162675. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés talajalakulatok vizsgálatára

3 162675 4 bonyolult problémát jelent az alakulat vezetőképességének pontos meghatározása. A legtöbb talajalakulat, amelyet indukciós lyukszelvényező készülékkel vizsgálnak, több különböző vezetőképességű tartományból épül fel. Az ilyen alakulatokat heterogé- 5 neknek nevezzük, ellentétben azon alakulatokkal, amelyeknek csak egy vezetőképesség értékük van, és amelyeket homogén alakulatoknak nevezünk. Minthogy bármelyik jelenleg alkalmazott indukciós lyukszelvényező készülék csak egy kimenő jelet állít elő, amely az alakulat vezetőképességét jo képviseli, és amennyiben ezt a jelet tekintjük,csak azt tételezhetjük tel, hogy az indukciós lyukszelvényező készülékkel vizsgált teljes alakulattartomány homogén. Az alakulat heterogén jellegét bizonyos mértékig meg lehet határozni azáltal, hogy több különböző vizsgáló készü- 15 léket alkalmazunk, amelyek különböző sugárirányú alakulattartományokat vizsgálnak. Egy ilyen rendszert ismertet a 3 329 889 számú amerikai szabadalmi leírás (bejelentő D.R. Tanguy, engedélyezve 1969. július 4.) Járulékosan a vizsgálat alatt álló kijelölt réteggel szomszédos rétegeknek a mért 20 vezetőképesség értékre gyakorolt hatását bizonyos mértékig számítási technikával lehet kompenzálni: ilven megoldást ismertet a 3 166 709 számú amerikai szabadalmi leírás (bejelentő H.G. Doll., engedélyezve 1966. január 19-én). Ebben a Doll-féle rendszerben, adott függőleges talajalakulat 25 szakaszon át végzett vezetőképesség méréseket tárolják, és a tárolt eredményeket oly módon dolgozzák fel, hogy azon függőleges alakulat tartományokat, amelyek eltérnek a vizsgálni kívánt rétegtől, lényegileg nem veszik figyelembe. Ezek az ismert módszerek a múltban kielégítőeknek 30 bizonyultak a legtöbb talajalakulat esetén a talajalakulat heterogenitásának mérésére és/vagy kompenzálására. Kívánatos volna azonban nagyobb pontosságú méréseket végezni a talajalakulatok heterogenitásának meghatározására. Kívánatos volna tovább, ha ezt úgy lehetne végezni, hogy mindössze egy 35 mérőkészüléket kelljen használni, és emellett ne legyen szükség bonyolult tároló és számító rendszerekre. Ezért célunk olyan eljárás és berendezés megalkotása volt, amellyel az átfúrt talajalakulatokra vonatkozó adatokat az indukciós lyukszelvényező technika lehetőségeinek tökélete- 40 sebb kihasználásával az eddiginél pontosabban lehet meghatározni. A találmány tehát egyrészt eljárás talajalakulatok jellemzőinek vizsgálatára, amelynek során a talajalakulatba mélyített fúrólyukban elektromágneses teret gerjesztünk és az 45 elektromágneses tér által indukált, a talajalakulat vezetőképességétől és heterogenitásától függő amplitúdójú és fázisú jelet érzékelünk, és az jellemzi, hogy az érzékelt jelből az érzékelt jel amplitúdó- és fázisviszonyainak megfelelő jelkomponenseket képezünk, és a jelkomponensekből nemlineáris 50 transzformációval a talajalakulat vezetőképességének megfelelő legalább egy jelet, vagy a talajalakulat legalább két paraméterének, amely paraméterek közül legalább az egyik a talajalakulat vezetőképessége, megfelelő jeleket állítunk elő. Másrészt a találmány indukciós lyukszelvényező berendezés, 55 amelynek fúrólyukban mozgatható tekercselrendezése van, amely tekercselrendezés váltakozó áramú jelgenerátorhoz csatlakoztatott legalább egy adótekercsből és az adótekercs által gerjesztett és a talajalakulat vezetőképességétől és heterogenitásától függő elektromágneses teret érzékelő leg- go alább egy vevőtekercsből áll, és az jellemzi, hogy a vevőtekercshez a vevő tekercsben indukált jel amplitúdó- és fázisviszonyainak megfelelő jelkomponenseket előállító amplitúdó- és fázisérzékeny egység bemenete van csatlakoztatva.és az amplitúdó- és fázisérzékeny egység kimenetéhez a 65 talajalakulat vezetőképességének megfelelő, a jelkomponensekkel nemlineáris összefüggésben álló, legalább egy jelet, vagy a talajalakulat legalább két paraméterének, amelyek közül legalább egyik a talajalakulat vezetőképessége, megfelelőjeleket előállító számítóegység van csatlakoztatva. 