163743. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés ásványi anyagok, kőzetek, földtani formációk, rétegek anyagi minőségének, illetve rétegtartalmának meghatározására, különösen fúrt lyukakban, látszlólagos kapacitív reaktanciájuk mérése, illetve folyamatos szelvényezése útján
3 163743 4 látszólagos ellenállás csökken. Négyszöghullámú mérőáram esetén ez a jelenség a négyszögjel felfutó és visszafutó élének az RC tag időállandója szerinti exponenciális jellegében mutatkozik meg. Nagyrészt erre a jelenségre vezethető vissza az un. gerjesztett potenciál vizsgálati módszerek körében mérhető jelfeszültség is. Fentiek alapján a találmány szerinti eljárás alapgondolata abban jelölhető meg, hogy az egyes földtani képződmények elektromos vizsgálatánál alkalmasan megválasztott üzemi frekvencia mellett jelentkező kapacitív tulajdonságokat - azok különböző kőzetfizikai és elektrokémiai indítékait mint kőzet-, ill. rétegtartalom-jellemzőket összegezve - bevezetjük a kőzetek ül. földtani képződmények „látszólagos kapacitív reaktanciája" fogalmát, e látszólagos kapacitív reaktanciát mérjük ül. a mélység függvényében folyamatosan regisztráljuk. A találmány szerint 100 Hz alatti kisfrekvencián, előnyösen 20 Hz alatt a földtani formáció reaktanciájának ohmos komponensét, legalább egy nagyságrenddel nagyobb frekvencián, de 50 kHz alatt pedig az ohmos és kapacitív komponens eredő impedanciáját mérjük. A mérési adatokból meghatározzuk az ohmos és a kapacitív komponenst, ezeket a komponenseket modellezésből nyert adatokkal összehasonlítva meghatározzuk a geológiai sajátságokat. A látszólagos vezetőképesség két különböző frekvencián mért értékének a látszólagos kapacitív vezetőképességgel arányos különbségét közvetlenül is mérhetjük, illetve regisztrálhatjuk. NégvszöghuHámalakú mérőjel alkalmazásakor a? időállandó mérésével határozzuk meg a földtani formációt helyettesítő RC tag kapacitív reaktanciáját. A találmány szerinti berendezésnél a legalább egy árambevezető elektródával rendelkező érzékelő egység a felszínnel karotázs-kábellal van összekötve. A kábelhez korlátozó ellenáüáson át 100 Hz alatti, előnyösen 20 Hz alatti kisfrekvenciás feszültséggenerátor és legalább egy nagyságrenddel nagyobb, de 50 kHz-nél kisebb frekvenciájú feszültséggenerátor van kapcsolva. A korlátozó ellenállás végeire az első, kisebb frekvenciára hangolt frekvenciaszelektív mérőerősítő, és a második, nagyobb frekvenciára hangolt frekvenciaszelektív mérőerősítő, bemenete csatlakozik. Az első mérőerősítő kimenetére első mérőregisztráló mű, a második mérőerősítő kimenetére második mérőregisztráló mű van kapcsolva. A két mérőerősítő kimenetei közé harmadik mérőregisztrálómű csatlakozik. A berendezés elektródarendszere a központi elektróda körül szimmetrikusan elrendezett két mérőelektródából álló elektródapárt is tartalmazhat. Az elektródapár kábelereken át az első frekvenciára hangolt frekvencia és fázisszelektív szabályozóerősítővel, valamint egy további a második frekvenciára hangolt frekvencia- és fázisszelektív szabályozó erősítővel van összekötve. A szabályozóerősítők kimenő árama kábeléren át terelő elektródára csatlakozik. Az érzékelő egységben elektródák helyett gerjesztő- és mérőtekercseket helyezünk el, ha a második generátor frekvenciája nagyobb 1 kHz-nél. Az eljárás részletes kivitelezését, annak egyes kiviteli módozatait és a kivitelezésre szolgáló különböző berendezéseket az alábbiakban ábrák kapcsán részletesebben ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra a vizsgálandó földtani formáció elektromos helyettesítő képe és a mérőrendszer, a 5 2. ábra a mérőberendezés a fúrólyukba bebocsátott érzékelő egységgel, a 3. ábra nagy felbontóképességű mérőberendezés. le Az 1. ábra a vizsgálandó földtani formációt (földréteget) reprezentáló elektromos helyettesítő kapcsolást mutatja a szaggatott vonallal határolt ábrarészben, ahol az R ellenállás az adott mérőrendszer által „látott", a vizsgálandó réteg-15 összletből redukált ellenállás, a C kapacitás pedig a formáció (földréteg) kapacitív sajátságait reprezentáló látszólagos kapacitás. A rendszerre az 1. és 2 vezetéken az f, és f2 frekvenciájú, azonos kimenő feszültségű szinuszos jelalakú 1, és I2 feszültség-gene-20 rátorról U (f,) és U (f2 ) feszültséget csatlakoztatunk. A frekvenciák megválasztásánál az alábbi összefüggéseket ül. egyenlőtlenségeket írjuk elő: GR = —L. , , (Gc ) = wc GR^U^C 30 0,1 G R > co 2 C = 100 GR Fenti összefüggések szerint tehát a kisebb üzemi frekvencián a parallel látszólagos kapacitív reaktancia még nem jelentkezik mérhetően, a nagyobbik üzemi 35 frekvencián pedig a látszólagos kapacitív reaktancia már jól mérhető effektust eredményez. Megállapítható, hogy a földtani kutatási feladatok igénye és a mérés kivitelezésének gyakorlati körülményei mellett az co körfrekvencia fentiek szerint megválasztott 40 értéke az alsó üzemi frekvencia tekintetében kisebb mint 100 és a felső határfrekvencia tekintetében (5 . 102 ) - (5 . 10 4 ) intervallumban adható meg. Az 1 vezetékbe iktatott Rm mérőellenállás kapcsairól a vezetőképességgel arányos áramintenzitás 45 által szolgáltatott kapocsfeszültség az f t frekvenciára hangolt Uj szelektív mérőerősítőn át a Gj mérőregisztrálóműhöz és az f2 frekvenciára hangolt U2 szelektív mérőerősítőn át a G 2 mérő-regisztrálóműhöz van vezetve, a két erősítő kimenő szintjének 50 különbségét a G3 mérő-regisztrálómű méri. Következésképpen a G, mérő-regisztrálómű az ohmos vezetőképességét, a G2 mérő-regisztrálómű az ohmos és kapacitív vezetőképesség összegét mint eredőt, a G3 mérő-regisztrálómű pedig a kapacitív vezetőképességet 55 mutatja, ami tehát arányos a C látszólagos kapacitás értékkel. Azf, frekvencia kisebb 100 Hz-nél ül. előnyösen kiebb 20 Hz-nél, az f2 frekvencia pedig legalább egy.., nagyságrenddel nagyobb az f t frekvenciánál, de kisebb 50 KHZ-nél. 60 A kapacitív reaktancia, a kapacitív vezetőképesség ül. a látszólagos kapacitás meghatározására természetesen számos egyéb - bár az ismertetetteknél bonyolultabb és többleteredményt nem szolgáltató módszer lehetséges. Igy a mérés lefolytatható 65 áramgenerátor segítségével és az ellenállás parameter ill. reaktancia meghatározása útján, továbbá lehetséges — a gerjesztett potenciálmérések metodikájához
