DE2025362C3 - Bohrlochmeßverfahren und Vorrichtung für seine Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrlochmeßverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 9.

Ein bekanntes Verfahren, das die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Schritte umfaßt, ist aus der DE-PS 12 15 079 bekannt. Mit diesem bekannten Verfahren soll die Zementierung hinter einer Bchrlochverrohrung kontrolliert werden, wobei Amplitude und Laufzeit der reflektierten Energie über der Bohrlochtiefc aufgezeichnet werden. Die Energie wird omnidirektional abgestrahlt; die Energieausbreitung erfolgt in Bohrlochrichtung Ein weiteres bekanntes Verfahren, ebenfalls vor allem für die Zementierungskontrolle bestimmt, ist aus der DE-AS Il 41 245 bekannt. Hier werden mehrere in Umhngsrichtung zueinander versetzte Sender und Empfänger abwechselnd betrieben und die Differenzen der Amplitudenwerte ermittelt, da diese eine Aussage über in Umfangsrichtung unterschiedliche Zemcntierungsqualitäten, insbesondere bezüglich Rissen in Axialrichtung, ermöglichen.

Durch Summenbildung der Amplitudenwerte kann man eine allgemeine Aussage über die die Verrohrung umgebenden Medien machen.

Ausgehend von dem erstgenannten bekannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gleichzeitige Messung von Bohrlochdurchmesserdaten — Maximalwert, Minimalwert, Mittelwert - und Daten bezüglich der Gebirgsbeschaffenheit in der Umgebung des Bohrlochs zu ermöglichen. Zur Lösung dieser Aufgabe s^:rid die im kennzeichnenden Teif des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale vorgesehen; eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist im Patentanspruch 9 definiert

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt durch wiederholte Laufzeitmessung bei einem Umlauf der Meßanordnung die Bestimmung von Durchmesserdaten und zugleich auch die Bestimmung zugeordneter Formationsdaten; es ist sowohl bei verrohrten als auch bei unverrohrten Bohrlöchern anwendbar.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Bohrlochsonde in einem Bohrloch mit einer schematischen Darstellung der gemäß der Erfindung angeordneten Geräte;

F i g. 2 eine Aufzeichnung der von der Sonde aufgenommenen Energie als Funktion der Zeit;

Fig.3 bestimmte Teiie der in Fig. 1 dargestellen elektronischen, an der Erdoberfläche befindlichen Instrumente in vergrößertem Maßstab;

Fig.4 den Durchmesser-Meßteil der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltungsanordnung 53 in einer mehr ins einzelne gehenden Darstellung und

Fig. 5A — 5H Wellenformaufzeichnungen der an verschiedenen Punkten der in Fig.4 wiedergegebenen elektronischen Schaltungsanordnungen aufgenommenen Signale.

F i g. 1 zeigt schematisch ein in einem Bohrloch 16 am Ende eines armierten Vielfachkabels 17 hängende Sonde 15. Das Bohrloch 16, welches ausgekleidet oder offen sein kann, enthält Bohrschlamm 18 und durchsetzt Erdformationen 19. Das Vielfachkabel 17 ist auf einer Trommelwinde (nicht dargestellt) aufgerollt.

Die Sonde 15 weist einen elektrischen Abtastmotor 20 auf. der eine Welle 21 mit konstanter Rolationsgeschwindigkeit antreibt, so daß ein gerichteter akustischer Meßwei'twandler 22 und ein Mbgnetometer 23 gedreht werden. Der einzige gerichtete akustische Meßwertwandler 22 emittiert und empfängt während seiner Drehung gerichtet akustische Energie, wobei die empfangene akustische Energie in erster Linie von der Wand des Bohrlochs 16 reflektiert ist Der Meßwertwandler wirC während einer einzelnen Drehung wiederholt erregt, um Messungen von einer Vielzahl rundherum liegender Stellen der Bohrlochwand zu erhalten. Das rotierende Magnetometer 23 ist bezüglich des Meßwertwandlers 22 festgelegt, um eine Information entsprechend der azimuthalen Stellung des gerichteten akustischen Meßwertwandlers 22 zu liefern. Das Magnetometer 23 weist ein Erdfeldmagnetometer auf, welches auf das Erdfeld anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, welches für die Intensität des Erdfeldes entlang einer horizontalen Achse repräsenU-tiv ist, die mit der Richtung, in welcher akustische Energie von dem Meßwertwandler 22 emittiert und empfangen wird, zusammenhängt. Das Magnetometer 23 weist weiterhin ein Festfeldmagnetometer auf, welches ein Ausgangssigna' f.efert, das die Orientierung

des Meßwertwandlers 22 bezüglich eines festen Punktes oder einer bestimmten Axialstellung an der Sonde 15 anzeigt.

