DE1185829B

DE1185829B - Verfahren und Einrichtung zum zeitlich und raeumlich verzoegerten Aufzeichnen von physikalischen Zustaenden in einem Tiefbohrloch

Info

Publication number: DE1185829B
Application number: DEP28087A
Authority: DE
Inventors: Henry C Waters
Original assignee: Pan Geo Atlas Corp
Current assignee: Pan Geo Atlas Corp
Priority date: 1960-11-15
Filing date: 1961-10-25
Publication date: 1965-01-21
Also published as: US3172036A; GB1011764A; DE1185842B

Description

Verfahren und Einrichtung zum zeitlich und räumlich verzögerten Aufzeichnen von physikalischen Zuständen in einem Tiefbohrloch Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zeitlich und räumlich verzögerten Aufzeichnen von den physikalischen Zuständen in einem Tiefbohrloch zugeordneten Meßwerten und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.
Es ist bereits bekannt, Meßsonden in ein Tiefbohrloch einzuführen, welche entsprechend der Bewegung der Meßsonde die Meßwerte in Form von elektrischen Signalen in zeitlicher Aufeinanderfolge über eine Aufnahmevorrichtung an eine Registriervorrichtung mit synchron zur Meßsonde bewegtem Aufzeichnungsträger weitergeben. Bei dieser bekannten Einrichtung ist es erforderlich, daß sich der magnetische, das aufgespeicherte Signal tragende Aufzeichnungsträger bei der Aufnahme und bei der Wiedergabe mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen muß. Bei Ausmessungen von Tiefbohrlöchern, bei denen die Meßgeschwindigkeit ständig entsprechend dem Bohrlochdurchmesser, den Widerständen im Bohrloch und weiteren Größen geändert werden muß, kann diese Forderung praktisch nicht erfüllt werden. Es ergeben sich so bei den unvermeidlich unterschiedlichen Meßgeschwindigkeiten Unterschiede zwischen Eingangs- und Ausgangssignalen, die zu solchen Fehlern führen, daß die erforderliche Meßgenauigkeit nicht eingehalten werden kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bei sich bewegenden Meßsonden auftretenden Ungenauigkeiten und Fehler zu vermeiden, und diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zum zeitlich und räumlich verzögerten Aufzeichnen von den physikalischen Zuständen in einem Tiefbohrloch zugeordneten Meßwerten unter Anwendung mindestens einer in das Tiefbohrloch eingeführten Meßsonde, welche die Meßwerte in Form von elektrischen Signalen in zeitlicher Aufeinanderfolge entsprechend der Bewegung der Meßsonde über eine Aufnahmevorrichtung an eine Registriervorrichtung mit synchron zur Meßsonde bewegtem Aufzeichnungsträger weitergibt, dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß mindestens zwei Meßsonden in verschiedenen Sondenebenen angeordnet sind und daß jeder Meßsonde eine Aufnahmevorrichtung und allen Aufnahmevorrichtungen eine gemeinsame Registriervorrichtung zugeordnet ist und daß die Signale in an sich bekannter Weise jeweils in getrennten Kondensatoren gespeichert und von diesen nach einem Zeitintervall abgenommen werden, welches durch die für die Bewegung der Meßsonde zwischen den Meßstellen erforderliche Zeitdauer und entsprechend durch die Aufeinanderfolge der abgegebenen Signale bestimmt ist, und daß dabei sowohl die Geschwindigkeit der Meßsonde als auch diejenige des Aufzeichnungsträgers beliebig änderbar ist, so daß die Geschwindigkeit bei der Abgabe eines Signals und beim Aufzeichnen desselben unterschiedlich sein kann. Infolge der die Signale speichernden Kondensatoren ist die Aufnahme und Wiedergabe der Signale völlig unabhängig von der Geschwindigkeit der Meßsonde, so daß sich diese also mit beliebig veränderlicher und den Bohrlochbedingungen angepaßter Geschwindigkeit bewegen kann. Die Genauigkeit der Signale ist damit unabhängig von der Geschwindigkeit der Meßsonden und hängt lediglich von den physikalischen Eigen= schaften der Einrichtung ab, so daß sie ohne weiteres in den erforderlichen Grenzen gehalten werden kann.
