164808. lajstromszámú szabadalom • Nagystabilitású szabályozó berendezés, célszerűen a talajba fúrt lyukban un. fúrólyukban végrehajtott irányított áramterű ellánállásszelvények felvételéhez
3 164808 4 ge, az anyagok fajlagos vezetó'képessége szerint oszlik meg (pl. gondoljunk a párhuzamosan kötött ellenállások közismert esetére, ahol a legnagyobb áram a legkisebb ellenállású tagon folyik.) így a 2. ábra esetében az áram jelentős része a fúrólyukban és részben 5 és 6 olajos és vizes rétegek ellenállásánál kisebb ellenállású 4 elárasztott zónán át folyik a kisellenállású 2 ágyazókőzetbe. kikerülve a számunkra értékes 5 és 6 olajos és vizes rétegeket. Hasonló, sót még nagyobb mértékű torzulás fordul elő akkor, amikor mészkőtárolóban egyaránt igen nagy ellenállású az ágyazó és a tároló kőzet. Ekkor az áram túlnyomó 10 többsége a fúrólyukon át folyik és a látszólagos ellenállásgörbék még kevésbé tükröszik a kőzetek ellenállásváltozását, mint ahogy azt a 2. ábrán feltüntettük. A probléma megoldására a fúrólyuk, a szonda és a pertneabilis réteg geometriai méretét és a fúrólyuk valamint , r az ágyazókőzet fajlagos ellenállását figyelembe vevő un eltérési görbeseregeket hoznak létre modellezéssel vagy elméleti számításokkal. Azonban ezek a természetben előforduló esetek csak részben bizonyultak eredményesnek. Lényegesen jobb megoldást jelent az un. irányított áramterű más néven ..laterológ" ellenállásszelvényező rendszer. 20 amelyet pl. a nyugatnémet 906 834 sz. szabadalom ismertet Ennek működési elve a 3. ábra alapján a következő: A 21 áramelektródán és egy 22 távoli elektródán a váltóáramú 23 áramgenerátorból egy un. 10 ..mérőáramot" táplálnak a kőzettérbe, míg egy másik. 21 elektróda alá és 25 fölé szimmetrikusan elhelyezett és rövidrezárt 25 és 26 elektródapár és egy 27 távoli elektróda (földelés) közé az 10 méröárammal megegyező frekvenciájú és fázishelyzetű un. I) ..terelőáramot" bocsájtanak. amelynek intenzitását a 28 szabályozóberendezéssel úgy szabályozzák, hogy a 30 31 „szabályzó segéd elektróda" -párok között fellépő Al; .Jiiba- '" potenciál" zéruson tartson A kő/etek tajlagos ellenállasára jellemző l',„ potenciált pl a 30 és 31 szabályzó segédelektródapár. és egy harmadik 35 mérőeleklróda között a 36 mérő- és regisztrálóberendezésscl mérik. A laterológ szelvényezés esetében kapott Ra látszóla '•' gos ellenállásgorbe és az R( valódi ellenállás közötti viszonyt szintén a 3. ábrán mutatjuk he. Látható, hogy a két görbe közötti eltérés lényegesen kisebb, mint a 2. ábra kapcsán ismertetett konvencionális ellenállásszelvényezés esetén kapott különbség. JQ Ennek fizikai oka az a tény. hogy a 25 és 26 elektródapárhoz betáplált Íj terelőáram hatására a szuperpozíció törvényeinek megfelelően az 1() mérőárammal azonos árammennyiség a 33 konturfelületeken belüli térrészben folyik. A 30 és 3 I segédelektródapárokról végzett megfelelő .c pontosságú szabályozás esetén elérhető, hogy a 33 konturfelüietek gyakorlatilag mindig a fúrólyuk meghatározott helyéről a 34 pontokból induljanak ki. Ekkor a 33 konturfelületek alakja is jól közelíti a homogén térbeli alakot és azért a mért kőzetek fajlagos ellenállására lellemző Um potenciál is kisebb mértékben torzul, mint a konvencionális ellenállásszelvényc- •>. zés esetében. A/ iránvított áramterű szelvényezés esetében tehát pontosabb, illetve a szelvényezési gyakorlatban előforduló rétegvis/.onyok szelesebb kőiében használható kiértékelési görbesereget lehet készíteni, a már említett modellezési v. számi- 55 tógépes módon. Ennek megfelelően az irányított áramterű ellenállásszelvényezés az elmúlt időben és napjainkban egyre szélesebb körben terjed, kiszorítva a konvencionális ellenállásszelvényezést. A jelenleg is ipari alkalmazásban lévő laterológ mérési módszerekkel és műszermegoldásokkal, amelyeket pl. a nyugatnémet 906 834 számú, a magyar 144 908, 150 612 illetve 146 348 sz. szabadalmak ismertetnek, iparilag hasznos szelvényeket lehet felvenni a lyukátmérő, az iszap- és kőzctellenállások bizonyos meghatározott, szűk tartományaiban. 