In der Sonde 15 sind, wenn dies auch nicht dargestellt ist, die elektronischen Komponenten durch konventionelle flüssigkeitsdichte Gehäuse gegen Flüssigkeit- und Druckeinwirkungen geschützt Eine an der Oberfläche befindliche Wechselstromquelle 34 liefert Wechselstrom für den Abtastmotor 20 sowie für eine Gleichstromquelle, die sich in der Sonde befindet. Eine Schaltungsanordnung 30 liegt am Ausgang des Magnetometers 23, welches Wechselstromsignale liefert, die auf dem Erdmagnetfeld und auf der Orientierung des Bohrwerkzeugs in dem Bohrloch beruhen. Die Magnetometer werden ebenso wie der gerichtete akustische Meßwertwandler durch die Welle 21 gedreht, die durch den Abtastmotor 20 mit konstanter Drehgeschwindigkeit gedreht wird.

Der Meßwertwandler 22 wird während jeder Drehung mit ^iner festen Frequenz betätigt, so daß er Energie aussendet und von der Wan'' .les Bcnrlochs reflektierte Schallenergie aufnimmt. Lin Kar.al 36 verbindet den Meßwertwandler 22 mit einem Signalsteuerkreis 35. Der Steuerkreis 35 erfüllt eine Reihe von Funktionen einschließlich der sich wiederholenaen Betätigum:simpulse für die Erregung des Meßwertwandlers und besitzt einen Empfangskanal zur Verarbeitung der reflek'ierten Schallenergie. Mit jedem Betätigungsimpuls fir den Meßwertwandler wird ein Anzeigesignal S₁, auf einen Kabelkanal 37 gegeben. Während der Zeitdauer des Betatigungsimpulses für den Meßwertwandler ist der Empfangskanal unwirksam. Nach dieser Betätigungszeit ist der Empfangskanal empfangsbereit, so daß ein Signal S„ welches die reflektierte Energie am Meßwertwandler wiedergibt, durch deii Kabelkanal 37 zur Oberfläche geleitet werden kann.

Die .S'„- und S,-Impulse im Kabelkanal 37 hängen mit der Betätigungszeit des Meßwertwandlers und der 7eit. in welcher der Meßwertwandler durch von der Wand des Bohrlochs reflektierte Sdiallenergie erregt wird, zusarr- nen. Infolgedessen kann die Zeitdifferenz auf ein/ache Weise entweder mit dem Radius oder mit dem Durchmesser des Bohrlochs in Beziehung gesetzt werden. Im vorliegenden Fall wird die Messung des Durchmessers beschrieben. Durch vielfaches Abtasten während jeder Drehung können viele Durchmesserbe-Stimmungen durchgeführt werden. Bei der vorliegenden Erfindung werden während jeder Drehung des Meßwertwandlers der kleinste, der größte und der mittlere Durchmesser mittels an der Oberfläche befindlicher Signalverarbeitungskreise 51 sowie durch Auswerteanordnungen 53 zur Bestimmung der Gesteinszusammensetzung und des Durchmessers gemessen. Die erwähnten Uurchmesserwerte werden durch einen Rekorder 46 als Funktion der Tiefe aufgenommen.

Die S„- und 5,-Impulse werden zuerst auf die Signalverarbeitungskreise 51 aufgegeben, wo sie entsprechend der Signalstärke der So-Impulse normiert werden. Die Stärkt des 5„-Signales, welches eine vorbestimmte Größe besitzt, wird als Bezugsgröße benutzt, um die Verstärkungsänderung zu bestimmen, welche erforderlich ist, um Faktoren zu kompensieren, die die Amplitude der übertragenen S₀- und 5,-lmpulse beeinflussen. Die S„-Impulse werden auch benutzt, um eine genaue Aufnahme der 5,-lmpulse zu gewährleisten. Nach der Normierung werden die S,-Impu!se mit S_1n bezeichnet. Der Zeitpunkt des ersten signifikanten

Eingangs der Λ',,· und .V.-Impulse wird aufgenommen und jeweils durch Impulse idcnlifi/.icrt. welche T„- und Γ,-Impulse an der Erdoberfläche dienen.

