DE1044422B - Einrichtung zur magnetischen Markierung von Kabeln u. dgl. - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung betrifft Einrichtungen und Methoden zur Messung von Kabeln, Drähten oder ähnlichen Gegenständen, und zwar insbesondere eine Einrichtung zur Aufbringung von magnetischen Marken in bestimmten Zwischenräumen längs der Kabel.

Bei vielen Bohrarbeiten wird ein Werkzeug am Ende eines Kabels oder Drahtes abgesenkt, um in einer gegebenen Tiefe in Stellung gebracht oder durch verschiedene Tiefenstellungen bewegt zu werden. Um eine genaue Bestimmung dieser Tiefen zu ermöglichen, wird üblicherweise der von dem Kabel innerhalb oder außerhalb der Bohrung zurückgelegte Weg 'mittels eines Meßrades gemessen, wobei zusätzlich auf dem Kabel in genau bemessenen Abständen angeordnete magnetische Marken als Kontrolle für die Genauigkeit des Meßrades abgetastet werden. Zur genauen Placierung der Gesteinsbohrer, für die Korrelation verschiedener Logs für die Bohrung und ähnliche Zwecke müssen die Tiefenbestimmungen mit einer Genauigkeit von 1:10000 getroffen werden; eine entsprechende Genauigkeit bei der Aufbringung der Magnetmarken ist daher notwendig.

Bei einer bekannten, weitverbreiteten Methode zur Aufbringung magnetischer Marken wird das Kabel unter konstanter Spannung aufgewickelt und in Zwischenräumen von 30 m, die mittels eines Bandmaßes bestimmt werden, stillgesetzt, damit das Bedienungspersonal eine Magnetmarke auf dem Kabel anbringen kann. Diese Methode ermöglicht die Anordung von Magnetmarken, die stark genug sind, um einer Löschung durch mechanische Erschütterungen oder durch anfallende magnetische Streufelder zu widerstehen; dieses bekannte Verfahren ist jedoch beschwerlich und unterliegt menschlichen Fehlern. Es ist auch schon eine Vorrichtung zur Aufbringung starker Magnetmarken auf dem Kabel vorgeschlagen worden, wobei Abtast- und Aufzeichnungsköpfe benutzt werden. Wenn das Kabel sich von dem. Aufzeichnungskopf zum Abtastkopf bewegt, wird eine starke Marke abgetastet und gleichzeitig eine zweite starke Marke aufgezeichnet. Wenn auch die Aufzeichnungs- und Abtastköpfe in genau bemessenem Zwischenraum angeordnet werden können, so entstehen doch zusätzliche, sich addierende Fehler bei Verwendung der- 4-5 artiger Vorrichtungen, da die starken magnetischen Marken nicht begrenzt genug sind. Magnetische Marken, die mechanischen Erschütterungen oder auftretenden Streufeldern ausreichenden Widerstand bieten, nehmen einen Raum von 8 bis 30 era auf der Länge des Kabels ein. Da die remanente Flußdichte aufeinanderfolgender Marken beträchtlich schwanken kann, kann die Aufbringung neuer magnetischer Marken mit Fehlern von mehreren Zentimetern erfolgen.

Einrichtung zur magnetischen Markierung von Kabeln u. dgl.

Anmelder:
Schlumberger Well Surveying

Corporation,
Houston, Tex. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt
Schwelm (Westf.), Drosselstr. 31

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Oktober 1956

William E. Bowers, Houston, Tex. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Derartige Fehler addieren sich und führen zu einer Meßmarkierung des Kabels, die als Grundlage einer genauen Messung wertlos ist. Die Anordnung schwacher, engbegrenzter magnetischer Marken an Stelle von starken magnetischen Marken hat den Nachteil, daß diese schwachen magnetischen Marken durch ungünstige, bei den Bohrarbeiten auftretende Bedingungen gelöscht werden, so daß auch schwache magnetische Marken zur Meßmarkierung des Kabels nur beschränkt verwendbar sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue Einrichtungen und Methoden zur Aufbringung magnetischer Marken auf Kabeln in genau bemessenen Abständen, wobei Zonen starken remanenten Flusses in genau bemessenen Abständen auf einem magnetisierbaren Kabel geschaffen werden. Auf dem Kabel werden starke magnetische Marken automatisch aufgebracht in genau bemessenen Zwischenräumen, ohne daß sich addierende Fehler auftreten können.

Diese Vorteile werden erreicht, indem schwache, engbegrenzte magnetische Marken auf einem Kabel, Draht oder ähnlichen magnetischen Material in genau bestimmten Entfernungen aufgebracht werden, die die Anordnung starker magnetischer Marken steuern. Ein Aufzeichnungskopf und ein Abtastkopf für schwache Marken sind in genau bestimmter Entfernung längs

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des Kabels derart angeordnet, daß das Kabel zunächst ■den Aufzeichnungskopf und dann den Abtastkopf der schwachen Marke passiert. Ein Synchronisierstramkreis erregt in Abhängigkeit von den abgetasteten schwachen Marken den Aufzeichnungskopf zur Aufbringung einer weiteren schwachen Marke. Längs des Kabels ist ein Aufzeichnungskopf für eine starke Marke angeordnet, und zwar vorzugsweise hinter dem Abtastkopf der schwachen Marke; er wird ebenfalls

