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Untersuchungsvorrichtung für Bohrlöcher Die Erfindung betrifft eine
Untersuchungsvorrichtung für Bohrlöcher; bei welcher ein an einem Kabel aufgehängtes
Bauelement auf und ab beweglich ist, welches durch ein oder mehrere Abstandshalter
in einem gegebenen Abstand von der Wandung der Verrohrung gehalten wird und ein
Suchgerät für Verrohrungskragen, ein Radioaktivitätsmeßgerät und ein akustisches
Peilmeßgerät aufweist, wobei bei dieser Untersuchungsvorrichtung an der Erdoberfläche
eine elektrische Versorgungsquelle und ein Anzeigegerät angeordnet sind, welches
Signale, die vom Suchgerät für Verrohrungskragen, vom Radioaktivitätsmeßgerät und
vom akustischen Peilmeßgerät herrühren, als Funktion der Tiefe des Bohrloches aufzeichnet,
wobei das akustische Peilmeßgerät zur Feststellung der Qualität der Zementierung
rund um die Verrohrung herum dient und einen Sender für akustische Energie und wenigstens
einen Empfänger für akustische Energie aufweist, welch letzterer in einem gegebenen
Längsabstand vom Sender angeordnet ist und elektrische Wechselstromsignale in Abhängigkeit
von der durch den Empfänger aufgenommenen akustischen Energie erzeugt.
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Die Beziehungen zwischen Schallgeschwindigkeit, Entfernung zwischen
Sender und Empfänger sowie Laufzeit der akustischen Energie bei derartigen Vorrichtungen
sind durch das Buch von Bergmann, »Der Ultraschall«, 6. Auflage, 1954, S. 643, bekannt.
Es soll nun bei einer Vorrichtung, die ein Suchgerät für Verrohrungskragen, ein
Radioaktivitätsmeßgerät und ein akustisches Peilmeßgerät zur Prüfung der Zementierung
aufweist, das letztere durch ein System für die Steuerung der Schaltkreise weitergebildet
und verbessert werden. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß das akustische
Peilmeßgerät einen Impulsauslöser aufweist, welcher einen Impuls sowohl auf den
Sender als auch auf einen herkömmlichen Verzögerungskreis gibt, der nach einer vorbestimmten
Zeitspanne entsprechend der Laufzeit eines akustischen Impulses vom Sender über
die Verrohrung zum Empfänger einen herkömmlichen Zeitsperrkreis betätigt, welcher
seinerseits einen Amplitudenkreis für eine vorgewählte Zeitspanne steuert, so daß
ein eine Halbperiode langes elektrisches Ausgangssignal entwickelt wird, das kennzeichnend
für die maximale Amplitude des Signals ist, das an dem Eingangsende des Amplitudenkreises
während der vorgewählten Zeitspanne auftritt.
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Es ist vorteilhaft, wenn der elektrische Kreis des akustischen Peilmeßgerätes
Impulse einer einzigen Polarität liefert, so daß sie gleichzeitig mit Impulsen entgegengesetzter
Polarität, die eine Bezugsgröße für die Ausgangssignale des Radioaktivitätsmeßgerätes
darstellen, übertragen werden können. Das Ausgangssignal des Suchgerätes für Verrohrungskragen
kann ein Gleichstromsignal sein, welches zusätzlich noch über das Einleiterkabel
gleichzeitig mit den Impulsen vom akustischen Peilmeßgerät und den Impulsen entgegengesetzter
Polarität vom Radioaktivitätsmeßgerät gesendet werden kann.
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Es ist zwar aus den Einleitungen der deutschen Patentschriften 890
470, 889 611 und 497130 im Zusammenhang mit der Technik des Anpeilens bekannt, gleichzeitig
aus einem Bohrloch eine Radioaktivitätsmessung und eine Verrohrungskragenermittlung
mit nur einem einzigen Einleiterkabel zu übertragen. Es ist aber gänzlich neu, über
ein Einleiterkabel gleichzeitig aus einem Bohrloch eine Radioaktivitätsmessung,
eine Verrohrungskragenermittlung sowie eine Schallamplitudenmessung zu übertragen,
wodurch das Ausmaß der Bindung des Zements an das Gehäuse oder als Alternative das
Ausmaß, bis zu welchem die Außenseite des Rohres mit Erdformationen umgeben ist,
die das Rohr festhaften lassen, ermittelt wird. Die Schallamplitudenmessung könnte
zwar unabhängig davon übertragen werden. Da aber die Tiefenmessung über die Drahtlängen
falsch sein könnte, ist es wichtig, zusammen mit der Schallmessung eine weitere
Messung zu erhalten, um eine bessere Tiefenkontrolle zu bekommen. Da durch die Ermittlung
der Verrohrungskragen nur
die Tiefen angegeben werden, bei welchen
Verrohrungsablösungsflächen vorliegen, ist es erwünscht, gleichzeitig eine Radioaktivitätsmessung
zu bekommen, so daß man etwas über die verschiedenen Formationen hinter der Verrohrung
in Erfahrung bringt. In der Praxis wirkt es sich nämlich so aus, daß, da der Ölfachmann
daran interessiert ist, zu wissen, ob er eine gute Zementauskleidung hinter der
Verrohrung gegenüber einer bestimmten Formation hat, die Ö1 oder Gas enthält; d.
h. ob er perforieren und produzieren soll, es sehr wichtig ist, daß gleichzeitige
Messungen der Verrohrungskragen, der Radioaktivität und der Schallamplitude erhalten
werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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F i g. 1 zeigt einen Schnitt der durch ein armiertes Bohrloch durchteuften
Erdformationen, in dem eine Untersuchungsvorrichtung angeordnet ist; F i g. 2 zeigt
schematisch eine Aufzeichnung typischer Meßwerte, wie sie durch Anwenden der Untersuchungsvorrichtung
erhalten werden; F i g. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig.1; F i
g. 4 ist ein Querschnitt durch einen Schnitt der durch das Bohrloch durchteuften
Erdformationen, wobei der Querschnitt einer abgewandelten Anordnung für die Untersuchungsvorrichtung
nach der F i g. 1 gezeigt ist; F i g. 5 ist eine schematische Darstellung des elektrischen
Schaltdiagramms der Untersuchungsvorrichtung, wie es in dem Bohrloch Anwendung findet;
F i g. 6 ist eine schematische Darstellung des elektrischen Schaltdiagramms, wie
es auf der Erdoberfläche angewandt wird und das mit dem Schaltdiagramm nach der
F i g. 5 in dem Bohrloch zusammengeschaltet ist, um so die Aufzeichnung nach der
F i g. 2 zu erhalten; F i g. 7 zeigt im einzelnen' die Schaltkreiselemente, die
schematisch in der F i g. 5 gezeigt sind; F i g. 8 zeigt im einzelnen die Schaltkreiselemente,
die schematisch in der F i g. 6 gezeigt sind; F i g. 9 zeigt typische elektrische
Wellenformen, wie sie an verschiedenen Stellen in dem Schaltkreis nach F i g. 8
für ein gegebenes Eingangssignal erhalten werden; F i g. 10 zeigt typische elektrische
Wellenformen, wie sie an verschiedenen Stellen in dem Schaltkreis nach F i g. 8
für ein anderes Eingangssignal erhalten werden.
