DE1056383B

DE1056383B - Method and device for measuring the fluid level in boreholes

Info

Publication number: DE1056383B
Application number: DEA20612A
Authority: DE
Inventors: Sidney Edward Booth; Eric Henry Ward
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1953-07-02
Filing date: 1954-06-26
Publication date: 1959-04-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Flüssigkeitsstandes bei Bohrungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Echometerverfahren und eine Echometervorrichtung. Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung und Registrierung des Flüssigkeitsstandes bei Bohrungen, insbesondere Erdölbohrungen. Method and device for measuring the liquid level Wells The present invention relates to an echometer method and an echo meter device. The invention relates to an improved method and a device for measuring and registering the liquid level in boreholes, especially oil drilling.

Bei Erdölbohrungen ist es erforderlich, öfters die Tiefe des ölspiegels festzustellen, um die Förderleistung entsprechend dem vorh.andenen Öl regeln zu können. When drilling for oil, it is often necessary to check the depth of the oil level in order to regulate the delivery rate according to the available oil can.

Um den Flüssiglçeitsstand in Erdölbohrungen zu messen, wind in bekannter Weise ein Impuls (einer Druck- oder Schallwelle) in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche gesendet und die Zeitdifferenz zwischen Sende- und Echoimpuls von der Flüssigkeitsoberfläche gemessen. Ein solcher (Schall-) Impuls kann durch Abfeuern einer Patrone erzeugt werden was jedoch eine nidht seh.r befriedigende Lösung ist, da die Abschußvorrichtung für die Patrone schnell verschmutzt und nicht dauernd betriebsbereit ist und außerdem eine gewisse Explosionsgefahr bedingt. Die Häufigkeit der Messungen des Flüssigkeitsspiegels muß aber relativ groß sein, so daß sich bereits nach kurzer Zeit die Notwendigkeit der Auswechslung bzw. To measure the liquid level in oil wells, wind is known Send an impulse (a pressure or sound wave) towards the surface of the liquid sent and the time difference between the transmitted and echo pulse from the liquid surface measured. Such a (sonic) impulse can be generated by firing a cartridge However, this is not a very satisfactory solution, since the launching device for the cartridge soiled quickly and not always ready for use and moreover a certain risk of explosion. The frequency of measurements of the liquid level but must be relatively large, so that the necessity arises after a short time the substitution or

Reinigung der Abschußvorrichtung ergibt. Außerdem weisen solche von explodierenden Patronen erzeugten Stoßwellen ein sehr breites Frequenzspektrum auf, was infolge des unterschiedlichen Reflexionsverhaltens derselben zu einer Unmenge von Störsignalen führt, wobei die letzteren oft so stark werden können, daß das für die Messung entscheidende Refiexionssignai das am Flüssigkeitsspiegel entsteht, bei der Anzeige unterdrückt oder überlagert wird, so daß Unsicherheiten in das Meßverfahren hineingetragen werden.Cleaning the launcher results. In addition, those of exploding cartridges generated shock waves on a very broad frequency spectrum, which, due to the different reflection behavior of the same, amounts to an enormous amount of interfering signals, whereby the latter can often become so strong that the Reflection signals that are decisive for the measurement and that arise at the liquid level, is suppressed or superimposed on the display, so that uncertainties in the measurement process be carried in.

Den letztgenannten Nachteil weisen auch die Schallsender auf, die mit einem unter Druck stehenden Luftstrahl arbeiten, der durch eine Düse geschickt wird.The latter also have the disadvantage of the sound transmitters work with a pressurized jet of air sent through a nozzle will.

Bei dieser ebenfalls bei Erdölbohrungen verwendeten Meßmethode besteht natürlich auch eine Stoßwelle mit dem genannten nachteiligen breiten Frequenzspektrum.In this measurement method, which is also used in oil drilling, there is naturally also a shock wave with the disadvantageous broad frequency spectrum mentioned.

Die Möglichkeit einer Verschmutzung und damit die Notwendigkeit einer häufigen Auswechslung der Reinigung ist zwar bei dieser Apparatur nicht in dem Maße gegeben wie bei der obengenannten Patronenabfeuerungsvorrichtung. Es ergibt sich aber auf der anderen Seite der lästige Umstand, daß eine Preßluftvorrichtung vorhanden sein muß, was natürlich eine Beschränkung der Beweglichkeit der Apparatur bedeutet, besonders bei Netzanschlußgeräten, bei denen die Luftmenge registriert werden muß wenn die Förderleistung festgelegt werden soll.The possibility of pollution and therefore the need for one frequent change of cleaning is not to the extent with this apparatus given as with the above-mentioned cartridge firing device. It surrenders but on the other hand the annoying fact that a compressed air device is available must be, which of course means a restriction of the mobility of the apparatus, especially with power supply units where the air volume has to be registered if the delivery rate is to be determined.

