low resistance, this high potential area is kept practically constant when the borehole conditions change, and particularly when the thickness of the mud cake 46 changes. This significantly reduces the entering into undesired deviations in the resistance signal which is received by the display device 59 .

Die verwendete asymmetrische Art der Überwachung, um die Potentialdifferenz M-A₀ auf dem Wert Null zu halten, ist hier besonders vorteilhaft. Dieses Überwachen der Potentialdifferenz zwischen einer einzigen Überwachungselektrode und einer der stromemittierenden Elektroden — im Gegensatz zur bekannten Praxis des Überwachens zwischen zwei Uberwachungselektroden — dient zur Erzielung einer gewünschten »Hyperfokussierung«, die das Meßstrombündel Is »zusammenquetscht«, d. h. zwingt, zu konvergieren, noch bevor es zu divergieren beginnt. Dieses Zusammenquetschen verringert weiter die Tendenz des /s-Bündels, zu schnell zu divergieren. Mit anderen Worten: Der Umstand, daß die Potentialdifferenz zwischen A₀ und M praktisch Null ist, bedeutet, daß die Elektrode M gleiches Potential hat wie die Elektrode A₀. Um diesen Zustand zu erzielen, ist es erforderlich, daß die Elektrode Zi₁ mit einem geringfügig höherem Potential arbeitet. Dieses höhere Potential bewirkt die gewünschte Hyperfokussierung. Dieses höhere Potential wird bei der vorliegenden Ausführungsform automatisch aufrechterhalten über den Rückkopplungskreis, der den Fokussierstrom// zur Elektrode A₁ liefert.The asymmetrical type of monitoring used to keep the potential difference MA ₀ at the value zero is particularly advantageous here. This monitoring of the potential difference between a single monitoring electrode and one of the current-emitting electrodes - in contrast to the known practice of monitoring between two monitoring electrodes - serves to achieve a desired "hyperfocusing" which "squeezes" the measuring current bundle Is , that is, forces it to converge even before it begins to diverge. This squeezing further reduces the tendency of the bundle to diverge too quickly. In other words: the fact that the potential difference between A ₀ and M is practically zero means that the electrode M has the same potential as the electrode A ₀ . In order to achieve this state, it is necessary that the electrode Zi ₁ operates at a slightly higher potential. This higher potential causes the desired hyperfocusing. This higher potential is automatically maintained in the present embodiment via the feedback circuit which supplies the focusing current // to the electrode A _1.

Nachdem man das Meßstrombündel Is gezwungen hat, ohne Schlammkuchenschluß in das eigentliche Formationsmaterial einzudringen, ergibt sich das Problem, das Bündel zu divergieren und schnell zu zerstreuen, nachdem es ein kurzes Stück in die durchsetzte Zone eingedrungen ist. Mit anderen Worten: Die starke Fokussierung, die das Strombündel unempfindlich gegenüber dem Schlammkuchen macht, tendiert weiter dahin, daß das Strombündel gezwungen wird, für das Messen des Widerstandes lediglich der durchsetzten Zone allzu tief in die Formation hinein einzudringen. Bei der Erfindung wird diese Tendenz überwunden, indem eine elektrisch nahe StromriickelektrodeB₁ für den Fokussierstrom// vorgesehen wird. Diese Stromrücklaufelektrode B₁ ist auf dem Träger 13 in der Mitte des Bohrloches genügend nahe am Ort des Metallblockes 17 gelegen, daß der Fokussierstrom// verhältnismäßig schnell zum Bohrloch zurückgezogen wird. Dies wiederum erlaubt dem Meßstrombündel Is, etwas früher zu divergieren. Jedoch muß darauf geachtet werden, daß die Rücklaufelektrode B₁ nicht zu nahe am Block 17 angeordnet wird, weil sonst die starke anfängliche Fokussierung für das Zs-Bündel beeinträchtigt wird. Insbesondere soll keine StromriicklaufelektrodeB₁ unmittelbar hinter dem Metallblock 17 angeordnet werden, sondern vielmehr in Längsrichtung mit Abstand davon. In dieser Beziehung ist die Verwendung der ausgedehnten Elektrode^ besonders wichtig, indem sie jegliche Tendenz der Stromrücklaufelektrode B₁ verringert, einen Bereich niedrigen Potentials nahe genug am Block 17 zu erzeugen, um irgendeinen erheblichen Stromfluß Is durch den Schlammkuchen 46 zu verursachen.After the measuring current bundle Is has been forced to penetrate the actual formation material without mud cake, the problem arises of the bundle diverging and quickly dispersing after it has penetrated a short distance into the penetrated zone. In other words, the strong focus that makes the bundle of currents insensitive to the mud cake further tends to force the bundle of currents to penetrate too deeply into the formation to measure the resistance of only the penetrated zone. In the invention, this tendency is overcome by providing an electrically close current return electrode B ₁ for the focusing current //. This current return electrode B ₁ is located on the carrier 13 in the center of the borehole sufficiently close to the location of the metal block 17 that the focusing current // is withdrawn relatively quickly to the borehole. This in turn allows the measuring current bundle Is to diverge somewhat earlier. However, care must be taken that the return electrode B _{1 is} not placed too close to the block 17 , because otherwise the strong initial focus for the Zs beam is impaired. In particular, no current return electrode B ₁ should be arranged directly behind the metal block 17 , but rather at a distance therefrom in the longitudinal direction. In this regard, the use of the extended electrode is particularly important in reducing any tendency for the current return electrode B ₁ to create a low potential area close enough to block 17 to cause any significant current Is to flow through the mud cake 46.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Befolgung der erfindungsgemäßen Prinzipien eine Eindringtiefe des Meßstrombündels Is in der Größenordnung von 25 cm exakt erzielt werden kann. In den meisten Fällen wird dies eine ziemlich genaue Messung des durchschnittlichen Widerstandes der durchsetzten Zone ergeben. Zu bemerken ist, daß wegen des verhältnismäßig geringen Widerstandes des Schlammkuchens 46 nur ein minimaler Spannungsabfall durch diesen Schlammkuchen hindurch eintritt. Mit anderen Worten: Fast der gesamte gemessene Spannungsabfall wird bestimmt durch den Widerstand der durchsetzten Zone. Wenn man den Widerstand der durchsetzten Zone kennt, kann diese Kenntnis verwendet werden, um die Formationsporosität zu errechnen. Sie kann in Verbindung mit den mittels Elektrodenmeßvorrichtungen großer Eindringtiefe ermittelten scheinbaren Widerstandswerten verwendet werden, um zu einer genaueren Messung des Widerstandes des nicht verunreinigten Teiles der Formation zu gelangen. Diese Kenntnis kann auch verwendet werden in Verbindung mit den Daten, die mittels einer mit Spulen arbeitenden Induktionsmeßvorrichtung für Tieflochuntersuchungen erzielt wurden, um ein vollständigeres Bild von den Bohrlochbedingungen zu erhalten, nachdem die erwähnten Daten praktisch nur für den Widerstand des nicht verunreinigten Teiles der Formation repräsentativ sind.It has been shown that by following the principles according to the invention, a penetration depth of the measuring current bundle Is of the order of magnitude of 25 cm can be achieved exactly. In most cases this will give a fairly accurate measurement of the average resistance of the intersected zone. It should be noted that because of the relatively low resistance of the sludge cake 46, only a minimal voltage drop occurs through this sludge cake. In other words: Almost the entire measured voltage drop is determined by the resistance of the penetrated zone. Knowing the resistance of the intersected zone, this knowledge can be used to calculate formation porosity. It can be used in conjunction with the apparent resistance values determined by means of electrode measuring devices of great penetration depth in order to arrive at a more precise measurement of the resistance of the uncontaminated part of the formation. This knowledge can also be used in conjunction with the data obtained from a coil inductor for downhole surveys to obtain a more complete picture of the borehole conditions, since the data mentioned is practically only representative of the resistance of the uncontaminated portion of the formation are.