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Unter Bezugnahme auf die F i g. 1 ist hier eine Vorrichtung 10 in
einer Verrohrung 11 gezeigt, die mittels einer Zementsäule 13 fest in dem Bohrloch
12 angeordnet ist. Die Vorrichtung 10 ist so vorgesehen, daß dieselbe in dem Bohrloch
aufgehängt und durch dasselbe mittels eines Kabels 14 und entsprechender Winde (nicht
gezeigt) bewegt wird, die an der Erdoberfläche angeordnet ist. Die Vorrichtung 10
ist hier so gezeigt, daß dieselbe an einer Seite der Verrohrung 11 angeordnet ist,
da bei der herkömmlichen Arbeitsweise die Verrohrung und/oder Bohrlöcher unweigerlich
geringfügig relativ zu der Senkrechten geneigt sind, so daß die Vorrichtung natürlich
durch Schwerkrafteinwirkung an die tiefere Seite des Bohrlochs geführt wird.
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Die Vorrichtung 10 weist einen oberen Gehäuseabschnitt 15 auf, der
einen Magneten 16 enthält, der seinerseits längsseitig verlaufende Nord- und Südpole
besitzt. Dieselben sind parallel zueinander und im entsprechenden Abstand zueinander
angeordnet, so daß sich eine magnetische Anziehung des oberen Endes des Gehäuses
relativ zu der Verrohrung ergibt. Der Magnet 16 kompensiert somit auf das Kabel
ausgeübte Kräfte, die an dem oberen Ende des Gehäuses vorliegen können, wodurch
das obere Ende des Gehäuses gegen ein Kippen relativ zu der Verrohrung gehalten
wird. Unter dem oberen Gehäuseabschnitt 15 ist ein elektronischer Gehäuseabschnitt
17 vorgesehen, der eine herkömmliche Verrohrungskragenanordnung (nicht gezeigt)
und eine herkömmliche Vorrichtung zum Feststellen einer Radioaktivität oder Anordnung
zum Feststellen natürlich auftretender Radioaktivität, wie 1-Strahlen, besitzt.
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Unter dem Abschnitt 17 liegt der akustische Abschnitt 18 vor, der
z. B. ein röhrenförmiges, starres Gehäuse sein kann, das aus Stahl gefertigt ist.
Ein Senderabschnitt T und ein Empfängerabschnitt R sind im Abstand zueinander über
die Länge des Gehäuseabschnitts 18 angeordnet, und der Zwischenraum des Gehäuses
zwischen dem Sender T und dem Empfänger R ist in geeigneter Weise so berechnet perforiert,
daß die sich längsseitig erstreckenden akustischen Wege unterbrochen werden, wodurch
die scheinbare Geschwindigkeit der akustischen Energie längs des Gehäuses 18 zwischen
den Sender- und Empfängerabschnitten verändert wird. Die Sender-und Empfängerabschnitte
können z. B. sich längsseitig erstreckende Schlitze 19 aufweisen, die im gleichen
Abstand zueinander um den Umfang des Gehäuseabschnitts 18 geführt sind, und es können
geeignete akustische Umwandler (nicht gezeigt), wie magnetostriktive Umwandler,
in entsprechender Weise relativ zu den Abschnitten T und R des Senders und Empfängers
befestigt sein.
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Die Perforationen längsseits des Gehäuseabschnitts 18 können z. B.
querseitige und im allgemeinen rechtwinklige Schlitze 19a aufweisen, die relativ
zueinander längsseitig des Gehäuses versetzt zueinander angeordnet sind, so daß
ein geradliniger akustischer Weg längsseits des Gehäuses praktisch unterbrochen
wird. Die Perforationen können ebenfalls kreisförmige Öffnungen 19 b einschließen,
die in der F i g. 1 in einer zwischengeordneten Lage zwischen den Sender- und Empfängerabschnitten
gezeigt sind. Die Öffnungen 19 b sind symmetrisch relativ zu der Länge des Gehäuses
angeordnet, um entsprechende Abstandshalter 24 aufzunehmen, die dazu dienen, die
gesamte Anordnung mit einer gegebenen Entfernung von der Wand gegenüber der Verrohrung
zu halten. Wie in der F i g. 3 gezeigt, können die Abstandshalter 24 aus Gummi gefertigte
und pufferartige Bauteile sein, die in öffnungen 19 b um den Umfang des Gehäuses
herum aufgenommen werden, wodurch sich eine Abdeckung um den gesamten Umfang der
Anordnung herum ergibt, so daß das Gehäuse mit einer gegebenen Entfernung von der
Verrohrung gehalten wird, und zwar unabhängig von der relativen Winkellage des Gehäuses
in der Verrohrung.
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Die Funktion der Untersuchungsvorrichtung besteht darin, an der Erdoberfläche
Aufzeichnungen verschiedener Messungen aufgezeichnet gegen die Meßtiefe zu erhalten.
Diese Aufzeichnungen tragen in der einschlägigen Fachsprache spezielle Bezeichnungen,
wie z. B. Gamma Ray Log (GRL), Casing Collar Log (CCL) und Cement Bond Log (CBL).
Unter
der Aufzeichnung CBL ist zu verstehen, daß die zwischen dem akustischen Sender und
Empfänger in einem verrohrten Bohrloch übertragene akustische Energie in bestimmter
Weise so gemessen wird, daß man Meßwexte erhält, die einen Hinweis auf die Qualität
der Zementierung ergeben. Wie in der F i g. 2 gezeigt, führt die Aufzeichnung CBL
in typischer Weise zu einer Grundlinienanzeige 32, wo der Zement in zufriedenstellender
Weise mit der Verrohrung verbunden ist. Wo eine derartige Verbindung nicht vorliegt,
weicht das Signal von der Grundlinie 32 ab und bildet typische Abweichungen 33 und
34. Die relative Intensität einer Abweichung 33 oder 34 gibt einen Hinweis auf die
relative Qualität der Zementierung, d. h., je größer die Abweichung ist, um so geringer
ist die Wahrscheinlichkeit einer Zementbindung oder Wirksamkeit der Zementierung
bzw. Vorliegen von Zement.
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Wie in der F i g. 2 gezeigt, stellt eine typische Aufzeichnung GRL
eine graphische Darstellung der radioaktiven Intensität in den Erdformationen dar,
und die Grundlinie 27 wird normalerweise die Schieferzone anzeigen, da Schiefer
im allgemeinen mehr ;-Strahlung als andere Erdformationen aussendet. Die Abweichungen
28 und 29 zeigen hier andere Erdformationen als Schiefer an und können mit den Aufzeichnungen
der Erdformationen in Relation gebracht werden, die man vor dem Verrohren des Bohrlochs
in irgendeiner Weise erhalten hat.
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Die Aufzeichnung CCL ergibt entsprechende Hinweise auf die Anordnung
der Verrohrungskragen über die Länge der Verrohrung. Wie in typischer Weise in der
F i g. 2 gezeigt, würde eine Abweichung 30 das Vorliegen eines Kragens in der Verrohrung
bei der entsprechenden Tiefe anzeigen.