Als Detektor für das Echo dient üblicherweise ein Mikrophon, als welches entweder ein Drehspulmikrophon oder ein Hitzdrahtmikrophon Verwendung fin- den kann. Die im Mikrophon erzeugten elektrischen Signale werden verstärkt und steuern eine Registrileranordnung. Die Verstärkungsanordnungen, die bei den üblichen Vorrichtungen benutzt werden, sind nicht zufriedenstellend, insbesondere zeigen sich dann Mängel derselben, wenn die Vorrichtung für eine Vielzahl von (Öl-) Quellen mit sehr unterschiedlichen Ftüss.igkeitsständen Verwenldung finden muß. A microphone usually serves as a detector for the echo which either a moving coil microphone or a hot wire microphone can be used. the can. The electrical signals generated in the microphone are amplified and controlled a registrar arrangement. The reinforcement arrangements used in the usual devices are used, are not satisfactory, in particular, defects then show up same if the device for a variety of (oil) sources with very different Liquid levels must find use.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein (Netz) unabhängiges, leicht transportables Echometer zu schafen, welches die obengenannten Nachteile vermeidet. The object of the invention is to provide a (network) independent, Easily transportable echometer to sheep, which has the disadvantages mentioned above avoids.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung und Registrierung des Flüssigkeitsstandes bei Boihrungen, insbesondere Erdölbohrungen, wobei in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche eine Schallwelle ausgesendet wird und die reflektierte Welle mittels eines Mikrophons nachgewiesen wird und die vom Mikrophon erzeugten Signale verstärkt und registriert- werden, bei dem ein Schallsender verwendet wird, dessen Grundfrequenz weniger als 50Hz beträgt, und das verwendete Mikrophon seine größte Empfindlichkeit in einem Frequenzbereich unterhalb von 50 Hz aufweist. The invention relates to a method for measurement and registration the liquid level in drilling, in particular oil wells, in the direction a sound wave is emitted onto the surface of the liquid and the reflected Wave is detected by means of a microphone and the generated by the microphone Signals are amplified and registered using a sound transmitter whose fundamental frequency is less than 50Hz and the microphone used is his has the greatest sensitivity in a frequency range below 50 Hz.

Die Vorrichtung zur Messung und Registrierung des Flüssigkeitsstandes bei Bohrungen, insbesondere Erdölbohrungen, nach dem Verfahren gemäß der Erfindung enthält Mittel zur Erzeugung und Aussendung einer Schallwelle in Richtung auf den Flüssigkeitsspiegel sowie andere Mittel zum Nachweis, zur Verstärkung und zur Registrierung der reflektierten Schallwelle. Gemäß der Erfindung besteht dabei der Schailsender aus einer elastischen Membran, z. B. aus Gummi od. dgl. die über ein Resonanzgehäuse gespannt ist, welches einen relativ engen Ansatz aufweist, der in die Bohrung der Erdölquelle eingesetzt wird, so daß, wenn idie Membran zur Erzeugung einer Schallwelle angeregt wird, ein entsprechender Schallimpuls auf die Flüssigkeitsoberfläche ausgesendet wird. Die Membran ist bezüglich ihrer Größe und Formgebung und/oder ihres Materials so ausgewählt, daß ihre Grundfrequenz weniger als 50 Hz beträgt. The device for measuring and registering the liquid level in wells, in particular oil wells, according to the method according to the invention contains means for generating and emitting a sound wave in the direction of the Fluid levels as well as other means of detection, amplification and registration the reflected sound wave. According to the invention, there is the mail transmitter from an elastic membrane, e.g. B. od rubber. The like. The via a resonance housing is stretched, which has a relatively narrow approach that is in the bore of the Petroleum well is used, so that when i use the membrane to generate a sound wave is excited, a corresponding sound pulse is emitted onto the surface of the liquid will. The membrane is in terms of its size and shape and / or its material chosen so that their fundamental frequency is less than 50 Hz.

Der gemäß der Erfindung vorgesehene Sch,alldetektor hat eine maximale Empfindlichkeit im Bereich von weniger als 50 Hz.The Sch alldetektor provided according to the invention has a maximum Sensitivity in the range of less than 50 Hz.

Tiefe Frequenzen werden verwendet, weil höhere Frequenzen stärker in der Bohrung bzw. Erdölbohrung gedämpft werden, insbesondere wenn sich in ihr Hindernisse wie Röhren, Isolatoren od. dgl. befinden. Low frequencies are used because higher frequencies are stronger be damped in the well or oil well, especially if it is in it Obstacles such as pipes, insulators or the like. Are.

