DE1458631B2

DE1458631B2 - Vorrichtung zum uebertragen von bohrlochmessungen mittels kontinuierlicher schallwellen

Info

Publication number: DE1458631B2
Application number: DE19651458631
Authority: DE
Inventors: John Kirby Dallas Tex Godbey (V St A)
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1964-06-10
Filing date: 1965-06-10
Publication date: 1971-02-25
Also published as: GB1097083A; NL6507448A; US3309656A; DE1458631A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Übertragen von Bohrlochmessungen mittels kontinuierlicher Schallwellen, welche in das Bohrloch abgelassen wird, in welchem eine Flüssigkeit zirkuliert, wobei die Vorrichtung einen Durchlaß für die Bohrlochflüssigkeit, eine Meßeinrichtung, einen Wandler zur Übertragung der Meßergebnisse in Form kontinuierlicher Schallwellen auf die Bohrlochflüssigkeit und eine die Meßeinrichtung und den Wandler verbindende Einrichtung zum Regeln der Schallwellenfrequenz in Abhängigkeit von den Meßergebnissen aufweist.

Seit dem Aufkommen des Drehbohrens zu Beginn des 20. Jahrhunderts sind viele Vorteile dieser Arbeitsmethode erkannt worden. Beispielsweise schafft das Drehbohren erhöhte Sicherheit für die Bedienungsmannschaften und größere Vortriebsgeschwindigkeiten, als sie mit Schlagbohren oder Seilbohren erreicht' werden können. Die unten im Bohrloch herrschenden Bedingungen, insbesondere Lagerstätteneigenschaften, sind beim Drehbohren jedoch schwierig direkt zu beobachten. Beispielsweise kann das Drehbohren unterbrochen werden, und es können Meßmethoden, ζ. Β. Kabelleitungsmessen, angewendet werden, um das Bohrloch zu untersuchen und die Formationseigenschaften und andere unten im Bohrloch herrschende Bedingungen zu bestimmen. Offensichtlich ist jedoch jede Methode zur Messung von Bohrlochsohlenbedingungen, die eine Unterbrechung des Drehbohrens oder einen ausgedehnten Zeitraum zwischen dem Auftreten eines Zustandes und seiner Feststellung erfordert, insgesamt nicht zufriedenstellend. Weiterhin muß jede annehmbare Methode eine große Genauigkeit der Messungen der unten im Bohrloch herrschenden Zustände und eine hohe Auflösung für jeden Bruchteil eines Meters der gebohrten Formation ergeben.

Es ist vorgeschlagen worden, Bohrlochsohlenzustandsmessungen mittels Schallwellen durch die in einem Bohrloch befindliche Bohrflüssigkeit fernzuübertragen, um hierdurch ein ständiges Messen ohne Unterbrechung des Drehbohrens zu erreichen. Eine Schwierigkeit, die bei derartigen Methoden auftritt, ist die Anwesenheit von sehr hohen akustischen Geräuschpegeln innerhalb der Bohrflüssigkeit an der Erdoberfläche, herrührend von den Schlammpumpen u. dgl. Weiterhin sind keine angemessenen Intensitäten von Schallwellenenergie erzielt worden, und zwar wegen des für ausreichende Schallerzeuger zu begrenzten Raumes in dem Bohrstrang, insbesondere in Schwerstangen. Darüber hinaus waren geeignete, in sich geschlossene Kraftquellen zum Betrieb dieser Schallerzeuger bei brauchbaren Niveaus innerhalb eines derartig begrenzten Raumes nicht herstellbar.

Es ist eine Vorrichtung bekannt (französische Patentschrift 1 265 166) zum Übertragen von Bohrlochmessungen mittels kontinuierlicher Schallwellen, welche in das Bohrloch abgelassen wird, in welchem eine Flüssigkeit zirkuliert, wobei die Vorrichtung einen Durchlaß für die Bohrlochflüssigkeit, eine Meßeinrichtung, einen Wandler zur Übertragung der Meßergebnisse in Form kontinuierlicher Schallwellen auf die Bohrlochflüssigkeit und eine die Meßeinrichtung und den Wandler verbindende Einrichtung zum Regeln der Schallwellenfrequenz in Abhängigkeit von den Meßergebnissen aufweist.

Bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt die Erzeugung einer kontinuierlichen Schallwelle durch Verwendung eines Wandlers, der durch Elektroenergie erregt wird, um innere mechanische Schwingungen einer für die kontinuierliche Schallwelle erwünschten Frequenz zu erzeugen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann magnetostriktives Material oder ein piezoelektrischer Kristall verwendet werden. Wandler, die Schallwellen durch mechanische Schwingung erzeugen, benötigen für ihr Arbeiten große Energiemengen. Es sind offensichtliche Probleme hinsichtlich der Zufuhr solch großer Energiemengen vorhanden. So müssen Nebenwirkungen zufolge unwirksamen Arbeitens des Wandlers, beispielsweise die Erzeugung von Wärme, in Kauf genommen werden, wobei dann selbstverständlich Maßnahmen zur Beseitigung dieser Wirkungen getroffen werden müssen. Die Übertragung der mechanischen Schwingungsenergie zum Erzeugen der Schallwelle in die Bohrlochflüssigkeit erfolgt mit verhältnismäßig schlechtem Wirkungsgrad, und zwar zufolge der fehlenden Anpassung der Impedanz zwischen dem Wandler und der Flüssigkeit.

Demgegenüber werden die Nachteile der vorgenannten Ausführungen, ausgehend von einer Vorrichtung der zuletzt genannten Art, gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß der Wandler eine Öffnung, durch die sich ein Teil der umlaufenden Flüssigkeit, einen Flüssigkeitsstrahl erzeugend, bewegt sowie eine Einrichtung zum periodischen Unterbrechen des Strahles aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wandler einen bewegbaren Teil auf, der einen Durchgang und einen undurchlässigen Teil hat, die bei Bewegung des bewegbaren Teiles abwechselnd mit der Öffnung des Wandlers in Ausrichtung kommen. Der bewegbare Teil ist vorzugsweise ein drehbarer Teil, dessen Drehachse in Längsrichtung der Vorrichtung verläuft.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der drehbare Teil des Wandlers den Rotor einer Sirene auf, die mittels eines Antriebsmotors, vorzugsweise eines Elektromotors, angetrieben ist.

Eine noch andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Wandlers eine solche Form hat, daß sich der Querschnitt des Fließkanals während des Arbeitens mit konstanter Geschwindigkeit vorzugsweise gleichseitig ändert.