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Unter Bezugnahme auf die F i g. 5 ist hier der Weg 40 der akustischen
Energie zwischen dem Sender und Empfänger in vereinfachter Form gezeigt, und zwar
in Form eines Energiestrahls, der sich durch die Bohrlochflüssigkeit zu der Verrohrung,
längs der Verrohrung und sodann zurück zu dem Empfänger bewegt. Die Intensität der
Wellenfront für den Weg 40 der akustischen Energie hängt von dem Kopplungsmaß der
Verrohrung gegenüber dem die Verrohrung umgebenden Material und den kennzeichnenden
Eigenschaften des Materials ab.
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Nach den F i g. 5 und 6 weist das System zum Erhalten der oben beschriebenen
Aufzeichnungen eine auf der Erdoberfläche angeordnete Energiequelle 43 für Wechselstrom
auf, die mit einem isolierten Kabelleiter 44 verbunden ist, wobei die Metallarmierung
44 a des Kabels 14 eine geerdete Rückleitung darstellt. Zwischen der Energiequelle
43 und dem Leiter 44 ist ein Schalter 43 a für das Abschalten der Energiequelle
43 gegenüber dem Leiter 44 vorgesehen, wodurch sich ebenfalls die Möglichkeit einer
selektiven Verbindung entweder mit dem positiven Pol (B+) oder dem negativen Pol
(B -) einer Gleichstromquelle mit dem Kabelleiter 44 ergibt. In der hier gezeigten
Lage des Schalters 43a wird Wechselstrom über den Kabelleiter 44 einem herkömmlichen
Schaltkreis 42 in der Vorrichtung (F i g. 5) zugeführt. Die Sekundärwicklung 52
des Transformators 51 zwischen dem Leiter 44 und dem Schaltkreis 42 beeinflußt nicht
die Beaufschlagung der Wechselstromsignale auf den Schaltkreis 42, der so angeordnet
ist, daß er Impulse unter Synchronisieren der Haupttaste 41 mit dem Wechselstrom
aussendet. Die Haupttaste 41, die einen herkömmlichen Multivibrator darstellt der
durch die Impulse des Schaltkreises 42 synchronisiert wird, löst die Senderanordnung
41 a aus. Die Senderanordnung 41 a ist in herkömmlicher Weise so angeordnet, daß
auf Grund des Auslösens durch die Haupttaste 41 ein akustischer Impuls ausgebildet
wird, der zu der Empfängeranordnung 47 a läuft.
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Das elektrische Signal oder Auslösesignal der Haupttaste 41, die die
Senderanordnung 41 a betätigt; löst ebenfalls einen herkömmlichen Verzögerungskreis
45 aus, der nach einer vorherbestimmten Zeitspanne einen herkömmlichen Zeitsperrkreis
46 betätigt. Dieser Kreis 46 steuert seinerseits einen Amplitudenkreis 47 für eine
vorgewählte Zeitspanne, so daß ein elektrisches Ausgangssignal entwickelt wird das
kennzeichnend für die maximale Amplitude des Signals ist, das an dem Eingangsende
des Amplitudenkreises 47 während der vorhergewählten Zeitspanne auftritt. Der Amplitudenkreis
47 ist zwischen der Empfängeranordnung 47 a und einem Filter 48 angekoppelt, das
dazu dient, das Ausgangssignal des Amplitudenkreises 47 zu glätten. Das Ausgangssignal
des Amplitudenkreises 47 wird von dem Filter 48 einem Ausgangskreis
49 zugeführt, der so angeordnet ist, daß ein Ausgangssignal ausgebildet wird,
welches Impulse enthält, wobei die Impulsgeschwindigkeit des Ausgangssignals proportional
der Amplitude der maximalen Spannung des Eingangssignals ist, das von dem Amplitudenkreis
47 erhalten wird. Die Impulse des Ausgangssignals sind negativ relativ zu einem
elektrischen Bezugswert oder geerdeter Rückführung und werden einem Einkabelleiter
44 über die Primärwicklung 50 des Transformators 51 zugeführt. Die Sekundärwicklung
52 des Transformators ist gegenüber der elektrischen geerdeten Rückleitung 44 a
mittels eines blockierenden Kondensators 53 isoliert.
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Es ergibt sich somit, daß zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt nach
Aussenden des akustischen Impulses durch die Senderanordnung durch die Empfängeranordnung
ein elektrisches Signal auf Grund der Ankunft des ausgesandten akustischen Impulses
ausgebildet wird, und dieses Signal wird durch den Amplitudenkreis 47 innerhalb
eines vorherbestimmten Zeitintervalls festgestellt. In dieser Weise werden alle
der aufeinanderfolgenden Messungen zueinander in Beziehung gebracht, da dieselben
konstant während gleicher oder gegebener, vorherbestimmter Zeitspannen nach dem
Aussenden der akustischen Impulse untersucht werden.
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Wenn man somit das kennzeichnende Merkmal des Signals messen will,
wie es in der Empfängeranordnung ankommt, kann die Zeitspanne in allgemein bekannter
Weise berechnet werden, indem die Entfernung der Senderanordnung und der Empfängeranordnung
von der Wand der Verrohrung, die Durchlaßgeschwindigkeit für die Schallwellen in
den Flüssigkeiten sowie der Auffallwinkel zwischen der akustischen Energie bei einer
übertragung durch die Flüssigkeit in der Verrohrung und die Schallgeschwindigkeit
der Verrohrung und die Schallgeschwindigkeit zwischen dem Sender und Empfänger berücksichtigt
werden. Man sieht somit, daß die Abstandshalter 24, wie in der F i g. 3 gezeigt,
von großer Wichtigkeit dahingehend sind, daß man einen bestimmten Abstand der Untersuchungsvorrichtung
von der Verrohrung erhält, so daß die vorgewählte Zeitspanne mit großer Genauigkeit
bestimmt werden
kann. Nach Ausführen entsprechender Berechnungen
bezüglich der vorgewählten Zeitspanne kann sodann der Verzögerungskreis
45- in entsprechender Weise unter Betätigen des Zeitsperrkreises 46 so eingestellt
werden, daß ein entsprechendes Zeitverhältnis für das Auslösen des Senders T erhalten
wird. Der Kreis 46 kann eine derartige Betriebseinstellung in Übereinstimmung mit
einer ausgewählten Zeitspanne erhalten (die an Hand der Frequenz der ausgesandten
akustischen Impulse bestimmt werden kann), daß nur der gewünschte Signalanteil gemessen
wird.