Kopf 12 abgetastet zu werden. Längs des Kabels 10 wächst der in der engbegrenzten Zone aufgebrachte remanente magnetische Fluß zu dem Maximum einer Polarität, geht scharf in das Maximum der entgegen-5 gesetzten Polarität über und fällt dann auf Null ab, wobei der Scheitelabstand zwischen den beiden Maxima beispielsweise annähernd 1 mm beträgt. Der von dem Aufzeichnungskopf 11 erzeugte engbegrenzte Fluß wird als schwache magnetische Marke bezeichnet, erregt, wenn eine schwache Marke abgetastet wird, io Um diese engbegrenzten schwachen Magnetmarken zu so daß sowohl eine schwache als auch eine starke erzeugen, besteht der Aufzeichnungskopf 11 aus einem Marke aufgezeichnet werden kann, wenn eine schwache U-förmigen Magnetkern 15, dessen Polschuhe 16, 17 Marke abgetastet wird. So entsteht eine Reihe von einen geringen Abstand längs des Kabels besitzen; die starken Marken mit Zwischenräumen, die durch die Polschuhe sind an ihren Enden mit Ausschnitten zur genau bemessenen Zwischenräume der aufeinander- 15 Aufnahme des Kabels mit verhältnismäßig enger Umfolgenden, engbegrenzten schwachen Marken bestimmt Schließung versehen, um die Luftspalte zwischen den sind. Die starken Marken selbst dienen dann zur ge- Polschuhen und den Kabeln zu verringern. Der Manauen linearen Messung des Kabels od. dgl. gnetkern 15 trägt eine Wicklung 18, die beispielsweise

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein 2000 Windungen haben kann; die Windungszahl Aufzeichnungskopf für eine starke Marke in einem 20 hängt jedoch von der Stärke des Speisestromes ab. Abstand hinter dem Abtastkopf der schwachen Marke Der Abtastkopf 12 kann entsprechend dem Aufzeichangeordnet und wird gleichzeitig mit dem Auf zeich- nungskopf 11 ausgebildet sein, um auf die engbegrenznungskopf der schwachen Marke erregt, jedesmal, ten schwachen Marken anzusprechen, wenn die schwache Marke abgetastet wird. Bei der Der Aufzeichnungskopf 13 erzeugt eine Zone von

anderen Ausführungsform wird ein Aufzeichnungs- «5 remanentem Magnetismus längs des Kabels 10., die kopf für starke Marken erregt, wenn eine feste Zahl verhältnismäßig ausgedehnt ist und einen Scheitelschwacher Marken abgetastet ist. Es sind Anord- abstand der Maxima von mehreren Zentimetern, beinungen vorgesehen, um Temperaturänderungen und spielsweise 8 cm, aufweist. Die auf dem Kabel 10 Änderungen der Geschwindigkeit, mit der das Kabel durch den Aufzeichnungskopf 13 erzeugte, verhältnismarkiert wird, zu kompensieren. Bei einer anderen 30 mäßig ausgedehnte Zone des remanenten Magnetismus" Ausführungsform sind Stützmittel vorgesehen, um die unterscheidet sich grundsätzlich von den schwachen Köpfe mit dem Kabel in Eingriff zu bringen, bei- Magnetmarken, wie sie durch den Kopf 11 aufgespielsweise innerhalb oder außerhalb der Bohrung. zeichnet werden. Der Aufzeichnungskopf 13 kann aus

Die Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung einer Zahl von Windungen eines elektrischen Leiters der Erfindung und sind beispielsweise Ausführungs- 35 bestehen, die um das Kabel herumgewickelt sind. Da formen. Es bedeutet der elektrische Leiter in der Regel von Hand verform

bar ist, kann er von Hand um das Kabel in der erforderlichen Windungszahl herumgewickelt werden. Vier oder fünf enge Windungen sind in der Regel ge-40 eignet, bei entsprechender Erregung starke Magnetmarken hervorzurufen; die Bauart des Aufzeichnungskopfes 13 kann jedoch auch eine andere sein.

Das Kabel 10 wird an den Köpfen vorbeibewegt, und zwar nacheinander an dem Aufzeichnungskopf 11 bar ist, so daß es örtlich begrenzte Konzentration 45 und dem Abtastkopf 12 der schwachen Marken. Um eines remanenten Flusses aufnimmt, die als magne- ein Ansprechen des Kopfes 12 auf starke Magnettische Marken bezeichnet werden. Das Kabel 10 kann marken zu verhindern, passiert das Kabel nach dem beispielsweise ein elektrisches Kabel sein, das mit Abtastkopf 12 den Aufzeichnungskopf 13 für die stareiner die Leiter umgebenden Armierung oder Um- ken Magnetmarken. Um das Kabel nacheinander an spinnung versehen ist und aus Stahl besteht; das 50 den Köpfen 11, 12 und 13 vorbeizuführen, werden geKabel kann auch aus einem Stahlkabel bestehen; beide eignete Mittel benutzt, beispielsweise eine Trommel