Der Wandler gemäß der Erfindung ist ein flüssigkeitsdynamischer Wandler, bei dem die zirkulierende Flüssigkeit als Primärquelle für Energie verwendet wird, die zum Erzeugen der kontinuierlichen Schallwelle benötigt wird. Zusätzlich wird die Schallwelle direkt in dem Medium erzeugt, auf welches sie zu übertragen ist. Demgemäß ist ein verhältnismäßig großer Wirkungsgrad an Energieübertragung zwischen dem Wandler und dem Medium vorhanden. Für die Frequenzregelelemente eines solchen Wandlers ist nur eine kleine Energiemenge erforderlich. Da außerdem die Schallwellen bzw. Signalwellen einzig durch einen mechanischen Vorgang erzeugt werden, spielt die Größe des Bohrwerkzeuges eine viel unwesentlichere Rolle als bei der zuletzt genannten bekannten Vorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Drehbohreinrichtung

einschließlich eines senkrecht geschnittenen Bohr- oder Beruhigungsgefäß 37, das zur Verringerung von

lochs, das einen Bohrstrang enthält; Wasserschlägen u. dgl. dient, ein Standrohr und einen

F i g. 2 A und 2 B zeigen, im allgemeinen im biegsamen Schlauch 38 in den Spülkopf 33. Das Schnitt, eine Ausführungsform der Vorrichtung Bohrmedium fließt dann abwärts in den Bohrstrang gemäß der Erfindung, die in dem Bohrstrang an- 5 24 und tritt aus diesem durch Öffnungen (nicht dargrenzend an den Bohrmeißel gemäß F i g. 1 angeord- gestellt) in dem Bohrmeißel 27 aus, um nach außen net ist; in das Bohrloch 22 zu fließen. Das Bohrmedium zir-

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt längs Linie 3-3 der kuliert aufwärts vom Bohrmeißel 27 und trägt dabei

F i g. 2 A in vergrößertem Maßstab; aufgenommenes Bohrklein durch den Ringraum zwi-

F i g. 4 ist ein Schnitt längs Linie 4-4 der F i g. 2 A; io sehen dem Bohrstrang 24 und dem Bohrloch 22 zur

F i g. 5 A und 5 B zeigen, im wesentlichen im Oberfläche der Erde 23. An der Erdoberfläche ist

Schnitt, eine andere Ausführungsform einer Vorrich- ein Bohrkopf 41 an einem Futterrohr 39 befestigt,

tung gemäß der Erfindung, die der in den F i g. 2 A letzteres ist über einen kurzen Abstand in das Bohr-

und 2 B gezeigten Ausführungsform ähnlich ist, loch 22 einzementiert. Der Drehtischantrieb 31 ist

jedoch eine mediumbetriebene Turbine als elektrische 15 gewöhnlich direkt über der Bohrkopfeinrichtung 41

Kraftquelle aufweist. angeordnet. Ein Rohr 42 ist an das Futterrohr 39

Anmeldungsgemäß wird eine kontinuierliche angeschlossen, um Bohrmedium von dem Bohrloch Schallwelle, die durch Frequenzmodulation eine 22 zu der Grube 34 zurückzuführen. Sofern ge-Messung einer im Bohrloch herrschenden Zustands- wünscht, können andere Drehbohranordnungen verbedingung kennzeichnet, an einer Stelle angrenzend 20 wendet werden. Eine Ausführungsform einer Voran den Bohrmeißel während des Drehbohrens eines richtung 46 gemäß der Erfindung ist bei der Dar-Bohrlochs erzeugt. Die frequenzmodulierte konti- stellung gemäß F i g. 1 in den Bohrstrang 24 unmittelnuierliche Schallwelle, die in dem Bohrmedium nach bar oberhalb des Bohrmeißels 27 eingesetzt,
oben läuft, wird an der Erdoberfläche empfangen Nachstehend wird die Vorrichtung 46 in Verbin- und demoduliert, vorzugsweise durch Mittel, die die 25 dung mit den F i g. 2 A und 2 B beschrieben. Die Benutzung von größeren Auflösungen, Bandbreiten Vorrichtung 46 ist in den Bohrstrang 24 eingesetzt, und Bereichen der Schallwellenfrequenzen gestatten, vorzugsweise zwischen dem untersten Bohrrohr 26 als das bisher möglich war, um eine Ablesung oder und irgendwelchen Schwerstangen und dem Bohr-Aufzeichnung der unten im Bohrloch herrschenden meißel 27. In dem Apparat 46 wird eine unten im und gerade gemessenen Bedingung zu schaffen. Bei 3° Bohrloch herrschende Zustandsbedingung in ein der Erfindung kann ein bevorzugter Frequenzbereich Signal geringer Größe, vorzugsweise in ein elektrider Schallwellen in herkömmlichen Bohrschlämmen sches Signal, für Kontrollzwecke umgewandelt. Diezur Fernübertragung von Messungen der unten im ses Signal wird in dem Apparat 46 an Kontrollstrom-Bohrloch herrschenden Bedingung benutzt werden, kreise angelegt, um die Frequenz einer kontinuierwas wesentliche Vorteile und Erleichterungen mit 35 liehen Schallwelle zu regeln, die unten im Loch durch sich bringt. einen Umwandler oder Schallgenerator erzeugt wird.

Nachstehend wird zunächst eine herkömmliche Die Einrichtung 46 benutzt das zirkulierende Bohr-

Drehbohreinrichtung, mit der die Erfindung verwen- medium in dem Bohrstrang 24 für einen direkten An-

det werden kann, kurz beschrieben, bevor die Erfin- trieb des Umwandlers, und 'hierdurch wird die kon-

dung selbst im einzelnen erläutert wird. 40 tinuierliche Schallwelle von brauchbarer Amplitude

In der F i g. 1 ist ein Bohrgerüst 21 dargestellt, das in dem Bohrmedium erzeugt. Die Kontrollstromkreise über einem Bohrloch 22 angeordnet ist, welches durch ändern die Frequenz der Schallwelle in Ansprechen Drehbohren in die Erde 23 vorgetrieben wird. Ein auf die gerade gemessene Bohrlochbedingung. Mit Bohrstrang 24 ist in dem Bohrloch 22 an dem Bohr- dieser Anordnung werden durch Fernübertragung gerüst 21 aufgehängt. Der Bohrstrang 24 besteht aus 45 mittels Schallwellen in dem Bohrmedium Messungen einer Vielzahl von Bohrrohrabschnitten 26 mit einer von unten im Bohrloch herrschenden Bedingungen oder mehreren Schwerstangen und einem am Unter- zur Oberfläche übertragen. Die Vorrichtung 46 beende angebrachten Bohrmeißel 27 sowie einer Mit- nutzt Batterien als einzige Kraftquelle für ihre Konnehmerstange 28; die an ihrem oberen Ende befestigt trollstromkreise. Jedoch benötigen diese Stromkreise ist. Die Mitnehmerstange 28 kann den üblichen nicht 50 nur geringe Energiemengen, und daher kann die Vorkreisförmigen Querschnitt aufweisen, um zum An- richtung 46 leicht über eine längere Zeitdauer, als trieb in einen Drehtisch 29 einzugreifen. Ein Dreh- irgendein bekannter Bohrmeißel beim Drehbohren tischantrieb 31, der mit dem Tisch 29 zusammen- benutzt werden kann, in Betrieb bleiben. Demgemäß wirkt, und ein geeigneter Primärantrieb versetzen den braucht die Vorrichtung 46 nicht aus dem Bohrstrang Bohrstrang 24 in Drehung. Ein von einem Laufblock 55 24 entfernt zu werden, um diese Batterien zu ersetzen, (in F i g. 1 nicht dargestellt) herabhängender Haken bevor ohnehin ein Ziehen des Bohrstrangs 24 zum 32 trägt einen Spülkopf 33, der an dem einen Ende Austausch des Bohrmeißels 27 erforderlich ist.
der von dem Bohrstrang 34 getragenen Mitnehmer- Die Vorrichtung 46 weist einen Körper 47 auf, stange 28 montiert ist. Diese Anordnung hält nicht durch den ein axialer Fließkanal 48 führt. Der Körnur den Bohrstrang 24 in Arbeitsstellung innerhalb 60 per 47 wird am bequemsten von einer Schwerstange des Bohrlochs 22, sondern bildet auch eine zu Dre- gebildet, die im Innern bearbeitet ist, um die übrigen hung befähigte Medienverbindung zwischen einer Teile der Vorrichtung 46 aufzunehmen. Die Enden Quelle für zirkulierendes Bohrmedium, z. B. Bohr- des Körpers 47 sind für eine Verbindung mit dem schlamm, und dem Bohrstrang 24. Eine Grube 34 Bohrrohr 26 und dem Bohrmeißel 27 ausgebildet. Zu oder ein anderes Gefäß ist in der Erde 23 vorgesehen 65 diesem Zweck sind an dem Körper 47 ein Hülsen- und enthält einen Vorrat an Bohrmedium, z. B. her- verbindungsstück 49 zur Aufnahme eines Zapfenkömmlichen Bohrschlamm. Eine Pumpe 36 fördert Verbindungsstücks 51 des Bohrrohrs 26 und ein das Bohrmedium von der Grube 34 durch ein Puffer- Hülsenverbindungsstück^: 52 zur Aufnahme eines