6b Korlátozó tényezőként jelentkezik azonban a szabályzó berendezés pontossága, illetve stabilitása. A probléma a 4. ábra segítségével, - ahol a szabályzórendszer tömbvázlatát tüntettük fel a következőképpen világítható meg: Az 10 mérőáram hatására az egyik, 30 és 31 szabályozó segédelektródákon keletkező hibapoteneiál közötti kapcsolatot az Rmo transzferfüggvény írja le. Ennek matematikai formája a következő: AU(I„) I0 .Rmo Az 1] terelőáram hatására a 30 és 31 segédelektródákon keletkező másik hibapoteneiál közötti összefüggést az Rm transzferfüggveny tartalmazza. Matematikai formában AU(I|) l! . Rm Az Aü két hibajel hatásából adódik a szabályzást végző hibapoteneiál a következő formula alapján: AU - Al! (I0 ) AU (Íj) A szabályzás pontossága elméletileg a 28 szabályzóberendezés bementén lévő A U hibapoteneiál, a kimeneten fellépő 1] áram között kapcsolatot teremtő A erősítésjellemző: 'l A -AU értéktől függ. Az Rmo és R m transzferfüggvények bonyolult matematikai utón. Bessel-függvények segítségével írhatók le. A szabályzás fi hibája pedig az alábbi függvénnyel írható le: 1 f. 1 • ARm ahol első közelítésben bármely tetszőlegesen kisRm értékhez található olyan A relék, amikor a 6 értéke egy előre meghatározott értéknél kisebb lesz. (Az ARnl a szabályzó nyílt hurku erősítési értekét jelenti ) A gyakorlatban az eddig ismert szabályzóberendezésekkel (visszacsatolt erősítő; szabályzott erősítésű erősítő pl. amelyeket a már idézeti 906 834 sz. német 144 908. 146 348 sz. magyar szabadalmak ismertetnek) az Rm transzferfüggvény szűk. korlátozott tartományaiban érhető el a kellően pontos, illetve stabil szabályozás. (A mérés hibája egyenese arányos a szabályzás hibájával, tehát a kellően pontos szabályzást mindig biztosítani kell.) Ezen rendszerek stabilitása véges. Ennek oka az. hogy mivel az Rm transzferfüggvény éitékc igen kis értékű is lehet, az A értékét nagyra kell választani a kellően pontos szabály•'ásho/. Ez viszont csak sokfokozatú erősítőkkel valósítható meg. Közismert az, hogy a sokfokozatú (három, vagy annál K>bb lelulatereszlo csatoló elemet tartalmazó) erősítők esetében a visszacsatolt erősítő típusú, vagy szabályzóerősítős szabályzók stabilitása véges. Lehetséges bonyolult digitális számítógépes stabil szabályozás megvalósítása is, azonban ez a karottázs-gyakorlatban a terepi megbízhatósági követelmények miatt, valamint e megoldás rendkívül költséges volta miatt gyakorlati szempontból nem jöhet számításba. Tehát az egyszerű, viszonylag kis bonyolultságú megoldást részesítik előnyben és használják !pan gyakorlatban a véges stabilitású analóg rendszereket. A véges stabilitás fizikai oka az. hogy a valóságban az ARm kifejezés magas fokszámú komplex polinom és a közismert kompenzációs módszerekkel a visszacsatolt szabályzóberendezés alacsonyfrekvenciás lengéseit az A erősítésjellemző révén csak szűk tartományában lehet megszűntetni. Tehát a legkisebb Rm transzferfüggvény esetén elengendően pontos szabályzást biztosító érték mellett az Rm növekedése esetén a szabályzók könnyen belengenek.