20, von der das Kabel abgewickelt, und eine angetriebene Trommel 21, auf die das Kabel aufgewickelt wird. Zur Erhöhung der Genauigkeit kann das Kabel 55 gegen Durchhängen gesichert und mit konstanter Geschwindigkeit bei einer konstanten Spannung aufgewickelt werden. Eine solche Spannung kann dem Kabel durch Anordnung geeigneter, auf die Trommel 21 wirkender Bremsmittel erteilt werden, beispiels-

ordnet. Die Köpfe 11, 12 und 13 sind in fester Stel- 60 weise durch einen unter besonderem Federdruck lung zueinander angeordnet mit einem genau be- stehenden Bremsschuh 22. Dem Kabel kann ein Löschstimmten Meßabstand D zwischen den Köpfen 11 und kopf 24 zwischen der Trommel 20 und dem Aufzeich-12. Zwischen den Köpfen 12 und 13 besteht ein Ab- nungskopf 11 zugeordnet sein, der durch eine geeignete stand C, der nicht genau bestimmt zu sein braucht Quelle erregt wird und in dem Kabel jeden Magnetis- und kürzer als der Abstand D sein kann. Der Auf- 65 mus vor dem Aufzeichnungskopf 11 löscht, zeichnungskopf 13 ist hinter dem Abtastkopf 12 ent- Um eine erste schwache Magnetmarke auf dem

gegengesetzt zum Aufzeichnungskopf 11 angeordnet. Kabel aufzubringen, ist ein Schalter 26 mit einem Der Aufzeichnungskopf 11 erzeugt eine eng- Synchronisierstromkreis 27 verbunden, der über die begrenzte Konzentration eines magnetischen Flusses Leiter 28, 29 an die Windung 18 des Aufzeichnungsauf dem Kabel, die stark genug ist, um durch den 70 kopfes 11 für die schwache Marke angeschlossen ist.

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Markierungssystems,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Markierungssystems in abgewandelter Ausführungsform,

Fig. 3 schematische Darstellung einer Montageanordnung für ein Markierungssystem in einer änderen, abgewandelten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein Kabel 10 od. dgl., das magnetisier-

werden üblicherweise bei Bohrarbeiten verwendet, wo genaue Tiefenbestimmungen gefordert werden. Unter dem Begriff »Kabel« können auch einzelne, einadrige Drähte verstanden werden.

Längs des Kabels 10 sind in bestimmten Entfernungen voneinander ein magnetischer Aufzeichnungskopf 11, ein magnetischer Abtastkopf 12 und ein weiterer magnetischer Aufzeichnungskopf 13 ange-

Der Schalter 26 schaltet den Stromkreis 27 ein, so gang des Kabels in den Aufzeichnungs- und Abtastdaß durch die Windung 18 ein Strom fließt, der eine köpfen. Immer wenn eine schwache Marke den schwache Marke auf dem Kabel 10 aufzeichnet. Damit Abtastkopf 12 passiert, werden sowohl eine schwache die Markierung des Kabels 10 automatisch ohne Mit- als auch eine starke Marke auf das Kabel aufgebracht, wirkung des Bedienungspersonals fortgesetzt werden 5 Der Zwischenraum zwischen den Punkten der Aufkann, ist die Wicklung'des Abtastkopfes 12 an dem bringung und Abtastung der schwachen Marken dient Eingang eines Verstärkers 30 angeschlossen, dessen also als Meßabstand für die Entfernung aufeinander-Ausgang mit dem Synchronisierstromkreis 27 ver- folgender starker Magnetmarken. Auf diese Weise bunden ist. Auf einen verstärkten Signalimpuls aus werden zwei Reihen von Magnetmarken auf das Kabel dem Verstärker 30, der erzeugt wird, wenn eine io aufgebracht; die Marken einer jeden Reihe besitzen schwache Marke den Abtastkopf 12 passiert, erregt gleichbleibende, genau bestimmte Abstände. Bei der der Stromkreis 27 nicht nur den Aufzeichnungskopf Verwendung des Kabels ist jedoch nur die Reihe der 11 für die schwache Marke, sondern fließt gleichzeitig starken Magnetmarken von Bedeutung, da die auch durch die Wicklung des Aufzeichnungskopfes 13 schwachen Magnetmarken einer Löschung durch für die starke Marke über die Leitungen 31, 32. Er- 15 mechanische Beanspruchungen ausgesetzt sind und forderlichenfalls kann der Stromkreis 27 so ausge- durch beim Betrieb auftretende magnetische Streubildet sein, daß er die Aufzeichnungsköpfe 11 und 13 felder gelöscht werden. Die starken Magnetmarken gleichzeitig erregt; die Erregung dieser Köpfe kann bleiben dagegen eine beträchtliche Zeitdauer auf dem jedoch auch in einem festen zeitlichen Abstand er- Kabel erhalten und besitzen eine ausreichende remafolgen. 20 nente Kraft, um bequem abgetastet zu werden.

Der Synchronisierstromkreis 27 und der Verstärker Der Abgriff der Magnetmarken hängt ab von der

30 können an sich beliebig ausgebildet sein; der Geschwindigkeit des Wechselns des remanenten Flus-

Stromkreis 27 kann beispielsweise Thyratronröhren ses am Abtastpunkt und nicht nur von der Größe der

verwenden, die bei Erregung verhältnismäßig große längs des Kabels aufgezeichneten Amplitude. Da die

Stromstärken auf die Aufzeichnungsköpfe geben. 25 schwachen magnetischen Marken sowohl hinsichtlich

Bei dem Betrieb der Meßanordnung gemäß Fig. 1 der Größe der Amplitude als auch hinsichtlich des wird das Kabel 10 durch Drehung der Trommeln 20, Gesamtflusses kleiner sind als die starken magneti-21 in Pfeilrichtung an den verschiedenen Magnet- sehen Marken, können sie bequem während der auto^ köpfen vorbeibewegt. Ein gegebener Teil des Kabels matischen Markierung des Kabels abgetastet werden, wird hierbei nacheinander an dem Löschkopf 24, 30 Wegen der Kürze der schwachen magnetischen Mardern Aufzeichnungskopf 11, dem Abtastkopf 12 für ken können sie außerdem an einem genau bestimmten schwache Marken und dem Aufzeichnungskopf 13 für Punkt des Kabels abgetastet werden und bilden so starke Marken vorbeibewegt. Am Löschkopf 24 wird eine Steuerung für eine sehr schnelle Aufbringung das Kabel einem magnetischen Wechselfeld unter- der starken magnetischen Marken, ohne daß additive worfen, um jeden Restmagnetismus zu entfernen. In 35 Fehler auftreten können.

