-
In ein Bohrloch absenkbares Gerät zur Untersuchung der durchteuften
Schichten mittels Strahlen kernphysikalischen Ursprungs Die Erfindung bezieht sich
auf ein bekanntes, in ein Bohrloch absenkbares Gerät zur Untersuchung der durchteuften
Schichten mittels Strahlen kernphysikalischen Ursprungs, bei dem der Abstand zwischen
Strahlenquelle und Strahlendetektor veränderbar ist.
-
Die Erfindung bezweckt, die Anzeigegenauigkeit solcher Geräte zu
erhöhen und vor allen Dingen die diese beeinträchtigenden Auswirkungen des Vorhanden-
oder Nichtvorhandenseins von Bohrlochspülung in dem betreffenden Untersuchungsabschnitt
weitgehend auszuschalten. Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß Steuermittel vorgesehen,
welche die selbsttätige Einstellung des relativen Abstandes von Strahlenquelle und
-detektor in Abhängigkeit von der Füllung des Bohrloches mit Gas oder einer Flüssigkeit
bewirken. Diese Steuermittel sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie einen ersten
Abstand für einen Bohrlochabschnitt mit Bohrlochspülung und einen zweiten größeren
Abstand als jener erste in einem im wesentlichen trockenen Bohrlochabschnitt einstellen.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Detektor
in dem Gerät fest angeordnet, während zur Änderung des Abstandes zwischen Strahiquelle
und Detektor ein mit der Strahlenquelle mechanisch verbundener, von der Bohrlochfüllung
beeinflußter Schwimmer dient.
-
Der Gegenstand der Erfindung soll an -Hand der Zeichnung in seinen
Besonderheiten und seiner Arbeitsweise des näheren erläutert werden.
-
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung, teilweise in senkrechtem
Schnitt eines Untersuchungsgerätes gemäß der Erfindung, und zwar unter einer Arbeitsbedingung
in einem Bohrloch; Fig. 2 veranschaulicht einen Teil der Apparatur gemäß Fig. 1,
jedoch unter einer anderen Arbeitsbedingung; Fig. 3 veranschaulicht eine typische
Aufzeichnung wie sie mit dem Gerät gemäß den Fig. 1 und 2 erhalten wird; Fig. 4
ist eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer abgeänderten Anordnung
gemäß der Erfindung.
-
In Fig. 1 ist ein Untersuchungsgerät gemäß der Erfindung dargestellt,
dessen Gehäuse 10 im Bohrloch 11 an einem Kabel 12 aufgehängt ist. Durch Auf-oder
Abwinden des Kabels kann das Gehäuse 10 in der üblichen Weise heraufgezogen oder
hinabgesenkt werden. Das Bohrloch 11 durchteuft Erdschichten 13 und kann unverrohrt
oder mit einer Verrohrung 14, wie gezeigt. ausgestattet sein.
-
Der untere Teil des Gehäuses 10 dient als Führungszylinder 15 für
eine in der Längsachse des Gehäuses 10 bewegliche Strahlenquelle 16. Die Quelle
16 kann beispielsweise aus einem Radium-Beryllium-Gemisch
bestehen, das die Schichten
13 mit Neutronen bestrahlt. In dem einen Arbeitszustand des Gerätes, wie er in Fig.
1 gezeigt ist, sitzt die Ouelle 16 mit ihrem eigenen Gewicht auf einem einstellbaren
Anschlag 17 auf, der an dem untersten Ende des Gehäuses 10 angeordnet ist. Die Quelle
16 ist mit dem unteren Ende eines geeigneten Schwimmers 18 mechanisch verbunden,
so daß beim Eindringen einer Flüssigkeit durch eine Mehrzahl von Öffnungen 19 der
Schwimmer 18 die Quelle 16 nach oben führt, bis die Bewegung durch einen zweiten
einstellbaren Anschlag 20, der an dem oberen Ende des Führungszylinders 15 angeordnet
ist, gehemmt wird.
-
Eine Abschirmung 21 gegen Gammastrahlen, die aus Blei bestehen kann,
trennt den unteren Teil des Gehäuses 10 von einem oberen Detektorabschnitt, in dem
ein Strahlendetektor 22 untergebracht ist. Der Detektor 22 kann beispielsweise ein
übliches Geiger-Müller-Zählrohr sein, das in bekannter Weise auf Strahlungsenergie,
wie Gammastrahlen, anspricht und ein entsprechendes elektrisches Impulssignal erzeugt.