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Zapfenverbindungsstücks 53 des Bohrmeißels 27 vor- innerhalb des Gehäuses 54 enthalten sind. Die Regelgesehen. Eine mediendichte Geräteumhüllung oder Stromkreise verbinden die Druckumwandler 81 und ein langgestrecktes Gehäuse 54 liegt koaxial in dem 82 mit einem Primärantrieb, der den Umwandler oder Fließkanal 48 und ist lösbar an dem Körper 47 be- Schallgenerator, welcher die Schallwellen erzeugt, festigt. Das Gehäuse 54 kann aus irgendeinem geeig- 5 regelt. Diese Steuerstromkreise sind in den F i g. 6, neten Material, z. B. Stahl, bestehen. Innerhalb des 7, 8 und 9 dargestellt und werden nachstehend noch Gehäuses 54 befinden sich die Arbeitsteile des Gera- näher beschrieben.

tes 46, einschließlich der Kraftquelle, der elektroni- Unmittelbar oberhalb der Kammer 87 befindet sich

sehen Stromkreisanordnung und des Schallgenerators. ein isoliertes Abstandsstück 88, und darüber befindet

Das Gehäuse 54 ist mittels Speichensternen 56, 57 io sich eine Batteriekammer 89. Innerhalb der Kammer

und 58 in Abstand zum Körper 47 montiert. Der 89 sind eine Mehrzahl von Batterien angeordnet, vor-

Speichenstern 56 ist in herkömmlicher Weise aus- zugsweise Nickel-Cadmium-Batterien wegen ihrer

gebildet, um das Gehäuse 54 koaxial in dem Fließ- stabilen Stromerzeugungsleistung. Es sind genügend

kanal 48 und in Abstand zu dem Körper 47 zu halten Batterien in der Kammer 89 vorgesehen, um die

und hierdurch einen Ringraum 55 zu bilden, wie er 15 Steuerstromkreise des Geräts 46 über eine längere

aus der F i g. 3 ersichtlich ist; durch diesen Ringraum Zeitdauer zu betreiben, als der Bohrmeißel 27 vor

kann Bohrmedium fließen. Die Speichensterne 57 und der Erfordernis eines Austausche benutzt werden

58 haben im wesentlichen die gleiche Funktion und kann. Beispielsweise haben sich Batterien mit einer

bauliche Anordnung wie der Speichenstern 56. Kapazität zum Betrieb der Regelstromkreisanordnung

Gemäß den F i g. 2 A und 2 B ist das Gehäuse 54 20 des Geräts 46 über einen Zeitraum von 54 Stunden der Länge nach fest in dem Körper 47 gehalten, und als für die Zwecke der Erfindung angemessen erzwar durch ein oberes Futterstück 59, das an eine wiesen.

Schulter des Speichensterns 56 und die freie Stirn- Gemäß F i g. 2 A befindet sich über der Batteriefläche des Bohrrohrs 26 anliegt. Ein unteres Futter- kammer 89 eine Programmierkammer 91 mit Schaltstück 61 ist in Anschlag an den Speichenstern 58 und 25 einrichtungen zur Auswahl der elektrischen Signale die frei liegende Stirnfläche des Bohrmeißels 27 an- proportional zu verschiedenen Bohrlochbedingungen, geordnet. Das Gehäuse 54 kann leicht aus dem Kör- z. B. den durch die Druckumwandler 81 und 82 geper 47 herausgezogen werden, nachdem entweder das messenen Bedingungen; diese Signale sind in Bohrrohr 26 oder der Bohrmeißel 27 und das damit frequenzmodulierte kontinuierliche Schallwellen umverbundene Futterstück 59 bzw. 61 entfernt wor- 30 zuwandeln. Die Einzelheiten der Stromkreisanordden ist. nungen in der Programmierkammer 91 werden in

Eine Abfühleinrichtung zur Umwandlung einer Verbindung mit der Stromkreisanordnung der Kamunten im Bohrloch herrschenden Zustandsbedingung mer 87 beschrieben. Gewünschtenfalls können die in ein verwertbares Signal ist in dem Gerät 46 an- Kammern 87 und 91 verbunden sein. Oberhalb der geordnet. Es können verschiedene Arten von Abfühl- 35 Kammer 91 befindet sich der Speichenstern 57, der oder Wahrnehmungseinrichtungen, die geeignet sind, mittig einen elektrischen Verbindungsstopfen 92 zur derartige Bohrlochsohlenbedingungen, z. B. Bohr- elektrischen Verbindung der untenliegenden Kambedingungen und -parameter, Mediendrücke und mern mit einem darüber angeordneten Primärantrieb -temperaturen sowie Lagerstätteneigenschaften, zu zur Regelung des die Schallwellen erzeugenden Umverwertbaren proportionalen Signalen umzuwandeln, 40 wandlers aufweist.

