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Bohrloch-Induktions-Untersuchungssystem
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unteres Ende mit je einem federnden Teil 36 bzw. 37 verbunden ist. Die Feder 36 ist mit Hilfe eines Bolzens oder einer Schraube 40 starr an der Wand des Zylinders 15 befestigt. Die untere Feder 37 besitzt einen Schlitz 41, durch den eine Schraube oder ein Stift 42 hindurchgeht. der an der Zylinderwand 15 befestigt ist. Das aus den Elementen 35,36 und 37 bestehende federnde Gebilde passt sich auf diese Weise selbsttätig etwaigen Änderungen in dem Durchmesser des Bohrloches 17 an. Ein ähnliches federndes Gebilde 45 ist den Teilen 35,36 und 37 im Durchmesser gegenüber angeordnet und hält mit letzteren zusammen den Zylinder 10 zentrisch in dem Bohrloch 17.
Durch diese Zentriereinrichtung kann die Magnetspule 25 in Berührung mit der Wandung des Bohrloches 17 gehalten und bei Erregung der Magnetspule 25 das Eindringen des erzeugten magnetischen Feldes gewährleistet werden.
Mit den Polklemmen der Spule 27 verbundene elektrische Leiter gehen von dem Gehäuse 26 aus in den druckfesten, wasserdichten Raum innerhalb des Zylinders 11. Die Leiter 46 dienen auf diese Weise als Anschlüsse für die Spule 27. Für die Leiter 46 ist eine druckbeständige, wasserdichte Umhüllung vorgesehen, vorzugsweise ist dies ein Rohr, das bei 51 druckdicht in das Gehäuse 26 eingesetzt und mit ihm verbunden ist. Der Zwischenteil 52 des Rohres 50 ist spiralfijrmig, und sein oberes Ende druckfest in einem das Kopplungsstück 12 durchsetzenden Kanal 53 eingesetzt. Die Rohrwand besteht vorzugsweise aus einem Stoff, dessen Festigkeit hohen Drücken widerstehen kann, die an tiefen Stellen in mit Flüssigkeit gefüllten Bohrlöchern auftreten können.
Durch die Flüssigkeitsverschlüsse an dem Gehäuse 26 und an dem Kopplungsstück 12 wird die Übertragung von Drücken auf die Leiter 46 verhindert. Druckänderungen auf die Leiter können nämlich Änderungen der Impedanz hervorrufen, die zwischen den am Gehäuse angeordneten Klemmen der Leiter 46 gemessen wird. Durch Anbringung der Schutzhülle für die Leiter werden solche unerwünschte Änderungen ausgeschlossen, so dass nur Änderungen in der Impedanz der Spule an den Polklemmen der Leiter 46 gemessen werden.
Die Änderungen in der Impedanz der Magnetspule 25 können als eine messbare Wirkung in dem in Fig. 2 dargestellten System zur Erzielung einer wertvollen Bohrlochuntersuchung benutzt werden. Die Leiter 46 sind mit den Eingangsklemmen 60,61 einer Maxwellschen Impedanzbrücke 62 verbunden.
Auf diese Weise bilden die Leiter 46 und die Spule in dem Gehäuse 26 einen Zweig der Brücke. Der von der Quelle 63 ausgehende Wechselstrom ist mit der Brücke über den Transformator 64 gekoppelt, damit die Magnetspule in dem Gehäuse 26 erregt werden kann und dieses ein magnetisches Feld erzeugt, das sich über eine nur begrenzte Strecke in die Formationen hinein erstreckt. Wenn das Gehäuse bzw.