Die aufgenommenen, normierten Sign !!impulse .S₁,, werden auf eine Auswerteanordnung 53 /ur Bestininning der Gesteinsbesehaffenhcit und des Durchmessers gegeben, welcher die Spitzenhöhe dieser .V₁, -Impulse mißl und ein hierzu proportionales Glcichstromsignal liefen. Zweckmäßigerweise weist die Auswerteanordnung 53 /ur Beslimmung der Gesteinsbeschaffenheit einen Spitzcndctektor auf. der eine relativ schnelle Aufladerale und eine langsame Fntladungsrate besitzt. Die Entladende wird /weekmäßigerweise so gewählt, dall die beim Deginn einer Drehung des im Bohrloch befindlichen Meßwertwandlers 22 gemessene Ampliiudcnspit/e im wesentlichen bis /um linde der Drehung konserviert wird, daß sie sich jedoch, wenn alle nachfolgend gemessenen Spitzen niedriger sind, nach

«vv.ntct.il ι-Ί

einstellt. Die l.aderaie sollte jedoch so langsam sein, daß ein gelegentlicher Rauschimpuls den Betrieb nicht dadurch stein, daß die Schaltung auf ein hohes Spanniingsniveaii angehoben wird. Vorzugsweise wird die /.eilkonstante der Aufladung so gewählt, daß der Spitzendeleklor sich auf einen neuen Wen nach vier oder fünf Impulsen aufladen kann. Das Ausgangssignal aus der Aiiswerieanordming 53 wird dann über einen Filterkreis auf den Rekorder 46 gegeben, um cmc Messung der Ciesteinsbeschaffcnheit der das Bohrloch 16 umgebenden Schichten 19 zu erhallen.

Diese Information über die Gcstcinsbesehaffenheil. die von dem Rekorder 46 aufgezeichnet wird, wird also aus einer Analyse aufeinanderfolgender Signalspitzcn gewonnen, welche während jedes Umlaufs des Meßwertwandlers die reflektierte Schallcncrgie darstellen. Die maximale Spil/enhöhc wird aus den während einer Umdrehung aufeinanderfolgenden Signalen als für die Gesteinsbeschaffenheit der Schichten repräsentativ ausgewählt.

Die maximale einzelne Spitzenhöhe ist aus den folgenden Gründen für die Gesteinsbeschaffenheil charakteristisch. Die von dem Meßwertwandler emittierte akustische Energie kann nur dann zu dem Meßwertwandler reflektiert werden, wenn eine Falschanpassung des akustischen Widerstandes zwischen dem übertragenden Medium (Flüssigkeit in dem Bohrloch) und den Gesteinsschichten besteht. Der Betrag der reflektierten Energie ist eine Funktion der relativen Falsehanpassung des akustischen Widerstandes. Da der Betrag der emittierten Energie ebenso bestimmt werden könnten wie die Dämpfungseigenschaften des flüssigen Übertragungsmediums. steht der Betrag der reflektierten Schallenergie in direktem Zusammenhang mit dem akustischen Widerstand der Gesteinsschichten. Die Wand des Bohrloches ist jedoch nicht notwendigerweise glatt oder senkrecht zu der gerichteten Emission der Schallenergie. Wenn die Wand glatt und senkrecht ist. gelangt der größte Betrag der reflektierten Energie zu dem Meßwertwandler, während eine rauhe Wand, welche nicht senkrecht zu der gerichteten Emission der Schallenergie steht, die Aufnahme einer geringeren Energiemenge bedingt, als es dem Maximalbetrag der reflektierten Schallenergie entspricht. Wird eine einzelne maximale Spitzenhöhe während eines Umlaufs ausgewählt, so sind die Aussichten, ein repräsentatives Signa! der maximalen reflektierten Energie zu erhalten, am besten. In F i g. 2 ist zu erkennen, daß die Aufnahme der Spitzenamplituden während jedes Umlaufs einen scharfen Kontrast liefert, der eine Änderung der Gesicinsbesehaffenhcil anzeigen kann. Die Messung der mittleren Amplitude während jeder Umdrehung hingegen ermöglicht keine exakte Bestimmung der Gcsteinsbeschafferheit.

