Mélyfúrási geofizika Balázs László

4.14. ábra. Mikrolog papucs elektródaelrendezése és áramtere. (mikro potenciál A-M1 és mikro gradiens A-M1-
M2 komponens szondákkal)
4.15. ábra. Agyag-homokkő sorozatnál mért szelvények, szürkével satírozva látható a mikrolog iszaplepény
indikációja (RML1, RML2).
A mikroszondák esetében is megvalósították a fókuszált áramterű méréseket. A 4.16. ábrán körkörös elektróda
rendszerrel kialakított mikrolaterolog szonda látható. A szabályzás a makroszondákhoz hasonlóan történik. A mérő
elektródák közötti feszültségre írjuk elő a szabályzási kritériumot, amely A1 elektród áramát vezérli. A fókuszálás
következtében az eszköz kevésbé érzékeny az iszaplepény hatásra, így a mért látszólagos fajlagos ellenállás jól
használható R
xo
becslésére. A szférikus fókuszálással kialakított mikroszondát is elterjedten használják (MSFL –
micro spherically focused log).
37
Egyenáramú fajlagos ellenállásmérések
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

4.16. Mikrolaterolog elektróda elrendezése és áramtere.
A mikroszondák elméleti modellezése (direktfeladat) az aszimmetrikus elrendezés miatt nem egyszerű feladat. Ha
csak közelítőleg akarjuk modellezni az áramteret, a közegmodellt felépíthetjük síkokból, amellyel az iszaplepény
hatása modellezhető. Ekkor az általános megoldás 4.10. alakját célszerű használni. A körkörösen elhelyezett
elektróda modell alapja most is gyűrűelektróda lesz. A z-tengelyt a leegyszerűsített modellezésnél a lyukfalra
merőlegesen vesszük fel. Az a sugarú gyűrű elektród terének levezetésekor a forrást most is Neumann-
határfeltételként vesszük figyelembe. A papucs felületén a z-irányú áramsűrűség eloszlás:
(4.43.)
.
Használjuk fel a Bessel-függvények ortogonalitására vonatkozó integrált:
(4.44.)
.
Így az általános megoldásban szereplő együttható függvényre felírhatjuk:
(4.45.)
.
Ahonnan a gyűrűelektród potenciálja homogén féltérre:
(4.46.)
.
A gyűrűelektród teréből ismét integrálással előállíthatjuk az elektróda rendszer potenciál terét.
4.5. Elárasztás korrekció
A különböző ellenállásmérő szondakombinációk alapfeladata a permeábilis zónákban bekövetkező elválás alapján
a radiális fajlagos ellenállásprofil közelítő feltárása (4.1. ábra). Különösen fontos paraméter az mélyzóna fajlagos
ellenállása. Az inverziót leegyszerűsítve (2 paraméter esetén: R
t
/R
xo
, D/d) szemléltethetjük un. tornadó-diagrammon
( 4.17. ábra )
38
Egyenáramú fajlagos ellenállásmérések
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

Az inverzió sajátossága, - kihasználva a probléma linearitását - hogy normált paramétereket használnak fel,
leegyszerűsítve ezzel a paramétertartományt
4.17. ábra. Tornádó diagram, elárasztás hatásának korrigálására (dual-laterolog), (Schlumberger).
A diagram segítségével a szondakombináció tulajdonságai, felbontóképessége is tanulmányozhatók.
A szondák radiális karakterisztikái máként is szemléltethetők, definiálhatjuk az un. pszeudo-geometriai faktor (G):
(4.47.)
.
A függvény argumentuma az elárasztás átmérője. Ahol a függvény megközelíti az 1 értéket, annál az elárasztási
mélyégnél már nem érzékeny a mélyzónára.
39
Egyenáramú fajlagos ellenállásmérések
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

4.18. ábra. Tipikus pszeudogeometriai faktor függvény dual laterologra.
A pszeudogeometriai függvény adott ellenálláskontraszt esetén használható jó. A koncepció mögött az áll, hogy
az egyenáramú eszközök kvázi sorba kapcsolják az egyes radiális zónákat, a függvény lefutása jól szemlélteti a
szonda radiális kutatási mélységét.
40
Egyenáramú fajlagos ellenállásmérések
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

4.19. ábra. Dual-laterolog viselkedése tároló zónánál (megjelölt intervallum). Látható az elválás a különböző
kutatási mélységű szondák válaszaiban.
41
Egyenáramú fajlagos ellenállásmérések
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---

5. fejezet - Természetes potenciál
A természetes potenciálmérés (SP mérés) során természetes forrású egyenáramú tér fúrólyukbeli potenciálját
határozzuk meg. A mérés nagyon egyszerű, egy elektródával egy felszíni referencia ponthoz képest mérünk
mélységtől függő feszültséget. (Megjegyezzük, hogy a felszíni referencia pont rossz megválasztása mérési zajok
megjelenéséhez vezethet.)
Az SP forrása döntően a fúróiszap (iszap filtrátum) és a rétegvizek eltérő ionkoncentrációi. Az eltérő koncentrációk
iondiffúzió révén kiegyenlítődnének, de a diffúziós folyamat többféle mechanizmus (elektrokémiai effektusok)
miatt negatív és pozitív töltések lokális szétválásához, elektromos potenciál megjelenéséhez vezet. A
töltésszétválásból adódó tértöltés által létrehozott potenciál fékezi az ion diffúziót. Ugyancsak természetes potenciál
(elektrokinetikus komponens) kialakulásához vezet az elektrolitként viselkedő iszapfiltrátum áramlása szigetelő
közegen át (iszaplepény, mátrix).
Az egyik töltésszétválasztási mechanizmus maga az iondiffúzió folyamata, ha a pozitív és negatív ionok
mozgékonysága (μ) nem azonos. Ez a folyamat hozza létre az SP diffúziós potenciál komponensét. A rétegvizek
leggyakoribb ionjai a Na
+
és Cl
-
ionok, melyek közül az utóbbi mozgékonysága nagyobb.
A másik lényeges mechanizmus elsősorban az agyagásványokhoz kötődik. A felületi negatív töltésük miatt a
negatív ionok áthaladását nagyrészt megakadályozzák (ion szelektív membrán). Az pozitív töltések áramlása,
felhalmozódása szintén potenciál járulékot ad (membrán potenciál).
5.1. ábra. A normál SP kialakulásának fő mechanizmusa. Az ábrán az un. normál SP kitérés látható a tároló
szakasznál, melynek előjele negatív.
Az elektrokinetikai komponens általában kis permeabilitású kőzeteknél adhat nagyobb járulékot a teljes természetes
potenciál értékhez. A modellezésnél ez utóbbit általában elhanyagoljuk.
Az SP mérés kvantitatív leírásához, modellezni kell az említett folyamatokat. A modellezés alapjául szolgáló
egyenletek stacionárius iontranszportra vonatkoznak. Adott ion diffúziójával kapcsolatos áramsűrűség (J) a
koncentrációval (n) és a diffúziós állandóval (D) :
(5.1.)
.
(Mivel egyirányú transzporttal foglalkozunk, elhagyjuk a vektorjelölést.) A diffúziós együttható kifejezhető a
hőmérsékletfüggő ionmozgékonysággal, a hőmérséklettel (T) és az ionok töltésével (q) (Einstein, Nerst).
42
XML to PDF by RenderX XEP XSL-FO F ormatter, visit us at 
http://www.renderx.com/

---