DE1047459B

DE1047459B - Borehole investigation system with at least two acoustic vibration transmitters

Info

Publication number: DE1047459B
Application number: DES34663A
Authority: DE
Inventors: John Omar Ely
Original assignee: Socony Mobil Oil Co Inc
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1952-08-29
Filing date: 1953-08-03
Publication date: 1958-12-24

Description

Bohrlochuntersuchungssystem mit mindestens zwei akustischen Schwingungsübertragern Die Erfindung betrifft ein Bohrlochuntersuchungssystem mit mindestens zwei Schwingungsübertragern, von denen der eine zum Erzeugen der in die das Bohrloch umgebenden Schichten zu sendenden akustischen Wellen dient und der andere zur Erzeugung von Ausgangssignalen in Abhängigkeit von der Aufnahme dieser Wellen dient. Bei solchen Systemen sind der Sender und der Empfänger im allgemeinen durch starre Verbindungsmittel in festem Abstand voneinander angeordnet. Borehole investigation system with at least two acoustic vibration transmitters The invention relates to a borehole investigation system with at least two vibration transmitters, one of which is used to create the layers surrounding the borehole transmitting acoustic waves is used and the other is used to generate output signals is used depending on the inclusion of these waves. Such systems are the transmitter and the receiver are generally fixed in place by rigid connecting means Arranged at a distance from each other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese starren Verbindungsmittel so auszubilden, daß eine direkte Übertragung akustischer Schwingungen vom Sender auf den Empfänger verhindert wird, so daß vom Empfänger nur diejenigen akustischen Schwingungen aufgenommen werden, die ihren Weg durch die das BohrLoch umgebenden Schichten nehmen. The invention is based on the object of these rigid connecting means to be trained so that a direct transmission of acoustic vibrations from the transmitter on the receiver is prevented, so that from the receiver only those acoustic Vibrations are absorbed that make their way through the surrounding the BohrLoch Take shifts.

Es ist bereits bekannt, bei einem Bohrlochuntersuchungssystem, bei dem Sender und Empfänger je in einem Gehäuse angeordnet sind, die Gehäuse über ein Dämpfungsmittel, wie Gummi, miteinander zu verbinden. Hierdurch werden zwar mechanische Schwingungen, die in einem mit dem Sender fest verbundenen Körper und dem Gehäuse des Senders auftreten gedämpft, so daß sie nur in geringerem Maße auf das den Empfänger enthaltende Gehäuse und über dieses auf den Empfänger einwirken können. Eine hinreichende Unterdrückung einer unmittelbaren Übertragung der im Sender erzeugten akustischen Schwingungen auf den Empfänger ist aber auf diese Weise nicht zu erreichen. It is already known in a well logging system the transmitter and receiver are each arranged in a housing, the housing via a To connect damping means, such as rubber, to one another. This will be mechanical Vibrations in a body and housing that are firmly connected to the transmitter of the transmitter occur attenuated, so that they only affect the receiver to a lesser extent containing housing and can act on the receiver via this. A sufficient one Suppression of an immediate transmission of the acoustic generated in the transmitter Vibrations on the receiver cannot be achieved in this way.

Bei der Untersuchung der elastischen Eigenschaften der das Bohrloch umgehenden Schichten wird entweder das Zeitintervall zwischen Aussendung des elastischen Impulses durch den Sender und der Aufnahme desselben durch den Empfänger oder aber die Amplitude der aufgenommenen Schwingung gemessen, um aus dieser Rückschlüsse auf die Dämpfungseigenschaften der Schichten zu ziehen. When studying the elastic properties of the borehole bypassing layers is either the time interval between sending out the elastic Impulse by the transmitter and the reception of the same by the receiver or else the amplitude of the recorded oscillation is measured in order to draw conclusions from this draw on the damping properties of the layers.

Bei solchen Messungen können direkt über das Verbindungsmittel vom Sender auf den Empfänger übertragene Schallwellen im Empfänger die durch die Erdschichten verlaufenden Schallwellen überdecken und dadurch eine brauchbare Meßaufzeichnung verhindern. With such measurements, from the Transmitter on the receiver transmitted sound waves in the receiver through the layers of the earth cover running sound waves and thereby a usable measurement record impede.

Gemäß der Erfindung sind die beiden Schwingungsübertrager (Sender und Empfänger) mittels einer ein akustisches Filter bildenden mechanischen Konstruktion miteinander verbunden. Dieses akustische Filter ist für Wellen oberhalb einer vorgegebenen Frequenz nicht durchlässig, und der Empfänger ist mit einem elektrischen Filter versehen, das nur für Frequenzen oberhalb der genannten vorgegebenen Frequenz durchlässig ist. According to the invention, the two vibration transmitters (transmitter and receiver) by means of a mechanical structure forming an acoustic filter connected with each other. This acoustic filter is for waves above a predetermined one Frequency not permeable, and the receiver is equipped with an electrical filter provided that only permeable to frequencies above the specified frequency mentioned is.

