173118. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fúrólyukakat körülvevő talajrétegek vizsgálatára
15 173118 16 malis dielektromos állandó az alábbi közelítő mdA kifejezésből határozható meg:- °’35\lŰz+ °’65#m"észkő = s 0,35^80 ♦ 0,65^ amiből a számított emax körülbelül 30-ra adódik. Ilymódon a ( 12f egyenlet alkalmazásával L távolság esetén a maximális fázistolás: Qmaxsl3’3° .\/3Ö • L= 73,2° • L (14) A (13) és (14) egyenletekből látható, hogy a 4 cm-es javasolt L érték az ismertetett kiviteli alakban megfelelő. L ilyen értéke mellett a fázistolás minimális 15 értéke 106 0 maximális értéke pedig 293° körül van. Ebben a tartományban a fázistolás jól és egyértelműen kiértékelhető (majdnem 200°-os a teljes tartomány). Kétértelműség akkor állana elő, ha 360°-nál nagyobb tartományt tennének lehetővé. Ezenkívül a 20 4 cm-es távolság nem eredményez túlcsillapítást, így azt megfelelőnek találtuk. Ismételten hangsúlyozzuk azonban, hogy ezen méretben bizonyos, ésszerű határokon belüli változtatás lehetséges, ezt az alábbi gyakorlati meggondold- 25 sok teszik indokolttá. Az alábbiakból nyilvánvalóvá válik, hogy a találmány szerint mért dielektromos állandóból azonos információt nyerhetünk a porozitásról, a kőzetszerkezetről, vagy a vízzel való telítettségről. Ha a keverék 30 réteg dielektromos állandóját ec-vel jelöljük, a tömör mátrix komponens dielektromos állandóját em-mel, a pórus folyadékét ef-fel, a fentiekből az következik, h0gy: = 0 ' P)V^ + p\pí (15) 35 ahol P a mátrix porozitása. Ha em és ff értékét más mérésekből meg tudjuk határozni, a porozitás számítható lenne ec megmérése után. így pddául,ha ismert, hogy a réteg mészkőből áll (em =7,5), 100 %-os 40 víztelítettséggel (ef = 80), a porozitás az alábbi egyenletből meghatározható: ____ ___ \Jé~c = O - P) \pj * pjm Ugyancsak könnyen látható, hogy ha a porozitást korábban már meghatároztuk, a telítettségről, a kőzetszerkezetről hasznos információ számítható az összetett réteg dielektromos állandójának segítségével. Az (15) egyenlet átírható az alábbi alakba: p_ ^ /gm (16) 45 50 Ezt az egyenletet alkalmazzuk a porozitás kiszámítására, a 8. ábra áramköre segítségével, amit az 1. ábra 55 85 számítóegységének kiegészítéseként foghatunk fel. A négyzetgyökvonó 91 áramkör kimenete felel meg. a 0 r értékének, ami (9) egyenletből láthatóan arányos a)££ értékkel. Azon esetekben, amikor em és ef értékek más 60 mérési vagy egyéb információból meghatározhatók, az ezen mennyiségekkel arányos feszültségek 121 differenciálerősítő és 122 differenciálerősítő megfelelő bemenetéire csatlakoztathatók. Ezeknek a differenciálerősítőknek a kimenő jelei rendre arányosak a 65 (16) egyenlet számlálójával és nevezőjével. A 123 osztóáramkör kapja a két differenciálerősítő kimenetét és olyan feszültséget állít elő. amely az összetett alakzat P porozitására jellemző. A 9. ábrán látható a találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakja, amivel a felszín alatti 231 talajrétegek kutathatók, amely talajrétegeken 232 fúrólyuk halad át. A 232 fúrólyuk rendszerint fúróiszappal van tele, amely finoman elosztott szilárd részecskéket tartalmaz szuszpenziós formában. A 232 fúrólyukban 230 szonda van felfüggesztve köpenyes 233 kábel segítségével, amelynek hossza gyakorlatilag megegyezik a 230 szonda viszonylagos mélységével. A kábelt megfelelő eszközök vezérlik a felszínen, mint például egy kábeldob és a hozzá tartozó mechanizmus (a rajzon nem látható). A 230 szonda nyújtott, hengeres 234 tartótagot tartalmaz, ennek belsejében folyadékbiztos tokozásban találhatjuk a fúrólyukba lebocsátott elektronika jelentős részét. A 234 tartótagra felszerelve találjuk a hajlított 235 és 236 rugókat. A hajlított 235 rugóra felszerelve található a 237 hordozó tag, amely többek között két függőleges irányban egymástól térben elválasztott Ti és Ti adóantennát, valamint két egymástól térben elválasztott R\ és R'2 vevőantennát tartalmaz. A vevőantennák a két adóantenna között, az azok által meghatározott közös tengelyen vannak elhelyezve. A hajlított 236 rugóra van felszerelve egy másik 238 hordozó tag, amely csupán a sima, függőleges irányú mozgást könnyíti meg a 230 szonda számára a fúrólyukban. Ha azonban szükséges, a 238 hordozó tagra felszerelhetünk elektródákat, vagy hasonló kiegészítő berendezéseket a környező rétegek kutatásához. A szonda segítségével kapott információra jellemző elektronikus jelek a köpenyes 233 kábelen át jutnak egy számítóegységbe és egy rögzítő berendezés be (egyik sem látható a rajzon), amelyek a föld felszínén helyezkednek el. Azok az eszközök, amelyeket a 9. ábrán láthatunk és amelyek az antennákat a fúrólyuk falával érintkezésben tartják, vázlatosak és egyéb, például hidraulikus eszközök is alkalmazhatók. A 10. ábrán látható egyszerűsített formában a 9. ábra szerinti berendezéssel mérni kívánt elektromágneses hullám terjedésének ábrázolása. A 10. ábrán a 237 hordozó tag látható, amint hozzásimul a 232 fúrólyuk falához, amely utóbbi fúróiszappal van tele. Általában a folyadéknyomás azokban a rétegekben, amelyeken a fúrólyuk áthalad, kisebb, mint a fúrólyukbeli fúróiszaposzlop hidrosztatikus nyomása. Ennek következtében a fúróiszap ill. annak szűredéke bizonyos fokig behatol a rétegekbe. A réteg a fúróiszapban szuszpendált kis részecskék kiszűrését valósítja meg, így iszaplepény alakul ki a fúrólyuk falánál. Az iszaplepény vastagsága olyan paraméterek függvényében változik, mint a rétegek áteresztőképessége, de legalább egy nagyon vékony iszaplepény mindenképpen kialakul fúrólyuk falánál. A 10. ábrán a 237 hordozó tag érintkezik a 240 iszaplepénnyel, ami a jó láthatóság céljából az ábrán túlzottan vastag. A Tj ' adóantennáról kiinduló elektromágneses hullámot A nyű jelzi, ennek részeit az Rí és R2 vevőantenna veszi. A hosszirányú hullámot, ami a 231 talajrétegben, a 240 iszaplepény és a felszín alatti 231 talajréteg közötti határréteg közelében halad, B nyü és annak meghosszabbítása, a C nyű jelzi. A hossziráú hullám folytonosan visszatáplál energiát az iszaplepényen keresztül és azok az energiahányadok, amelyek R\ és R'2 vevőantennák helyén 8