Als Schalldetektor wird vorzugsweise ein Hitzdrahtmikrophon verwendet, das für die sehr niedrigen Frequenzen von weniger als 50Hz empfindlich ist. A hot wire microphone is preferably used as the sound detector, which is sensitive to the very low frequencies of less than 50Hz.

Drehspulmikrophone sind zwar im allgemeinen sehr empfindlich, jedoch liegt ihr Empfin.dlichkeitsbereich bei höheren Frequenzen, so daß die Unterscheidung zwischen den Reflexionen an der Flüssigkeitsoberfläche und den Reflexionen a§l den Hindernissen, z. B. Rohrverbindungen usw., schwieriger wird. Das Drehspulmikrophon erfordert im allgemeinen Frequenzen, die oberhalb 50 Hz liegen, so daß ein Hitzdrahtmikrophon sich als geeigneter erweist. Moving coil microphones are generally very sensitive, however their sensitivity range is at higher frequencies, so that the distinction between the reflections on the surface of the liquid and the reflections a§l the Obstacles, e.g. B. pipe connections, etc., becomes more difficult. The moving coil microphone generally requires frequencies in excess of 50 Hz, so a hot wire microphone proves to be more suitable.

Die Membran wird vorzugsweise am Umfang. einer zylindrischen Kammer befestigt, welche ihrerseits über eine Öffnung in ihrem Bodenteil mit einem Rohr in Verbindung steht, das in die Bohrung miindet. Dieses Rohr hat einen Durchmesser, der viel kleiner als der Durchmesser der zylindrischen Kammer ist. Das Hitzdrahtmikrophon wird an dem oberen Ende dieses Rohres in der Nähe der'Verbindungsstelle mit der zylindrischen Kammer vorgesehen. Befindet sich das Mikrophon an dieser Stelle, an der das enge Rohr in die weite zylindrische Kammer übergeht, so ergeben sich besonders günstige Bedingungen für die Anzeige des Echos; dieses ist wahrscheinlich dadurch bedingt, daß sich das Mikrophon gewissermaßen am offenen Ende eines Resonanzrobres befindet, d. h. an einer Stelle (Schwingungsbauch), an der eine maximale Luftströmung erzeugt wird. The membrane is preferably on the perimeter. a cylindrical chamber attached, which in turn via an opening in its bottom part with a pipe communicates, which leads into the bore. This pipe has a diameter which is much smaller than the diameter of the cylindrical chamber. The hot wire microphone is at the top of this tube near the connection point with the cylindrical chamber provided. If the microphone is at this point, on which merges the narrow tube into the wide cylindrical chamber, so arise particularly favorable conditions for displaying the echo; this is likely through requires that the microphone is, so to speak, at the open end of a resonance tube is located, d. H. at a point (antinode) where there is a maximum air flow is produced.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verstärker mit einem oder mehreren Filtern versehen, welche wahlweise ein- bzw. ausgeschaltet werden können, so daß die Empfindlichkeit des. Verstärkers für verschiedene Frequenzbereiche geändert werden kann und unerwünschte Signale unterdrückt werden können. According to a preferred embodiment, the amplifier is with a or several filters, which can be switched on or off as required can, so that the sensitivity of the amplifier for different frequency ranges can be changed and unwanted signals can be suppressed.

Der Verstärker kann auch mit Mitteln zur Regelung des- Verstärkungsgrades versehen sein. Durch diese Maßnahme können. schwache Echos, wie sie von tiefen Bohrungen herkommen, mit größeren Verstärkungen beaufschlagt werden, während starke Echos. von hochgelegenen Quellen eine entsprechend schwächere Verstärkung erfahren. Hierdurch kann erreicht werden, daß die Registrieranordnung in beiden Fällen durch ein etwa gleich großes Signal ausgesteuert wird.The amplifier can also have means for regulating the gain be provided. Through this measure you can. weak echoes, such as those from deep drilling come here, are applied with larger amplifications, while strong echoes. experience a correspondingly weaker amplification from high-altitude sources. Through this can be achieved that the registration arrangement in both cases by about signal of the same size is controlled.