einem für den Beginn der Markierung geeigneten Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der ErAugenblick wird der Schalter 26 von Hand ge- findung, bei der ein verhältnismäßig kurzer Meßschlossen, wodurch auf dem Kabel die erste magne- abstand verwendet wird, ohne daß ein entsprechend tische Marke aufgebracht wird, wenn der Stromkreis kurzer Abstand der starken Magnetmarken erforder-27 den Kopf 11 erregt. Der von dem Stromkreis 27 40 lieh ist. Bei Benutzung einer kürzeren Meßbasis kann auf den Kopf 11 gegebene Synchronisierstrom ist ein eine sorgfältigere Temperaturkompensation leicht verhältnismäßig scharfer Impuls, dessen Vorderkante durchgeführt werden. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Maein Feldmaximum einer Polarität und dessen Hinter- gnetköpfe 11, 12 und 13 auf entsprechenden Stützen kante ein Feldmaximum anderer Polarität bildet. Da 34, 35 und 36 angeordnet, die auf Punkten bestimmder Spalt des Magnetkerns 15 des Kopfes 11 sehr kurz +5 ten Abstandes auf der Basis 37 befestigt sind. Die ist und die Streuung vermindert und da der Erreger- Stützen 34 und 35 besitzen Arme 38 und 39, die parimpuls verhältnismäßig scharf ist, wird der Abstand allel zu der Basis 37 verlaufen und an ihren nach der Maxima längs des Kabels in einer verhältnis- innen gerichteten freien Enden die Köpfe 11 bzw. 12 mäßig kurzen Entfernung in der Größe eines Bruch- aufnehmen. Die Stütze 36 hat ebenfalls einen parallel teils eines Zentimeters gehalten. Die erste schwache 5° zur Basis 37 verlaufenden Arm 40, an dessen freiem, Magnetmarke wandert mit dem Kabel durch den Ab- mit dem Arm 39 gleichgerichtetem Ende der Magnetstand D zwischen den Köpfen 11 und 12 und tritt in kopf 13 angeordnet ist.

den Spalt des Magnetkernes des Abtastkopfes 12 ein. Um einen Zwischenraum D zwischen den starken Wenn die schwache Marke den Spalt passiert, wird Magnetmarken zu erhalten, können der Aufzeichin der Windung des Abtastkopfes ein Impuls indu- 55 nungskopf 11 und der Abtastkopf 12 der schwachen ziert, der Scheitelpunkte umgekehrter Polarität be- Magnetmarken in einem kürzeren Abstand d angeordsitzt; dieser Impuls wird in dem Eingang des Ver- net werden, der ein Teil des Zwischenraumes D ist und stärkers 30 gegeben. Der aus dem Verstärker 30 aus- der DIN beträgt, wobei N eine ganze Zahl ist. Zur tretende verstärkte Impuls betätigt den Stromkreis 27 Erhöhung der Genauigkeit wird das Kabel 10 im Be- und erregt nicht nur den Aufzeichnungskopf 11 für ^6o reich d durch im Abstand angeordnete Leitrollen 41 die schwache Marke, sondern auch den Auf zeich- gegen Durchhängen abgestützt; die Rollen 41 können nungskopf 13 für die starke Marke. Auf diese Weise erforderlichenfalls auf der Basis 37 befestigt sein. Um wird auf dem Kabel 10 im Abstand D hinter der den Zwischenraum d bei Temperaturänderungen konersten schwachen Marke eine zweite schwache Marke stant zu halten, sind die Arme 38, 39 der Stützen 34 aufgezeichnet. Zur gleichen Zeit wird auf dem Kabel 65 und 35 so ausgebildet, daß sie sich mit steigender 10 in einem willkürlichen Abstand C von dem Abtast- Temperatur nach innen ausdehnen, um einen Betrag, kopf 12 eine starke magnetische Marke entgegen- der genau die Dehnung der Basis 37 zwischen den Begesetzt zum Aufzeichnungskopf 11 aufgezeichnet. festigungspunkten der Stützen 34 und 35 ausgleicht.

Die Arbeitsweise des Markierungssystems ge- Jeder der Magnetköpfe 11 und 12 ist von dem Befesti-

schieht automatisch in Abhängigkeit von dem Durch- 7o gungspunkt der Stützen aus gesehen nach innen auf

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den Armen 38 und 39 angeordnet. Die gesamte Innen- zunehmen, damit die Synchronisierstromkreise betätigt