In Fig. J ist ein anderes Ausführungsbeispiel de· Auswerteanordnung 53 zur Bestimmung der Gesteins beschaffenheil und des Durchmessers wiedergegeben. Die normierten .S^-Signalimpulse von dem SignaKerarbeitungskreis 51 werden auf einen Maxinialspiizcn-Detektorkreis 65 gegeben, welcher so arbeitet, daß die maximale Spitzenhöhe pro Umlauf des im Bohrloch befindlichen Meßwcrlwandlcrs 22 gemessen wird, /u diesem Zweck wird eines der von der Schalliingsanord nung 30 ausgehenden Signale des Erdfeld und I estfcld-Magnelomclers durch einen Schalter 60 ausgewählt und auf die Auswerteanordnung 53 zur Bestimmung der Gesleinsbesehaffenheit gegeben. (Dabei lsi zu bemerken, dan bei der ncsiimimmg der (iesteinsbesehaffenheit von I ormationen um ein offenes Loch, im allgemeinen das Erdfcldmagnetometer-Si μ π ;ι I verwendet wird). In diesem lall jedoch wird anstelle der Auswerteanordnuiig 53 von Fig. I der in Fig. 3 gezeigte abgewandelte Schaltkreis verwendet.

In F i g. 3 erregt die Anslicgsflankc des von dem Schalter 60 ausgehenden Orientierungssignals einen monostabilen Multivibrator einmal pro Umlauf des Meßwer,handlers 22. Der resultierende Impuls öffnet ein (iatter 67. so daß die gemessene Spil/enspannung auf einen Speichcrkondensalor 68 übertragen und über eine Trennstufc 69 mit hohem Eingangs« idcrstand auf ilen Schreiber 46 gegeben wird. Zum Rückstellen des Maximalspitzen-Detektorkreiscs 65 erregt die Abfallflanke des Ausgangsimpulses von dem monostabilen Multivibrator 66 einen monostabilen Multivibrator 70. Der von dem monostabilen Multivibrator 70 ausgehen de Impuls stellt den Maximalspit'cn-Dctekiorkreis 65 auf eine geeignete Bezugsspannung zurück, beispielsweise auf Null Voll, um ihn auf eine weitere Abtastung des Bohrlochs durch den rotierenden Meßwertwandler 22 vorzubereiten.

Es ist hier darauf hinzuweisen, daß die RückstellunE durch die Verwendung des Orientierungssignales synchron mit einer festen azimutalen Orientierung erfolgt. Da durch den Spitzendetcktor kein .V._n-lrnpuls verarbeitet werden kann, während er zurückgestellt VK ird. existiert eine gewisse Wahrscheinlichkeil, daß eine vertikale Aushöhlung in der Bohrlochwand nicht erfaßt werden könnte. Um dies auszuschalten, wird vorzugsweise eine Auswerteanordnung zur Bestimmung der Gesteinsbeschaffenheit mit schneller Aufladung jnd langsamer Entladung verwendet.

Der der Durchmesserbestimmung dienende Teil der Auswerteanordnung 53 von F i g. 1 ist in F i g. 4 detaillierter dargestellt. Die Wellenformdiagramme der Signale des in Fig.4 dargestellten Kreises sind in den Fig. 5A —5H wiedergegeben. Die Anstiegsflanken der T₁,-Impulse, in Fig. 5A dargestellt, erregen einen »verzögerten monostabilen ^,-Multivibrator« 210. welcher den »verzögerten 71,-lmpuIs« (F i g. 5B) liefert. Die Abfallflanke des »verzögerten 7^,-lmpulses« setzt einen »Integrier-Flip-Flop« 21t. der eine torgesteuerte Konstante Stromquelle ansteuert. Der durch einen »Integrier-Stromschalter« 212 erzeugte konstante Strom wird durch einen geeigneten Integrator 213 mittels eines Regeiwidersiandes 214 integriert, weicher den Ladestrom in Übereinstimmung mit dem charakteristischen Wen der Schlammgeschwindigkeit im Bohr-

Ιοί Ii einstellt. Die Anstiegsllanken der /,Impulse, in Cig 5C dargestellt, lassen den »Integrier-Clip flop« 211 von der normalen in die komplementäre Stellung kippen, um dacurch den »Integrier Stiomschallcr« 212 abzuschalten.