Zur Registrierung kann irgendeine der bekannten Registriervorrichtungen Verwendung finden, z.B. eine Registriervorrichtung mit Maßstab, eine Tintenschreiberregistriervorrichtung usw. Die genannten Registriervorrichungen, die durch das verstärkte Signal betrieben werden, registrieren den Signalverlauf auf Papier, welches einen Vorschub konstanter Geschiwindigkeit hat, was z. B. durch Antrieb mit einem Synchronmotor erreicht werden kann. Einen besseren Spurverlauf des Signals kann man erhalten, wenn speziell imprägniertes elektrolytisches Papier verwendet wird, durch welches ein Gleichstrom fließt, der von der Spitze des Stiftes als einer Elektrode ausgeht und die Spur auf idas Papier leinbrennt. Solche Registrieranordnungen sind bekannt. Die Zeitdiflerenz zwischen Sende impuls und Echoimpuls ergibt sich aus der Entfernung zwischen den beiden Auslenkungen der Regi striernadel und der bekannten Vorschubgeschwindigkeit des Papiers. Im nachfolgenden wir;d die Erfindung an Hand der Figuren beispielsweise erläutert. Any of the known registration devices Find uses, for example, a scale recorder, an ink pen recorder etc. The aforementioned registration devices operated by the amplified signal register the signal curve on paper, which is a constant feed Speed has what z. B. can be achieved by driving with a synchronous motor can. A better trace of the signal can be obtained if specially impregnated electrolytic paper is used through which a direct current flows, the from the tip of the pen as an electrode and the trace on the paper linens. Such registration arrangements are known. The time difference between The transmit pulse and echo pulse result from the distance between the two deflections the Regi striernadel and the known speed of the paper. In the following we; d explained the invention on the basis of the figures, for example.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch den Schallerzeuger und den Echodeteletor, wie er für Niederdruckquellen Verwendung finden kann; Fig. 2 ist ein Schaltschema des Verstärkers; Fig. 3 veranschaulicht den Netzteil; Fig. 4 (c), (b), (c), (d) veranschaulichen typische Echometeraufzeichnungen, wie sie mi'ttels einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 bis 3 erzeugt werden; Fig. 5 ist ein Schnitt durch einen Schallerzeuger, wie er für Hochdruckquellen Verwendung findet. Fig. 1 is a section through the sound generator and the echo teletor, how it can be used for low pressure sources; Fig. 2 is a circuit diagram of the amplifier; Figure 3 illustrates the power supply; Fig. 4 (c), (b), (c), (d) illustrate typical echometer recordings as made by a device are generated according to Figures 1 to 3; Fig. 5 is a section through a sound generator, as it is used for high pressure sources.

Gemãß Fig. 1 besteht der Schallsender aus einer kreisförmigen, gewölbten Gummimembran 10, die mit einer umfänglichen, zur Einspannung dienenden Berandung 11 versehen ist. Die Membran ist über das offene Ende einer zylindrischen Kammer 12 mittels der Bolzen 13 befestigt, welche die Berandung 11 der Membran 10 zwischen einem Ring 14 und einem Flansch 15 festpressen. Die Kammer 12 hat einen Durchmesser von ungefähr 20 cm und weist eine Tiefe von 1,5 cm auf. Der Bodenteil 16 der Kammer 12 ist mit einer zentralen Öffnung 17 versehen, die in ein zylindrisches Rohr 18 mündet, welches, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, aus einer Anzahl kleiner Rohre besteht, die aneinandergeschraubt sind Das untere Ende des Rohres 18 ist mit einem Verbindungs.-stück 19 versehen, welches in einem am Bohrturm angebrachten Sockel eingesteckt werden kann. Ein U-förmiger Ring 20 bewirkt eine druckfeste Abdichtung. Der innere Durchmesser ides Rohres 18 beträgt etwa 3,8 cm. Weiterhin ist ein Dämpfungsglied 21 vorgesehen, welches aus einem zylindrischen Rohr besteht, das an seinem oberen Ende geschlossen ist und mit seinem unteren Enld;e an eine Drehhülse 22 angeschlossen ist. Die zylimdrische Rohrwandung des Dämpfungsgliedes 21 ist mit Löchern versehen, welche den Durchtritt des Schalles gestatten. Das Hitzdrahtmikrophon 23 steht mit den Leitungsdrähten 24 in Verbindung, die zu den Anschlüssen25 führen. Die Anschlüsse 25 befinden sich innerhalb einer Dose 26, die mittels Bolzen 27 an dem Rohr 18 befestigt ist. According to Fig. 1, the sound transmitter consists of a circular, arched one Rubber diaphragm 10, which is provided with a circumferential border which is used for clamping 11 is provided. The membrane is over the open end of a cylindrical chamber 12 fastened by means of the bolts 13, which the edge 11 of the membrane 10 between a ring 14 and a flange 15 by pressing. The chamber 12 has a diameter about 20 cm and has a depth of 1.5 cm. The bottom part 16 of the chamber 12 is provided with a central opening 17 which extends into a cylindrical tube 18 opens, which, as can be seen from the drawing, from a number smaller The lower end of the tube 18 is made up of tubes that are screwed together a connecting piece 19 provided, which is attached to a derrick Base can be inserted. A U-shaped ring 20 creates a pressure-tight seal. The inner diameter of the tube 18 is about 3.8 cm. There is also an attenuator 21 provided, which consists of a cylindrical tube, which at its upper The end is closed and its lower end is connected to a rotating sleeve 22 is. The cylindrical pipe wall of the attenuator 21 is provided with holes, which allow the passage of sound. The hot wire microphone 23 stands with the lead wires 24 in connection, which lead to the terminals 25. The connections 25 are located within a box 26 which is fastened to the tube 18 by means of bolts 27 is.