Ein weiterer Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß nun die Signale der einen Meßsonde so verzögert aufgezeichnet werden können, daß auf der endgültigen Aufzeichnung die Signale gleicher Meßorte auf der gleichen Senkrechten zur allgemeinen Richtung der Aufzeichnung liegen.
Was die Signalverzögerung anbelangt, so sei auf folgendes hingewiesen: Wenn während einer Tiefbohrlochmessung mit Hilfe zweier Meßsonden zwei Signale ausgesandt werden, so ist es bekannt, zur einwandfreien Trennung der Signale für eines derselben eine elektronisehe Verzögerungsvorrichtung im Bohrloch zu verwenden. Um die richtige zeitliche Lage der beiden Signale wiederherzustellen, wird dann von der Aufzeichnung auch das andere Signal entsprechend verzögert. Irgendwelche Probleme, die Geschwindigkeit der Sonden betreffend, treten hier nicht auf, da die Messungen mit stationären Meßsonden vorgenommen werden.
Auch Kondensatoren zur Speicherung von Signalen sind bekannt, und diese Verwendung von Kondensatoren wird. für sich allein genommen, nicht als Erfindung betrachtet. Im einzelnen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wie folgt vorgegangen: Die jeweiligen Meßwerte jedes Kanals werden in schneller, zeitlicher Aufeinanderfolge über einen Aufladekreis möglichst kleiner Zeitkonstante auf eine Reihe von Kondensatoren gegeben. Hierbei muß die Zeitkonstante des Aufladekreises so gering sein, daß der entsprechende Kondensator praktisch auf die volle, anliegende Meßspanne aufgeladen wird. Synchron mit dem Aufladevorgang, jedoch gegen diesen um eine bestimmte Zeitspanne verschoben, die der Laufgeschwindigkeit des Registriermittels und dem Abstand der Aufnahmeorgane untereinander entspricht, wird die gespeicherte Meßspannung über einen Kreis hoher Zeitkonstante den Kondensatoren in gleicher Reihenfolge wieder entnommen und dem Anzeigeinstrument (Spiegelgalvanometer o. ä.) zugeführt. Es hat sich gezeigt, daß bei diesem Verfahren bereits mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Kondensatoren pro Meßkanal eine stufenlose. kontinuierliche Registrierung der Meßwerte möglich ist.
In der Zeichnung ist das Verfahren des näheren erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Meßstreifen mit einer Aufzeichnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
F i g. 1 zeigt einen Meßstreifen, auf dem auf der gemäß der Zeichnung rechten Seite die Meßwerte 86 direkt, auf der linken Seite die Meßwerte 87 über eine Verzögerungseinrichtung nach vorstehendem Verfahren aufgenommen wurden. Hierbei bestand die Kondensatorenkette nur aus einundzwanzig Gliedern. Wie ersichtlich, ist ein Unterschied zwischen den Amplituden mit und ohne Verzögerungseinrichtung nicht festzustellen, ebenso ist, trotz der geringen Gliederzahl der Kette, keine Stufung auf der zweiten Registrierkurve sichtbar.
In F i g. 2 ist mit 60 ein Bohrloch bezeichnet, in dem sich eine Meßsonde 61 mit den einzelnen Aufnahmeorganen 71, 72, 73 befindet. Die Meßsonde 61 wird von einem über eine Rolle 63 laufenden Kabel 62 getragen, dessen Leitungen zu einer Aufnahmevorrichtung führen.
In der Aufnahmevorrichtung ist mit 50 ein Schrittschaltwerk nach Art der bekannten Stellenwähler der Fernsprechtechnik bezeichnet. Dieses Schrittschaltwerk wird analog zur Bewegung des Meßorgans 61 geschaltet, bzw. es dreht sich synchron mit dem Antrieb des Registriermittels 10. An die einzelnen Kontakte 31-48 dieses Schrittschaltwerkes sind eine Reihe von Kondensatoren 11-28 angeschlossen, deren andere Pole miteinander verbunden und an die eine Eingangsklemme 2, eine Ausgangsklemme 4 und Masse gelegt sind. Der eine Schleifer 29 des Schrittschaltwerkes 50 liegt an der Eingangsklemme 1, der andere Schleifer 30 an der Ausgangsklemme 3. An die Eingangsklemmen 1 und 2 wird das gewünschte Aufnahmeorgan 71, 72, 73 (Temperaturfühler, Widerstandsmeßgerät o. ä.) mit seinen Klemmen 5 und 6 angeschlossen, das bei Rotation -des Schleifers 29 seine entsprechenden Meßwerte in den Kondensatoren 11 bis 28 speichert. Der Schleifer 30, der synchron mit dem Schleifer 29 umläuft und gegen diesen um die Verzögerungsspanne versetzt ist, nimmt nach Ablauf der eingestehen Verzögerung die Meßwerte von den Kondensatoren wieder ab und führt sie dem an die Ausgangsklemmen 3 und 4 der Vorrichtung angeschlossenen registrierenden Meßinstrument 10, z. B. Spiegelgalvanometer, über dessen Anschlußklemmen 7 und 8 zu.