Eine solche als akustisches Filter wirkende mechanische Konstruktion in Verbindung mit dem genannr ten elektrischen Filter verhindert mit Sicherheit, daß vom Sender erzeugte elastische Schwingungen des Frequenzbereiches, innerhalb dessen die vom Empfänger aufzunehmenden, durch die das Bohrloch umgebenden Schichten verlaufenden akustischen Signale liegen, über das die Schwingungsübertrager verbindende Bauelement übertragen werden und die Meßaufzeichnung im Empfänger stören. Such a mechanical construction acting as an acoustic filter in connection with the mentioned electrical filter prevents that the transmitter generated elastic oscillations of the frequency range, within its the layers to be picked up by the receiver through the layers surrounding the borehole running acoustic signals are, via which the vibration transmitter connecting Component are transmitted and interfere with the measurement recording in the receiver.

Die das akustische Filter bildende mechanische Konstruktion besteht zweckmäßig aus einem zwischen den beiden Schwingungsübertragern sich erstreckenden starren Träger, mit dessen Enden die Übertrager fest verbunden sind, und aus einer Anzahl von schweren Massen, die an dem Träger in Abständen angeordnet sind, welche kurz im Verhältnis zu der Wellenlänge der vom Sender erzeugten akustischen Schwingung sind. The mechanical construction making up the acoustic filter is made expediently from one extending between the two vibration transmitters rigid support, with the ends of which the transformers are firmly connected, and from one Number of heavy masses spaced on the carrier, which short in relation to the wavelength of the acoustic oscillation generated by the transmitter are.

Die Erfindung wird an verschiedenen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine Seitenansicht des Kopplungsgliedes nach Fig. 1, zum Teil ohne Umhüllung, Fig. 3 einen Teil des KopplungsgLiedes im Schnitt, Fig. 4 eine Ansicht eines der Gewichtsglieder, Fig. 5 eine elektrische Ersatzschaltung für das in Fig. 2 veranschaulichte mechanische Kopplungsglied, I:ig. 6 eine Abänderung der Erfindung im Schnitt, Fig. 7 eine weitere Abänderung der Erfindung in einer Teilansicht, Fig. 8 das obere Ende des Systems nach Fig. 7 im Schnitt. The invention is based on various exemplary embodiments in conjunction explained in more detail with the drawing. In the drawing, Fig. 1 shows the invention in schematic representation, FIG. 2 a side view of the coupling member according to FIG. 1, partly without a cover, FIG. 3 a part of the coupling member in section, FIG. 4 shows a view of one of the weight members, FIG. 5 shows an electrical equivalent circuit for the mechanical coupling element illustrated in FIG. 2, I: ig. 6 shows a modification of the invention in section, FIG. 7 shows a further modification of the invention in a partial view, FIG. 8 the upper end of the system according to FIG. 7 in section.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine Anordnung zum dessen der elastischen Eigenschaften der an die Bohrung 10 angrenzenden Schicht. Diese Anordnung enthält einen alcustischen Sender 11, einen Kopplungsteil 12 und einen Empfänger 13, die als Einheit in die Rohrung 10 an einem Kabel 14 hinabgelassen werden. Fig. 1 schematically illustrates an arrangement for its the elastic properties of the layer adjoining the bore 10. This arrangement contains an acoustic transmitter 11, a coupling part 12 and a receiver 13, which are lowered as a unit into the conduit 10 on a cable 14.

Der Sender 11 dient zur Erzeugung akustischer Druckxvellcn. Diese Druckwellen wandern durch die Bohrlochflüssigkeit zu den das Bohrloch umgebenden Schichten und dann durch dieseSchichten etwa längs des gestrichelt eingezeichneten Weges 15 zu dem Empfänger 13, der sie aufnimmt. Es sei angenommen, daß die erzeugten akustischen Wellen, die durch die Zeitkurve 16 dargestellte Form haben. Die durch den Empfänger 13 aufgenommene Welle wird im allgemeinen die durch die Zeitkurve 17 wiedergegebene Form haben. Entsprechend den einzelnen Zeitimpulsen 16a wird die im Empfänger 13 erzeugte Spannung dieselben Frequenzkomponenten, enthalten wie die Impulse 16a, jedoch, wie durch die Impulse 17a angedeutet, zeitlich verzögert. Es kann nun die Amplitude der vom Empfänger aufgenommenen Impulse oder die zeitliche Verzögerung derselben, die durch das Wandern der Impulse vom Sender zum Empfänger verursacht ist, gemessen werden. Bei einer bereits vorgeschlagenen Anordnung werden die elastischen Impulse vom Empfänger 13 aufgenommen und in elektrische Impulse umgewandelt. Diese gehen durch eine elektrische Siebschaltung 20 und werden zwecks Erzeugung einer Gleichspannung, die proportional der Laufzeit des Impulses zwischen dem Sender 11 und dem Empfänger 13 ist, einem Sperrverstärker 21 zugeführt. Zum Messen dieser Spannung wird eine geeignete Meßeinrichtung, z. B. ein Meßinstrument 22, verwendet. Der Verstärker 21 wird durch die zusätzliche Zuführung eines mit der Erzeugung eines jeden akustischen Impulses zusammenfallenden Spannungsimpulses über einen Übertragungskanal 23 gesperrt.The transmitter 11 is used to generate acoustic pressure waves. These Pressure waves travel through the borehole fluid to those surrounding the borehole Layers and then through these layers roughly along the line drawn in dashed lines Path 15 to the recipient 13 who receives it. Assume that the generated acoustic waves that have the shape shown by the time curve 16. By The wave picked up by the receiver 13 is generally that of the time curve 17 have reproduced form. According to the individual time pulses 16a, the voltage generated in the receiver 13 contain the same frequency components as that Pulses 16a, however, as indicated by the pulses 17a, delayed in time. It can now be the amplitude of the pulses received by the receiver or the time Delay of the same caused by the wandering of the impulses from the transmitter to the receiver caused is to be measured. In an arrangement that has already been proposed the elastic pulses are received by the receiver 13 and converted into electrical pulses converted. These go through an electrical filter circuit 20 and are used to Generating a DC voltage that is proportional to the transit time of the pulse between the transmitter 11 and the receiver 13 is fed to a blocking amplifier 21. To the Measuring this voltage is a suitable measuring device, e.g. B. a measuring instrument 22, used. The amplifier 21 is through the additional supply of a with the generation of each acoustic pulse coincident voltage pulse blocked via a transmission channel 23.