System 10 durch das Bohrloch bewegt wird, werden Veränderungen in der Impedanz des Solenoids durch die Brücke 62 gemessen. Vorzugsweise wird die Brücke 62 anfänglich in die abgeglichene Lage eingestellt, so dass sie bei Veränderungen in den Formationseigenschaften durch das fehlende Abgleichen Signale erzeugt, die den Änderungen proportional sind. Das von der Brücke ausgehende Signal, das zwischen den Anschlüssen 61 und 65 erscheint, wird über den Leiter 66, der einen Teil des Bohrlochkabels 67 bildet, nach der Erdoberfläche gesendet. Die äussere Umhüllung hat das Kabel 67 mit dem Anschluss 61, die beide geerdet sind, gemeinsam. Ferner wird das der Brüche zugeführte Signal über den Leiter 70 nach oben gesendet.
Auf diese Weise erscheint das Eingangssignal nach dem Drückennetz an der Klemme 71 einer phasenempfindlichen Vorrichtung 73, und das fehlende Abgleichen an der Brücke erscheint in ähnlicher Weise an der Polklemme 72 des Phasendetektors 73.
Das Messsystem kann im wesentlichen bekannter Art sein ; es werden also zwei Ausgangssignale einer selbsttätigen Registriervorrichtung 74 zugeführt, die eine erste Aufzeichnungsspur 75 erzeugt, die sich proportional den Veränderungen in der Leitfähigkeitskomponente des durch das Fehlen des Abgleichens an der Brücke entstehenden Signals ändert, und eine zweite Spur 76, welche sich entsprechend der magnetischen Empfindlichkeitskomponente des erwähnten Signals ändert. Die Registrierkarte der Registriervorrichtung 74 kann in geeigneter Weise durch ein Selsyn-System mit einem Sender 77 angetrieben werden, der seinerseits durch das Bohrlochkabel 67 angetrieben wird und den Empfänger so steuert, dass die Länge der Registrierkarte direkt proportional der Bohrlochtiefe ist.
Das in Fig. 1 gezeigte Solenoid ist kürzer als die Hälfte des Bohrlochdurchmessers und ist so ausgerichtet, dass seine Achse rechtwinklig zur Achse des Bohrloches 17 steht.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, die für Bohrlöcher von 11 bis 20 cm Durchmesser geeignet ist hatte die Magnetspule, die in der in Fig. 1 gezeigten Weise angeordnet war, einen Kern von 2, 5 cm Durchmesser und 5 - 7 cm Länge. Die Wicklung 27, die um den Kern gelegt war, enthielt 794 Windungen von 0, 5 cm Kupferdraht, so dass eine Induktam von 54, 5 x 10-3 Henry in dem einen Zweig der Maxwellbrücke vorhanden war, die mit einer Frequenz von1000 Perioden in der Sekunde erregt war.
Bei dem so gebauten System ist die Komponente der Impedanz der Magnetspule die der Leitfähigkeit der Formationen neben der Magnetspule entspricht, leicht von der Komponente der Impedanz die sich aus
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der magnetischen Empfindlichkeit der Formationen ergibt zu trennen.
Um äussere und unerwünschte Wirkungen auszuschalten, dürfte es wünschenswert sein, einen elektrischenSchirm für die Magnetspule 25 vorzusehen. Dies kann im wesentlichen in der Weise geschehen, wie es von der Anmelderin bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden ist. Die Magnetspule 25 kann ferner bezüglich der Temperatur ausgeglichen sein, um Anzeigefehler infolge einer Temperaturänderung entsprechend der Bohrlochtiefe auszuschalten. Es können hiezu ebenfalls von der Anmelderin bereits vorgeschlagene Mittel verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bohrloch-Induktions-Untersuchungssystem mit einem hohlen, gegen Druck widerstandsfähigen, länglichen, flüssigkeitsdichten Gehäuse, das mindestens einen Teil des Mess-Systems enthält, mit der an der Erdoberfläche befindlichen Ausrüstung elektrisch verbunden ist, und eine stromdurchflossene Spule trägt, deren Impedanz laufend gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spule (25) ausserhalb des Gehäuses (11) befindet, und ihre Längsachse senkrecht zur Bohrlochwand gerichtet ist.