-
Der elektrische Signalausgang des Strahlendetektors 22 wird an einen
Verstärker 23 angelegt, der geeignete Einrichtungen für die Pulsformung besitzen
kann und durch elektrisch isolierte Leitungen 24 im Kabel 12 mit einer üblichen
Pulszähler- und Registriereinheit 25 an der Erdoberfläche verbunden ist. Die Einheit
25 kann beispielsweise einen geeigneten Integrator oder Pulszähler besitzen, der
mit einem registrierenden
Voltmeter gekoppelt ist, in dem das Aufzeichnungsmittel
proportional zur Bewegung des Gehäuses 10 durch das Bohrloch 11 hindurch verschoben
wird, so daß eine fortlaufende Aufzeichnung erhalten werden kann.
-
Wird das Gehäuse 10 in ein Bohrloch ohne Bohrlochspülung hinabgesenkt,
so verbleibt die Quelle 16, wie in Fig. 1 gezeigt, auf dem unteren Anschlag 17.
-
Die Quelle sendet Neutronen aus, die die Schichten 13 bestrahlen.
Einige der Neutronen werden vom Material der Schichten aufgefangen, und jedem solchen
Auffangen entsprechend wird eine be stimmte Gammastrahlung ausgesandt. Diese induzierte
Strahlungsenergie kehrt zumindest teilweise zum Gehäuse 10 zurück, wovon wiederum
ein Teil auf den Strahlendetektor 22 trifft. Das sich hieraus ergebende elektrische
Impulssignal wird im Verstärker 23 verstärkt, bevor es über Leiter 24 zu der Pulszählereinheit
und der Registriereinheit 25 übertragen wird.
-
Der Pulszähler leitet eine Spannung ab, die der Pulszahl je Zeiteinheit
entspricht, so daß hieraus eine Aufzeichnung über die von dem Bohrloch 11 durchteuften
Schichten abgeleitet werden kann.
-
Wenn das Gerät auf einen Abschnitt 11' im Bohrloch 11 trifft, der,
wie in Fig. 2 gezeigt, eine Bohrlochspülung 26 enthält, oder das Gerät in ein anderes,
Bohrlochspülung enthaltendes Bohrloch eingeführt wird, erfährt der Schwimmer 18,
sobald Flüssigkeit in den Führungszylinder 15 über die Öffnungen 19 eindringt, einen
Auftrieb entlang dem Führungszylinder, der am oberen Anschlag 20 sein Ende findet.
-
Auf diese Weise wird der Abstand zwischen der Quelle und dem Detektor
im Vergleich zu der Entfernung gemäß Fig. 1 verringert. Bei einer besondere Ausrüstungsart
kann beispielsweise ein Abstand \-ol: 58 cm für ein trockenes Bohrloch vorgesehen
werden, während man einen Abstand von 50 cm für ein mit Bohrlochspülung angefülltes
Bohrloch wählt. Die Anschläge 17 und 20 werden auf diese Abstände entsprechend eingestellt.
-
Wie aus der in Fig. 3 dargestellten typischen Aufzeichnung ersichtlich,
bei der es sich um eine Aufzeichnung von Zählungen in der Zeiteinheit nach der Tiefe
handelt, tritt eine Änderung im Quellen-Detektor-Abstand in der von der Einheit
25 abgeleiteten Registrierung in Erscheinung. In einem mit der Ziffer 27 bezeichneten
Abschnitt der Aufzeichnung sind besondere Ausschläge für den Quellen-Detektor-Abstand
in einem trockenen Bohrloch, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, erhalten worden. Wenn
die Ausrüstung auf Bohrlochflüssigkeit 26. wie es in Fig. 2 gezeigt ist, trifft,
nehmen die Ausschläge ab. wie es aus dem Teil 28 der Aufzeichnung hervorgeht. Indessen
wird auf Grund der Wirkung des Schwimmers 18 der Quellen-Detektor-Ab stand verringert,
und eine Änderung in den Ausschlägen, bezeichnet durch den Abschnitt 29, besagt
dann, daß die Quelle passend verschoben ist. Infolgedessen wird für den übrigen
Teil der Aufzeichnung, mit 30 bezeichnet. das wirksame Ansprechvermögen fiir Aufzeichnungen
in dem mit Bohrlochspülung gefüllten Teil des Bohrloches wiederhergestellt.
-
Somit ist einleuchtend, daß bei Geräten gemäß der Erfindung die Auswirkungen
von Änderungen der Gehalte von Untersuchungsbohrlöchern auf ein Geringstmaß zurückgeführt
werden und hier nicht die Mängel der bekannten Anordnungen auftreten.
-
Das in Fig. 1 dargestellte Gerät kann in der in Fig. 4 dargestellten
Weise abgeändert werden, um in anderer Art den Quellen-Detektor-Abstand den
Änderungen
der Gehalte eines Bohrloches anzupassen.