Um nun die Störungsfreiheit zu sichern und mit Bestimmtheit zu bewirken, daß die gemessenen Impulse diejenigen sind, welche die Schichten, durehlaufen haben, ist nach der Erfindung zwischen dem Sender und dem Empfänger eine starre mechanische Kcnstruktion 12 vorgesehen, die den Abstand zwischen dem Sender und dem Empfänger festlegt und außerdem ein mechanisches Filter darstellt, durch das verhindert wird, daß durch die Kupplungseinrichtung eine direkte Übertragung solcher akustischen Wellen stattfindet, welche die zu messenden Frequenzkomp.onenten haben. In order to ensure the freedom from interference and to effect it with certainty, that the measured impulses are those that have passed through the layers, is according to the invention between the transmitter and the receiver a rigid mechanical Construction 12 is provided showing the distance between the transmitter and the receiver and is also a mechanical filter that prevents that through the coupling device a direct transmission of such acoustic Waves takes place, which have the frequency components to be measured.

Die Impulse 16,a können z.B. aus einem Zeichen bestehen, das eine Frequenz von 10000Hz hat und mit einer Impulsfrequenz im unteren Hörbereich, z. B. von 20 bis 60 Hz, gesendet wird. In diesem Falle wäre die starre mechanische Konstruktion 12 so auszubil'-den, daß sie die-Übertragung sämtlicher akustischen Wellen mit Frequenzen über einer Frequenz von 7500 Hz verhindert, so daß das am Empfänger 13 aufgenommene Zeichen nur die durch die Schichten laufenden Wellen enthält. Das elektrische Filter 20 wäre dann so auszuführen, daß es nur die Zeichenkomponenten mit Sckwingungen über 7500 Hz durchläßt, so daß nur die letztgenannten lkomponenten- den Verstärker 21 erreichen und sich in den Messungen auswirken. The pulses 16, a can for example consist of a character, the one Frequency of 10000Hz and with a pulse frequency in the lower audible range, z. B. from 20 to 60 Hz is sent. In this case the rigid would be mechanical Construction 12 so auszubil'-the that it can transmit all acoustic Waves with frequencies above a frequency of 7500 Hz are prevented, so that on Receiver 13 recorded characters contains only the waves traveling through the layers. The electrical filter 20 would then have to be designed so that it only contains the character components with oscillation above 7500 Hz, so that only the last-mentioned oil component reach the amplifier 21 and affect the measurements.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des Inl'IJlnhgliedes 12 dargestellt, das einen oberen Endte 30 ci einen unteren Endteil 31 hat; die beiden Eniiteiie 30 und 31 sind mit Gewinden versehen, um die elltsprechenden Gehäuse für die Bauteile des Übertrager 11 und des Empfängers 13 (Fig. 1) einzukuppeln. Ein Paar Stangen 33 und 34, vorzugsweise aus Metall, z. B. Stahl, ist an den Enden des Kopplungsgliedes zwischen dem oberen Kopplungsteil 30 und dem unteren Kopplungsteil 31 starr angebracht. Die Stangen 33 und 34 verlaufen in einem Abstand voneinander, der erheblich kleiner ist als der Durchmesser des Querschnitts der zugeordneten Gehäusebauteile. In gleichmäßigen Entfernungen längs der Stangen 33 und 34 sind mehrere Gewichte 36. 37, 38 bis 40 vorgesehen. In Fig. 2, an embodiment of the inner member 12 is shown, which has an upper end 30 ci a lower end portion 31; the two units 30 and 31 are threaded to provide the appropriate housing for the components of the transmitter 11 and the receiver 13 (Fig. 1) to be coupled. A pair of poles 33 and 34, preferably made of metal, e.g. B. steel, is at the ends of the coupling link between the upper coupling part 30 and the lower coupling part 31 rigidly attached. The rods 33 and 34 extend at a distance from one another which is considerably smaller is than the diameter of the cross section of the associated housing components. In even Distances along the rods 33 and 34 are several weights 36,37,38-40 intended.