Die verhältnismäßig große Oberfläche der Meßstromelektrode A₀ verhilft auch zu einer besseren Messung des mittleren Widerstandswertes der durchsetzten Zone. Dies deswegen, weil sie ermöglicht, daß ein größeres Volumen von Material aus der durchsetzten Zone gemessen wird, was wiederum eine genauere Angabe des Durchschnittswertes ergibt. Die verhältnismäßig große Oberfläche gewährleistet auch, daß ein großer Prozentsatz des Meßstromes in demjenigen Augenblick in seitlicher Richtung läuft, in dem er die Elektrodenoberfläche verläßt.The relatively large surface of the measuring current electrode A _{0 also} helps to better measure the mean resistance value of the penetrated zone. This is because it enables a greater volume of material to be measured from the penetrated zone, which in turn gives a more accurate indication of the average value. The relatively large surface also ensures that a large percentage of the measuring current runs in the lateral direction at the moment in which it leaves the electrode surface.

Eine Metallblockbauart für den Elektrodenblock, der gemäß der Erfindung ausgebildet und eingesetzt wird, ist auch zweckmäßig zur Erzielung genauerer Messungen des Widerstandswertes des ausge-A metal block type for the electrode block constructed and used in accordance with the invention is also useful for obtaining more accurate measurements of the resistance value of the

schwemmten Teiles der durchsetzten Zone nahe der Bohrlochwandung. Wie oben erwähnt, ist dieser Widerstandswert äußerst nützlich beim Ermitteln der Porosität durchlässiger Formationen. Insbesondere können häufig selbst dann genauere Messungen des Widerstandes dieser ausgeschwemmten Zone erzielt werden, wenn sich die ausgeschwemmte Zone nur in einer seitlichen Tiefe von etwa 7,5 cm erstreckt, während das Meßstrombündel Is bis in eine seitliche Tiefe von fast 25 cm weiter vordringt. Dies ist deswegen so, weil sich der Widerstandswert in der verbleibenden Spanne zwischen den 7,5 bis 25 cm in vielen Fällen nicht zu schnell ändert. Im übrigen ergibt der verringerte Einfluß des Schlammkuchens auch dann, wenn dicke Schlammkuchen vorliegen, Messungen, welche näher beim Wert für die ausgeschwemmte Zone liegen, als sie mit anderen Bauarten von Elektrodenfeldern erreicht werden können.flooded part of the penetrated zone near the borehole wall. As noted above, this resistance value is extremely useful in determining the porosity of permeable formations. In particular, more precise measurements of the resistance of this washed-out zone can often be achieved even if the washed-out zone only extends to a lateral depth of about 7.5 cm, while the measuring current bundle Is penetrates further to a lateral depth of almost 25 cm. This is because the resistance value does not change too quickly in the remaining span between the 7.5 to 25 cm in many cases. Moreover, the reduced influence of the sludge cake, even when thick sludge cakes are present, results in measurements which are closer to the value for the washed-out zone than can be achieved with other types of electrode fields.

Um eine noch genauere Messung des Widerstandes der ausgeschwemmten Zone zu erlangen, kann die Eindringtiefe des Meßstrombündels Is noch etwas weiter verringert werden, indem man die elektrisch nächstliegende StromriicklaufelektrodejB₁ etwas näher zum Block 17 hinbewegt, und indem man die Größe der Elektrode^,, etwas verringert. Es muß jedoch sorgfältig darauf geachtet werden, daß die starke anfängliche Fokussierung nicht merklich verringert wird, weil sonst die Unempfindlichkeit gegenüber der Schlammkuchendicke beeinträchtigt wird.In order to obtain an even more precise measurement of the resistance of the washed-out zone, the depth of penetration of the measuring current bundle Is can be reduced a little further by moving the electrically closest current return electrode _{1 a} little closer to block 17 and by increasing the size of the electrode a little decreased. Care must be taken, however, that the strong initial focus is not noticeably reduced, as otherwise the insensitivity to the mud cake thickness is impaired.