Auf diese Weise, wie in I i g. 5D dargestellt, wird auf den Integrator 213 in einer Zeilspanne Ladestrom aufgeben, welche mit der Abfallflanke der »verzöger ten 7„-lmpiilse« (I ig 513) beginnt und mit der Anstiegsflanke der 7,-lmpiilse (Cig. 5C) endet. Der ■> resultierende Ausgang des Integrators 71 J ist in C ι μ. 51 dargestellt Cs ist hieraus zu sehen, daß das Spanniiiigs nit can, auf welches der Integrator 213 aufgeladen wird, nut dem Zclintervall zwischen dem Cnde des »verzögerten /.,Impulses« von Cig. 513 und dem Anfang des darauffolgenden 7, Impulses (Cig. 5C) verknüpft isl Da die Impulspenode des von dem »verzögerten nonoslabileii T, Multivibrator« 210 er /»t,,rt(_.M jmMiiUfji. Lrttninint ii.l_t itl i|i»_* SlnuiiMinU' ;inj •\usgang des Integrators 213 proportional zu dem " Zeitinterv.ill /wischen jedem Satz von 7 ,.· und /",-Impulsen minus einer Regelabweichung Diese Regelabweichung entspricht der Impulsperiode ties von dem »verzogenen monostabilen T₁, Multivibrator« 210 erzeugten Impulses. Der Grund für diese Regelabweichung liegt in der Kompensation der Verzögerung zwischen der Hr/eugung jedes 7. Impulses und der Senderakiivicn ng. da der Mel.lwerlwandler 22 sich nicht im Zentrum der Sonde befindet, sowie der Differenz in der Schallgeschwindigkeit innerhalb und ■■ ai 'eih.ilb der Sonde. Diese Regelabweichung wird vorzugsweise m> gewählt, daß alle genannten I aktoren kompensiert werden und die Spannung am Ausgang des Integrators 21 3 zum Bohrlochdurchmesser proportional ist. v,

Zur I 'benragung der Spannungsahesung am Integrator 213 auf die folgenden Kreise erregt die Anstiegsflan kcn jedes / Impulses einen »monostabilen Multivibrator zur Datenübertragung« 215. dessen Ausgangsimpuls in I ig. 5Ci wiedergegeben ist. Dieser »Datenübertra- >" gungsimpiils« erregt ein »Datenübertragungsgatter« 216. welches die durch den Integrator 213 gespeicherte Spannung aut einen ^peicherkondensator 21/ uncrtragt. Zur Rückstellung des Integrators 213 erregt die Anstiegsflanken jedes 7>lmpulses einen »monostabilen '"· Multivibrator /ir Integrator-Rückstellung« 218. dessen Ausgangsimpuls in Cig. 5F dargestellt ist. Dieser »Integrator-Rürkstellimpuls« wird dann auf den Integrator 213 gegeben, um ihn auf seinen Anfangspegcl zurückzustellen, wie aus einem Vergleich der Cig. 5C. ·> und 5F zu entnehmen ist. Da die Rückstellung des Integrators stets vor dem Setzen des »Integrier-Clip-Clop« 211 erfolgt, d. h. also, weil die Periode des »monostabilen-Multivibrators zur Integrator-Rückstellung« 218 kleiner ist als die Periode des »verzögerten 5ϊ monostabilen 7,,-Multivibrators« 210, wird der Integrator 213 stets vor Integrationsbeginn und der anschließenden Datenübertragung zurückgestellt.

Eine Trennstufe 219 mit hohem Eingangswiderstand spricht auf die in dem Speicherkondensator 217 w gespeicherte Spannung an und speist diese Spannung auf einen Maximalspitzen-Detektor 220 und einen Minimalspitzen-Detektor 221. Zusätzlich wird diese Ausgangsspannung von der Trennstufe 219 auf den Rekorder 46 von F i g. 1 gegeben, um eine Anzeige des <» mittleren Bohrlochradiüs oder -durchmessen zu gewinnen. Diese Ausgangsspannung von der Trennstufe 219 ist in Fig. 5H wiedergegeben. Die charakteristische I re(|i.iii/empimdiichkeit der Galvanometer des Rekorders 46 gewährleistet eine Cilterung dieses in Cig. 511 gezeigten Ausgangssignals, so da 13 schnelle Änderungen in der Aiisgangsspannung wahrend der Datenübertra guiig mehl aufge/ekhnei weiden und eine Mittelwertmessung erhalten wird. Wenn jedoch ein anderes Registriergerät als ein Registriergalvanometer als Rekorder verwendet wird, wie beispielsweise ein Magnetbandrekorder, kann ein elektronisches litter verwendet werden.

Der Miiximalspil/en-Delektor 220 erfaßt das maximale SpannungsMiveau der Aiisgangsspannung von der Iicnnstufe 219 für jeden Arbeitszyklus des Integrators 213 Hr hat also eine schnalle l.ade und eine langsame l.ntladerate Die resultierende, von dem Detektor 220 erfüllte Spit/cnhohc wird über ein Übcrtragiingsgatter 223 auf einen Speie herkondensator 222 gegeben. Cmc I rennstufe 224 mil hohem I ingangswiderstand spricht -.!!if 'Ji¹.¹ !M 'J'.¹"¹ s;niMi lii-rliiin,li'ii<,;itiir 222 tfrsniMi'hcrli· Spannung ar. und gibt diese Spannung auf ilen Rekorder 46 Ιιη unsymmetrischer, aslabiler Multivibrator mit einer Periode, die etw as gröHer ist als die Zeit, die der in I ig I dargestellte MeIIw ertvvandler 22 für einen vollständigen Umlauf in dem Bohrloch benötigt, erregt das Ubertragiingvgatier 223. so dall es die gemessene Spitzenspanniing angenähert einmal pro Umdrehung auf den Speicher Vinidensator 222 überträgt. Nachdem die von dem Detektor 220 gespeicherte Spannung übertragen worden ist. erregt die Abfallflanke jedes Impulses von dem Multivibrator 225 eiren monostabilen Ruckstell Multivibrator 226. Der resultierende Impuls stellt den Detektor 220 auf eine wählbare niedrigere Differen/spannung zurück, so da 13 er für die nächste I imdrehung vorbereitet ist.

Was die Minimalspit/cn-Detektor-Schallungsanord nung angeht, so wird auch der Minimalspitzen-Detektor 221 durch den Impuls von dem monostabilen Rückstell-Multivibrator 226 zurückgestellt. Anders jedoch als der Maxiinalspitzen Detektor 220. wird der Minimalspit zcn-Detektor 221 anfangs auf ein .Spannungsniveau zurückgestellt, welches größer ist als die höchste νι.,ι der Trcnnstufe 219 zu erwartende Spannung. Wenn das l-iatenuDcnragungsganer zin die Spannung von dem Integrator 213 auf den Speicherkondensator 217 überträgt, entlädt sich also der Minimalspitzen-Detektor 221 auf die in dem Speicherkondensator 217 gespeicherte Spannung, und wiederholt dies während jeder nachfolgenden Datenübertragung von dem Integrator 213 solange, wie die neue Spannung kleiner ist als die bereits von dem Minimalspitzen-Detektor gespeicherte Spannung. Der astabile Multivibrator 225 erregt dann ein Übertragungsgatter 227 zur Übertragung der durch den Minimalspitzen-Detektor 221 gemessenen Spannung auf einen Speicherkondensator 228. Auf diese gespeicherte Spannung spricht eine Trennstufe 229 mit hohem Eingangswiderstand an und veranlaßt den Rekorder 46, den Minimalradius oder Minimaldurchmesser des Bohrlochs bei jedem Umlauf oder jeder Abtastung der Bohrlochwand anzuzeigen.

In dem Fall, daß ein 7V-!mpuls durch den Durchmesser-Schaltkreis 133 nicht aufgenommen wird, würde der Integrator 213 sich fortgesetzt aufladen, bis er durch einen »Integrator-Rückstellimpuls«, wie in Fig. 5F. von dem »monostabilen Multivibrator zur Integrator-Rückstellung« 218 zurückgestellt würde. Da jeder Ti-Impuls auch eine Datenübertragung dieser Integratorspannung bewirkt, würde diese große Spannung nicht auf den Speicherkondensator 217 übertragen werden, so daß die

vorherigen Radius- oiler Durchmesset messungeii aufgezeichnet wurden, wahrend ein gelegentliches Auslas sen von Γ,-lmpiilsen toleriert werden könnte, wurde eine relativ große Λιι/.ihl derartiger F-ehlimpiilse möglicherweise eine unexakte Anzeige ergeben, is wiire daher wünschenswert, dall die Abwesenheit von T₁-Impulsen angezeigt würde.