verwendet werden. Wie insbesondere aus der Oberhalb des Speichensterns 57 und des Stopfens F i g. 2 B ersichtlich ist, sind diese Abfühleinrichtun- 92 ist der Primärantrieb für die Regelung des Umgen beispielsweise als Druckumwandler 81 und 82, wandlers angeordnet. Dieser Primärantrieb kann ein die in dem Speichenstern 58 montiert sind, dargestellt. Gleichstrommotor 93 mit einem angeschlosse-Die Druckumwandler 81 und 82 können so ausgebil- 45 nen geschwindigkeitsverringernden Zahnradvorgelege det sein, daß sie eine Änderung des Widerstands pro- sein. Der Gleichstrommotor 93 hat eine Ausgangsportional zu dem daran angelegten Druck ergeben. welle 94, die mittels Steckstiften 96 und 97 mit dem Der Druckumwandler 81 steht über einen in dem unteren Ende der Welle 66 gekuppelt ist. Der Um-Speichenstern 58 gebildeten Kanal 83 in kommuni- wandler oder Schallgenerator weist eine mit der Welle zierender Medienverbindung mit dem Durchflußkanal 50 66 verbundene Einrichtung auf, welche die Frequenz 48. Der Druckumwandler 82 steht durch einen in dem der erzeugten Schallwelle regelt. Es ist ersichtlich, daß Speicherstern 58 gebildeten Kanal 84 in kommuni- eine Regelung der Geschwindigkeit der Ausgangszierender Medienverbindung mit dem Außenraum welle 94 durch Steuerung des Motors 93 in Anspreum den Körper 47. Ein Gewindeglied 86, das durch chen auf ein elektrisches Signal aus der Abfühleindie äußere Seitenfläche des Körpers 47 in den 55 richtung durch die Regelstromkreisanordnung die Speichenstern 58 reicht, bildet eine mechanische und Frequenz der von dem Umwandler erzeugten konti-Mediensperre zwischen diesen Gliedern und weiterhin nuierlichen Schallwelle bestimmt. Eine Änderung der einen Teil des Kanals 84. Medien in dem Fließkanal Drehgeschwindigkeit des Motors 93 in Ansprechen 48 treffen somit auf den Druckumwandler 81, und auf geänderte elektrische Signale aus einer derartigen Medien im Außenraum des Geräts 46 treffen auf den 60 Abfühleinrichtung führt zu einer Frequenzmodulie-Umwandler 82. Den Druckumwandlern 81 und 82 rung einer derartigen Schallwelle,
kann elektrische Energie zugeführt werden, und die Das Gerät 46 umfaßt, wie vorstehend erwähnt, Änderungen ihrer Widerstände in Abhängigkeit von einen Umwandler, der die Energie des in dem Bohrangrenzenden Bohrlochbedingungen erzeugen propor- strang 24 zirkulierenden Bohrmediums zur Erzeugung tionale elektrische Signale. Die von den Druck- 65 einer kontinuierlichen Schallwelle benutzt. Insbesonumwandlem 81 und 82 erzeugten elektrischen Signale dere gehört dieser Umwandler oder Schallgenerator werden an Regelstromkreisanordnungen angelegt, die zur Klasse der medienbetätigten dynamischen Umin elektrisch verbundenen Kammern 87, 89 und 91 wandler. Derartige Umwandler sind auch als düsen-

strahlerregte' akustische Generatoren begannt. Die Steckstiftes 74. an der Welle 66, .befestigt. Der, Stator medienbetätigten dynamischen.;/Umwandler,; .-z. B: 64, der das nichtrotierende Glied der Sirene 62 dar-Pfeife, Strahlrohr, Düse und. .Sirene,, benutzen ein stellt, wird bei der beschriebenen Ausführungsform zirkulierendes Medium nicht nur ilzur; Schaffung im von dem Oberende des Gehäuses 54 gebildet. Jedoch wesentlichen der gesamten Energie für die Erzeugung 5 kann der Stator 64 aus einenv gesonderten Bauteil der Schallwelle, sondern.: auch ,als. ίKornpressions- bestehen, das. dann an dem Gehäuse 54 befestigt ist. medium zur Übertragung dieser Welle. Die medien- Der Stator 64 ist mit einer Mehrzahl von Öffnungen dynamischen Umwandler sind fijr; ihre Fähigkeit be- versehen, die den in dem Rotor 63 vorgesehenen kannt, Schallwellen hoher Amplitude über einen brew Öffnungen entsprechen.

ten Frequenzbereich in- Medien ;zu, erzeugen, ;die io _; Die F i g. 4 zeigt im Querschnitt die Sirene 62 mit geringe Impedanz-oder Widerstartdsbelastüngenzei- dem Rotor 63 in Arbeitsstellung in dem Stator 64, gen. Bekanntlich benutzen diese,-; medienbetätigten wobei die entsprechenden Öffnungen ausgerichtet dynamischen Umwandler einen :.Düsenstrom oder sind. Der Rotor 63 ist allgemein zylindrisch und hat Medienstrahl in Verbindung mit Mitteln zur periodi- eine dem Medienfluß in dem Fließkanal 48 dargeschen Unterbrechung des Medienstrahls; um dem Rest 15 botene konische Stirnfläche; er ist mit einer Mehrzahl des den Umwandler; umgebenden zirkulierenden von längs verlaufenden Öffnungen oder Schlitzen 76 Mediums zur Erzeugung der Schallwelle Schwin- in seiner äußeren Seitenoberfläche versehen. An dem gungsimpulse zu erteilen. Die .Einrichtung zur peri- mit der Welle 66.verbundenen Unterende des Rotors pdiscTien Unterbrechung des Medienstrahls kann durch 63 laufen die Schlitze 76 glatt in die äußere Seitendas zirkulierende Medium betrieben werden, so daß 20 oberfläche aus. Bei der dargestellten Ausführungsform der Umwandler selbstunterhaltend.; oder \ selbsterregt sind zehn Schlitze 76 in einem Winkel von 36° ist. Jedoch werden für die Zwecke der Erfindung zueinander um den Umfang des Rotors 63 vorgederartige Einrichtungen vorzugsweise von einer sehen. Die Schlitze 76 erstrecken sich im wesentlichen getrennten Kraftquelle gesteuert, um die Ausgangs- von dem offenen Ende bis in das Gebiet des gefrequenz der erzeugten Schallwelle unabhängig vom 25 schlossenen Endes des Stators 64. Der Stator 64 ist Fluß des zirkulierenden Mediums; genau zu regeln^ mit öffnungen oder Schlitzen 77 versehen, die in Vorzugsweise umfaßt das Gerät 46 eine von dem Nachbarschaft seines geschlossenen Endes durch zirkulierenden Bohrmedium betriebene Sirene zur seine Seitenwand führen. In dieser Weise ist ein Erzeugung einer kontinuierlichen Schallwelle, deren Medienweg zwischen dem offenen Ende des Stators Frequenz in Ansprechen auf eine im. Unterende des 30 64 und dem Ringraum zwischen dem Gehäuse 54 und Bohrlochs vorgenommene Messung geregelt wird. Die dem Körper 47 geschaffen. Im einzelnen sind die Sirene kann so angeordnet werden, daß sowohl die Schlitze 77 in gleichmäßiger Anordnung um den UmAmplitude als auch die Frequenz der erzeugten kreis in dem Stator 64 in einer quer zu der Achse des Schallwelle von der durch das Bohrmedium zugeführ- Stators 64 liegenden Ebene angeordnet. Die Öffnunten Energie abhängig sind. Bei der vorliegenden Aus- 35 gen 77 sind in gleicher Anzahl und in gleichem Ab₇ führungsform der Erfindung benutzt die Sirene die stand wie die Schlitze 76 vorgesehen. Wenn die Energie des Bohrmediurfis zur Schaffung der.Ampli- Schlitze 76 und die Öffnungen 77 ausgerichtet sind, tudenfunktion in der erzeugten Schallwelle. Jedoch bilden sie einen Fließkanal für einen Medienstrom, benutzt die Sirene den kleinen elektrischen Motor 93 wie er durch die schwache gekrümmte Pfeillinie angezur Regelung der Frequenz der erzeugten Schallwelle! 40 deutet ist, und dieser wird von dem durch die Sirene Die Sirene ist mediendynamisch ini Gleichgewicht, strömenden zirkulierenden Bohrmedium gebildet so daß die Geschwindigkeit des Bohrmediums, das Wenn die Schlitze 76 und die Öffnungen 77 sich nicht sich relativ zu der Sirene bewegt,'die Frequenz der decken, ist der Medienstrpm im wesentlichen oder erzeugten Sehallwelle nicht beeinflußt Demgemäß weitgehend unterbrochen. Wenn also der Rotor 63 schafft die erfindungsgemäß verwendete. Sirene eine 45 und der Stator 64 relativ zueinander gedreht werden, Schallintensität in der erzeugten Schallwelle,, die einen . wird der Medienstrom periodisch zehnmal bei jeder bestimmten Brüchteil der bei irgendeiner Frequenz Umdrehung unterbrochen, so daß dem durch; die zugeführten Bohrmedienenergie beträgt. Dies-führt , starken Pfeillinien angezeigten ^zirkulierenden Bohrzü einer Erzeugung von Schallwellen über einen yer- _ medium wiederkehrende Schwingungsimpulse erteilt hältnismäßig, breiten Frequenzbereich bei annähernd 50 werden, um die gewünschte kontinuierliche Schalldem gleichen Aüsgangsenefgieniveau,. Die bauliche .welle zu erzeugen. ■ ■ :(:.*.. ·-..,■ :■:',