Zur Erzielung günstiger Zeitkonstanten im Auflade- bzw. Wiedergabekreis können gegebenenfalls zwischen die Klemmen 1, 5 und 2, 6 bzw. 3, 7 und 4, 8 geeignete Anpassungsglieder geschaltet werden, evtl. in Verbindung mit einem stark gegengekoppelten Verstärker. Statt eines Schalters mit zwei Schleifern können auch zwei gleiche Schalter mit je einem Schleifer verwendet werden, bei denen die entsprechenden Kontakte der beiden Kontaktsätze durch flexible Leitungen miteinander verbunden sind. Die gewünschte Verzögerungsspanne kann dann durch Verdrehen der beiden Kontaktsätze gegeneinander eingestellt werden.
Es besteht ferner die Möglichkeit, die einzelnen Kontakte der Kontaktsätze mit einer ringförmigen Steckvorrichtung zu verbinden und die gewünschte Verzögerung durch zyklische Vertauschung der Stekker gegenüber den Steckbuchsen einzustellen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum zeitlich und räumlich verzögerten Aufzeichnen von den physikalischen Zuständen in einem Tiefbohrloch zugeordneten Meßwerten unter Anwendung mindestens einer in das Tiefbohrloch eingeführten Meßsonde, welche die. Meßwerte in Form von elektrischen Signalen in zeitlicher Aufeinanderfolge entsprechend der Bewegung der Meßsonde über eine Aufnahmevorrichtung an eine Registriervorrichtung mit synchron zur Meßsonde bewegtem Aufzeichnungsträger weitergibt d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß mindestens zwei Meßsonden in verschiedenen Sondenebenen angeordnet sind und daß jeder Meßsonde eine Aufnahmevorrichtung und allen Aufnahmevorrichtungen eine gemeinsame Registriervorrichtung zugeordnet ist und daß die Signale in an sich bekannter Weise jeweils in getrennten Kondensatoren gespeichert und von diesen nach einem Zeitintervall abgenommen werden, welches durch die für die Bewegung der Meßsonde zwischen den Meßstellen erforderliche Zeitdauer und entsprechend durch die Aufeinanderfolge der abgegebenen Signale bestimmt ist, und daß dabei sowohl die Geschwindigkeit der Meßsonde als diejenige des Aufzeichnungsträgers beliebig änderbar ist, so daß die Geschwindigkeit bei der Abgabe eines Signals und beim Aufzeichnen desselben unterschiedlich sein kann.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtungen je zwei relativ zueinander bewegliche Glieder, beispielsweise einen Stator und einen Rotor aufweisen, -von denen das eine die Kondensatoren trägt und das andere ein - Abnahmeglied enthält, an dessen ersten Abnahmeelement eine Meßsonde und an dessen zweiten, im räumlichen Abstand von dem ersten Abnahmeelement angeordneten Abnahmeelement die Signalregistriervorrichtung angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren auf dem Stator und das Abnahmeglied am Rotor angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Kondensatoren jeweils einer von auf einem Kreis angeordneten Kontakten zugeordnet ist, mit denen das Abnahmeglied über seine als Bürsten ausgebildeten Abnahmeelemente zusammenwirkt.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungen der verschiedenen Aufzeichnungen zueinander entsprechend dem Abstand der Meßsonden zueinander eingestellt sind, beispielsweise durch entsprechende Versetzung der betreffenden Rotoren oder Statoren der Aufnahmevorrichtungen, derart, daß alle Signale gleicher Bohrlochtiefe entsprechend der zugehörigen Tiefenanzeige auf dem Aufzeichnungsträger aufzeichenbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 845 984; britische Patentschriften Nr. 801660, 845 635; USA.-Patentschrift Nr. 2 436 503. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1104 055.