Verlagerung der Köpfe 11 und 12 macht den Abstand I. werden können, wenn ein gegebener Punkt einer

aus. Die Innenverlagerung braucht bei beiden Köpfen schwachen Magnetmarke den Abtastkopf passiert, un-

nicht gleich zu sein, sie beträgt jedoch zweckmäßiger- geachtet der Größe des induzierten Signalimpulses,

weise pro Kopf L/2. Der gesamte Abstand zwischen 5 Daher sind vorzugsweise die Synchronisierstromkreise

den Befestigungspunkten 34, 35 von der Basis 37 be- derart ausgebildet, daß sie bei einer gegebenen Am-

trägt dann d + L. Bei Verwendung eines Materials plitude des abgetasteten Signalimpulses betätigt wer-

mit verhältnismäßig geringem Ausdehnungskoeffi- den, so daß die Impulsamplitude von dem ersten zum

zienten, beispielsweise Invar-Stahl, als Basis 37 und zweiten Scheitel unter Umkehr der Polarität schwingt,

eines nichtmagnetischen Metalls für die Stützen, bei- i° Erfindungsgemäß ist der Zeitpunkt des Ansprechens

spielsweise Aluminium, errechnet sich die Innen- des Synchronisierkreises aus Gründen der Geschwin-

verlagerung L der Magnetköpfe bei voller Tempe- digkeitskompensation dem abgetasteten Geräuschpegel

raturkompensation nach der Formel: (Grundrauschen) angepaßt, wobei festzustellen ist,

daß dieses Grundrauschen mit wachsender Kabel-

d + i_ _ Temperaturkoeffizient der Stützen i₅ geschwindigkeit steigt und mit fallender Kabel-

"T^ ~ Temperaturkoeffizient der Basis " geschwindigkeit fällt.

Zu diesem Zweck wird das von dem Abtastkopf 12

Die Innenverlagerung des Aufzeichnungskopfes 13 abgegriffene Signal in verstärkter Form über einen

für starke Magnetmarken, bezogen auf den Befesti- Verstärker 30 auf einen Rauschverstärker 50 gegeben,

gungspunkt der Stütze 36 auf der Basis 37, kann eben- aß der ein Hochfrequenzverstärker sein kann. Der

falls eine solche Größe besitzen, daß Temperatur- Rauschverstärker 50 schließt erforderlichenfalls eine

kompensation eintritt. Da jedoch geringe Verände- Begrenzerstufe ein, um die Impulsspitzen, auf einen

rungen in dem Zwischenraum C zwischen dem Abtast- Pegel zu begrenzen, der dem durchschnittlichen Ge-

kopf 12 und dem Aufzeichnungskopf 13 nicht zu addi- räuschpegel nahekommt. Von dem Rauschverstärker

tiven Fehlern führen, ist eine genaue Temperatur- 25 50 wird das Signal durch einen Gleichrichter 51 und

kompensation bei diesem Abstand nicht erforderlich ein Tiefpaßfilter 52 auf den Steuereingang des Ver-

für große Meßgenauigkeit. stärkers mit veränderlichem Verstärkungsgrad 44 ge-

Datnit die starken Magnetmarken in einem Ab- geben. Um das Ansprechen des veränderlichen Verstand D, der wesentlich größer ist als der Basis- stärkers 44 auf die begrenzten und gleichgerichteten abstand d, angeordnet \verden können, wird der Auf- 3c Signalimpulse, die auf den Steuereingang gegeben zeichnungskopf 13 für starke Magnetmarken nur dann sind, zu verringern, kann der veränderliche Verstärerregt, wenn eine ganze Zahl von schwachen Marken ker 44 eine ausgeglichene, veränderliche Verstärkerden Abtastkopf 12 in einem gleichbleibenden Rhyth- stufe besitzen, beispielsweise in_ Form eines Triodenmus passiert. Zu diesem Zweck ist der Abtastkopf 12 paares, deren Steuergitter in Übereinstimmung mit über den Verstärker 30 und einen Verstärker mit ver- 35 dem Verstärkungsgrad vorgespannt sind und deren änderlichem Verstärkungsgrad 44 mit dem Synchro- Anoden im Gegentakt mit einem Ausgangstransfornisierstromkreis 45 zur Erregung des Magnetkopfes mator verbunden sind. Der veränderliche Verstärker 11 verbunden. Der Synchronisierkreis 45 kann dem 44 wird die durch den Verstärker 30 auf seinen Ein-Synchronisierkreis 27 der Fig. 1 entsprechen; er sen- gang gegebenen und die mit umgekehrter Phase auf det immer, wenn eine schwache Marke den Abtast- 4° dem Steuergitter erscheinenden abgegriffenen Signalkopf 12 passiert, ein Steuersignal zu einem Unter- impulse getreu verstärken; sein Ansprechen auf Imsetzer 47. Der Untersetzer 47 kann an sich beliebig pulse, die auf den Kontrolleingang gegeben sind, ist derart ausgebildet sein, daß er den Synchronisierkreis durch das ausgeglichene Filter gesperrt.
48 für den Aufzeichnungskopf 13 der starken Marken Bei dem Arbeiten nach der Einrichtung gemäß nur dann betätigt, wenn er eine ganze Zahl von Im- ⁴⁵ Fig. 2 wird das Kabel 10 nacheinander an den Mapulsen aus dem Synchronisierkreis 45 aufgespeichert gnetköpfen 11, 12 und 13 mit einer veränderlichen hat. In der Annahme, daß der Zwischenraum D für die Geschwindigkeit vorbeigeführt. Wenn eine schwache starken Magnetmarken 100 m und der Basisabstand d Magnetmarke auf dem Kabel vor dem Abtastkopf 12 I2V2 m beträgt, ist der Untersetzer 47 so ausgebildet, auf beliebige Weise aufgebracht ist,, wird bei dem daß er bei jedem achten Impuls vom Synchronisier- 5° Durchgang dieser schwachen Marke durch den Abkreis 45 einen Impuls auf den Synchronisierkreis 48 tastkopf ein nach zwei Richtungen weisender Impuls gibt. in der Windung des Abtastkopfes induziert. Es sei