Die Gewichte bestehen vorteilhaft aus Blei oder einem anderen Werkstoff von hohem spezifischem Gewicht, damit jede Verbindung des Gewichtes mit der Stange eine akustischeFilterwirkung ausübt. Auf dieseRATeise entsteht ein akustisches Vielfach-Tiefpaßfilter. Es kann als eine Reihe von Kopplungen betrachtet werden. deren Verbindungsstücke aufeinanderfolgend mit Ala^-sen belastet sind. Die Kopplung-s- oder die »federnden« Abschnitte bestehen aus kurzen Stahlstäben und die Massen aus Bleigewichten.The weights are advantageously made of lead or another material of high specific gravity, so that any connection between the weight and the rod has an acoustic filter effect. In this way, an acoustic multiple low-pass filter is created. It can be thought of as a series of couplings. their connectors are sequentially contaminated with ala ^ -sen. The coupling-s- or the "springy" Sections consist of short steel rods and the masses of lead weights.

Die aus Stangen und Gewichten bestehende Konstruktion ist von einer Gummihülle 41 umgebenes welche die Zwischenräume zwischen den Stangen und Gewichten vollständig ausfüllt und welche außerdem eine relativ dünne Verkleidung über der Umfangsiläche der Gewichte bildet. Die Verkleidung 41 wird um die mit Nuten versehenen Flächen 30 a und 31 a der Endteile 30 und 31 geformt, um eine stromlinienförmige Einheit von der den Gehäuseteilen entsprechenden Abmessung zu bilden und auf diese Weise ungehindert an Vorsprüngen der Bohrlochwandung vorbeigleiten zu können. The construction of bars and weights is one of a kind Rubber sleeve 41 which surrounds the spaces between the bars and weights completely fills and which also has a relatively thin covering over the Forms the circumferential surface of the weights. The fairing 41 is grooved around the Surfaces 30 a and 31 a of the end portions 30 and 31 shaped to a streamlined To form a unit of the dimensions corresponding to the housing parts and to this Way to be able to slide past projections of the borehole wall unhindered.

Durch die in Fig. 2 dargestellte Ausbildungsform der Kopplungseinheit werden die längs derselben wandernden Wellen ausgesiebt, so daß das Empfanossystem beim Anzeigen der durch die Erdschichten laufenden Wellen frei von Störungen ist. By the embodiment of the coupling unit shown in FIG the waves traveling along it are screened out, so that the receptive system is free from interference when viewing the waves traveling through the layers of the earth.

In Fig. 3 ist der Aufbau der Kopplungseinheit im einzelnen dargestellt. An entsprechenden. Stellen sind dieselben Bezugsieichen verwendet wie in Fig. 1 und' 2. Dabei ist nur der obere Verbindungsteil zusammen mit den ersten zwei Gewichtsgliedern 36 und 37 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform werden sechs Hohlrohre, von denen nur vier Rohre 45, 46, 47 und 48 gezeigt sind, verwendet, um den oberen Endteil 30 mit dem ihm zugeordneten, nicht dargestellten, unteren Endteil zu koppeln Das obere Ende einer jeden Stange ist, wie ersichtlich, in Schraubenmuttern 50 bzw. 51 eingeschraubt. Ein um die oberen Enden. der Stangen herumgegossenes Metall 53 dient zum Sichern der Stangen im Endteil 30. In Fig. 3, the structure of the coupling unit is shown in detail. At appropriate. The same reference numerals are used as in FIG. 1 and '2. Only the upper connecting part is together with the first two weight links 36 and 37 shown. In this embodiment, six hollow tubes, of which only four tubes 45, 46, 47 and 48 are shown, used to make the top end portion 30 to be coupled to the lower end part assigned to it, not shown The upper end of each rod is, as can be seen, in screw nuts 50 resp. 51 screwed in. One around the top ends. metal cast around the bars 53 serves to secure the rods in the end part 30.

Die Gewichte 36 und 37 weisen Kanäle für jede der Stangen 45 bis 48 und- die zwei nicht dargestellten weiteren Stangen auf. Der Kanal 54 schmiegt sich im mittleren Teil an die von ihm aufgenommene Stange 48 an und ist oberhalb und unterhalb des mittleren Teils erweitert, Beim Zusammenbau der Einheiten werden die Stangen durch die Kanäle in den Gewichten hindurchgesteckt. Sind die Gewichte voneinander und von den Endteilen in richtigem Abstand angeordnet, so werden die erweiterten Teile der Kanäle mit einem Verbundmetall ausgegossen, um die- Gewichte in ihren vorgesehenen Lagen zu sichern. Danach wird -die ganze Einheit mit einem Gummigemisch überzogen, das vorzugsweise durch Warmverformung aufgebracht wird, um die mit glatter Oberfläche versehene Einheit zu bilden. Die auf diese Weise hergestellte Einheit ist mechanisch dem in Fig. 5 dargestellten elektrischen System analog. bei welchem die mit dem Leiter 63 verbundenen Serieninluktivitäten 60, 61 und 62 durch die Kondensatoren 65. 66, 67 und Q8 zum Leiter 64 hin überbrückt sind, um ein elcbtrischcs Tiefpaßfilter zu schaffen. SG wie das Filter nach Fig. 5 elektrische Zeichen der Niederfrequenz durchläßt und hochfrequente elektrische Zeichen sperrt, läßt ein mechanisches System nach Fig. 2 bis 4 niederfrequente akustische Zeichen durch und sperrt die hochfrequenten akustischen Zeichen. The weights 36 and 37 have channels for each of the rods 45-13 48 and the two other rods, not shown. The channel 54 nestles in the middle part of the rod 48 received by it and is above and expanded below the middle part, when assembling the units the rods pushed through the channels in the weights. Are the weights from each other and from the end portions at the correct distance, so the expanded parts of the channels with a composite metal poured to the weights secure in their intended positions. After that, the whole unit will be with one Rubber mixture coated, which is preferably applied by hot deformation will, to form the smooth-surfaced unit. The one made in this way The unit is mechanically analogous to the electrical system shown in FIG. at which the series inductances 60, 61 and 62 connected to the conductor 63 through the capacitors 65, 66, 67 and Q8 are bridged to the conductor 64 to create an electrical circuit To create low-pass filters. SG like the filter according to Fig. 5 electrical signs of the Lets pass low frequency and blocks high frequency electrical signs, lets in mechanical system according to Fig. 2 to 4 low-frequency acoustic signs through and blocks the high-frequency acoustic signals.