Es ist zu bemerken, daß die Ganzmetallausführung der für den Metallblock 17 verwendeten Konstruktion auch eine robustere Ausführung für den Elektrodenblock ergibt, der selbst unter nachteiligen Bohrlochbedingungen besser standhält. Die verhältnismäßig starke Fokussierung, die mit diesem Block 17 verbunden ist, macht die Einrichtung auch verhältnismäßig unempfindlich gegenüber Abweichungen entweder im Bohrlochdurchmesser oder im Grad der Berührung zwischen dem Block und der Bohrlochwandung. It should be noted that the all-metal version of the construction used for the metal block 17 also results in a more robust design for the electrode block, even under disadvantageous Withstands wellbore conditions better. The relatively strong focus achieved with this block 17 connected, also makes the device relatively insensitive to deviations either in the borehole diameter or in the degree of contact between the block and the borehole wall.

Im folgenden sei kurz die an sich bekannte Arbeitsweise des anderen Elektrodenblockes in Fig. 5 betrachtet, nämlich des isolierten Blockes 18: Der aus der Elektrode dieses isolierten Blockes 18 durch einen Signalgenerator emittierte Strom dient zur Errichtung etwa halbkugeliger Äquipotentialflächen, die in das Formationsmaterial vorn vor dem Block hineinreichen und konzentrisch zur Elektrode A sind. Das Potential einer halbkugeligen Fläche im gegebenen Radius hängt vom Widerstand des Materials ab, das von dem Strom durchflossen wird. Es wurde bereits erwähnt, daß der Strom / mit einer zweiten Frequenz/₂ emittiert wird, demzufolge stört dieser Stromfluß nicht die Messungen, die mit dem Metallblock 17 angestellt werden.In the following, the known mode of operation of the other electrode block in Fig. 5 will be briefly considered, namely the insulated block 18: The current emitted from the electrode of this insulated block 18 by a signal generator is used to establish approximately hemispherical equipotential surfaces that protrude into the formation material at the front reach into the block and be concentric with electrode A. The potential of a hemispherical surface in the given radius depends on the resistance of the material through which the current flows. It has already been mentioned that the current / is _{emitted with a second frequency / 2} , so this current flow does not interfere with the measurements made with the metal block 17.

Im vorliegenden Fall eines verhältnismäßig dicken Schlammkuchens wird die gemessene und angezeigte Potentialdifferenz überwiegend durch den Widerstand des Schlammkuchens bestimmt.In the present case of a relatively thick mud cake, the measured and displayed Potential difference mainly determined by the resistance of the mud cake.

Die beiden verschiedenen Bauarten von Elektrodenblöcken, wie sie durch den Metallblock 17 und den isolierten Block 18 dargestellt werden, ergänzen also einander in besonders vorteilhafter Weise beim Erkunden der von einem Bohrloch durchteuften Formationen. Der isolierte Block 18 dient zur Anzeige des Vorhandenseins durchlässiger Schichten, indem er das Vorhandensein von Schlammkuchen anzeigt, während der Metallblock 17 dann dazu dient, eine genauere Messung des durchschnittlichen Widerstandes der durchsetzten Zone oder des Widerstandes der ausgeschwemmten Zone oder beider Widerstände zu erlangen.The two different types of electrode blocks, as represented by the metal block 17 and the isolated block 18 are shown, so complement each other in a particularly advantageous manner when exploring of the formations intersected by a borehole. The isolated block 18 is used to display the Presence of permeable layers by indicating the presence of mud cake, while the metal block 17 then serves to provide a more accurate measurement of the average resistance the penetrated zone or the resistance of the washed-out zone or both resistances to get.

In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel für eine »Neigungsmeßeinrichtung« gemäß der Erfindung zur Untersuchung von durch ein Bohrloch 110 durchteuften Erdformationen dargestellt. Das Bohrloch 110 ist mit einer leitenden Bohrflüssigkeit oder mit Bohrschlamm IlOa gefüllt. Typische Erdformationen werden durch die Tonschieferformation 111 und 112 und durch die dazwischenliegende Sandformation 113 dargestellt. Die beispielsweise Ausführung der Einrichtung ist besonders nützlich zur Untersuchung des Neigungswinkels von Grenzschichten zwischen einander benachbarten Erdformationen, die von einem BohrlochllO durchteuft sind. Eine typische Grenzschicht ist in Form einer Grenzschicht 114 zwischen den einander benachbarten Erdformationen 112 und 113 dargestellt. Die Einrichtung nach F i g. 6 enthält einen länglichen Träger 115, der durch das Bohrloch 110 hindurchbewegt werden kann. Die Einrichtung in F i g. 6 enthält weiter drei Klötze oder Elektrodenblöcke 116 a, 116 b und 116 c, deren jeder gegen die Wandung des Bohrloches 110 gedrückt wird.FIG. 6 shows an embodiment of an "inclination measuring device" according to the invention for examining earth formations through which a borehole 110 has drilled. The borehole 110 is filled with a conductive drilling fluid or with drilling mud 110a. Typical earth formations are represented by the clay slate formation 111 and 112 and by the sand formation 113 in between. The embodiment of the device, for example, is particularly useful for examining the angle of inclination of boundary layers between adjacent earth formations which are penetrated by a borehole 100. A typical boundary layer is shown in the form of a boundary layer 114 between the adjacent earth formations 112 and 113. The device according to FIG. 6 includes an elongated carrier 115 that can be moved through the borehole 110. The facility in FIG. 6 also contains three blocks or electrode blocks 116 a, 116 b and 116 c, each of which is pressed against the wall of the borehole 110.