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Aus dem einen oder dem anderen Grund kann es zweckmäßig sein, die
Entfernung der Untersuchungsvorrichtung von der Verrohrungswand zu verändern. So
kann z. B. eine Zentriereinheit 65 (F i g. 4) mit um den Umfang herum angeordneten
elastischen Armen 65' zusammen mit der Vorrichtung angewandt werden, so daß dieselbe
in der Verrohrung zentriert gehalten wird. Weiterhin kann der zu messende gewünschte
Signalanteil in typischer Weise entweder vor oder nach dem Betätigen des Kreises
46 ankommen, während sich die Vorrichtung in dem Bohrloch befindet. In jedem-dieser
Fälle, d. h. die Aufnahme von Veränderungen der Entfernung der Vorrichtung von der
Verrohrung zwecks Erzielens eines optimalen Arbeitens der Vorrichtung, ist ein Schaltkreis
70 (F i g. 5 und 7) mit dem Verzögerungskreis 45 verbunden und steuert wirksam die
Dauer der zeitlichen Verzögerung, die zwischen den Impulsen des Senders und der
Betätigung des Zeitsperrkreises 46 auftritt. Insbesondere verändert der Schaltkreis
70 die Zeitverzögerung in dem Kreis 45 um vorherbestimmte Zeitinkremente und wird
durch ein von der Erdoberfläche ausgesandtes Steuersignal betätigt, das über den
Kabelleiter 44 in einer Weise übertragen wird, wie sie weiter unten im einzelnen
zur Erläuterung kommt.
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Unter Bezugnahme auf die F i g. 7 ist hier der Schaltkreis 70 für
die Veränderung der Zeitverzögerung des Verzögerungskreises 45 im einzelnen erläutert.
Im allgemeinen ist der Schaltkreis 70 so angepaßt, daß derselbe normalerweise dann
außer Funktion ist, wenn. eine Wechselstromquelle 43 auf der Erdoberfläche (F i
g. 6) an den Leiter 44 mittels des Schalters 43 a angeschaltet ist, und, wie weiter
oben erläutert, wenn die Wechselstromquelle von dem Leiter 44 durch den Schalter
43 abgeschaltet wird, kann entweder eine positive oder eine negative Spannung oder
Steuersignale auf den Leiter des Kabels beaufschlagt werden, um so den Schaltkreis
70 zu betreiben. Bei der besonderen im folgenden zu beschreibenden Anordnung dient
ein positives Gleichstromsignal oder Potential dazu, in dem Schaltkreis 70 einen
Stufenschalter weiterzuschalten, während ein negatives Gleichstrompotential oder
Signal dazu dient, diesen Stufenschalter wieder in seine Ausgangslage zurückzustellen.
Die Verbindungen der verschiedenen stationären Kontakte des Stufenschalters führen
zu einer Steuerwirkung, indem die Zeitverzögerungscharakteristiken des Verzögerungskreises
45 verändert werden.
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In dem Schaltkreis 70 wird ein erstes Relais oder Schalter 711 so
angeordnet, daß dasselbe auf Grund eines Wechselstroms, der über das Kabel 14 übertragen
wird, so in Funktion tritt, daß der Eingangs- i leiter 44 b des Kabelleiters 44
von dem Eingangsleiter 72 in dem Schaltkreis 70 getrennt wird. Wenn kein Wechselstrom
in dem Kabel 14 vorliegt, werden die Leiter 44 b und 72 normalerweise miteinander
mittels einer normalerweise geschlossenen Lage der KOÜ-takte des Schalters 71 verbunden.
Der Schalter-71 weist eine Magnetspule 72b auf, die elektrisch zwischen einer Erdung
und der Gleichstromquelle 72a angeschlossen ist. Die Gleichstromquelle 72.a
ist über einen Transformator 71a an den Kabelleiter 44 angeschlossen, so daß die
von der Wechselstromquelle 43 an der Erdoberfläche herrührende Energie gleichgerichtet
wird, die sodann der Magnetspule 72 b zugeführt wird, wobei man gleichzeitig Gleichstrompotentiale
für weitere Schaltkreise in der Vorrichtung im Bohrloch erhält. Wenn somit die Wechselstromquelle
43 an der Erdoberfläche mit dem Leiter 44 in Verbindung gebracht wird, wird die
Magnetspule 72 b erregt, so daß der Schalter 71 den Eingangsleiter 72 in
dem Schaltkreis 70 von dem Kabelleiter 44 b trennt.
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Der Verzögerungskreis 45 kann ein Multivibrator sein, der teilweise
in dem oberen Abschnitt der F i g. 7 gezeigt ist und einen Widerstand 73 sowie eine
Kapazität 74 in einer Schaltkreisanordnung aufweist, bei der jede Veränderung der
Kapazität zu einer Veränderung der Arbeitscharakteristik des Multivibrators bezüglich
der Zeitverzögerung führt. Die Kapazität 74 in dem Multivibrator kann selektiv mit
anderen Kapazitäten 74 a, 74 b ... 74k verschiedener elektrischer
Werte zusammengeschaltet werden, um so selektiv die Verzögerungscharakteristika
des Verzögerungskreises 45 zu verändern. Die verschiedenen Kapazitäten 74 a, 74
b . . . 74k können parallel zu der Kapazität 74 geschaltet werden, indem die verschiedenen
Kapazitäten zwischen die entsprechenden Anschlüsse eines Stufenschalters 76 und
einem Anschluß der Kapazität 74 angeordnet werden und man den beweglichen Arm 77
des Stufenschalters 76 mit dem anderen Anschlußende der Kapazität 74 verbindet.
Die Magnetspule 78 für die Betätigung des Stufenschalters 76 ist an den Eingangsleiter
72 über eine Diode 77a angeschlossen, die dergestalt angeordnet ist, daß ein einzelnes
auf den Eingangsleiter 72 beaufschlagtes positives Gleichspannungssignal über eine
Diode 77 a der Magnetspule 78 zugeführt wird, wodurch der Schalter über eine Stufe
weitergeschaltet wird. Somit kann für jeden beaufschlagten positiven Impuls der
Schalter 76 um eine Lage weitergeschaltet werden, wodurch die Zeitverzögerung um
ein feststehendes und vorgewähltes Zeitinkrement verändert wird.
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Wenn man den Schalter 76 zu einem beliebigen Zeitpunkt wieder in die
ursprüngliche Lage zurückstellen will, wie sie in den Zeichnungen gezeigt ist, wird
das folgende System angewandt. Ein Nocken 80 wird mechanisch (wie durch die gestrichelte
Linie 81 gezeigt) an den beweglichen Arm des Stufenschalters angeschlossen und steuert
die Lage eines Verbindungsmechanismus 82, der seinerseits ein Relais oder Schalter
83 steuert. Der Schalter 83 besitzt einen beweglichen Kontakt, der an dem Eingangsleiter
72 angeschlossen ist, der in der Anfangslage des Stufenschalters 76, wie gezeigt,
den Eingangsleiter 72 an eine Diode 84 anschaltet und den Widerstand 85 erdet. Die
Diode 84 ist so geschaltet, daß dieselbe nur dann Strom leitet, wenn das an dem
Leiter 72 liegende Potential negativ ist, so daß der Widerstand 85 sodann eine elektrische
Belastung abgibt. Der Schalter 83 bedingt in seiner anderen Lage eine Verbindung
des Eingangsleiters 72 mit dem beweglichen
Arm eines Unterbrecherschalters
86, der in einer geschlossenen Lage den Kreis zu der Magnetspule 78 schließt. Somit
dient der Nocken 80 dazu; den Relais-Schalter 83 in eine -neutrale Lage des beweglichen
Arms 77 des Stufenschalters 76 zu bringen, wodurch der Stromweg von dem Leiter 72
über den Unterbrecherschalter 86 zu der Magnetspule 78 unterbrochen wird.