Die Grenzfrequenz der Kopplung nach der Erfindung wird durch die elastischen Eigenschaften der Verbindungsstangen 45 bis 48, dadurch den Abstand zwischen den Gewichten 36, 37 usw. sowie durch die Nasse der Gewichte bestimmt. Als Beispiel seien, ohne die vorliegende Erfindung darauf zu beschränken, für ein ausgeführtes System. in welchem das akustische Zeichen vorwiegend Komponenten um und über 10000Hz enthält, folgende Parameter angeführt: In dem System trugen rostfreie Stahlröhren von etwa 0.64 cm Außendurchmesser und etwa 0,24 cm Innendurchmesser vierzehn Bleigewichte von je etwa 5 cm Länge. Die Gewichte waren in Abständen von je etwa 5 cm längs der Stahlröhren angebracht, und jedes Gewicht wog etwa 3,5 kg. Die resultierende mechanische Kopplung hatte eine Grenzfrequenz bei etwa 5000 Hz und bei 10000 Hz eine Übertragungsimpedanz von nahezu Null. In Verbindung damit hatte das elektrische Filter 20 am Ausgang des Empfängers 13 (Fig. 1) eine Hochpaßfiltercbarakteristik mit einer Grenzfrequenz bei annähernd 7500 Hz. The cutoff frequency of the coupling according to the invention is through the elastic properties of the connecting rods 45 to 48, thereby the distance between the weights 36, 37 etc. as well as determined by the wetness of the weights. As an example, without restricting the present invention thereto, for a executed system. in which the acoustic sign is predominantly around components and contains over 10000Hz, the following parameters are listed: In the system carried stainless Steel tubes about 0.64 cm outside diameter and about 0.24 cm inside diameter fourteen lead weights, each about 5 cm long. The weights were at intervals of each about 5 cm along the steel tubes, and each weight weighed about 3.5 kg. The resulting mechanical coupling had a cutoff frequency at around 5000 Hz and near zero transfer impedance at 10,000 Hz. In connection with the electrical filter 20 at the output of the receiver 13 (Fig. 1) had a high-pass filter characteristic with a cutoff frequency at approximately 7500 Hz.

Beim Entwerfen einer Kopplungseinheit der hier beschriebenen Art läßt sich die Beziehung zwischen den Hauptparametern wie folgt ausdrücken: wo M die Masse eines jeden Gewichts, L die Länge des Tragmaterials zwischen den Gewichten, A die Querschnittsfläche der Verbindungsglieder und E der Elastizitätsmodul des Verbindungsmaterials ict.When designing a coupling unit of the type described here, the relationship between the main parameters can be expressed as follows: where M is the mass of each weight, L is the length of the support material between the weights, A is the cross-sectional area of the connecting links and E is the modulus of elasticity of the connecting material ict.

Die in Fig. 6 dargestellte abgeänderte Form der Erfindung weist ein dünnes, mantelartiges rostfreies Stahlrohr 70 auf, das an seinem oberen Ende durch Schweißen oder auf andere Weise am Endteil 71 befestigt ist. Mehrere Gewichte, z. B. 72 und 73, sind in Abständen voneinander innerhalb des Rohres 70 an gebracht. Das zylindrische Rohr 70 entspricht funktionsmäßig den Stangen 45 bis 48 nach Fig. 3, während die Bleigewichte 72, 73 in ihrer Wirkung den Gewichten 36 und 37 der Fig. 3 entsprechen. Der rostfreie Stahlzylinder 70 wird, wie bei dem System nach Fig. 3, mit den akustischen Übertragern starr verbunden. Um den bei erheblichen Tiefen im Bohrloch auftretenden hohen hydrostatischen Drücken widerstehen zu können, wird das Innere des Zylinders 70 vorzugsweise mit einer nicht kompressiblen Flüssigkeit gefüllt. Für diesen Zweck sind durch die Gewichte 72 und 73 Kanäle 72 a und 73 a hindurchgeführt; ebensolche Kanäle sind in den weiteren, in Fig. 6 nicht dargestellten Gewichten vorgesehen. Der Unterschied der akustischen Eigenschaften zwischen einer solchen Flüssigkeit und den Gewichten verhindert eine direkte Übertragung der akustischen Energie, so daß die Übertragungsimpedanz der Vorrichtung mit oder ohne Flüssigkeit im wesentlichen die gleiche ist. The modified form of the invention shown in FIG. 6 includes a thin, jacket-like stainless steel tube 70, which at its upper end through Welding or otherwise attached to the end portion 71. Multiple weights, e.g. B. 72 and 73, are placed at intervals within the tube 70 at. The cylindrical tube 70 functionally corresponds to the rods 45 to 48 according to FIG. 3, while the lead weights 72, 73 have the same effect as the weights 36 and 37 of the Fig. 3 correspond. The stainless steel cylinder 70 is, as in the system according to Fig. 3, rigidly connected to the acoustic transducers. To the significant To be able to withstand high hydrostatic pressures occurring deep in the borehole, The interior of the cylinder 70 is preferably filled with a non-compressible liquid filled. For this purpose, the weights 72 and 73 channels 72 a and 73 a passed through; just such channels are in the other, not shown in FIG Weights provided. The difference in acoustic properties between one such fluid and weights prevent direct transmission of the acoustic Energy so that the transmission impedance of the device with or without liquid is essentially the same.