Das Mikrophon besteht aus einem Widerstandsdraht von 0,0025 cm Durchmesser. der aus einer Gleichspannungsquelle von 48 Volt gespeist wird, so daß sich ein Strom von 200 mA ergibt.The microphone consists of a resistance wire 0.0025 cm in diameter. which is fed from a DC voltage source of 48 volts, so that a current of 200 mA results.

In tder Fig. 1 nicht gezeigte Verbindungsdrähte führen von den Anschlüssen 24 auf den Verstärkereingang. Das Mikrophon 23 ist nach Abschrauben der Flügelschraube 28 nicht zugänglich-. Connection wires not shown in FIG. 1 lead from the terminals 24 to the amplifier input. The microphone 23 is after unscrewing the wing screw 28 not accessible-.

Gemäß Fig. 2 wird das Eingangssignal, welches vom Hitzdrahtmikrophon 23 ankommt, an das Gitter der Röhre V1 weitergeleitet, wobei es hundertfach verstärkt wird. Danach wird das verstärkte Signal durch ein Filternetzwerk C3, C4, C5, R9, C6, C7, C8 geleitet und geht dann über durch den SchalterS2, der zur Regelung der Verstärkung dient, an das Gitter der Röhre V2. Die Filterschaltung kann mittels eines Schalters S1 eingeschaltet werden und erlaubt somit eine Regelung der Frequenzempfindlichkeit des Verstärkers und eine Unterdrückung unerwünschter Signale (z. B. Reflexionen von Rohrverbindungen, die sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden). Die Röhre V2 ist eine Doppeltriode, wobei das eine Triodensystem zur Verstärkung des Signals dient, das an das Gitter der Röhre V3 weitergeleitet wird, welche einen Teil der verstärkten Spannung auf das andere Triodensystem der Röhre V2 rückkoppelt. Das hierbei erhaltene verstärkte Signal wird an das Gitter der Röhre V4 weitergeleitet. Die Röhren V3 und K4 bilden einen Kippkreis, dessen Anodenbelastung aus der in der Mitte angezapften Spule 29 des Registriergerätes besteht. Weiterhin wird von der dritten auf die erste Stufe eine etwa 400/oige Gegenkopplung vorgesehen, um den Verstärker gegen Hochspannungs- und Niederspannungsschwankungen zu stabilisieren. According to Fig. 2, the input signal, which is from the hot wire microphone 23 arrives, to the grid the tube V1 forwarded, taking it is amplified a hundredfold. After that, the amplified signal is passed through a filter network C3, C4, C5, R9, C6, C7, C8 and then passes through the switch S2, the to regulate the gain, to the grid of the tube V2. The filter circuit can be switched on by means of a switch S1 and thus allows regulation the frequency sensitivity of the amplifier and an undesirable suppression Signals (e.g. reflections from pipe connections that are above the liquid level are located). The tube V2 is a double triode, with one triode system for Amplification of the signal that is passed on to the grid of the tube V3, which part of the increased voltage on the other triode system of the tube V2 fed back. The amplified signal thus obtained is sent to the grating of the tube V4 forwarded. The tubes V3 and K4 form a tilting circle, its anode load consists of the coil 29 of the recorder tapped in the middle. Farther an approximately 400% negative feedback is provided from the third to the first stage, to stabilize the amplifier against high voltage and low voltage fluctuations.

Bei nicht eingeschalteter Filtersiebkette benötigt der Verstärker bei einer Frequenz von 25 Hz ein Eingangssignal von 16,5 mV, um einen Vollausschlag des Registriergerätes zu erzielen. Der Verstärker hat zwischen 10 und 10000Hz eine lineare Frequenzcharakteristik; der Einfluß bei Einschaltung der verschiedenen Siebketten ist in' der untenstehenden Tabelle veranschaulicht: Eingangssignal Schalterstellung für Vollausschlag Grenzfrequenz zur Einschaltung des Registrier- der Verstärkung verschiedener instrumentes in Hertz Siebketten bei 25 Hertz P0 16,5 mV 15 000 P1 22 mV 500 P2 38 mV 200 P3 86 mV 80 Da die Stärke des Eingangssignals ausreicht, um den Verstärker zu übersteuern, ist ein Schalter S5 vorgesehen, welcher dazu dient, das Sendesignal zu dämpfen, während bei Ankunft des Echos der Verstärker wieder seine volle Empfindlichkeit erreicht.If the filter chain is not switched on, the amplifier needs an input signal of 16.5 mV at a frequency of 25 Hz in order to achieve a full deflection of the recorder. The amplifier has a linear frequency characteristic between 10 and 10000 Hz; the effect of switching on the various sieve chains is illustrated in the table below: Input signal Switch position for full scale limit frequency to switch on of the registrar of the gain different instruments in Hertz Sieve chains at 25 Hertz P0 16.5 mV 15,000 P1 22 mV 500 P2 38 mV 200 P3 86 mV 80 Since the strength of the input signal is sufficient to overdrive the amplifier, a switch S5 is provided which serves to attenuate the transmitted signal, while the amplifier regains its full sensitivity when the echo arrives.