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Man sieht somit, daß zu jedem Zeitpunkt, nachdem der Nocken 80 um
eine Lage weitergeschaltet worden ist, der Verbindungsmechanismus 82 den Schalter
83 betätigt, so daß der Eingangsleiter 72 über den Schalter 83 und Unterbrecherschalter
86 mit der Magnetspule 78 verbunden wird. Wenn man somit den Schalter 76 wieder
in seine ursprüngliche Lage zurückstellen will, kann ein negatives Potential auf
den Eingangsleiter 72 über den Kabelleiter 44 beaufschlagt werden, wobei dieses
negative Potential zu einem Stromfluß über den Schalter 83, Unterbrecherschalter
86 und die Magnetspule 78 des Relais führt. Die Magnetspule 78 wird sodann unter
Weiterschalten erregt, wodurch die Unterbrecherschalter 86 geöffnet und geschlossen
werden. Das Öffnen des Unterbrecherschalters 86 ermöglicht es, daß die Magnetspule
78 aberregt wird, während das folgende Schließen zu einer Wiederholung des Zyklus
führt. Somit wird der Stufenschalter 76 automatisch weitergeschaltet, bis der Nocken
80 den Schalter 83 betätigt, wodurch der Eingangsleiter 72 von dem Unterbrecherschalter
86 getrennt wird. Sobald der Schalter 83 durch den Nocken 80 betätigt wird, wird
der Eingangsleiter 72 - an den Blindwiderstand 85 über die Diode 84 angeschlossen.
Da die Diode 77a in dem Schaltkreis 70 ein weiteres Betätigen der Magnetspule 78
des Schalters 86 durch das negative Potential verhindert, wird der Stufenschalter
76 in seiner Neutrallage gehalten. Um ein Durchbrennen oder Funkenbildung der Kontakte
des Unterbrecherschalters 86 zu verhindern, ist eine entsprechende Schaltung 90
vorgesehen, die parallel zu dem Schalter 86 angeordnet sein kann.
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Es ist weiterhin zu beachten, daß ein Zweck der Unterbrechung der
Verbindung der Magnetspule 78 oder Blindwiderstandes 85 gegenüber dem Leiter 44
darin besteht, daß ein Kurzschluß der Verrohrungskragensignale und der Impulssignale
verhindert wird.
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Unter Bezugnahme auf die F i g. 5 weist der Amplitudenkreis 47, der
durch einen Impuls des Zeitsperrkreises 46 gesteuert wird, eine Sperrtriode 90 auf,
deren Steuergitter mit dem Sperrkreis 46 verbunden ist und deren Anode über eine
Diode 91 mit einem Verstärker 92 in Verbindung steht, der seinerseits an die Empfängeranordnung
47a angeschlossen ist. Die Diode 91 ist in diesem Schaltkreis so angeordnet, daß
die Spannungssignale wirksam über den Weg geringer Impedanz der Triode
90 geerdet werden. Mit dem Verstärker 92 ist eine weitere Diode 93 zusammengeschaltet,
die mit einem Kathodenverstärker 94 in Verbindung steht. Zwischen der Diode 93 und
dem Kathodenverstärker 94 ist ein Widerstand 95 und eine Kapazität 96 angeordnet,
die geerdet sind. Die Diode 93 ist in ähnlicher Weise geschaltet, so daß Spannungssignale
von dem Verstärker 92 übertragen werden. Die durch die Empfängeranordnung 47a auf
Grund der akustischen Impulse erzeugten elektrischen Signale werden über die Triode
90 mittels der Diode 91 geerdet, da dies einen Weg mit relativ geringer Impedanz
darstellt. Wenn jedoch ein Steuerimpuls von dem Zeitsperrkreis 46 die Röhre 90 abschaltet,
wird die Diode 93 auf Grund -des elektrischen Signals leitend, und die Kapazität
96 wird bis zu dem Maximalwert der beaufschlagten Spannung aufgeladen. Der Widerstand
95 weist einen derartigen elektrischen Wert auf, daß ein derartiger maximaler Wert
ausreichend lange gehalten wird. Der Widerstand 95 und die Kapazität 96 sind mit
einer relativ großen Zeitkonstante ausgerüstet, und der Kathodenverstärker 94 führt
somit zur Ausbildung eines Ausgangssignals, das dem Maximalwert des der Diode 93
beaufschlagten Signals proportional ist, und zwar während der Zeitspanne, bei der
die Triode 90 nichtleitend ist.
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Es hat sich als bevorzugt erwiesen, den Maximalwert einer halben Phase
des elektrischen Signals zu messen, und zwar insbesondere die zweite Hälfte der
ersten Phase des Signals.
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Die von dem Kathodenverstärker 94 abgegebene Spannung wird mittels
des Filterkreises 48 geglättet und dem Ausgangskreis 49 zugeführt, der so angeordnet
ist, daß ein Impuls abgegeben wird, dessen Geschwindigkeit proportional der Amplitude
des von dem Kathodenverstärker 94 erhaltenen Eingangssignals ist.
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Der Ausgangskreis 49 ist im einzelnen in der F i g. 8 gezeigt, und
in dem Diagramm verläuft der Strom von -rechts nach links. In den F i g. 9 und 10
sind bestimmte typische Wellenformen an verschiedenen Stellen des Schaltkreises
erläutert. In dem Schaltkreis sind die Eingangsklemmen 100 so vorgegesehen, daß
dieselben von dem Filter 48 aus das Gleichstromsignal aufnehmen, das über die Widerstände
98 und 99 dem Emitter 101 eines PNP-Transistors 102 zugeführt wird. Eine Kapazität
97 ist parallel zu den Eingangsklemmen 100 geschaltet, um so ein Glätten der Wechselstromsignalkomponenten
zu bewirken. Der Kollektor 104 des Transistors 102 ist über eine Kapazität 105 geerdet.
Die Basis 106 des Transistors 102 ist parallel zu einem Widerstand 109 geschaltet,
der an einem Emitter 107 eines NPN-Transistors 108 liegt, dessen Kollektor 110 an
einer eingeregelten positiven Gleichstromspannung liegt. Die Basis 111 dieses Transistors
liegt an einem Spannungsteiler, der aus den Widerständen 112 und 113 besteht. Diese
kaskadenförmige Transistoranordnung ermöglicht einen Spannungsabfall zwischen dem
Emitter 101 und der Basis 106 des Transistors 102 dergestalt, daß dieser Spannungsabfall
zwischen der Basis 111 und dem Emitter 107 des Transistors 108 abgeglichen werden
kann. Bei der hier beschriebenen Anordnung werden die Widerstände 98 und 99 groß
im Vergleich zu dem Eingangswiderstand an dem Emitter 101 gemacht, so daß
gilt, wobei EI" die Eingangsspannung, 11n den Eingangsstrom, E1 die Spannung
an der Basis des Transistors 108 und R1 und R2 die Widerstandswerte der Widerstände
98 und 99 darstellen. Somit ist der Strom 1, gegenüber der Kapazität gleich dem
Eingangsstrom h, multipliziert mit dem Verstärkungsfaktor a. Die Kapazität 105 wird
durch einen konstanten Strom ahn geladen und nimmt eine Ladung und somit
eine Spannung auf, die proportional IZa und somit proportional EI" ist.