In den F i g. 7 und 8 sind Ansichten und Schnitte des Elektrodenblockes 116 a der Einrichtung gemäß F i g. 6 dargestellt. F i g. 7 zeigt die die Wand berührende Fläche des Blockes 116 a. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, enthält der Elektrodenblock 116 a verschiedene Oberflächenteile zum Emittieren elektrischer Ströme in die benachbarten Erdformationen. Vom elektrischen Standpunkt aus gesehen enthält der Elektrodenblock 116 α zwei Hauptteile, wobei der erste eine Elektrodeneinrichtung zur Emittierung von Fokussierungsstrom sowohl in die benachbarten Erdformationen wie in den Bohrschlamm 116 hinein bildet. Diese Elektrodeneinrichtung für den Fokussierungsstrom besteht aus einem Metallblockteil 117a, der, vom mechanischen Standpunkt aus gesehen, den größeren Teil des ElektrodenblockesIn the F i g. 7 and 8 are views and sections of the electrode block 116 a of the device according to FIG F i g. 6 shown. F i g. 7 shows the surface of the block 116a in contact with the wall. How from these As can be seen in the figures, the electrode block 116 a contains various surface parts for emitting electric currents in the neighboring earth formations. From an electrical point of view the electrode block 116 α contains two main parts, the first being an electrode device for emitting of focusing current both in the neighboring earth formations and in the drilling mud 116 forms into it. This electrode device for the focusing current consists of a metal block part 117a, which, from a mechanical point of view, is the major part of the electrode block

116 a bildet. Dieser Metallblockteil 117 a hat einen Oberflächenteil 124 a, der den größten Teil seiner die Wand berührenden Fläche bildet, einen Randteil 125 a und eine hintere Fläche 126 a, welche seine Rückseite bildet. In einem mittleren Teil der die Wandung berührenden Fläche dieses Metallblockes 117 a ist eine ringförmige Ausnehmung 118 a eingeschnitten. Diese Ausnehmung ist teilweise durch eine metallische Deckplatte 119 a bedeckt, welche am Metallblock116 a forms. This metal block part 117 a has a surface part 124 a, which forms most of its surface in contact with the wall, an edge part 125 a and a rear surface 126 a, which forms its rear side. An annular recess 118 a is cut into a central part of the surface of this metal block 117 a which is in contact with the wall. This recess is partially covered by a metallic cover plate 119 a, which is attached to the metal block

117 a durch Schrauben 120 a und 121a befestigt ist. Ein enger zylindrischer Durchtritt 122 a verbindet die ringförmige Ausnehmung 118 a mit der Rückseite des Metallblockes 117 a. Ohren oder Augen 123 a sind oben und unten am Metallblock 117 α ausgebildet, um die mechanische Kupplung an einen Hauptträger 115 zu ermöglichen. Jedes Auge 123 α enthält einen horizontalen Durchbruch 123 a, in den ein Gelenkzapfen eingesetzt werden kann. Die elektrische Verbindung mit dem Metallblock 117 a wird über einen isolierten Leiter 127 hergestellt, dessen Ende in die Rückseite des Metallblockes 117 a eingelötet oder angeschweißt ist.117 a is fastened by screws 120 a and 121 a. A narrow cylindrical passage 122 a connects the annular recess 118 a with the back of the metal block 117 a. Ears or eyes 123 a are formed above and below on the metal block 117 α to the mechanical coupling to a main carrier 115 to enable. Each eye 123 α contains a horizontal opening 123 a, in which a pivot pin can be used. The electrical connection with the metal block 117 a is insulated via an Head 127 made, the end of which is soldered or welded into the back of the metal block 117 a is.

Der zweite Hauptteil des Elektrodenblockes 116 a bildet eine Elektrodeneinrichtung, welche einen Teil des Blockes 116 a darstellt und einen Oberflächenteil hat, der an der die Wandung berührenden Räche des Blockes 116 a zwecks Emittierung von MeßstromThe second main part of the electrode block 116 a forms an electrode device which is a part of the block 116 a represents and has a surface part which is on the surface in contact with the wall of block 116 a for the purpose of emitting measuring current

gelegen ist. Diese Meßstromelektrode wird durch den Teil 128 a des Metallblockes 117 a gebildet, wobei der Teil 128 a einen mittig gelegenen Flächenteil 129 auf der die Wandung berührenden Fläche des Blockes 117 a hat. Der Meßstromflächenteil 129 a ist am Rande dieser Fläche durch die ringförmige Ausnehmung 118 a von denjenigen Teilen des Metallblockes 117 a elektrisch getrennt, weiche die die Wandung berührende Fläche der Fokussierstromelektrode bilden. Diese Ausnehmung 118 α ist teilweise mit Isolierwerkstoff 130 a gefüllt. Es ist zu bemerken, daß die Meßstromelektrode 128 α einen stromleitenden Teil bildet, der von der die Wandung berührenden Fläche zur Rückseite des Blockes 116 a durchgeht und nach außen hin freiliegende Oberflächenteile sowohl auf der die Wandung berührenden Seite wie auf der Rückseite des Blockes 116 a hat. Dieser Elektrodenteil 128 a ist aus dem gleichen Material gebildet wie auch der übrige Teil des Metallblockes 117 a.is located. This measuring current electrode is formed by the part 128 a of the metal block 117 a, the part 128 a having a centrally located surface part 129 on the surface of the block 117 a which is in contact with the wall. The measuring current surface part 129 a is electrically separated at the edge of this surface by the annular recess 118 a from those parts of the metal block 117 a which form the surface of the focusing current electrode that touches the wall. This recess 118 α is partially filled with insulating material 130 a. It should be noted that the measuring current electrode 128 α forms a current-conducting part which extends from the surface in contact with the wall to the rear of the block 116 a and surface parts exposed to the outside both on the side in contact with the wall and on the rear of the block 116 a Has. This electrode part 128 a is formed from the same material as the remaining part of the metal block 117 a.

Der Elektrodenblock 116 a enthält weiterhin als Teil seiner selbst Mittel niedriger Impedanz, welche die Fokussierstromelektrode und die Meßstromelektrodenteile miteinander verbinden. Diese Verbindungsmittel sind bei der beispielsweisen Ausführung der Erfindung durch die Teile 131a und 132 a des Metallblockes 117 a gebildet, wobei die genannten Teile aus dem gleichen Werkstoff gebildet sind wie der übrige Teil des Metallblockes 117 a. Somit enthält der Metallblock 117 a — auch wenn er aus einem einzigen Stück gebildet ist — trotzdem die elektrisch verschiedenen Fokussierstromelektroden, Meßstromelektroden und Teile, welche diese beiden Elektrodenteile elektrisch miteinander verbinden.The electrode block 116a furthermore contains, as part of its own, means of low impedance which connect the focusing current electrode and the measuring current electrode parts to one another. In the exemplary embodiment of the invention, these connecting means are formed by parts 131a and 132a of metal block 117a , said parts being made of the same material as the remaining part of metal block 117a. Thus, the metal block 117 a - even if it is formed from a single piece - nevertheless contains the electrically different focusing current electrodes, measuring current electrodes and parts which electrically connect these two electrode parts to one another.

Der Elektrodenblock 116 a der erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält weiterhin eine ToroidspuIe 133 a, die Teil des Blockes 117 a ist und den Meßstromelektrodenteil 118 a, welcher zur Meßstromfläche 129a führt, umschließt. Diese Toroidspule 133 a ist in der die Wand berührenden Fläche des Blockes 116 a eingebettet, indem sie in der ringförmigen Ausnehmung 118 a untergebracht ist. Die Deckplatte 119 a und der elektrische Isolierwerkstoff 130 a unterstützen das Festhalten der Spule 133 a an ihrem Ort. Der elektrische Anschluß der Toroidspule 133 a erfolgt über zwei elektrisch isolierte Leiter 138 a und 139 a. Diese Leiter 138 a und 139 a sind in die Rückseite des Metallblockes 117 a hineingeführt und gehen durch den zylindrischen Durchbruch 122 a zur Toroidspule 133 a.The electrode block 116 a of the embodiment according to the invention furthermore contains a toroidal coil 133 a, which is part of the block 117 a and encloses the measuring current electrode part 118 a, which leads to the measuring current surface 129 a. This toroidal coil 133 a is embedded in the wall-contacting surface of the block 116 a by being accommodated in the annular recess 118 a. The cover plate 119 a and the electrical insulating material 130 a help hold the coil 133 a in place. The electrical connection of the toroidal coil 133 a is made via two electrically insulated conductors 138 a and 139 a. These conductors 138 a and 139 a are led into the back of the metal block 117 a and go through the cylindrical opening 122 a to the toroidal coil 133 a.

Jeder der anderen Elektrodenblöcke 116 b und 116c der Einrichtung nach Fig. 6 ist in seiner Konstruktion dem soeben beschriebenen Elektrodenblock 116 a identisch. Demzufolge werden entsprechende Bezugszeichen mit passenden Indizes »&« und »c« verwendet, um die verschiedenen Teile der elektrischen Blöcke 116 b und 116 zu bezeichnen, soweit dies erforderlich ist.Each of the other electrode blocks 116 b and 116 c of the device according to FIG. 6 is identical in construction to the electrode block 116 a just described. Accordingly, corresponding reference numerals with matching indices "&" and "c" are used to the various parts of the electrical units 116 b and 116 denote where this is required.

Die Einrichtung nach F i g. 6 enthält weiter metallische Halteorgane zum Ankuppeln jedes Blockes 116 a, 116 & und 116 c an den Träger 115, damit die Blöcke übereinstimmend durch das Bohrloch bewegt werden können und damit die Blöcke an drei mit Winkelabstand voneinander entfernten Stellen um den Umfang des Bohrloches herum gegen die Bohrlochwandung gedrückt werden. Für den Elektrodenblock 1160 enthält die metallische Tragevorrichtung die Tragarme 140 b, 1416 und 142 b, die schwenkbar zwischen dem Elektrodenblock 116 δ und dem Ge-The device according to FIG. 6 further contains metallic holding elements for coupling each block 116 a, 116 & and 116 c to the carrier 115 so that the blocks can be moved through the borehole in unison and so that the blocks can be moved against each other at three angularly spaced locations around the circumference of the borehole the borehole wall are pressed. For the electrode block 1160, the metallic support device contains the support arms 140 b, 1416 and 142 b, which can be pivoted between the electrode block 116 δ and the device.

häusell5 angelenkt sind, wobei die Tragarme schwenkbar mit den Augen 123 b auf dem Block 116 & verstiftet sind. Das untere Ende des Tragarmes 142 b ist schwenkbar an eine verschiebbare Muffe 143 angelenkt. Die anderen Elektrodenblöcke 116 a und 116 c sind in gleicher Weise mit dem Träger 115 verbunden. Betätigungsmittel sind innerhalb des Trägers 115 vorhanden, um die oberen Tragarme nach außen zu drücken und dabei die Elektrodenblöcke gegen die Bohrlochwandung zu drücken.häusell5 are articulated, the support arms being pinned pivotably with the eyes 123 b on the block 116 &. The lower end of the support arm 142 b is pivotably articulated to a sliding sleeve 143. The other electrode blocks 116 a and 116 c are connected to the carrier 115 in the same way. Actuating means are provided within the carrier 115 to push the upper support arms outwardly and thereby press the electrode blocks against the borehole wall.