Die in Fig. 6 dargestellte Form könnte mittels eines Sandgießverfah rens hergestellt werden. bei dem in dem Rohr 70 in den zwischen den Gewichten 72. 73 usw. in Fig. 6 dargestellten Abständen Scheiben angeordnet sind und die Abschnitte, die frei bleiben sollen, mit Gießsand ausgefüllt sind. Nach Anordnung der Scheiben wird geschmolzenes Blei durch die Offnungen 72b und 73b in der Wandung des Zylinders eingegossen. Ist das Blei erstarrt, so wird ein Lösunægsmittel für das den Sand bindende Material an einem Ende eingeführt, um die Salldpartikel aus der Konstruktion auszuspülen. The shape shown in Fig. 6 could be by means of a sand casting method rens are produced. in the one in the tube 70 in the between the weights 72. 73 etc. in Fig. 6 spaced disks are arranged and the sections, which should remain free are filled with casting sand. According to the arrangement of the discs molten lead is released through openings 72b and 73b in the wall of the cylinder poured. Once the lead has solidified, it becomes a solvent for the sand Binding material is introduced at one end to keep the salld particles out of the construction rinse out.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten System könnten elektrische Leitungskahel durch die Rohre 45 bis 48 hindurchgeführt werden, um, faLls erforderlich. elektrische Stromverbindungen zum und vom Sender 11 (Fig. 1) zu schaffen. Bei der Anordnung nach Fig. 6 könnten hermetisch abgeschlossene Klemmen in der Kopplungseinheit 71 vorgesehen sein. die mit durch die Kanäle 72 a und 73 asz hindurchgeführten Leitungen zu einer entsprechend abgedichteten Einheit im unteren. nicht dargestellten Kopplungsglied vereinigt werden. In the system shown in FIG. 3, electrical conduction could be lost be passed through the pipes 45 to 48, if necessary. electrical To create power connections to and from the transmitter 11 (Fig. 1). In the arrangement according to FIG. 6, hermetically sealed clamps in the coupling unit 71 be provided. the lines passed through the channels 72 a and 73 asz to an appropriately sealed unit in the lower part. coupling member not shown be united.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Bauart der Erfindung werden die zwei an den entgegengesetzten Enden des in Fig. 2 dargestellten Systems angeordneten Endteile 30 und 3i durch die zwei Übertrager ersetzt. Bei dieser Ausführungsform sind die Übertrager nicht in besondere Gehäuse eingeschlossen. die an den Enden der Kupplung angebracht sind. sondern sie sind vielmehr den im Bohrloch herrschenden Drükken ausgesetzt.In the case of the FIG As shown in the embodiment of the invention, the two end parts 30 and 3i arranged at the opposite ends of the system shown in FIG. 2 are replaced by the two transducers. In this embodiment, the transformers are not enclosed in special housings. which are attached to the ends of the coupling. rather, they are exposed to the pressures prevailing in the borehole.

Wie insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich ist, erstrekheu sich zwischen den verschraubten Endgliedern 84 und 85 Rohre oder Stangen von geringem Durchmesser. Ein Gehäuse 86 für die dem einen Übertrager zugeordneten elektrischen Bauteile ist am oberen Ende des Teiles 84 angeordnet. Ein entsprechendes Gehäuse 88 ist für die dem zweiten Übertrager zugeordneten elektrischen Bauteile vorgesehen. Die Übertrager 87 und 89 selbst sind unmittelbar unter dem oberen Endglied 84 bzw. unmittelbar über dem unteren Endglied 85 an den tragenden Stangen 80 bis 83 angeordnet. In gleichmäßigen Abständen sind längs der Stangen 80 bis 83 zwischen den Übertragern 87 und 89 mehrere Gewichte 90 angebracht. Sämtliche Teile zwischen den Gliedern 84 und 85 sind in eine Gummimasse eingebettet bzw. von einer Schutzhülle 91 umgeben, wie es in Fig. 7 zum Teil gezeigt ist. As can be seen in particular from FIG. 7, it extends between the bolted end links 84 and 85 are tubes or rods of small diameter. A housing 86 for the electrical components associated with a transformer arranged at the upper end of the part 84. A corresponding housing 88 is for electrical components assigned to the second transformer are provided. The transformers 87 and 89 themselves are immediately below the upper end link 84 and immediately, respectively located above the lower end member 85 on the supporting rods 80-83. In even Distances are along the rods 80 to 83 between the transformers 87 and 89 several Weights 90 attached. All parts between links 84 and 85 are in a rubber compound embedded or surrounded by a protective cover 91, as shown in Fig. 7 is shown in part.