Die
Kapazität 105 ist mit einem herkömmlichen Schmitt-Auslösekreis 114 verbunden. Im
Ruhezustand des Kreises 114 befindet sich der NPN-Transistor 115 normalerweise in
dem abgeschalteten Zustand, während ein NPN-Transistor 116 sich im leitfähigen oder
angeschalteten Zustand befindet. Der Ausgangsleiter 117 des Transistors 116 ist
an die Basis 118 eines Verstärkungstransistors 119 angeschlossen, dessen Emitter
120 mit der Basis 121 eines weiteren Verstärkungstransistors 119a verbunden ist.
Der Kollektor 123 des Transistors 119 a ist an die Primärwicklung 50 des Ausgangstransformators
51 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung 52 an den Kabelleitei 44 angekoppelt ist.
Die Wicklung 50 des Transformators 51 ist mit einer positiven Gleichstromquelle
verbunden.
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Der Ausgangsleiter 117 des Schmitt-Auslösekreises 114 ist über einen
Leiter 122 an der Basis 124 des Transistorschalters 125 angeschlossen. Der Transistorschalter
125- besitzt einen Emitter 126, der geerdet ist, und ein Kollektor 127 ist über
den Widerstand 128 an die Kapazität 105 angeschaltet. Der Transistorschalter 125
arbeitet normal, wenn die Anordnung im abgeschalteten Zustand vorliegt.
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Der Betrieb des hier beschriebenen Kreises ist im folgenden beschrieben.
Zu einer gegebenen Zeit to (F i g. 9) ist der Transistor 115 abgeschaltet, der Transistor
116 ist angeschaltet, und der Transistor 125 ist abgeschaltet. Bei dem Beaufschlagen
von EI" erreicht die Spannung E, an der Kapazität 105 einen Wert Et gleich
der Arbeitsspannung (Zündspannung) des Transistors 115 des Schmitt-Auslöserkreises
zu einem Zeitpunkt t., der proportional
ist, wobei C der kapazitive Wert der Kapazität 105 ist. Sobald der Transistor 115
zündet oder angeschaltet wird, wird der Transistor 116 abgeschaltet, und der Transistorschalter
125 wird angeschaltet. Der Transistorschalter 125 entlädt die Kapazität 105 mit
einer Zeitkonstante, die von dem Widerstand 128 und der Kapazität 105 abhängt. Diese
Zeitkonstante wird im Vergleich zu der kleinsten Periode eines anzuwendenden Ausgangsimpulses
klein gemacht. Diese Zeitkonstante kann z. B. so vorgesehen werden, daß 50 Mikrosekunden
verstreichen, bevor die Kapazität 105 auf einen Spannungswert von E, entladen wird.
Wenn die Eingangsspannung einen Wert von Eo erreicht, wird -natürlich der Transistor
115 des Schmitt-Auslöserkreises 114 abgeschaltet, der Transistor 116 wird angeschaltet,
und der Transistorschalter 125 wird abgeschaltet, so daß die Kapazität 105 wieder
beginnt aufgeladen zu werden. Bei der gleichen Eingangsspannung EI" ist die Zeitspanne,
innerhalb deren die Kapazität 105 auf die Auflösespannung der Kapazität 105 aufgeladen
wird, konstant, und somit ergibt sich, daß die Wiederholungsfolge oder Wiederholungsgeschwindigkeit
der Impulse von der Amplitude der Eingangsspannung abhängt. Dies ergibt sich ohne
weiteres aus der F i g. 10, die dem Diagramm der F i g. 9 mit der Ausnahme entspricht,
daß bei dem Spannungsaufbau an der Kapazität 105 ein größerer Anstieg zwischen den
Zeitpunkten t" und tb erfolgt, wodurch eine höhere Eingangsspannung Et" angezeigt
wird, die ein schnelleres Aufladen der Kapazität 105 ermöglicht. Die Ausgangsimpulse
130 des Transistors 116 des Schmitt-Auslösers 114 weisen somit eine feststehende
Impulsbreite und Wiederholungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Amplitude
der Eingangsspannung auf. Die Periode T der Ausgangsspannung des Transistors 119a
ist umgekehrt proportional zu der Eingangsspannung EI", oder, in anderen Worten,
die Frequenz der Ausgangsspannung des Transistors 119 a ist gleich
Das dem Kabelleiter 44 beaufschlagte Ausgangssignal kann in Form der Impulsgeschwindigkeit
ausgewertet werden, die der Eingangsspannung E;" proportional ist, oder das Ausgangssignal
kann in ein Gleichstrom-Ausgangssignal umgewandelt werden, das der Eingangsspannung
E;" umgekehrt proportional ist.
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Unter Bezugnahme auf die F i g. 5 kann die Vorrichtung zum Feststellen
der y-Strahlen z. B. aus einem herkömmlichen Szintillationszähler 140 bestehen,
der die vorherrschende Größe der Radioaktivität feststellt und ein Ausgangssignal
abgibt, das einem herkömmlichen Diskriminatorkreis 141 zugeführt wird. Zwischen
dem Diskriminatorkreis und einem herkömmlichen blockierenden Oszillatorkreis 143
kann ein Wandler 142 angeordnet sein, der die von dem Diskriminatorkreis 141 abgegebene
Energie in eine für die Kabelübertragung geeignetere Größe umwandelt. Die von dem
Oszillatorkreis abgegebene Energie wird über einen Transformator 144 an den Kabelleiter
144 angekoppelt. Von der Vorrichtung zum Feststellen der y-Strahlen werden positive
Impulse abgegeben, in denen die Wiederholungsgeschwindigkeit der Impulse einen Hinweis
auf die Strahlungsintensität ergibt.
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Die Anordnung 150 ist hier so gezeigt, daß dieselbe über einen herkömmlichen
Verstärker 151 mit einem Kabel verbunden ist und ein niederfrequentes Gleichstromsignal
auf Grund der Feststellungsspule der Vorrichtung 150 ergibt, die in der Verrohrung
läuft. Um ein Kurzschließen des niederfrequenten Signals zu verhindern, sind Blockierungskapazitäten
53, 152 und 152 a (F i g. 5) zwischen dem Leiter 44 des Kabels und der geerdeten
Rückführung angeordnet.