-
Bei der abgeänderten Apparatur ist das Gehäuse 10' mit einer Öffnung
50 versehen, die durch einen Teil 51 aus elektrischem Isoliermaterial verschlossen
ist Ein Paar Elektroden 52 und 53 gehen durch den Isolator 51 hindurch und sind
mit einem Steuerkreis 54 in dem Gehäuse verbunden. Der Steuerkreis seinerseits ist
an einen Antriebsmotor 55 angeschlossen und steuert die Drehrichtung des Motors
entsprechend dem elektrischen Widerstand des Mediums, das mit den Elektroden 52
und 53 in Berührung kommt. Der Motor ist mechanisch mit einem Zahnrad 56 verbunden,
dessen Zähne mit einer Zahnstange 57 im Eingriff stehen, die für eine Bewegung parallel
zur Längsachse des Gehäuses vorgesehen ist. An ihrem oberen Ende ist die Zahnstange
57 mit einem Träger 58 verbunden, der eine Strahlungsquelle 16' trägt. Ein oberer
und ein unterer Endschalter59 und 60 sind einstellbar am Gehäuse angebracht und
werden durch den Träger 58 betätigt. Die Schalter sind elektrisch an den Steuerkreis
54 angeschlossen. Wenn erwünscht, kann eine gekrümmte Prallfläche 61 vorgesehen
sein, die mit ihren Enden in dem Gehäuse 10' in einer solchen Lage festgemacht ist,
daß sie den Elektroden 52 und 53 Schutz bietet.
-
Wenn bei Untersuchungsarbeiten das Gehäuse 10' durch ein trocknes
Bohrloch hindurchgezogen wird, ist der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden
52 und 53 verhältnismäßig hoch, und der Steuerkreis 54 setzt den Motor 55 nicht
in Bewegung.
-
Der Träger 58 verbleibt so in seiner Lage, in der er die Endkontakte
60 offenhält. Beim Auftreffen auf eine verhältnismäßig leitende Flüssigkeit fällt
der Widerstand zwischen den Elektroden 52 und 53, und der Steuerkreis 54 schaltet
den Motor 55 ein, der sich dann in einer solchen Richtung dreht, daß er den Träger
58 hochbefördert. Diese Bewegung setzt sich fort, bis der Träger auf den Endkontakt
59 auftritt.
-
Auf diese Weise wird der Abstand zwischen dem Detektor und der Quelle
16' verringert.
-
Wenn das Gehäuse 10' wiederum in den trockenen Teil eines Bohrloches
gelangt, steigt der relative Widerstand des Mediums, dem die Kontakte 52 und 53
ausgesetzt sind, an. Der Steuerkreis 54 treibt den Motor55 und läßt den Träger 58
absinken, bis die Kontakte 60 geöffnet werden. Demgemäß wird der Quellen-Detektor-Abstand
den Änderungen in den Gehalten der Untersuchungsbohrlöcher angepaßt.
-
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit Neutronen - Gammastrahlen'-
Untersuchungsgeräten beschrieben ist, kann sie auch bei anderen Systemen entsprechende
Anwendung finden. Beispielsweise kann die Quelle Neutronen aussenden, jedoch der
Detektor auf solche Neutronen ansprechen, die auf ein zuvor bestimmtes Energieniveau
durch die Schichten verlangsamt sind. Bei dieser Art von Geräten kann der Abstand
zwischen der Quelle und dem Detektor in der gleichen Weise, wie zuvor beschrieben,
geändert werden.
-
Bei Systemen, bei denen eine Gammastrahlenquelle für die Bestrahlung
der Erdschichten vorgesehen ist und die resultierende Gammastrahlung aufgefangen
wird und weiterhin sich der abgeleitete Zahlenwert gegensinnig mit dem Flüssigkeitsgehalt
eines Bohrloches ändert, kann ein ähnliches Untersuchungssystem Anwendung finden,
wie es in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben ist.
-
In gewissen Anwendungsfällen kann es wünschenswert sein, den Quellen-Detektor-Abstand
beim Übergang von einem trockenen in einen mit Spiilung angefüllten
Bohrlochabschnitt
zu vergrößern. In diesem Fall kann die Quelle und ihr Schwimmer über dem Detektor
beweglich angeordnet werden.
-
Obwohl in den Darstellungen der Geräte gemäß der Erfindung die Quelle
allein beweglich ist, liegt es auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, eine feststehende
Quelle und einen beweglichen Detektor vorzusehen oder eine Anordnung zu wählen,
bei der beide, nämlich die Quelle und der Detektor, gleichzeitig verschoben werden,
um eine gewünschte Änderung im Abstand zu erzielen.
-
PATENTANSPR{RCHE 1. In ein Bohrloch absenkbares Gerät zur Untersuchung
der durchteuften Schichten mittels Strahlen kernphysikalischen Ursprungs, bei dem
der Abstand zwischen Strahlenquelle und Strahlendetektor veränderbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß Steuermittel vorgesehen sind, welche die selbsttätige Einstellung
des relativen Abstandes von Strahlenquelle und Detektor in Abhängigkeit von der
Füllung des Bohrloches mit Gas oder einer Flüssigkeit bewirken.