Wie bereits vorstehend erwähnt, hängt die Ampli- angenommen, daß der Impuls zuerst einen positiven tude des nach zwei Richtungen zeigenden Impulses, Scheitel erregt und dann auf einen negativen Scheitel der beim Passieren einer schwachen Magnetmarke an 55 übergeht und auf Null abfällt; durch den Verstärker dem Abtastkopf 12 entsteht, von der Geschwindigkeit 30 wird dieser abgegriffene Impuls in verstärkter ab, mit der der Magnetfluß durch den Spalt des Ab- Form auf den Einlaß des veränderlichen Verstärkers tastkopfes wechselt. Diese Geschwindigkeit im Fluß- 44 gegeben und hier mit einem eingestellten Verstärwechsel hängt nicht nur von der Flußdichte der kungsgrad verstärkt, um den Synchronisierkreis 45 schwachen Magnetmarke längs des Kabels ab, sondern ^6o für die schwache Magnetmarke zu betätigen. Eine auch von der Geschwindigkeit, mit der das Kabel den schwache Magnetmarke wird somit auf das Kabel mit Abtastkopf durchschreitet. Bei einigen Ausführungs- einem temperaturkompensierten Abstand d von dem formen des erfindungsgemäßen Markierungssystems Abtastkopf 12 und in der gleichen Entfernung von der kann das Kabel mit einer konstanten Geschwindig- ersten schwachen Marke aufgebracht,
keit an den Magnetkopf en vorbeigeführt werden; bei ^e5 Zur gleichen Zeit, wenn der Synchronisierstromanderen Ausführungsformen kann die Geschwindig- kreis 45 den Aufzeichnungskopf 11 erregt, wird auch keit des Kabels beträchtlich schwanken, wie es bei-. der Untersetzer 47 erregt und schaltet einen Schritt spielsweise bei der Markierung während einer Log- weiter. Wenn der Untersetzer zu Anfang auf Null Operation der Fall ist. Hier ist es zweckmäßig, eine steht, wird kein Betätigungssignal auf den Synchroni-Kompensation der Geschwindigkeitsänderung vor- 7° sierstromkreis 48 für die starken Magnetmarken ge-

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geben. Wenn die neu aufgezeichnete zweite Magnet- eine geeignete Basis für die genaue Aufbringung mamarke den Abtastkopf 12 passiert, wird die dritte gnetischer Marken auf das Kabel zu erhalten, ist eine schwache Marke aufgezeichnet, und der Untersetzer Basis 60 in Form eines starren Mastes schwenkbar auf die zweite Stufe geschaltet. Diese Folge setzt sich an der Basisplatte 61 befestigt. Die Platte 61 ruht auf rhythmisch fort, bis die achte schwache Marke den 5 dem Bohrtisch 58 und besitzt einen Ausschnitt, der Abtastkopf passiert, wobei nicht nur eine neunte das Kabel 10 aufnimmt. In senkrechter Richtung werschwache Marke, sondern auch eine erste starke den durch die Basis 60 oberhalb der Ausnehmung der Marke-aufgezeichnet wird, wenn der Untersetzer so Platte 61 übereinander ein unterer Auf zeichnungskopf eingestellt ist, daß er auf den achten Impuls vom Er- 62 für starke Magnetmarken, ein unterer Abtastkopf regerstromkreis 45 anspricht. Somit wird jedesmal, iq 63 für schwache Magnetmarken, ein oberer Aufzeichwenn die achte schwache Marke den Abtastkopf 12 nungskopf 64 für schwache Marken und ein oberer passiert, eine starke Marke auf dem Kabel durch den Aufzeichnungskopf 65 für starke Marken angeordnet. Aufzeichnungskopf 13 aufgebracht. Da die Basislinie Mit den Köpfen 63 und 64 sind Führungsrollen 67 anzwischen den Magnetköpfen 11 und 12 genau jede geordnet, die die Magnetköpfe im Eingriff mit dem der acht Zwischenräume zwischen den starken Ma- 15 Kabel halten, um eine induktive Kopplung zu ergnetmarken bestimmt, erfolgt die Aufbringung der reichen,
starken Magnetmarke mit hoher Genauigkeit. Die symmetrische Anordnung der Magnetköpfe

Die Erregung des Aufzeichnungskopfes erfolgt bei längs der Basis 60 ermöglicht eine Markierung des einer gegebenen Amplitudenschwanküng während der Kabels sowohl bei dem Abwärts- als auch bei dem Umkehrung der Polarität des abgegriffenen Impulses. 20 Aufwärtsfahren. Wenn das Kabel in die Bohrung Die abgegriffenen Impulse, wie sie dem Erregerkreis eintritt, wird die Markierung so vorgenommen, daß 45 zugeführt werden, sind auf praktisch die gleiche der Magnetkopf 65 als Löschkopf dient, der Magnet-Amplitudenhöhe eingestellt, unabhängig von der kopf 64 als Aufzeichnungskopf,¹ der Magnetkopf 63 Kabelgeschwindigkeit durch die Wirkung des rausch- als Abtastkopf für schwache Magnetmarken und der abhängigen Steuerverstärkers. Das Kabel, das den 25 Magnetkopf 62 als Aufzeichnungskopf für starke Ma-Abtastkopf 12 passiert, besitzt einen niedrigen Pegel gnetmarken verwendet wird. Die Schaltung kann geeines als Rauschen erscheinenden remanenten Flusses maß Fig. 1 oder 2 erfolgen. Zur Markierung eines aus trotz Anordnung des Löschkopfes 24. Dieser niedrige dem Bohrloch herausgeführten Kabels werden die magnetische Fluß induziert ein entsprechend nied- Funktionen der oberen und unteren Köpfe umgekehrt, riges Rauschsignal in der Windung des Abtastkopfes, 3° was durch Anordnung eines gegebenen Umkehrschaldas nach Verstärkung durch den Verstärker 30 als ters geschehen kann.