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Wie in der Fig. 6 gezeigt, werden an der Erdoberfläche praktisch drei
Signale erhalten, die entweder gleichzeitig oder relativ unabhängig zueinander eintreffen
können. Diese Signale sind die niederfrequenten Signale des Verrohrungskragens,
die po, sitiven Impulse der -y-Strahlensignale und die negativen Impulse der akustischen
Meßvorrichtung. Ein herkömmliches Galvanometer in einer AufzeichnungsvoTrichtung
155 an der Erdoberfläche wird so eingerichtet, daß dasselbe auf die niederfrequenten
Signale bezüglich des Verrohrungskragens unter Ausschließen der Impulse von der
Vorrichtung zum Feststellen der y-Strahlen und des akustischen Kreises anspricht,
indem in entsprechender Weise Filter angeordnet werden. In dieser Weise können die
entsprechenden Signale bezüglich der Aufzeichnung von CCL graphisch festgehalten
werden. Die positiven und negativen Impulse der Kreise für das Messen der Radioaktivität
und der akustischen Eigenschaften werden einem Filterkreis 160 zugeführt, wo die
Sekundärwicklung 161 des Transformators 162 mit
seinen Anschlüssen
161. a bzw. 161 b an einem herkömmlichen Detektorkreis 1.62
a, 162 b angeschlossen ist. Einer der Detektorkreise 162a ist so angeordnet,
daß derselbe lediglich auf positive Impulse anspricht, während der andere Detektorkreis
162b so angeordnet ist, daß derselbe lediglich auf negative Impulse anspricht. Die
von dem Detektor 1.62a abgegebene Energie wird auf einen Impulsgenerator 162a und
ebenfalls einen Sperrkreis 164a übertragen.
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Der Sperrkreis 164a ist so angeordnet, daß derselbe auf ein Ausgangssignal
des Detektors 162a anspricht, wodurch der Detektor 162 b für eine gegebene
Zeitspanne abgeschaltet wird. Wenn somit ein positiver Impuls durch den Detektor
162a festgestellt wird, würde der Sperrkreis 164 a den Detektor 162
b
für ein gegebenes Zeitintervall abschalten. Das Ausgangssignal des Impulsgenerators
163 a wird auf einen Zählkreis 165a übertragen, der eine Ausgangsspannung
ergibt, die kennzeichnend für die Anzahl der Impulse pro Sekunde ist. Diese Ausgangsspannung
wird der Aufzeichnungsvorrichtung 155 zugeführt. Das Ausgangssignal des Detektors
162 b wird in gleicher Weise einem Impulsgenerator 163 b und ebenfalls einem Sperrkreis
164b zugeführt. Der Sperrkreis 164 b ist so angeordnet, daß derselbe auf das Ausgangssignal
des Detektors 162 b unter Abschalten des anderen Detektors 162a für eine gegebene
Zeitspanne anspricht. Wenn somit ein negativer Impuls zunächst durch den Detektor
162 b festgestellt wird, würde der Sperrkreis 164b den Detektor 162a für eine gegebene
Zeitspanne lang abschalten. Das Ausgangssignal des Impulsgenerators 163 b wird einem
Zählkreis 165b zugeführt, der eine Ausgangsspannung abgibt, die kennzeichnend
für die Anzahl der Impulse pro Sekunde ist. Diese Ausgangsspannung wird der Aufzeichnungsvorrichtung
155 zugeführt.
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Nachdem der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung im einzelnen
beschrieben worden ist, wird im folgenden kurz auf die wesentlichen Gesichtspunkte
des Erfindungsgegenstandes hingewiesen. Bei dem Betrieb wird die Vorrichtung 10
in üblicher Weise an die tiefste Stelle in dem Bohrloch gebracht, von wo aus die
Untersuchung beginnen soll. Sodann wird in dieser Tiefe der Schalter 43a an der
Erdoberfläche mit einer Wechselstromquelle 43 zusammengeschaltet, so daß die Signale
in das Bohrloch nach unten über den Kabelleiter 44 geschickt werden. Die Haupttaste
41 wirkt so auf den Sender ein, daß derselbe im zeitlichen Abstand akustische Impulse
aussendet. Da der Abstandshalter an der Vorrichtung dieselbe mit einer gegebenen
Entfernung von der Wand der Verrohrung hält, kann die Ankunftszeit eines ausgesandten
akustischen Impulses an der Empfangsanordnung 47a berechnet werden. Da die ausgesandten
akustischen Impulse normalerweise aus einer Anzahl schwingungsförmiger Druckwellen
bestehen, wird die Empfängeranordnung 47a auf die Druckwellen so ansprechen, daß
ein entsprechendes elektrisches Signal ausgebildet wird. Es ist zweckmäßig, lediglich
ein einzelnes Druckmaximum zu messen, das natürlich einem einzelnen Maximum des
elektrischen Signals entspricht. Das zu messende Druckmaximum ist vorzugsweise das
zweite Maximum der ersten Phase eines akustischen Impulses, der an der Empfängeranordnung
47a ankommt. Da der Zeitpunkt, zu dem ein derartiges zweites Maximum an der Empfängeranordnung
47 a ankommt, genau berechnet werden kann, wird der Amplitudenkreis 47 zu einem
vorherbestimmten Zeitpunkt nach dem Aussenden eines akustischen Impulses für ein
vorherbestimmtes Zeitintervall betätigt. Die Zeitgeberfunktion für den Schaltkreis
47 wird mittels einer Verzögerungsanordnung 45 und eines Sperrkreises 46 erhalten,
die zwischen der Sendeanordnung und dem Amplitudenkreis 47 angeordnet sind, wobei
der letztere Kreis mit der Empfängeranordnung in Verbindung steht. Die Amplitude
des so. durch den Amplitudenkreis 47 festgestellten elektrischen Signals wird durch
den Ausgangskreis 49 in einen Impuls verwandelt, der eine relativ negative Polarität
bezüglich einer Bezugsgröße aufweist, wobei dieser Impuls ebenfalls eine Wiederholungsgeschwindigkeit
besitzt, die von der Amplitude des Signalmaximums abhängt. Die negativen Impulse
werden mittels des Kabelleiters 44 dem Auslöser eines Detektors 162 b (F i g. 6)
zugeführt, der sofort einen Kanaldetektor 162a für positive Impulse abschaltet und
die Anzahl der Impulse zählt und ein Signal auf die Aufzeichnungsvorrichtung 155
beaufschlagt, das einen Hinweis auf die Amplitude des Signals gibt, das in dem Bohrloch
durch die Empfängeranordnung 47 a festgestellt worden ist. Auf Grund von Erfahrungstatsachen
wird man allgemein wissen, welche Amplitude das Signal in einer Verrohrung aufweisen
sollte, bei der der Zement richtig an der Verrohrung gebunden ist, und während die
erfindungsgemäße Vorrichtung sich in der untersten Lage in dem Bohrloch befindet,
sollte eine entsprechende Anzeige durch die Aufzeichnungsvorrichtung reproduziert
werden.