Um die Bedienung des Verstärkers zu erleichtern, ist ein Drehschalter S und ein Meß,instrument M auf dem Schalterbrett des Verstärkers angebracht. Der Strom durch das Hitzdrahtmikrophon sowie der Strom durch eine beliebige Röhre als auch die Hochspannungs- und die Niederspannungspotentiale können durch entsprechende Meßinstrumente gemessen werden.A rotary switch is provided to facilitate the operation of the amplifier S and a measuring instrument M are mounted on the switch board of the amplifier. Of the Current through the hot wire microphone as well as the current through any tube as the high-voltage and low-voltage potentials can also be changed by corresponding Measuring instruments are measured.

In Fig. 3 ist der Netzteil des Gerätes veranschaulicht. Die Spannung wird einer 12-Volt-Fahrzeugbatterie mit einer Kapazität von 72 Amperestunden entnommen. Die Batterie speist einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer 30, der etwa 230 Volt Wechselspannung bei einer Wechselspannungsfrequenz von 50 Hz und einer Wechselspannungsleistung von maximal 75 Watt erzeugt. Ein Teil der Leistung muß aufgewendet werden, um den Motor des Registriergerätes 31 anzutreiben. Außerdem wird ein Teil der Leistung aufgewendet, um die 500-Volt-Gleichspannung für die Schrei,bnadel zu erzeugen. Die übrige Leistung steht fiür den Betrieb des Verstärkers zur Verfügung. Wenn man eine der üblichen Doppelweggleichrichterröhren yj verwendet und ein aus Drosselspulen und Kapazitäten zusammengesetztes Sfebglied benutzt, erhält man eine stabilisierte 300-Volt-Gleichspannung. Die aus der 12-Volt-Batterie entnommene Leistung beträgt 64 Watt, da die übrigen 10 Watt von einer Hochspannungstrockenbatterie entnommen werden, die zur Speisung des Hitzdrahtmikrophons dient. Als Standardreg,istriergerät wird ein »Henry-Hughes-Single-Pen-Teledeltos-Recorder-MKV« mit einer in der Mitte angezapften Spulenanordnung 29 benutzt, deren Windung einen Widerstand von 5000 Ohm bildet. Das Registriergerät spricht auf Frequenzen im Bereich von 0 bis 80 Hz bei einer Spitzenempfindlichkeit von 50 Hz an, welches die Eigenfrequenz des Systems ist. In Fig. 3, the power supply unit of the device is illustrated. The voltage is taken from a 12-volt vehicle battery with a capacity of 72 ampere-hours. The battery feeds a DC-AC converter 30, which is approximately 230 volts AC voltage at an AC frequency of 50 Hz and an AC power generated by a maximum of 75 watts. Part of the performance must be expended on the Motor of the recording device 31 to drive. It also becomes part of the performance expended to generate the 500-volt DC voltage for the scream, bnadel. the the remaining power stands for the operation of the amplifier to disposal. If you have a the usual full wave rectifier tubes yj and one made of choke coils and capacitances are used, a stabilized one is obtained 300 volt DC voltage. The power drawn from the 12 volt battery is 64 watts, as the remaining 10 watts are taken from a high-voltage dry battery which is used to feed the hot wire microphone. As a standard regulator becomes a "Henry Hughes Single Pen Teledeltos Recorder MKV" with one in the middle tapped coil arrangement 29 is used, the turn of which has a resistance of 5000 Ohm forms. The recorder speaks on frequencies in the range from 0 to 80 Hz at a peak sensitivity of 50 Hz, which is the natural frequency of the system is.

Die Vorschubges chwindigkei t des Regis trierpapiers wird auf #1% mittels eines 50-Hz-Synchronmotors konstant gehalten.- Eine' Überprüfung der Geschwindigkeit kann in jedem Zeitpunkt mittels eines Hilfsschreibers vorgenommen werden, der mittels eines durch ein Uhrwerk gesteuerten Impulsgerätes ausgelenkt wind. The feed speed of the registration paper is set to # 1% kept constant by means of a 50 Hz synchronous motor - A 'check of the speed can be carried out at any point in time by means of an auxiliary recorder, which by means of an impulse device controlled by a clockwork wind.

Fig. 4 veranschaulicht typische Aufzeichnungen des Registriergerätes. 4 illustrates typical recorder records.

Die Spuren (a) und (b) stammen vdn der Bohrung einer Ölquelle von 18,3 m Tiefe, deren Aufleugehäuse 15,25 cm und deren Förderrohr 10,20 cm Durchmesser hat. Die Spur (c) wurde in der Bohrung einer Ölquelle von 580m Tiefe erhalten, deren Außengehäuse 15,25 und deren Förderrohr 11,50 cm hat. Die Spur (d) stammt von einer Wasserbohrung. Im Falle (b) wurde nur leicht gegen die Membran geklopft; in allen anderen Fällen wurde scharf mit der Innenfläche der Hand auf die Membran geschlagen. Bei allen oben vorliegenden Registrierspuren befand sich das im Verstärkerkreis liegende Filter in der P3-Stellung. Traces (a) and (b) are from an oil well bore in 18.3 m deep, their hitch housing 15.25 cm and their delivery pipe 10.20 cm in diameter Has. Trace (c) was obtained in the bore of an oil well 580m deep, whose The outer casing is 15.25 cm and its delivery pipe is 11.50 cm. The track (d) comes from one Water drilling. In case (b) the membrane was only lightly tapped; in all in other cases the membrane was struck sharply with the palm of the hand. All of the above registration tracks were in the amplifier circuit lying filters in the P3 position.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich isst, kann die dort veranschaulichte Vorrichtung nur bei Bohrungen Verwendung finden, in denen ein niedriger oder gar kein Gasdruck an der Oberfläche besteht. Fiir Bohrungen, die einen hohen' Gasdruck an der Oberfläche aufweisen, wird die in Fig. 5 erläuterte Anordnung verwendet. Eine zylindrische Kammer 12a ist mit einer Öffnung 17a versehen, die ihrerseits mit der Quelle über ein Rohrstück 18a in Verbindung steht. Die Kammer 12a kann mittels einer Schraubkappe 32 abgeschlossen werden, welche so in die Kammer 12a hineingeschraubt werden kann, daß sie die umfängliche Berandung 11 a der kreisförmigen Gummimembran 10a einspannt. Um die Membran 10a zu Schallschwingungen anzuregen, sind auf dem zentralen Teil der Membran Stäbe 33 und 34 angebracht, welche mittels dreier Bolzen35 aneinander befestigt sind. Die Stäbe 33 und 34 gehen einerseits durch den Boden 16a der. Kammer 12a und andererseits durch die Schraubkappe 32. Der Stab 34 ist mit einem Schlagknopf 36 versehen; wird der Knopf mittels eines Schlages in Bewegung gesetzt, so wird die Membran in Schwingungen versetzt. Eine Öffnung 37 dient zum Ausgleich des Druckes auf beiden Seiten der Membran. Ringdichtungen 38 und 39 sorgen für den Abschluß der unter Überdruck befindlichen Kammer. As can be seen from Fig. 1, the device illustrated there can only find use in bores in which there is low or no gas pressure exists on the surface. For boreholes that have a high gas pressure on the surface the arrangement explained in FIG. 5 is used. A cylindrical one Chamber 12a is provided with an opening 17a, which in turn connects to the source a pipe section 18a is in communication. The chamber 12a can by means of a screw cap 32, which can be screwed into the chamber 12a, that it clamps the peripheral edge 11 a of the circular rubber membrane 10 a. In order to stimulate the diaphragm 10a to vibrate sound, are on the central part the membrane rods 33 and 34 attached, which by means of three bolts35 to each other are attached. The rods 33 and 34 go through the bottom 16a of the one hand. chamber 12a and on the other hand through the screw cap 32. The rod 34 is equipped with a striker button 36 provided; if the button is set in motion by means of a blow, then becomes the membrane vibrates. An opening 37 serves to equalize the pressure on both sides of the membrane. Ring seals 38 and 39 ensure the completion the pressurized chamber.

Die beilden Dichtungsringpaare 39 bewirken, daß auf bei'den Seiten der Membran gleicher Druck herrscht, so daß bei einem Schlag auf den Schlagknopf die aufzuwendenden Kräfte nur die Reibungskräfte in den Halterungen zu überwinden haben.The two sealing ring pairs 39 have the effect that on both sides the membrane is the same pressure, so that when you hit the button the forces to be applied only to overcome the frictional forces in the brackets to have.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Ausführung der Messungen mit Membranschwingern, wenn der Schailsender eine Grundschwingungsfrequenz von weniger als 50 Hz aufweist. Die Dämpfung dieser niederfrequenten Schallwellen hat sich als so gering erwiesen, daß die einfachen Membran schwinger verwendet werden können, so daß sich damit der lästige Aufwand, der bei den angeführten bekannten »starken« Schallsendern erforderlich ist, gänzlich erübrigt. Zusätzlich zu der Einsparung an technischem Aufwand ergibt sich. dabei der Vorteil, daß der weitaus überwiegende Teil der gesamten Schallenergie bei den erfindungsgemäßen Schallsendern im niederfrequenten Bereich liegt, da sich auch die Gr,unldsehwing,ung in diesem Bereich befindet. The method according to the invention enables the measurements to be carried out with membrane transducers, when the mail transmitter has a fundamental frequency of less than 50 Hz. The attenuation of these low-frequency sound waves has proven to be so small that the simple membrane vibrators are used can, so that the annoying effort, which is known with the listed "Strong" sound transmitters are required, completely superfluous. In addition to the saving in terms of technical effort. the advantage that the vast majority Part of the total sound energy in the low-frequency sound transmitters according to the invention Area because the size is also located in this area.

Dile Energie der Oberwellen und des den Oberwellen benachbarten Frequenzbandes ist so gering, daß die Störreflexionen keinen schädigenden Einfluß auf die Anzeige ausüben können.The energy of the harmonics and of the frequency band adjacent to the harmonics is so small that the interfering reflections do not have a damaging influence on the display can exercise.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist leicht transportierbar und in jedem Falle zuverlässig. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, eine Schalldetektor zu verwenden, dessen Hauptempfindlichkeit in einem Bereiche unterhalb 50 Hz liegt, ergibt sich, selbst bei sehr schwachen Schallsendern, noch eine Anzeige, die frei von Stõrsignalen ist, da die hochfrequenten Störwellen ohnehin stärker absorbiert werden als die niederfrequenten Wellen unterhalb 50 Hz, eine Tendenz, die durch einen selektiven Schallempfänger, der hauptsächlich auf niederfrequente Wellen anspricht, noch verstärkt wird. Der Ausdruck Resonanzkammer oder Resonanzgehäuse, so er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf ein relativ breites Gehäuse mit einem relativ engen Ansatz, welcher in die Bohrung eingeführt wird und mit der Quelle in Verbindung steht. The device according to the invention is easily transportable and reliable in any case. By the measure according to the invention, a sound detector to use the main sensitivity of which is in a range below 50 Hz, even with very weak sound transmitters, there is still a display that is free of interfering signals, since the high-frequency interfering waves are absorbed more strongly anyway are considered the low frequency waves below 50 Hz, a tendency that goes through a selective sound receiver that responds mainly to low-frequency waves, is reinforced. The term resonance chamber or resonance housing as it is used in of the description and claims is used to refer to a relative wide housing with a relatively narrow neck which is inserted into the bore and is connected to the source.

Eine solche Kammer bewirkt, daß die schwachen Echosignale von der Oberfläche der Flüssigkeit verstärkt werden, sobald s,ie aus dem engen Ansatz in die weite Kammer hineingelangen.Such a chamber causes the weak echo signals from the Surface of the liquid will be reinforced as soon as s, ie out of the narrow approach in to get into the wide chamber.

PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Messung und Registrierung des Flüssigkeitsstandes bei Bohrungen, insbesondere Erdölbohrungen, wobei in Richtung auf die Flüssigkeitsoberfläche eine Schallwelle ausgesendet wird und die reflektierte Welle mittels eines Mikrophons nachgewiesen wird und die vom Mikrophon erzeugten Signale verstärkt und registriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schallsender verwendet wird, dessen Grundfrequenz weniger als 50 Hz beträgt, undtdaß das verwendete Mikrophon seine grõßte Empfindlichkeit in einem Frequenzbereich unterhalb von 50 Hz aufweist. PATENT CLAIM: 1. Procedure for measuring and registering the fluid level in drilling, in particular oil drilling, in the direction of the liquid surface a sound wave is emitted and the reflected wave by means of a microphone is detected and the signals generated by the microphone are amplified and registered are, characterized in that a sound transmitter is used whose basic frequency is less than 50 Hz, and that the microphone used has its greatest sensitivity in a frequency range below 50 Hz.

Claims

2. Device for performing the procedural rens according to claim 1 with means for generating and emitting a sound wave in the direction of the liquid level and other means of detecting, amplifying and registering the reflected Sound wave, characterized in that the sound transmitter consists of an elastic Membrane (1 (>), which is stretched over a resonance housing, which has a has a relatively narrow approach (18, 19) which is used in the bore of the oil well is that the membrane (10) is selected according to size and shape and / or material is that their fundamental frequency is less than 50 Hz and that a sound detector is provided whose maximum sensitivity is in the range of less than 50 Hz lies.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a Hot wire microphone (23) is provided as a sound detector.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the amplifier is provided with one or more filters (Cs, C4, C5, R ,, C6, C7, Cs) which can be switched on or off as required.