70 A találmányt a továbbiakban rajzok alapján ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra vázlatos módon a találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakját szemlélteti. A 2. és 3. ábra egy indukciós lyukszelvényező rendszer 75 vevőtekercsében indukált feszültség referencia jellel fázisban lévő és fázisban 90°-kai eltolt komponenseinek diagramját ábrázolja a vezetőképesség különböző értékeire, homogén alakulatban. A 3A. ábra számított vezetőképesség értékek diagramját ábrázolja a fázisban lévő és a fázisban 90°-kai eltolt vezetőképesség komponensek függvényében. A 4. ábra az 1. ábra szerinti készülék számítóegységének részleteit mutatja. Az 5. ábra folyamatábrát mutat, amelynek alapján univerzális digitális számítógép programozható bizonyos talajalakulat paraméterek kiszámítására. A 6. és 7. ábrák lyukszelvényező készüléket mutatnak fúrólyukban és szemléltetik a fúrólyukra merőleges, illetőleg azzal párhuzamos talajalakulat esetén az 1. ábra szerinti készülékkel a találmány szerint előállított paraméterek alakulását a fúrólyuk mentén. A 8. ábra tipikus talajalakulatok esetén a találmány / szerinti készülék által számított fúrólyuk szelvény paraméterek változását szemlélteti. A 9. és 10. ábrák a találmány szerint számított paraméterek relatív értékeinek diagramját mutatják a fúrólyuktól való sugárirányú távolság függvényében, a találmány további jellemzőinek magyarázatára. A 11. ábra a 9. és lü. ábra szerinti paraméterek előállítására szolgáló készüléket szemléltet. Az 1. ábra a találmány szerinti indukciós lyukszelvényező berendezés egy jellemző példakénti kiviteli alakját mutatja 10 talajalakulatok vizsgálatára, amelyeken 11 fúrólyuk hatol keresztül. A 11 fúrólyuk szokásosan 12 fúrófolyadékkal vagy iszappal van töltve. Az indukciós lyukszelvényező berendezés turólyukaban lévő része 13 tekercsrendszert tartalmaz, amely alkalmasan van kialakítva arra, hogy a 11 fúrólyukban mozgassuk. A fúrólyukban lévő készülék tartalmaz továbbá folyadékkal szemben tömített 14 készülékházat, amely mechanikusan rögzítve van a 13 tekercsrendszer felső végéhez és azokat a villamos áramköröket tartalmazza, amelyek működtetik a 13 tekercsrendszert. A 14 készülékház viszont fel van függesztve a talaj felszínére, páncélozott több vezetékes 15 kábel útján. Alkalmas dobos csörlős szerkezet (amely nincs ábrázolva) helyezkedik el a talaj felszínén a fúrólyukban elhelyezett vizsgáló készülék süllyesztésére és emelésére a fúrólyukban. A talaj felszínén - ugyancsak nem ábrázolt -tápforrás is van elhelyezve, villamos energia táplálására a 15 kábel útján a fúrólyukban lévő készülék számára. A 13 tekercsrendszer T adótekercset és R vevőtekercset tartalmaz. Mindkét tekercs nem-vezető, nem-mágneses 16 tartóra van tekercselve és a két tekercs középtengelyei egy vonalba esnek és rendszerint párhuzamosak a 11 fúrólyuk hosszanti tengelyével. Ezen tekercsek hosszirányú középpontjai L távolságra vannak egymástól. A folyadékkal szemben tömített 14 készülékházban 18 jelgenerátor van, amely váltakozó 1 áramot táplál a T adótekercsbe. Ezen váltakozó I áram, amely a T adótekercsben folyik, van hivatva arra, hogy olyan feszültségjelet indukáljon az R vevőtekercsben, amely függ a szomszédos talajalakulat anyagának villamos jellemzőitől. Járulékosan, a talajalakulattól függő feszültségkomponensen kívül az R vevőtekercsben egy további feszültségkomponens is indukálódik, amely az adó- és vevőtekercsek között lévő közvetlen fluxuscsatolásból ered. Az 1. ábra szerinti készülék ezért olyan eszközt is tartalmaz, amely kompenzálja azt a vevőtekercs feszültségkomponenst, amely az adó- és vevőtekercsek közötti ezen közvetlen csatolásból ered. Ez az eszköz 19 transzformátort tartalmaz, amelynek primer 20 tekercse sorosan van kötve az adótekercset gerjesztő áramkörbe, szekunder 21 tekercse pedig sorba van kötve az R vevőtekerccsel. A 19 transzformátor úgy van kötve, hogy a szekunder 21 tekercsben indukált feszültség ellentétes polaritású az R vevó'tekercsben indukált közvetlen csatolású feszültségkomponenssel. A 19 transzformátor áttétele oly módon van megválasztva, hogy szekunder tekercsének feszültsége egyenlő nagyságú az R vevőtekercs közvetlen csatolásból eredő feszültségkomponensével. A 19 transzfor-2