Kontrollsignal verwendet werden kann und das sich Um die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung in der Mün-

linear mit der Kabelgeschwindigkeit ändert. Das Be- dung eines Bohrloches bequem in Stellung bringen grenzen, die Gleichrichtung und das Filtern dieses zu können, sind die Führungsrollen 67 derart an-Kontrollsignals führt zu einem Gleichstromsignal, das 35 geordnet, daß sie das Kabel durch seitliche Verschiesich mit verhältnismäßig geringen Änderungen der bung aufnehmen. Die Aufzeichnungsköpfe 62 und 65 Kabelgeschwindigkeit ändert, das aber praktisch frei für starke Magnetmarken können mittels Klemmist von verhältnismäßig hochfrequenten Rausch- schrauben 69 befestigt sein, von denen sie zur Umschwankungen. Ein solches Gleichstromsignal wird wicklung des Kabels gelöst werden können. Die Wirauf den Kontrolleingang des Niederfrequenzverstär- 40 kungsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 3 entspricht ker 44 gegeben, um die Verstärkung mit sinkendem denjenigen gemäß Fig. 1 und 2. Erforderlichenfalls Geräuschpegel zu verkleinern" und umgekehrt, wo- können die für die Temperaturkompensation verwendurch der Ausgang des Verstärkers 44 abgegriffene deten Stützen gemäß Fig. 2 auch bei den anderen AusImpulse erhält, die praktisch frei von Amplituden- führungsformen gemäß Fig. 1 und 3 angewendet Schwankungen bei Veränderung der Kabelgeschwin- 45 werden. In den Stromkreisen zur Abtastung der digkeit "sind. ■■"■"'■■ schwachen Magnetmarken und zur Aufzeichnung der

Das Rauschsignal kann auf verschiedene andere schwachen und starken Magnetmarken können ver-Weise zur Kompensation für Änderungen der Kabel- schiedene Modifikationen vorgenommen werden. Beigeschwindigkeit benutzt werden; beispielsweise kann, spielsweise kann der Untersetzerstromkreis 47 gewie aus der gestrichelten Linie in Fig. 2 hervorgeht, 5° maß Fig. 2 unmittelbar von dem veränderlichen Verdas aus dem Filter 52 kommende Gleichstromsignal stärker 44 betätigt werden. Außerdem können verdie Gitterspannung auf dem Synchronisierthyratron schiedene Modifikationen in der Anordnung der verändern, um den Pegel einzustellen, bei dem der Magnetköpfe getroffen werden. Beispielsweise kann Synchronisierkreis betätigt wird. In diesem Falle der Aufzeichnungskopf der starken Magnetmarken braucht der Verstärker mit veränderlichem Verstär- 55 zwischen dem Aufzeichnungskopf und dem Abtastkungsgrad44.nicht veränderbar zu sein. kopf der schwachen Magnetmarken angeordnet sein,

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung mit einer Abwand- um die erforderliche Länge der Markierungsanordnung lung der Erfindung, die für ablandig liegende Bohr- zu verringern; hierbei ist jedoch Vorsorge dafür zu bühnen benutzt werden können, bei denen Beschrän- treffen, daß der Abtaststromkreis ausgeschaltet ist, kungen bezüglich des Raumes' für die Anordnung ⁶° wenn eine starke Magnetmarke den Abtastkopf paseiner waagerechten Meßbasis gegeben sind. Die Meß- siert. Der Aufzeichnungskopf für die starke Magnetbasis ist daher senkrecht über einem Bohrloch 53 an- marke kann auch mit dem Abtastkopf der schwachen geordnet, das durch die Erdformationen 54 getrieben Magnetmarke zusammenfallen, muß dann jedoch mit ist. Bei einer typischen'Ausführungsform wird das bestimmter zeitlicher Verschiebung nach der AufKabel 10 von der Trommel 21 über eine Leitrolle 55 65 zeichnung einer schwachen magnetischen Marke er- und eine erhöht angebrachte zweite Leitrolle 56 senk- regt werden. Die Anordnung des Aufzeichnungsrecht in das Bohrloch eingeführt und trägt ein ge- kopfes für die starke Magnetmarke kann auch in eignetes Bohrgerät 57. Das Kabel läuft durch einen einem derartigen Abstand zu dem Abtastkopf der sogenannten drehbaren Bohrtisch 58, der auf einer schwachen Magnetmarke erfolgen, daß die starken Plattform 59 auf dem Bohrloch angeordnet ist. Um 70 Magnetmarken zusammenfallend aufgezeichnet wer-

den mit den abgenommenen schwachen Magnetmarken, auch können gegebenenfalls getrennte Aufzeichnungsköpfe längs des Kabels in Zwischenräumen angeordnet sein, um die Aufzeichnungsköpfe für die schwachen und starken Magnetmarken zu erregen.