Wenigstens ein neben den Blöcken 116 a, 1166 und 116 c liegender Teil des Trägers 115 ist so ausgebildet, daß er eine leitende Oberfläche zum Emittieren eines zusätzlichen Fokussierstromes hat. Zu diesem Zweck ist der untere Teil 144 des Trägers 115 aus leitendem Metall gebildet. Der übrige Teil des Trägers 115 ist vorzugsweise gegenüber dem unteren Teil 144 elektrisch isoliert und vorzugsweise auf seiner Außenfläche mit elektrischem Isolierstoff 149 bedeckt, ao In dieser Weise kann der nichtisolierte Teil des Trägers 115 unterhalb des Isolierwerkstoffes 149 mit Energie gespeist werden, um aus seiner Oberfläche elektrischen Strom zu emittieren.
Außer elektrischen Schaltkreisen für den Betrieb der Blockelektroden ist innerhalb des oberen Teiles des Trägers 115 auch ein Neigungsmesser (Inklinometer) enthalten, um Richtung und Winkel jeglicher Abweichung des Bohrloches 110 von der Vertikalen zu messen. Aus Gründen der Einfachheit ist dieser Neigungsmesser in den Zeichnungen nicht gezeichnet. Die Einrichtung nach Fig. 6 enthält weiterhin eine Zentrierungsführung, die mit dem oberen Ende des Trägers 115 verbunden ist. Solch eine Zentrierungsführung enthält flexible Federarme 150, 151 und 152, die an ihren Enden mit Muffen 153 und 154 verbunden sind. Eine der Muffen 153 bzw. 154 ist mit dem Träger 115 fest verbunden, während die andere Muffe auf dem Träger 115 verschiebbar gelagert ist, um die Ausdehnung und Zusammenziehung der Federarme zu ermöglichen. Es ist zu bemerken, daß die Elektrodenblöcke 116 a, 116 b und 116 c und die zugeordneten Tragarme am unteren Ende des Trägers 115 gleichfalls als Zentrierungsführung wirken, um den Träger 115 im Bohrloch zentriert zu halten.At least one part of the carrier 115 lying next to the blocks 116 a, 1166 and 116 c is designed so that it has a conductive surface for emitting an additional focusing current. To this end, the lower part 144 of the carrier 115 is formed from conductive metal. The remaining part of the carrier 115 is preferably electrically insulated from the lower part 144 and preferably covered on its outer surface with electrical insulating material 149, ao In this way, the non-insulated part of the carrier 115 below the insulating material 149 can be supplied with energy in order to remove it from its surface to emit electric current.
In addition to electrical circuitry for operating the block electrodes, an inclinometer is also included within the upper portion of the support 115 to measure the direction and angle of any deviation of the borehole 110 from vertical. For the sake of simplicity, this inclinometer is not shown in the drawings. The device of FIG. 6 further includes a centering guide which is connected to the upper end of the carrier 115. Such a centering guide contains flexible spring arms 150, 151 and 152 which are connected at their ends with sleeves 153 and 154. One of the sleeves 153 or 154 is fixedly connected to the support 115, while the other sleeve is slidably mounted on the support 115 in order to enable the expansion and contraction of the spring arms. It should be noted that the electrode blocks 116 a, 116 b and 116 c and the associated support arms at the lower end of the support 115 also act as a centering guide to keep the support 115 centered in the borehole.

Das obere Ende des Trägers 115 ist über ein armiertes Vielleiterkabel 155 zum Anheben und Absenken des Trägers durch das Bohrloch 110 mit einer Vorrichtung an der Erdoberfläche verbunden. Zu diesem Zweck läuft das Vielleiterkabel 155 über eine Scheibe 156 und dann auf eine Trommelwinde 157. Etwa die ersten hundert Fuß des VielleiterkabeIs 155 unmittelbar über dem Träger 115 sind mit elektrischem Isolierwerkstoff 158 bedeckt. Am Äußeren des Isolierwerkstoffs 158 ist eine Stromrücklaufelektrode »ß« befestigt.The upper end of the beam 115 is via an armored multi-conductor cable 155 for raising and lowering of the carrier is connected through the borehole 110 to a device at the surface of the earth. to for this purpose the multi-conductor cable 155 runs over a pulley 156 and then onto a drum winch 157. About the first hundred feet of the multi-conductor cable 155 immediately above the beam 115 is electrical Insulating material 158 covered. On the exterior of the insulating material 158 is a current return electrode "Ss" attached.

Die elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen Leitern des Vielleiterkabels 155 und den verschiedenen elektrischen Stromkreisen der Erdoberfläche wird mittels einer Vielfach-Bürstenschleifringanordnungl59 hergestellt. In dieser Weise ist eine mehrteilige Meßeinrichtung 160 an der Erdoberfläche über Leitungen 161, 162, 163 entsprechende Schleifring- und Bürstenkontakte und entsprechende Leiter im Vielleiterkabel 155 mit den verschiedenen elektrischen Stromkreisen innerhalb des abgesenkten Trägers 115 verbunden. In gleicher Weise wird ein an der Oberfläche stehender Stromspeiseteil 164 überThe electrical connection between the various conductors of the multi-conductor cable 155 and the various electrical circuits of the earth's surface is established by means of a multiple brush slip ring arrangement159 manufactured. In this way a multi-part measuring device 160 is on the surface of the earth Via lines 161, 162, 163 corresponding slip ring and brush contacts and corresponding conductors in the multi-conductor cable 155 with the various electrical circuits within the lowered Support 115 connected. In the same way, a power supply part 164 standing on the surface is overlaid

Claims (6)

Leiter 165 und 166 weitere Bürstenschleifringe und zusätzliche Kabelleiter mit den abgesenkten Stromkreisen des Trägers IIS verbunden. Eine gemeinsame Erdungsleitung für die an der Erdoberfläche stehende Einrichtung wird durch den Leiter 167 gebildet. Die Meßeinrichtung 160 ist eine mehrere Einheiten enthaltende Galvanometerbauart mit einem Aufzeichnungsträger, wie z. B. photographischem Film, der sich synchron mit der Bewegung der abgesenkten Einrichtung durch das Bohrloch hindurchbewegt. Um diese Bewegung des Aufzeichnungsträgers zu bewirken, läuft ein Meßrad 168 am Kabel 155 und ist mechanisch, angedeutet durch die gestrichelte Linie 169, mit einem Antriebsmechanismus für den Aufzeichnungsträger des Meßschreibers 160 verbunden. Man erkennt in Fig. 9, daß die durch elektrische Speisung der leitenden Fläche 144 des Trägers 115 und der Flächen auf den Tragarmen und durch die Emittierung zusätzlichen Fokussierungstromes erzeugte »Fokussierung aus dem Hintergrund« gleichzeitig dazu beiträgt, das Meßstrombündel bis hinter die durchsetzte Zone 188 zu bringen, so daß die resultierende Messung vom Widerstand bzw. der Leitfähigkeit in der nicht verunreinigten oder jungfräulichen Zone 186 beeinflußt ist. Dadurch wird auch verhindert, daß weitere Abweichungen auf Grund von Verschiedenheiten in der seitlichen Tiefe der durchsetzten Zone 188 in die Messungen eingehen. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung kann bei Neigungsmeßeinrichtungen erkannt werden, wenn man den Umstand berücksichtigt, daß der Schlammkuchen auf der Bohrlochwandung häufig nicht an allen Seiten des Bohrloches die gleiche Dicke hat. Diese Änderung der Schlammkuchendicke in Umfangsrichtung würde dahin tendieren, irrige Anzeigen in die drei Meßschreiberspuren einzuführen. Bei der Erfindung jedoch ist der Meßstrom verhältnismäßig unempfindlich gegenüber dem Schlammkuchen und mithin auch verhältnismäßig unempfindlich gegenüber Abweichungen seiner Dicke auf dem Umfang. Dies führt in der Folge zu einer Verbesserung der Genauigkeit in den Neigungsberechnungen. In den Fig. 10 und 11 ist eine abgewandelte Ausführungsform für einen Elektrodenblock 190 a dargestellt, der an Stelle des Elektrodenblocks 116 a in Fig. 6 verwendet werden kann. Fig. 10 zeigt eine Ansicht der die Wandung berührenden Fläche des Blockes 190a, während Fig. 11 einen Querschnitt durch den Block 190« zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die Fokussierstromelektrode durch einen Metallblockteil 191 a gebildet, der den größeren Teil des Elektrodenblockes darstellt. Die elektrische Verbindung der Fokussierstromelektrode 191a erfolgt über einen isolierten Leiter 192 a. Mittig in der Oberfläche der die Wandung berührenden Fläche des Metallblockteiles 191 a befindet sich eine Ausnehmung 193 a. Die Meßstromelektrode 195 a für diese Ausführungsform ist dann in der Ausnehmung 193 a untergebracht und von dem eigentlichen Metallblock durch den Isolierwerkstoff 194 getrennt. Die elekirische Verbindung zur Meßstromelektrode 195 a erfolgt über einen isolierten Leiter 196 a, der in die Rückseite des Metallblockes 191a eintritt und durch einen in demselben vorgesehenen zylindrischen Durchbruch 197 a hindurchgeht. Wenn der Elektrodenblock 190 a bei einer Neigungsmeßeinrichtung gemäß F i g. 6 verwendet wird, werden noch zwei zusätzliche Elektrodenblöcke, die dem Elektrodenblock 190 α gleichartig sind, an Stelle der Elektrodenblöcke 116b und 116c in Fig. 6 verwendet. Die Betriebsweise der abgewandelten Elektrodenblöcke 190a gemäß Fig. 10 und 11 ist im wesentlichen ähnlich der Betriebsweise des Elektrodenblockes 116a in Fig. 6. Der hauptsächliche Unterschied liegt darin, daß die Meßstromelektrode 195 α über eine Primärwicklung niedriger Impedanz eines Stromtransformators mit dem Ausgangsleiter 176 des Signalgenerators 175 verbunden ist. Diese Niederimpedanz-Verbindung dient dazu, die Meßstromelektrode 195 α praktisch im gleichen Potential wie die Fokussierstromelektrode 191a zu halten. Der Stromtransformator dient auch dazu, an seiner Sekundärwicklung ein Spannungssignal zu erzeugen, welches proportional dem Strom ist, der zur Meßstromelektrode 195a fließt. Dieses Spannungssignal wird dann über verstärker- und phasenempfindliche Detektorkreise auf den an der Erdoberfläche befindlichen Meßschreiber gegeben. Patentansprüche:Conductors 165 and 166 more brush slip rings and additional cable conductors connected to the lowered circuits of the carrier IIS. A common ground line for the surface equipment is formed by conductor 167. The measuring device 160 is a multi-unit galvanometer type having a recording medium such as e.g. B. photographic film moving through the borehole in synchronism with the movement of the lowered device. In order to bring about this movement of the recording medium, a measuring wheel 168 runs on the cable 155 and is mechanically connected, indicated by the dashed line 169, to a drive mechanism for the recording medium of the measuring recorder 160. It can be seen in FIG. 9 that the "focusing from the background" generated by the electrical supply of the conductive surface 144 of the carrier 115 and the surfaces on the support arms and by the emission of additional focusing current simultaneously contributes to the measuring current bundle beyond the penetrated zone 188 so that the resulting measurement is influenced by the resistance or the conductivity in the uncontaminated or virgin zone 186. This also prevents further deviations due to differences in the lateral depth of the penetrated zone 188 from entering into the measurements. Another important feature of the invention can be seen in inclinometers by considering the fact that the mud cake on the borehole wall is often not the same thickness on all sides of the borehole. This circumferential change in mud cake thickness would tend to introduce erroneous readings in the three chart recorder tracks. In the invention, however, the measuring current is relatively insensitive to the sludge cake and therefore also relatively insensitive to deviations in its thickness on the circumference. As a result, this leads to an improvement in the accuracy of the inclination calculations. 