Ausbildung einer für diese. Zwecke.-gut geeigneten :_; Vorzugsweise haben die Schlitze 76 und die Qffe $irene 62 _;geht aus der naehstehenden.vBeschreibung nungen 77 ein für den Fluß geö.ffnetes Gebiet in dem herYOiuru; v·' :.-,■■,<: ^rt Vv.-; \:-rus'.'i';xb v( ?-<l ν· fii/ir.-D Rotor 63 ybzw^. dem Staor 6J; 4^r eSirene 62, wi^ es r_;ijGemä^aFiiig,.2 A befindet;Sich.;_tdie;:Sirene62tarn 55 nachstehend:erläutert:ist, -Wenn,^ der Rotor 63 um oberen Ende des Gehäuses 54 :inj Nachbarschaft <zii seine .tängsachse mit. einer, gleichmäßigen. Winkel^ dem: Speiehenstern 56.'; Die Sirene. 62 umfaßt einen geschwindigkeit,gedreht wird, ändert sich der yori den jRotöfi.63:ündeineii.Stator 64. Der_;Rotor 63 sitzt, auf Schlitzen 76 und den Öffnungen,7·7 gebildete Durchderiivon:dem.iMotor 93; getriebenen'Welle 66.- G.eeig- gang hinsichtlich.seiner Größe;.in. einer konstanten nete.i Lager <?7 und 68* die von dein Gehäuse 54 So Rate von ungehindertem zu gehindertem und zurück getragen werden,, bilden eine Lagerbüchse, in der die zu ungehindertem Fluß. Der Ausdrpck »gehindert« Welle, 66) rotieren kann. Eine Dichtung 71 Verhindert ist hier; nicht auf eine, vollständige Versperrung des einen.;Eintritt von Bohrmedium; aus dem iKanal 48 Flusses beschränkt, sondern schließt solche Hinder in ;das. Innere; des Gehäuses 54. Ein. A'bstfeifring 69 rungen oder Versperrungen ein, bei denen der Fluß ist in ,einer Halterung 73 angeordnet, Üie im Innern .65 bedeutsam eingeschränkt ist- Besonders gute Ergebdes Gehäuses 54 durch irgendwelche geeignete Mittel nisse sind durch derartige Anordnung der Schlitze 76 (nicht idiargestellt):befestigt ist, 'Ein Drucklager72 und öffnungen 77 erzielt worden, daß ein. Kanal umgibt die Welle 66.; Der Rotor 63. ist mittels eines gebildet ist, der sich in seiner Größe oder Fläche

wahrend einer Drehung des Rotors 63 mit gleich'i iriäßiger· Geschwindigkeit gleichmäßig von ungeJ¹ hinderteih zu gehindertem und: zurück zu ungehindertem Fluß ändert. Diese Beziehung zwischen den Schlitzen 76 und den Öffnungen 77 des Rotors 63 "5 und des Stators 64 ergibt mit dort hindurch zirkulierendem Bohrmedium eine kontinuierliche Schallwelle,'die'im wesentlichen Sinuswellengestalt aufweist. Dies führt dazu, daß die Grundfrequenz einer der-¹ artigen¹ Schallwelle eine große Amplitude hat und to irgendwelche feststellbaren Harmonischen von sehr kleiner Amplitude sind. Normalerweise ist eine Sirene so gebaut, daß die Größe oder Fläche der öffnung relativ zu ihrer Winkelgeschwindigkeit einer Quadratwellenfunktion entspricht, so daß ein Maximalbetrag an Energie zu Schallwellen umgewandelt wird. Die Rechteckwellenbeziehung zwischen Öffnung und Winkelgeschwindigkeit erzeugt zwar eine maximale Ausgangsenergie in der herkömmlichen Sirene, sie erzeugt aber auch Harmonische mit großen Amplituden im Vergleich zu der Grundfrequenz der erzeugten Schallwellen. Für Zwecke einer Übermittlung von Informationen aufwärts durch das Loch in dem Bohrmedium sind große harmonische Amplituden der Sirene vom Rechteckwellentyp unerwünscht. Eine «5 Sirene, bei der sich die Fläche der Öffnung während der Rotation ihrer Glieder mit einer echten Sinüswellenfunktion ändert, erzeugt eine reine Grundfrequenz ohne bedeutsame Harmonische. Jedoch verringert eine- derartige Form der Flächenänderung in einer Sirene die Energiehöhe der erzeugten Schallwelle. Die erfindungsgemäß benutzte bevorzugte Anordnung ergibt' etwa die gleiche Energiehöhe in der Grundfrequenz der in der Sirene 62 erzeugten Schallwelle, wie sie mit der Rechteckwellenflächenänderung der herkömmlichen Sirene erhalten wird; ohne irgendwelche harmonischen Frequenzen von bedeutsamer Amplitude.

Die Schlitze 76 und die öffnungen 77 in dem Rotor 63 bzw. dem Stator 64 werden im Vergleich zu dem Gebiet oder der Fläche, das in dem Ringraum zwischen dem Gehäuse 54 und dem Körper 47 verbleibt, klein ausgebildet. Weiterhin, wird der insgesamt offene" Bereich der Schlitze 76 und der öffnungen 77 vorzugsweise verhältnismäßig klein im Vergleich zu der Wellenlänge' der erzeugten Schallwelle gemacht. ^: Wie aus der Erörterung bevorzugter Frequenzen von durch die Sirene 62 erzeugten Schallwellen und des kleinen offenen Gesamtgebiets der Schlitze 76 und öffnungen 77, durch das Medium fließen kann, hervorgeht, ist der durch die Sirene-62 unterbrochene Medienfluß klein· in der Menge, und er wird bei so hohen Frequenzen unterbrochen, daß keine Reaktion von der Pumpe 36 eintreten kann. Demgemäß bleibt der mittlere^Zirkulätiorismediendhick in dem Bohr^ loch 22 bei "arbeitender Sirene 62'konstant. Es kann keine einseitig - gerichtete Druckänderung in dem zirkulierenden Medium erzeugt werden. Die einzige Bedingung des zirkulierenden Mediums, die die Er^- zeugüng einer Schällwelle durch die Sirene 62 beeiriflußt, ist demgemäß die Fließgeschwiddigkeit. Da die Geschwindigkeit des Mediumflusses beim Drehbohren innerhalb verhältnismäßig sicherer Grenzen gehalten wird, selbst wenn sich der durch die Pumpe 36 erzeugte Mediendruck'ändert, ist die Amplitude der von der Sifene'62 erzeugten Schallwelle im wesentlichen konstant und unabhängig von der Tiefe. ' ' \> Es wurde gefunden^ daß: nur ein sehr kleiner Anteil

des insgesamt zirkulierenden Böhrmediums durch die Sirene 62 ^zW fließen' braucht, um kontinuierliche Schallwellen'; mit einer Amplitude zu erzeugen, die für die Übermittlung von Informationen aufwärts durch das '-Hoch; in 'dem Bohrmedium hinreichen. Auch ist eine-dichte Passung zwischen dem Rotor 63 und dem Stator'64 nicht "erforderlich.

Es ist Ersichtlich, daß das zirkulierende Bohrmedium infolge'der' invG^ befindlichen Natur des RötorS63 ühd des Stators 64 den.Rotor 63 nicht in Drehung versetzt. Anders ausgedrückt ist also die Anordnung der Schlitze 76 und der Öffnungen 77 in ^; dem. Rotor 63 bzw. dem Stator64 symmetrisch, und demgemäß hat der Medienflüß nicht das Bestreben,'den Rotor63 in dem Stator64 zu bewegen. Die einzige beim Drehen des Rotors 63 verbrauchte Energie ist daher jene Energie, die erforderlich ist, um die Reibung der Lager für die Welle 66j von der der Rotor 63 getragen wird, zu überwinden, sowie der schwache Widerstand des zwischen dem Rotor 63 und dem Stator 64 befindlichen Bohrmediüms. Der Motor 93 benötigt daher nur eine geringe Energiemenge, um den Rotor 63 zutreiben. :

' Die zur Erzeugung kontinuierlicher Schallwellen ausgebildete Sirene 62 hat einen technischen Vorzug, den andere Arten von Schallgeneratoren nicht besitzen. Die Sirene 62 ist in der Lage, bei niederen Frequenzen die Amplituden höher Verschiebung zu erzeugen, die erforderlich sind, um Schallenergie an Ladungen geringer Impedanz, wie Bohrmedien, abzugeben. Da dieser Umwandler das Medium, in dem die Schallwelle fortgepflanzt wird, als Quelle der Antriebsenergie "benutzt, können komplexe Regel- und Energiezuführuhgssysteme vermieden werden. Dies ist von besonderem Vorteil für ein unten im Bohrloch zu verwendendes Werkzeug, wie das Gerät 46. Darüber hinaus verursachen die kleinen Mengen an Böhrrnedium,: die durch die Sirene 62 bei verhältnismäßig geringen Druckdifferenzen fließen, keine nennenswerte Abnutzung ihrer Teile. Demgemäß kann die Sirene 62 ohne irgendwelche Änderungen der Betriebseigenschaften und ohne Wartung oder Ersatz von Teilen über ausgedehnte Zeiträume benutzt werden. :. : ".'■...:

Gemäß der Erfindung sind Mittel vorgesehen, um den Rotor 63 ider/"Sirene 62 mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit zur Erzeugung einer kontinuierlichen Schallwelle' ''zli rotieren und um die Drehgeschwindigkeit des Rotors 63 in Übereinstimmung mit einer zu messenden Böhrlöchsohlenbedingung zu variieren, um so .die Frequenz der kontinuierlichen Schällwelle 'zu'm'ödulieren: Diese Mittel sind in dem Gehäuse 54 in den Kammern 87 und 91 enthalten) und vsie werden 'nachstehend in Verbindung mit den Fig. 6, 7, 8 ühdl9 beschrieben. ■'.-■''- «.·;.. ■': '( ?
■ Eine: andere ■" Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die "als Gerät 46' bezeichnet ist, ist in den Fi g.SA und 5 B dargestellt: Die allgemeine Ausbildung :des Geräts 46' ist der des Geräts 46 sehr "ähnlichi,'und demgemäß sind'gleiche Teile mit gleichen Bezügszeichen versehen. Das Gerät 46' ist jedoch mit ^reinem 'mediengetriebenen Generator als in sich abgeschlossener Kraftquelle ausgestattet; diese ersetzt Batterien; Weiterhin ist ein Raum für Belas'tungsmeßbrücken u. dgl· an' - den Seiten des Geräts 46' vorgesehen: Das; Gerät 46': weist einen Körper 101:auf; äeriyön-eirter Schwerstange öd. dgl.

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gebildet werden, kanflj :und dieser ist ',mittels meines dem- Gehäuse 104 angeordnet ist. Eine" die Welle 1Ϊ6 Hülsenverbindungsstücks 102 an. das Zapfenverbini· umgebende Dichtung 118. verhindert einen. Eintritt düngsstück 51 des Bohrrohrs26 angeschlossen;. Der yon Bohrmedien; in das Gehäuse 104! Die Welle 116 Körper 101 ist mittels eines Hülsenverbindungsstüeks ist mit einer mechanisch-elektrischen Eriergteüm-103: mit dem Zapfenverbindungsstück53 des Bohr* ?,5 Wandlungseinrichtung verbunden,¹ z.B. einen elek^ mejßels 27 verbunden. Der Körper 101 weist einen irischen Generator 119, um die Medierienergiet sich durch den Körper erstreckenden axialen Fließ- welche die Turbine 114 ■ in Drehung versetzt, in kanal 48 auf. Innerhalb des Körpers 101 ist ein elektrische Energie umzuwandeln. Oberhalb des ,Gehäuse 104 koaxial und im Abstand in dem Fließ' Generators 119 befindet sich eine Kammer 121, die kanal 48 .angeordnet. Das Gehäuse 104 ist im ίο eine herkömmliche elektrische Regeleinrichtung zur wesentlichen rohrförmig, und es kann aus irgend- Schaffung einer verhältnismäßig konstanten Spannung einem geeigneten Material, wie Stahl, bestehen. Das am: Energieausgang des Generators enthält; dieser Gehäuse 104 ist an seinem Oberende durch einen Ausgang kann sich mit Änderungen der Bohrmedien-Speichenstern 56 festgelegt, der; darauf montiert ist geschwindigkeit innerhalb des Fließkanals 48 ändern; und mit einer Hülse 59 im Eingriff steht, die an die 15 Der Speichenstern 57 trennt die Kammer 121 von zugewandte Stirnfläche des Bo'hrrohrs 26 anliegt. Ein den Kammern 89 und 91, die die gleichen wie in der Speichenstern 57 ist mittig in dem Gehäuse 104 ange- vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind, ordnet. Der Speichenstern 57 ist durch ein Gewinde- Diese Kammern sind durch den Stopfen 92 in dein glied 107, das sich durch die Seitenwand des Körpers Speichenstern 57 elektrisch miteinander verbunden. 101 erstreckt und in den Speichenstern 57 einge- 20 Oberhalb der Kammer 91 befindet sich die Primär^ schraubt ist, starr an Ort und Stelle befestigt. Der antriebseinrichtung, nämlich der Gleichstrommotor Speichenstern 57 und das Glied 107 sind mittels 93 mit angeschlossenem Zahnradvorgelege, zuf O-Ringen od. dgl. gegen das Gehäuse 104 und den Drehung des Rotors 63 der Sirene 62. ■"■'■' Körper 101 abgedichtet. Das untere Ende des Es ist ersichtlich, daß bei dieser Ausführungsform Gehäuses 104 ist mittels eines Speichensterns 108, 25 der Abwärtsfluß von Bohrmedium durch den Fließder auf einer von dem Gehäuse 104 gebildeten kanal 48 elektrische Energie zum Betrieb der elek-Schulter sitzt, in dem Körper 101 gehalten. irischen Stromkreise einschließlich des Motors 93 ' Die seitliche Außenfläche des Körpers 101 ist im innerhalb des Gehäuses 104 erzeugt. Danach ist der Gebiet des Gewindeglieds 107 ausgespart, um einen Betrieb dieser zweiten Ausführungsform der gleiche, Hohlraum 109 zu bilden. Verschiedene Abfühlmittel, 3° wie der der zuerst beschriebenen Ausführungsform', die zur Umwandlung von in Nachbarschaft herrschen- Jedoch erfordert diese zweite Ausführungsform den Bohrlochsohlenbedingungen in elektrische Signale keinen periodischen Auseinanderbau zum Austausch geeignet sind, befinden sich in dem Hohlraum 109. oder zur Wiederaufladung der Batterien, die in der Die.Abfühlmittel können zur Umwandlung von unten Kammer 89 der ersten Ausführungsform angeordnet im Bohrloch herrschenden Bedingungen in pröpor- 35 sind. < ' tionale Signale verwendet werden, entweder zum Unter erneuter Bezugnahme auf die F i g.l wird Jithologischen Eichen oder zum Messen von Bohr- nachstehend eine an der Erdoberfläche vorgesehene Parametern, oder ,beides. Beispielsweise können Um- Einrichtung beschrieben, die dazu dient, die von dem Wandlungseinrichtungen zur Umwandlung von Gerät 46 oder 46' erzeugte frequenzmodulierte Formationseigenschaften u. dgl., die zum litholo- 40 kontinuierliche Schallwelle zu demodulieren und eine gischen Eichen benutzt werden, in den Hohlraum 109 Ablesung oder Aufzeichnung der gemessenen, im eingesetzt sein. Vorzugsweise sind Belästungsmeß- Bohrloch herrschenden Zustandsbedingungen zu brücken herkömmlicher Art in den Hohlraum 109 schaffen. Ein druckfühlender Umwandler 236, z. Bi. eingesetzt und zur Erzeugung von elektrischen ein nur auf Mediendruckänderungen ansprechender Signalen proportional zum Drehmoment und Gewicht 45 Druckmesser od. dgll·, befindet sich an dem Spülkopf auf dem Bohrmeißel 27 angeordnet. Um die Um- 33 in Kontakt mit dem Bohrmedium. Der Umwandler wandlereinrichtungen, die in dem Hohlraum 109 236 ist elektrisch mittels einer Sigriälleituhg 237 mit angeordnet sind, zu schützen, ist eine äußere Hülse einer elektronischen Brücke 238 verbunden. Bei der 111 über den Körper101 geschoben; sie wird durch Brücke 238 kann es sich z. B. um eine Wheätstonesche 4as; Bohrröhr 26 und den Bohrmeißel 27 an Ort 5° Brücke handeln, bei der einer oder mehrere der Arme und Stelle gehalten. Gewünschtenfalls kann auch eine von : dem Umwandler 236 gebildet werden. Der Schraube 106 für diesen Zweck verwendet werden. elektrische Ausgang der Brücke 238 kann in einem Einer,Dichtung zwischen dem Körper 101 und■; der Verstärker239 -verstärkt werden. Eine Bandpaß; liüise; il% wird; von Q-Ringen 112; und 113 gebildet, filterung des elektrischen Signals von dem Verstärket di^.in.rgeeigneten Nuten angeordnet sind, welcheisich 55 239eist zweckmäßig, um jegliche durch äußere Gein der äußeren Seitenfläche des Körpers 101 in Nähe rausche verursachte Signale auszuschließen, welche in von Jessen Ober- und Unterenden befinden. Im demBöhnnedium oder in den verschiedenen vorausöbersten Teil des'Körpers 101 ist eine Sirene 62 ange- gehenden elektrischen- Komponenten erzeugt weiden biacht;die eine; Anordnung von Rotor 63 und Stator können. Für diesen-Zweck wird ein abgestimmter 64, aufweist, wie sie für die erste Ausführungsform 6a Verstärker 214 benutzt. Der Verstärker 214 kann von gemäßiden Fig. 2A, und 2B beschrieben würde. beliebigem Typ; sein, er hat aber vorzugsweise eine Dig Primärantriebsmittel zum Drehen des Rotors 63 kontinuierliche? Frequenzabstimmung mit variabler siödidie gleichen", :wie sie vorausgehend beschrieben Bandbreite und Spitzeneigenschaften, vorzugsweise wurden. i : zWischeneiniZehntel oder ein Drittel Oktavbereicheh. ■ Am · untersten Ende des Gehäuses 101 ist eine 65 Alternativ !kann ein Krohn-Hite-Bandpaßfilter niit .f^edienturbin0;114 angeordnet. Die Turbine 114, die gleicher .Eignung'verwendet werden. Die frequenz^ yon^rkommlicher Bauart Sein kann, ist auf einer modulierten /kontinuierlichen Schallwellen, die durch 5V^116bEi dte drehbar in Lagern«? in dasGerät46 oder.'46f-iii dem durch den Bohrsträng