Erforderlichenfalls kann eine Gruppenanordnung von schwachen, engbegrenzten Magnetmarken aufgezeichnet und abgenommen werden durch Reihen von Magnetköpfen, die in einer entsprechenden Gruppe im Abstand angeordnet sind, wobei eine starke Magnetmarke nur dann aufgezeichnet wird, wenn alle Marken der gegebenen Gruppenanordnung gleichzeitig durch den Satz der Abtastköpfe abgetastet werden. Hierdurch wird ein Anwachsen des effektiven Signal-Rausch-Verhältnisses erreicht, das ein Ansprechen auf falsche Rauschpegel ausschließt. Wenn ein Kabel markiert werden soll, wenn es aus einer Bohrung herausgezogen wird, wird zweckmäßigerweise ein Kabelreiniger vor den Magnetköpfen angeordnet, um einen innigen Kontakt zwischen Kabel und Magnetköpfen zu gewährleisten. Wenn das zu markierende Kabel nicht selbst magnetisch ist, kann magnetisierbares Material, beispielsweise als Überzug von Eisenpartikeln in einem geeigneten Träger oder in einer Suspension aufgebracht werden. Das magnetisierbare Material kann erforderlichenfalls nur in Bezirken auf das Kabel aufgetragen werden, wo eine Marke aufgezeichnet werden soll. Die Aufbringung des Materials kann beispielsweise durch die Abtastung der schwachen Marken gesteuert werden. Es können auch andere Operationen durch die Abtastung der schwachen Magnetmarken gesteuert werden, beispielsweise die Entfernung des magnetisierbaren Materials, die Sichtmarkierung des Materials oder die Anwendung abtastbarer Marken mit anderen Mitteln, wobei die Erfindung für alle magnetischen Kabeln ähnlichen Gegenständen und für die verschiedensten Zwecke benutzt werden kann.

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Claims (14)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur magnetischen Markierung von Kabeln öder anderen Gegenständen, bei der beeinflußbare Markierungsmittel zur Aufbringung magnetischer Marken auf das Kabel und auf diese aufgebrachten Marken ansprechende Abtastmittel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß weitere zusätzliche beeinflußbare Markierungsmittel zur Aufzeichnung magnetischer Marken vorgesehen sind, daß die Abtastmittel längs des Kabels in einem als "Meßabstand dienenden Abstand von den zusätzlichen Markierungsmitteln angeordnet sind und daß die Abtastmittel zwecks Steuerung sowohl mit den ursprünglichen als auch mit den zusätzlichen Markierungsmitteln in Verbindung stehen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ursprünglichen Markierungsmittel zur Aufzeichnung starker und die zusätzlichen Markierungsmittel zur Aufzeichnung schwacher Magnetmarken dienen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastmittel aus einem ersten Magnetkopf und einem mit seinem Eingang an diesen Magnetkopf angeschlossenen Verstärker, die ursprünglichen Markierungsmittel aus einem zweiten Magnetkopf und die zusätzlichen Markierungsmittel aus einem dritten Magnetkopf bestehen und daß am Ausgang des Verstärkers ein Synchronisierkreis zur Steuerung des' zweiten und dritten Magnetkopfes angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Aufzeichnungspunkten der starken Magnetmarken ein Vielfaches des Meßabstandes beträgt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisierkreis aus einem an den Verstärkerausgang angeschlossenen Synchronisierkreis für die schwache Magnetmarke, aus einem auf diesen Synchronisierkreis ansprechenden und dessen Impulse bis zur Erreichung des Vielfachen speichernden Untersetzer und aus einem auf den gespeicherten Impuls des Untersetzers ansprechenden Synchronisierkreis für die starken Magnetmarken besteht, wobei der zweite und dritte Magnetkopf den Synchronisierkreisen für die starken und die schwachen Marken zugeordnet sind.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Kompensierung von durch Geschwindigkeitsänderungen des Kabels gegebenen Veränderungen auf diese Veränderungen ansprechende Mittel vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als geschwindigkeitsabhängige Mittel auf das im Verstärkerausgang vorhandene Rauschsignal ansprechende Mittel vorgesehen sind, um ein mit der Kabelgeschwindigkeit sich änderndes Steuersignal zu erhalten, und daß Mittel zur Einstellung des Synchronisierkreises auf das Steuersignal angeordnet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellmittel ein Verstärker mit veränderlichem Verstärkungsgrad zwischen dem Verstärker und dem Synchronisierkreis angeordnet ist.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Rauschsignal ansprechenden Mittel aus einem Rauschverstärker, einem Gleichrichter und einem Tiefpaßfilter bestehen, die in Serie zwischen dem Verstärker und dem Kontrolleingang der Einstellmittel angeordnet sind.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet', daß wenigstens einer der drei Magnetköpfe mittels einer Stütze auf einem zum Kabel parallel laufenden Basisglied befestigt ist, die eine thermische Ausdehnung erfährt, die parallel und entgegengesetzt zu derjenigen des Basisgliedes gerichtet ist.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und dritte Magnetkopf einen Magnetkern mit einem verhältnismäßig kleinen, von dem Kabel durchlaufenen Luftspalt besitzen und daß der zweite Magnetkopf aus um das Kabel gelegten Windungen besteht.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Magnetkopf zwischen dem zweiten und dem dritten Magnetkopf angeordnet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kabel ein Löschkopf zugeordnet ist, der neben dem dritten Magnetkopf entgegengesetzt zum ersten Magnetkopf angeordnet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und dritte Magnetkopf ebenso wie der zweite Magnetkopf und der

Löschkopf einander gleich sind und daß die vier Magnetköpfe symmetrisch zu einer zwischen dem ersten und dem dritten Magnetkopf senkrecht zum Kabel liegenden Ebene angeordnet sind und daß ein Schalter vorgesehen ist, der die Funktion des

ersten und dritten Magnetkopfes einerseits und des zweiten Magnetkopfes und des Löschkopfes andererseits umkehrt, so daß die Einrichtung bei Bewegung des Kabels in beiden Richtungen betriebsfest ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen