162675. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés talajalakulatok vizsgálatára
5 162675 6 ~mátor beszabályozását előnyösen úgy végezzük, hogy a fúrólyukban lévő készüléket levegőben a föld felszínén felfüggesztjük és közeléből eltávolítunk minden jelentős vezető mágneses testet. Az ilyen módon beszabályozott készülék 22 erősítőjére adott feszültségjel kizárólag azt a feszültséget fogja képviselni, amelyet az R vevőtekercsben a 10 talajalakulatban folyó örvénváramok indukálnak. Az 1. ábra szerinti fúrólyuk szelvényező készülék 22 erősítőt tartalmaz, amelynek bemenetére a sorbakapcsolt R vevó'tekercs és szekunder 21 tekercs van kapcsolva. A fúrólyuk szelvényező készülék tartalmaz továbbá egy első 23 fázisérzékeny detektort olyan egyenáramú kimenőjel előállítására, amely arányos a 22 erősítőről jövő feszültség azon jelkomponensével, amely fázisban van a gerjesztő I árammal. Ezen kimenő jel előállítására a T adótekercs gerjesztőáramkörében lévő 24 ellenálláson keletkező fázis-referencia jelet vezetjük a 23 fázisérzékeny detektorra. Az 1. ábra szerinti berendezés tartalmaz továbbá második 25 fázisérzékeny detektort is olyan egyenáramú kimenő jel előállítására, amely arányos a 22 erősítőről jövő feszültség azon jelkomponensével, amely 90°-os fáziseltolásban van a gerjesztő I áramhoz képest. Ezen cél elérésére a 25 fázisérzékeny detektorba fázis-referencia jelet vezetünk a T adótekercs gerjesztó'áramkörébe iktatott tekercsről. A fázisban lévő és a fázisban 90°-kai eltolt jelkomponenseket, amelyeket Vr illetőleg Vx jelöl, és amelyeket a 23 és 25 fázisérzékeny detektorok állítanak elő, kimenő erősítő és kábel meghajtó 27 áramkörre vezetjük, majd többvezetékes 15 kábelen keresztül a felszínre továbbítjuk. Az 1. ábra szerinti berendezés fúrólyukban lévő részének működése a következő. A 18 jelgenerátor állandó frekvencián gerjeszti a T adótekercset. A T adótekercs meneteiben folyó áram váltakozó elektromágneses teret állít elő az adótekercset körülvevő tartományokban, amelyek kiterjednek a nagyobb távolságban lévő környező alakulatokra is. Ez a váltakozó tér szekunder áramot indukál a környező talajalakulatokban. Ez a szekunder áram, általánosan tekintve, a 13 tekercsrendszer körül folyik köralakú hurkokban, amelyek koaxiálisak a T adótekercs középtengelyével és ilyen módon koaxiálisak a 11 fúrólyuk középtengelyével. Ezen szekunder áram nagysága függ a szomszédos talajalakulat anyagának effektív villamos impedanciájától. Ez az áram általában mind ohmos, mind pedig reaktív komponenst tartalmaz. A környező talajalakulatban folyó szekunder áram elektromágneses teret állít elő. amely kapcsolódik az R vevőtekerccsel és arra szolgál, hogy a vevőtekercsben megfelelő feszültséget indukáljon, amely függ a környező talajalakulat villamos jellemzőitől. Az R vevőtekercsben egy második feszültségkomponens is indukálódik, amelyet az adó- és vevőtekercsek között lévő közvetlen fluxuscsatolás okoz. Ez a közvetlen csatolásból eredő feszültségkomponens nem függ a környező talajalakulat anyagának villamos tulajdonságaitól és következésképpen lényegileg állandó lesz all fúrólyukat körülvevő talajalakulat teljes vizsgálata folyamán. Az 1. ábra szerinti berendezésben ezt a kölcsönös csatolásból eredő komponenst a 19 transzformátor kompenzálja. Az elektromágneses terek elméletéből és különösen a mágneses dipólusokra vonatkozó elméletből levezethető egy koaxiális tekercspárra, amely homogén izotróp közegben helyezkedik el, és ahol a tekercsek egymástól egy tekercs méreténél nagyobb távolságra vannak, hogy a vevó'tekercs V feszültségének és az adótekercs I áramának összefüggése a következőképpen fejezhető ki; 2TTL3 (1) ahol M a közeg permeablitása, u> az 1 áram körfrekvenciája (2írf, ahol f a frekvencia), At az adótekercs keresztmetszetének és menetszámának szorzata, Aj. a vevó'tekercs keresztmetszetének és menetszámának szorzata, L a tekercsközepek között lévő távolság és 7 a tekercseket körülvevő közeg terjedési állandója. Ahol a környező közeg vezető természetű, mint az adott esetben, a y terjedési állandó az alábbi képlettel határozható 5 meg: 10 15 25 30 35 40 45 50 55 60 7= VI JuiOM (2) ahol a a környező közeg villamos vezetőképessége. A (2) alatti egyenlet az alábbiak szerint írható fel: 7= -T^~ (3) ahol 6 a vizsgált közegben a behatolási^melység. Ez a 6 behatolási mélység az elektromágneses tér behatolásának effektív mélységét képviseli és az alábbiak szerint van 20 definiálva: 6 = NT (4) Az (1) alatti egyenletet hatványsorba fejtve és helyettesítve a 7 értéket a (3) egyenletből, az alábbi kifejezést kapjuk: -jojjuIAjAj. 2irV (5) Látható, hogy az (5) egyenlet tartalmaz valós és képzetes kifejezéseket. Ennek megfelelően az (5) egyenlet az alábbi alakú: V = Vr *jV x (6) Itt Vr jelenti az (5) egyenlet valós kifejezéseit és ilyen módon a vevó'tekercs feszültségének azon jelkomponenseit jelöli, amelyek fázisban vannak az adótekercs gerjesztő I áramával. Ezek a fázisban lévő komponensek a talajalakulat impedanciájának ellenállás komponenséből erednek. A Vx megfelel az (5) egyenlet képzetes kifejezéseinek és a vevőtekercs feszültségének azon jelkomponenseit jelöli, amelyek az R vevő tekercsben indukálódnak és amelyek fázisban 90°-kai el vannak tolva az adótekercs I áramának fázisához képest. Ezek a 90"-kal eltolt fázisú jelkomponensek két részből tevődnek össze, vagyis egyrészt az adó- és vevőtekercs között lévő közvetlen fluxus csatolásból és másrészt a talajalakulat impedanciájának reaktív komponenséből. Összegyűjtve az (5) egyenlet valós kifejezéseit, látható, hogy 65 70 V = ou)2 M 2 IA t A r 4TTL |J-4(T)-•$-•]". Az ohmos, vagyis fázisban lévő jelkomponens, amelyet a •75 (7) egyenlet ad meg, a következő alakú: 3