Claims

24 ; zirkulierten Bphrmedium erzeugt, worden : sind, haben,, wie vorstehend erwähnt, für praktische Zwecke nur eine .Grundfrequenz. Der. abgestimmte Verstärker 241 wird . daher ; leicht auf die Grundfrequenz eingestellt, da irgendwelche vorhandenen Harmonischen; von sehr kleiner, Amplitude sind. Der abgestimmte Verstärker 241-, kann, ohne jede Schwierigkeit von Hand eingestellt werden, um die Grundfrequenz durchzulassen, die.. Selbstabstimmung des Verstärkers wird jedoch bevorzugt. Der·Ausgang des abgestimmten Verstärkers 241 kann zu. einem Überwachungsgerät 242,,.wie z.;B. .ein.pptentiPmetrisches Streifenkartenaufzeichnungsgerät, -geleitet werden, das eine, visuelle Darstellung des ,Signalausgangs erzeugt. . ■ ■ · : ..-■.-;.; ,.-. . , Der Ausgang des abgestimmten Verstärkers 241 wird durch eine geeignete Einrichtung zum Demodujieren der frequenzmodulierten; Signale geleitet. Vorzugsweise werden die Signale durch Bestimmung der Periode der kontinuierlichen Sehallwelle, die nun in: ein entsprechendes verstärktes und bandpaßgefiltertes elektrisches Signal umgewandelt worden ist, demoduliert. Es kann.irgendeine Einrichtung zur Bestimmung der Periode dieses Signals benutzt werden, z. B. ein Zähler.243. i ;.., Die Ablesung von dem Zähler 243 wird vorzugsweise an ein Druckwerk 244 angelegt, um eine ständige Aufzeichnung zu, schaffen, Das Druckwerk 244 kann von irgendeiner geeigneten Art sein, die eine permanente Aufzeichnung, der von dem. Zähler 243 bestimmten Periode erzeugt. Vorzugsweise erzeugt das Druckwerk 244 ein mit Ziffern »bedrucktes« Band, eine Lochkarte . oder reine .Magnetbandaufzeichnung. Beispielsweise iat es ,sich als zweckmäßig erwiesen, in dem Druckwerk 244 ein Lochband herzustellen. Die Ablesung ist auf;einem, derartigen Band in Digitalform, und daher befindet sich die Aufzeichnung in einer für .direkte; .Zuführung zu vermiedenen Elektronenrechnern geeigneten Form. ;1; Die Digitalablesung im.Zähler242.kann auch in eine visuelle Aufzeichnung umgewandelt werden, welche direkt die. ,Größe der. unten im Bohrloch ijerrschenden, Bedingung anzeigt. ^Hierzu wird.: der Digitalausgang des Zählers 2431 in einen^ Analogausgang umgewandelt,, Ein Digital^Analog-.Umwandler 2$'6. -von irgendeiner, geeigneten 'Form: wird an den filler.243. angeschlossen,·'ufn; die -gewünschte Umwandlung; -herbeizuführen,. Det Arialpgaüsgang\ aus d;em: Umwandler 24j6 . iwird aaceinOT;. herkömmlichen ppte#tipm§tris.chen rStoeifehlsajteiischreibe£247 angelegt. D|e: Streifenkärten des Überwachungsgeräts 242 und des Schreiters 247 !werden durchweinen Mechanismus getrieben, «Jet ,mit dem. Hebewerkzum .Anheben; iUnd-Absenkenirdes .'BohrsttaiigsiZ* ranrdem Rohrgerüst 21. verbunden 'ist iSpjwerdenvdie ^Karten gder/^^ireifenrfsyaclwiQiinuViidem-VBohrsträng^ beziehen, auf ein Geringstmaß zurückgeführt sind: Frequenzen beträchtlich oberhalb dieses Bereiches werden in dem Bohrstrang 24 stärk gedämpft.· Ganz besonders gute Ergebnisse werden bei Anwendung .5 einer frequenzmodulierten kontinuierlichen Schallwelle erzielt, die eine Frequenz zwischen etwa 20 und etwa 50 Schwingungen je Sekunde hat. Die Sirene 62 in dem Gerät 46 kann infolge der relativ geringen Trägheit und der druekausgeglichenen ίο Eigenschaften des Rotors 63 eine praktisch momentane. Frequenzänderung herbeiführen. Sie stabilisiert sich selbst bei der neuen Frequenz innerhalb von wenigstens drei Umdrehungen des Rotors 63 in dem Frequenzbereich von 10 bis 300 Schwingungen je Sekunde. Beispielsweise können 20 Frequenzänderungen in der kontinuierlichen Schallwelle leicht innerhalb von einer Minute erfolgen, entsprechend 20 Signalen von der Abfühleinrichtung. Wenn ein Druck an zwei Stellen gemessen wird, können somit innerhalb von 1 Minute zehn Messungen eines jeden Drucks vorgenommen und jede Messung in eine kontinuierliche Schallwelle umgewandelt werden; Zieht man in Betracht, daß die mittlere Bohrgeschwindigkeit im üblichen Bohrfeldbetrieb irgendwo zwischen etwa 15 und 60 cm/min beträgt, so wird also eine Auflösung von etwa 3 cm für jedes Druckmessungspaar erreicht. Dies ist ein gewaltiger Fortschritt über die Druckpulsiersysteme, die eine Reihe von Druckimpulsen benutzen, um eine unten im Bohrloch herrschende Bedingung wiederzugeben. Bei derartigen Systemen, verstreichen bis zu 3 Minuten, bevor eine Messung erhalten wird. Die technischen Vorzüge der Anordnung, des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind im Vergleich zu derartigen Verzögerungen der Informationsgewinnung, wie sie bekannten Systemen zu eigen sind, ohne weiteres ersichtlich. Weiter ist zu beachten, daß der Druckabfall über die Sirene 62 sehr klein i»t, da nur ein kleiner Anteil des Bohrmedienstromes in dem Fließkanal 48 dort hindurchgeht. Demzufolge treten keine Schwierigkeiten bezüglich einer abgetragenen öder schleifenden Abnutzung der Sirene 62 auf. Patentansprüche: ',...,.."■'■.■,'■

1. Vorrichtung zum Übertragen vort Bohrlochmessungen mittels kontinuierlicher Schallwellen, welche in das Bohrloch abgelassen wird,-in welchem eine Flüssigkeit zirkuliert, wobei die Vorrichtung .einen Durchlaß für die Bohrlöchflüssigkeit/eine Meßeinrichtung, einen Wandler-zur Übertragung ■der;/ Meßergeb'nisse ; in^!; Form fcohtiriuierlicner

bewegt, wenn Sich, dieser innerhalb :desBohflPchs 22 bewegt Die Ablesung der iimiBohrlpch-li'errscihenden gedingung ist-dartiit·,in;"direkte.;: Beziehung zu .der Tiefe des Bohrlochs 22 gesetzt;-Λ; :::·.: ■ Λ':: :■.; ν: ■ V - Die frequenzmodulierte: kontinuierliche Schallwelle hat^!vorzugsweise eine-Frequenz;vdri ungefähr. 10 bis ungefähr. 3.Q0 Schwingungen je .Sekunde.' Dies enti fernt die Schallwellenfrequenz '.hinf eichend: :in <äas Gebiet über den Schlammpumperigeräuschen, so daß Geräuschüberlagerungen, oder..-beemträchtigu'ngen hinsichtlich der Übertragung der: Informationen,"'die sich auf iinten.im' Bohrloch herrschende Bedingungen

;I~g

-':i die: Meßeinrichtung Tind den Wandler verbindende ,"- Einrichtung zum Regeln der Schallwellenfrequenz - ;in Abhängigkeit, von den ; Meßerge'briisse'ii-atif^ :; ;: weist, da d u r c h gekennz eich net'; daß der

6b .;■ .Wandler (62) eine Öffnung, durch die sich' ein .i-: Teil. der umlaufenden' Flüssigkeit; einen.· Flüssige

'·■"-■ ?keitssträhl erzeugend, bewegt sowie" eine i Είή- rs ^richtung (93) zum periodischen Unterbrechen des

Strahles aufweist. fyyyuv

f5 .:^: .

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ; i kennzeichnet, daß der Wandler (62) einen bewegt -äibaren Teil (63) aufweist, der einen Durchgäiig in. ⁷(76):und einen undurchlässigen Teil hatj di£$ei

Bewegung des Teiles (63) abwechselnd mit der Öffnung des Wandlers (62) in Ausrichtung kommen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Teil (63) ein drehbarer Teil ist, dessen Drehachse in Längsrichtung der Vorrichtung verläuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Teil (63) den

Rotor einer Sirene (62) aufweist, der mittels eines Antriebsmotors (93), vorzugsweise eines Elektromotors, angetrieben ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung des Wandlers (62) eine solche Form hat, daß sich der Querschnitt des Fließkanals während des Arbeitens mit konstanter Geschwindigkeit gleichseitig ändert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

109509/115