Fig. 8 veranschaulicht in vergrößertem Maßstab den Übertrager 87 und die Einrichtungen zum Befestigen der Stangen 80 bis 83 am Endglied 84. Um die Stange 80 an, dem Teil 84 anzubringen, erstreckt sich über den Hauptteil der Kupplung 84 ein Kanal 100 und paßt sich eng der Stange 80 im unteren Teil derselben an. Der Kanal 100 ist abgesetzt, wobei er im oberen Teil einen größeren Durchmesser aufweist. 8 illustrates the transformer 87 on an enlarged scale and the means for securing rods 80-83 to end link 84. To the Rod 80 to attach to part 84 extends across the main part of the coupling 84 a channel 100 and fits snugly to the rod 80 in the lower part thereof. Of the Channel 100 is stepped, with a larger diameter in the upper part.

Das obere Ende der Stange 80 ist in eine Schfaubenmutter 101 eingeschraubt, welche eine zylindrische Außenperipherie h!at, um in den abgesetzten erweiterten Teil des Kanals 100 eingesetzt zu werden. Die Mutter 101 weist an ihrer oberen Fläche mehrere Einsenkungen 102 auf, um mittels eines Schlüssels die Mutter an der Stange 80 befestigen zu können. In den obersten Teil des Kanals 100 ist eine Mutter 103 eingeschraubt, mit deren Hilfe die Mutter 101 an den Sitz 104 im Boden des abgesetzten Teiles des Kanals 100 gepreßt wird. Die Mutter 103 weist ihrerseits einen zentrischen Durchgang zum Aufnehmen von ktrischen Leitungen auf, die von der Kammer im Innern des Gehäuses 86 durch die Stange 80 geführt sind. Infolge einer solchen Konstruktion verhindern die Muttern 101 und 103 die Bewegung der Stange 80 relativ zum Glied 84 beim Auftreten von Zug- oder Druckkräften. Zugleich wird am Eintrittspunkt der Stange 80 in das Glied 84 ein flüssigkeitsdichter Verschluß herbeigeführt. Werden auf diese Weise der obere Teil 84 und der untere Teil 85 an allen sechs Stangen befestigt, so bildet das System eine starre Einrichtung, welche jeder Zug- und Druckbeanspruchung widersteht.The upper end of the rod 80 is screwed into a screw nut 101, which has a cylindrical outer periphery in order to widen into the stepped Part of the channel 100 to be used. The nut 101 faces on its upper surface several depressions 102 to use a wrench to lock the nut on the rod 80 to be able to attach. In the uppermost part of the channel 100 is a nut 103 screwed, with the help of which the nut 101 to the seat 104 in the bottom of the stepped Part of the channel 100 is pressed. The nut 103 in turn has a centric Passage for receiving Ctric wires leading from the chamber in the Inside of the housing 86 are guided by the rod 80. As a result of such a construction nuts 101 and 103 prevent movement of rod 80 relative to the link 84 when tensile or compressive forces occur. At the same time, the Rod 80 in the member 84 brought about a liquid-tight seal. Will in this way the upper part 84 and the lower part 85 on all six rods attached, the system forms a rigid device, which is resistant to any tensile and compressive stress resists.

Die Klemmen 107 und 108 dienen zum elektrischen Anschluß des Übertragers 87 an das in der Zeichnung nicht dargestellte Zuleitungskabel. Terminals 107 and 108 are used for the electrical connection of the transformer 87 to the supply cable not shown in the drawing.

Die Gewichte 90 haben zylindrische Form und bestehen wie bei den früher beschriebenen Ausführungsbeispielen aus einem spezifisch schweren Metall, z. B. The weights 90 have a cylindrical shape and exist as in the previously described embodiments made of a specifically heavy metal, z. B.

Blei. Vor der Montage wird eine lS5ut 90 auf der Peripherie zwischen den Gewichtsenden, welche sich bis zu einer Tiefe jenseits der Stange 80 erstreckt, hergestellt. Sind die Gewichte in der genauen Lage, so wird die Nut 90 a, z. B. mit geschmolzenem Lot, ausgefüllt, um das Gewicht 90 unverrückbar an den Stangen 80 usw. zu befestigen.Lead. Before assembly, an IS5ut 90 is placed on the periphery between the weight ends which extend to a depth beyond the bar 80, manufactured. If the weights are in the exact position, the groove 90 a, z. B. with molten solder, filled to the weight 90 immovable on the rods 80 etc. to be attached.

PATEXTANSPP\OCHE 1. Bohrlochuntersuchungssystem mit mindestens zwei Scllwingungsübertragern, von denen der eine zum Erzeugen der in die das Bohrloch umgebenden Schichten zu sendenden akustischen Wellen dient und der andere zur Erzeugung von Ausgangssignalen in Abhängigkeit von der Aufnahme dieser Wellen dient, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwingungsüb ertrager (Sender und Empfänger 11, 13) mittels einer ein akustisches Filter bildenden mechanischen Konstruktion (12) miteinander verbunden sind, daß dieses akustische Filter für Wellen oberhalb einer vorgegebenen Frequenz nicht durchlässig ist und daß der Empfänger (13) mit einem elektrischen Filter (20) versehen ist, das nur für Frequenzen oberhalb der genannten vorgegebenen Frequenz durchlässig ist. PATEXTANSPP \ OCHE 1. Borehole investigation system with at least two Vibration transmitters, one of which is used to generate the into the borehole Surrounding layers to be sent acoustic waves is used and the other to generate of output signals as a function of the reception of these waves is used, thereby characterized in that the two vibration transmitters (transmitter and receiver 11, 13) by means of a mechanical construction (12) forming an acoustic filter are interconnected that this acoustic filter for waves above one predetermined frequency is not permeable and that the receiver (13) with a electrical filter (20) is provided, which is only for frequencies above said given frequency is permeable.

2. Bohrlochuntersuchungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das akustische Filter aus einem zwischen den beiden Sdwingungsübertragern (11, 13) sich erstrekkenden Träger und einer Anzahl von schweren Massen besteht, die an dem Träger in Abständen angeordnet sind, welche kurz im Verhältnis zu der von lem Sender erzeugten Wellenlänge sind. 2. Borehole investigation system according to claim 1, characterized in that that the acoustic filter consists of one between the two vibration transmitters (11, 13) extending girders and a number of heavy masses consisting of are spaced on the carrier at intervals which are short in relation to that of are the wavelength generated by the transmitter.

3. Bohrlochuntersuchungssystem nach Anaspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger starr ist und an seinen Enden mit den dadurch in festem Abstand voneinander gehaltenen Üb ertragern verbunden ist. 3. Borehole investigation system according to claim 2, characterized in that that the carrier is rigid and at its ends with the thereby at a fixed distance from each other held transmitters is connected.

4. Bohrlochuntersuchungssystem nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet. daß die schweren Massen aus einer Mehrzahl von Scheihen bestehen, die koaxial zur Längsachse de Trägers angebracht sind. 4. borehole investigation system according to claims 2 and 3, characterized marked. that the heavy masses consist of a plurality of rows, which are mounted coaxially to the longitudinal axis of the carrier.

5. Bohrlochuntersuchungssystem nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schweren Massen aus einer Mehrzahl schwerer Gewichte bestehen, deren jedes längs des Trägers eine Nasse hat, die groß ist im Vergleich zu der Masse des ihr zugeordneten Längs abschnitts des Trägers. 5. borehole investigation system according to claims 2 and 3, characterized characterized in that the heavy masses consist of a plurality of heavy weights, each of which has a wetness along the length of the support which is large compared to the mass of the associated longitudinal section of the carrier.

6. Bohrlochuntersuchungssystem nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einer Mehrzahl stabförmiger Glieder (45 bis 48 bzw. 80 bis 83) besteht, die gleichmäßig rings um die gemeinsame Längsachse der beiden Übertrager angeordnet sind. 6. borehole investigation system according to claims 2 to 5, characterized characterized in that the carrier consists of a plurality of rod-shaped members (45 to 48 or 80 to 83), which is uniform around the common longitudinal axis of the two transformers are arranged.

7. Bohrlochuntersuchungssystem nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem einzigen, zwischen den Übertragern sich erstreckenden Element besteht. 7. borehole investigation system according to claims 2 to 5, characterized characterized in that the carrier consists of a single, between the transformers extending element.

8. Bohrlochuntersuchungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Zylinder (70) besteht und die Gewichte oder schweren Massen (72, 73) in räumlichem Abstand voneinander innerhalb des Zylinders angeordnet sind. 8. borehole investigation system according to claim 7, characterized in that that the carrier consists of a cylinder (70) and the weights or heavy masses (72, 73) are arranged at a spatial distance from one another within the cylinder.

9. Bohrlochuntersuchungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (70) von einem Paar in die Übertrager eingreifenden Endgliedern (71) flüssigkeitsdicht ahgeschlossen und mit einer druckfesten Flüssigkeit so angefüllt ist, daß die nicht von Gewichten ausgefüllten Abschnitte des Zylinders (76) auch unten hohem hydrostatischem Druck nicht deformiert werden. 9. Borehole investigation system according to claim 8, characterized in that that the cylinder (70) has a pair of end members engaging the transducers (71) closed in a liquid-tight manner and filled with a pressure-resistant liquid is that the unweighted portions of the cylinder (76) also are not deformed under high hydrostatic pressure.

10. Bohrlochuntersuchungssystem nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Gewichte (72, 73) eine mit dem Träger und den Übertragern koaxiale Bohrung (7Za. 73 a) hat. 10. borehole investigation system according to claims 8 and 9, characterized characterized in that each of the weights (72, 73) is one with the carrier and the transducers has a coaxial bore (7Za. 73 a).

11. Bohrlochuntersuchungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet. daß das akustische Filter (12) vollständig in eine Gummiumhüllung (41) eingeschlossen ist, deren AuRendurchmesser im wesentlichen mit denen der Übertrager (11, 13) übereinstimmt. 11. Borehole investigation system according to claims 1 to 7, characterized marked. that the acoustic filter (12) completely in a rubber envelope (41) is included, the outer diameter of which is essentially the same as that of the transducer (11, 13) coincides.

Claims

References considered: U.S. Patent No. 2,156 052.