10 and 11 show a modified embodiment for an electrode block 190 a, which can be used in place of the electrode block 116 a in FIG. FIG. 10 shows a view of the surface of the block 190a in contact with the wall, while FIG. 11 shows a cross section through the block 190a. In this embodiment, the focusing current electrode is formed by a metal block part 191 a, which represents the larger part of the electrode block. The electrical connection of the focusing current electrode 191a is made via an insulated conductor 192a. A recess 193 a is located centrally in the surface of the surface of the metal block part 191 a which is in contact with the wall. The measuring current electrode 195 a for this embodiment is then accommodated in the recess 193 a and separated from the actual metal block by the insulating material 194. The electrical connection to the measuring current electrode 195 a is made via an insulated conductor 196 a, which enters the rear side of the metal block 191 a and passes through a cylindrical opening 197 a provided therein. If the electrode block 190 a in an inclination measuring device according to FIG. 6 is used, two additional electrode blocks, which are similar to the electrode block 190 α, are used in place of the electrode blocks 116b and 116c in FIG. The mode of operation of the modified electrode blocks 190a according to FIGS. 10 and 11 is essentially similar to the mode of operation of the electrode block 116a in FIG 175 is connected. This low-impedance connection serves to keep the measuring current electrode 195 a practically at the same potential as the focusing current electrode 191 a. The current transformer also serves to generate a voltage signal on its secondary winding which is proportional to the current which flows to the measuring current electrode 195a. This voltage signal is then sent via amplifier and phase-sensitive detector circuits to the recorder located on the earth's surface. Patent claims: 1. Einrichtung zur Messung des elektrischen Widerstandes der Erdformationen in einem relativ eng begrenzten Raumwinkel hinter der Seitenwand eines in üblicher Weise eine leitende Flüssigkeit enthaltenden Tiefbohrloches mit einem länglichen Träger und einem daran angebrachten Block oder mehreren solcher Blöcke, der bzw. die mit einer Fläche die Seitenwandung des Bohrloches berühren, wobei jeder Block einen Hauptelektrodenteil zur Aussendung des Meßstromes und einen Hilfselektrodenteil zur Aussendung des Fokussierstromes aufweist, deren jeder an seiner die Bohrlochwand berührenden Fläche freiliegende Oberflächen hat und wobei an der Erdoberfläche eine Meßeinrichtung angeordnet ist, die den Widerstand der Erdformationen zu messen gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfselektrodenteil (A₁) auch an den an die Vorderseite (23) angrenzenden Seitenkanten (24) des Blockes (17) freiliegende Oberflächen hat, aus denen Fokussierstrom austritt.1. Device for measuring the electrical resistance of the earth formations in a relatively narrow solid angle behind the side wall of a deep borehole containing a conductive liquid in the usual way with an elongated support and an attached block or blocks of such a type or those with a surface that Touch the side wall of the borehole, each block having a main electrode part for emitting the measuring current and an auxiliary electrode part for emitting the focusing current, each of which has exposed surfaces on its surface in contact with the borehole wall and wherein a measuring device is arranged on the surface of the earth to measure the resistance of the earth formations measuring allowed, characterized in that the auxiliary electrode part (A ₁ ) also has exposed surfaces on the side edges (24) of the block (17) adjoining the front side (23), from which the focusing current emerges. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfselektrodenteil (A₁) auf der Rückseite (25) des Blockes (17) freiliegende Oberflächen hat, die kontinuierlich um die Seitenkanten (24) herum mit den freiliegenden Oberflächen auf der Vorderseite (23) verbunden sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the auxiliary electrode part (A ₁ ) on the rear side (25) of the block (17) has exposed surfaces that are continuous around the side edges (24) with the exposed surfaces on the front side (23 ) are connected. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Meßstrom (Is) vom Hauptelektrodenteil (A₀) zum entfernt liegenden Stromrücklaufpunkt (B₀) und der Fokussierstrom (If) vom Hilfselektrodenteil (^i₁) zur Stromrücklaufelektrode (B₁) fließen.3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that in a known manner the measuring current (Is) from the main electrode part (A ₀ ) to the remote current return point (B ₀ ) and the focusing current (If) from the auxiliary electrode part (^ i ₁ ) to the current return electrode (B ₁ ) . 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Seitenwand des Bohrloches berührenden Oberflächen der Haupt- wie auch der Hilfselektrodenteile (A₀, A₁) rechteckige Form aufweisen, deren größere Erstreckung in Richtung der Bohrlochachse liegt.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the surfaces of the main and auxiliary electrode parts (A ₀ , A ₁ ) in contact with the side wall of the borehole have a rectangular shape, the greater extent of which is in the direction of the borehole axis. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfselektrodenteil (A_v 191a) in seiner ganzen Länge, Breite und Dicke die gleichen Abmessungen wie der Block (17) hat5. Device according to claim 4, characterized in that the auxiliary electrode part (A _v 191a) has the same dimensions as the block (17) in its entire length, width and thickness 709 608/336709 608/336