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Wenn jedoch die zunächst erhaltene Amplitudenanzeige nicht genau die
zu erwartende Anzeige ist, kann die Genauigkeit der Ablesung durch Verändern der
vorherbestimmten Zeitverzögerung in der folgenden Weise überprüft werden: Der Schalter
43 a wird so geschaltet, daß die Wechselstromquelle 43 von dem Kabelleiter 44 getrennt
wird, so daß sofort die Sendeanordnung 41a und die Energiequelle
72a in der in dem Bohrloch vorliegenden Vorrichtung getrennt werden, so daß
von der Energiequelle 72a aus keine Spannungen mehr abgegeben werden. Somit wird
die Magnetspule 72 b des Schalters 70 in der Bohrlochvorrichtung (die mit dem Ausgang
der Energiequelle 72a verbunden ist) aberregt, so daß der Schalter 71 die
in der Fig. 7 gezeigte Lage einnehmen kann, bei der der Kabelleiter 44 b mit dem
Zuführungsleiter 72 in dem Schalter 70 verbunden wird. Nunmehr kann der an der Erdoberfläche
angeordnete Schalter 43 a so bewegt werden, daß die positive Spannungsquelle B+
mit dem Kabelleiter 44
verbunden wird, und zu diesem Zeitpunkt wird ein Steuersignal
längs des Kabelleiters 44 über den Schalter 71 und die Diode 77a nach unten in das
Bohrloch unter Betätigen einer Magnetspule 78 geführt, wodurch der Stufenschalter
76 um eine Lage weitergeschaltet wird. In der Neutrallage, wie sie in den Zeichnungen
gezeigt ist, verbindet ein gleichzeitig mit dem beweglichen Arm 77 bewegter Nocken
80 den Eingangsleiter 72 über einen Schalter 83 und einen Unterbrecherschalter 86
mit der Magnetspule 78. Das Weiterschalten des Schalters 76 verändert wirksam die
Kapazität in einem Multivibratorverzögerungskreis 45, so daß der vorherbestimmte
Zeitpunkt, bei dem der Sperrkreis 46 betätigt wird, um eine zusätzliche Zeitspanne
verändert worden ist. Sodann kann die Wechselstromquelle 43 wiederum mit
dem
Kabelleiter 44 unter Ingangsetzen der Senderanordnung 41a verbunden werden, und
die in dem Bohrloch vorliegende Energiequelle 72a wird wiederum unter- Betätigen
der Magnetspüle 72 b in Gang gesetzt, wobei mittels des Schalters 71 der Schaltkreis
70 von dem Kabelleiter 44 getrennt wird. Da nunmehr die Senderanordnung 41a .wiederum
Impulse aussendet, wird die Aufzeichnungsvorrichtung in der oben beschriebenen Weise
einen Hinweis auf das Amplitudensignal geben, das bei einem vorherbestimmten Zeitpunkt
und während des vorherbestimmten Zeitpunktes nach dem Aussenden jedes Impulses erhalten
worden ist. Die hier beschriebene Arbeitsweise kann durch Abschalten der Energiequelle
43 und Beaufschlagen eines positiven Steuersignals an der Erdoberfläche unter Bewegen
des Stufenschalters in eine weitere Lage wiederholt werden. Sollte es zu irgendeinem
Zeitpunkt zweckmäßig sein, den Stufenschalter wieder in seine ursprüngliche Lage
oder Neutrallage zu bringen, kann: der an der Erdoberfläche angeordnete Schalter
43 a mit einer negativen Spannungsquelle verbunden werden und dieses Steuersignal
über den Kabelleiter 44, den Schalter 71 und die Schalter 83 und 86 der Magnetspule
78 zugeführt werden. Der Stufenschalter 76 wird kontinuierlich betätigt, solange
die negative Spannung auf Grund des Unterbrecherschalters 86 beaufschlagt wird,
wodurch kontinuierlich die Unterbrechung bedingt wird, die notwendig ist, um die
Magnetspule 78 zu erregen und abzuerregen und den Schalter weiterzuschalten. Sobald
sich der bewegliche Arm 77 des Stufenschalters 76 seiner Neutrallage nähert, betätigt
der Nocken 80 einen Verbindungsmechanismus 82, wodurch der Schaltkreis über den
Unterbrecherschalter 86 durch Öffnen des Schalters 83 und Verbinden der negativen
Spannungsquelle mit, einem. Scheinwiderstand 85 in dem Schalterkreis abgeschaltet
wird. Wenn der Schalter 83 offen ist, wird die Magnetspule 78 nicht durch das negative
Spannungssignal betätigt, und der Schalter hält somit in der Neutrallage an. Obgleich
ein Stufenschalter und eine Magnetspule hier so gezeigt sind, daß dieselben durch
den Schalter 71 betätigt werden, versteht es sich jedoch, daß die prinzipielle Arbeitsweise
des an der Erdoberfläche angeordneten Schalters 71 mittels der Energiequelle 72a
dergestalt ist, daß beliebige Schaltkreise in der Vorrichtung in dem Bohrloch Anwendung
finden können, die an Stelle des Stufenschalters und der Magnetspule 78 angewandt
werden. Hierbei erfolgt ein selektiver Betrieb mittels eines Signals, das -nicht
die Energiequelle 77a in Funktion setzt.
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Zu der gleichen Zeit, zu der die akustische Untersuchungsanordnung
das das Bohrloch umgebende Material mit akustischen Impulsen untersucht und Ausgangsimpulse
abgibt, die mit einer gegebenen Polarität dem gemeinsamen Kabelleiter 44 zugeführt
werden, gibt ein Szintillationszähler 140, der die Radioaktivität in den
umgebenden Erdformationen feststellt, -Impulse ab, die bezüglich eines Bezugswertes
positiv sind. Die Impulse der die Radioaktivität messenden Vorrichtung werden ebenfalls
über den- gemeinsamen Kabelleiter geführt. Somit werden sowohl positive als auch
negative Impulse bezüglich eines gemeinsamen Bezugswertes über einen gemeinsamen
Kabelleiter geführt. Dem gemeinsamen Kabelleiter werden ebenfalls die Signale bezüglich
des Verrohrungskragens beaufschlagt, die nur dann auftreten, wenn die Vorrichtung
an einem gemeinsamen Abschnitt zwischen der Verrohrung vorbeitritt, wo die Veränderung
in der ferromagnetischen Form der Verrohrung dazu führt, daß die entsprechende Anordnung
ein niederfrequentes Signal abgibt, das ebenfalls über den gemeinsamen Kabelleiter
44 geführt wird. An der Erdoberfläche (F i g. 6) werden die erhaltenen Signale einzeln
angewandt, um entsprechende Aufzeichnungen zu erhalten, wie sie in der F i g. 2
gezeigt sind.
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Wie in der Fig. 8 gezeigt, wird bei dem Amplituden-Impulskonverter
ein allgemein bekannter Schmitt-Auslöserkreis 114 in einer speziellen Anordnung
angewandt, die relativ kurzzeitige Impulse abgibt, d. h. etwa 50 1Uikrosekunden
mit einer Wiederholungsgeschwindigkeit, die von der Eingangsamplitude -abhängt.
Bei dieser Anordnung wird eine Gleichstromquelle angewandt, die eine Kapazität auflädt
und die somit das Signal für das Auslösen des Schmitt-Kreises ergibt. Es ist ein
Transistorschalter mit einem Widerstands-Entladungsweg verbunden und wird bei dem
Auslösen des Schmitt-Kreises in Funktion gesetzt, so daß die Kapazität schnell entladen
und der Schmitt-Kreis wieder abgeschaltet wird.