Deshalb, wie in I ig 4 dargestellt, sind der normale und der komplementäre Ausgang des »Integrier I lip-I lops« 211 mit dem Setz- und Riiokstell-F.ingang eines »r.-Ausfall-Flip-Flop« 2.11 verbunden. Der Flip-Hop 2)1 wird durch die /;, Impulse getaktet, d.h., die Koinzidenz eines I],-Impulses am lakteingang und eine Spannung entweder am Setz- oder Kuekstell umgang ist erforderlich, bevor der I lip -I lop 211 jeweils in seine normale oder komplementäre Stellung kippt. Wenn also der »Integrier-Flip-Flop« 211 noch in seiner Setz oder normalen .Stellung ist. wenn der /„Impuls erscheint, wird der » Τ.-\ιι<.(Μ.ν\\η-\:\_Λχη., 5}! ··> '.eine Si",/ ;;;!iT Normalstellung gebracht. Wenn anderseits tier »Integrier I lip-Flop« 211 durch einen /',Impuls ruckgestelli worden ist. ehe der nächste /,-Impuls erscheint, würde der »/',-Ausfall· I lip-llop« in seine Riickstell- oder komplementäre Stellung gebracht werden. Da der normale Ausgang des I'lip-Hops 211 bei im »!«-Pegel fehlende /',impulse anzeigt, wird dieser normale Ausgang auf einen Kanal de·. Rekorders 46 gegeben.

Alternativ dazu, daß die Spilzendetektoren in I i g. 4 periodisch durch einen lokalen astabilen Multivibrator zurückgestellt werden, konnten sie auch durch die Orientiertingssignale periodisch zurückgestellt werden, die von den Magnetometern in der Sonde 15 ausgehen, /u diesem /weck, vergl. Fig. I. könnte ein Schalter 60 entweder die Signale des l'estieldmagnetometers oder die des f-rdfeldmagnetometers zur Fingabe in die Allswerteanordnung 5 3 auswählen. In ausgekleideten Hohrlöchern wurde das i estfeld-Signal und in offenen llohrlochern das lirdfeld-Signal ausgewählt werden. Die ausgewählten Signale wurden dann dazu verwendet

stellen.

Hierzu 3 ülatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Bahrlochmeßverfahren, bei dem eine Bohrlochsonde längs des Bohrlochs bewegt, Energie in die das Bohrloch umgebende Erdformation emittiert und von den Bohrlochwandungen reflektierende Energie empfangen, ein Ausgangssignal erzeugt, das repräsentativ ist für einen Parameter, der die reflektierende Energie in Bezug zu der jeweils zugeordneten emittierten Energie setzt, und der Maximal- oder Minimalamplitudenpegel der während einer vorgegebenen Zeitperiode erzeugten Ausgangssignale gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie gerichtet emittiert und die Bohrlochumgebung in Querrichtung abgetastet wird, wobei das Emittieren der Energie, das Empfangen der reflektierten Energie und die Erzeugung des zugehörigen Ausgangssignals nacheinander für unterschiedliche Bereiche der Bohrlochumgebung wiederholt werden.

2. Verfahre; nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lias Ausgangssignal die Spit/.enampütude der reflektierten Energie, relativ zu der zugeordneten emittierten Energie, repräsentierend erzeugt wird, und daß der Maximalamplitudenpegel während der vorgegebenen Zeitperiode /ur Anzeige der Eigenschaften der das Bohrloch umgebenden Medien gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalamplitudenpegel als repräsentativ für die Lithologie der abgetasteten, das Bohrloch i-mgebenden Formation ausgewertet wird.

4. Verfa.rec nach Anspruch ., dadurch gekennzeichnet, daß das Atisgang^signal repräsentativ für die Zeit gemessen wird, die zwischc ι dem Emittieren und Empfangen der Energie vergeht, und daß der Maximal- oder Minimalamplitudenpegel der Ausgangssignale für die Bestimmung von Querschnittsabmessungen der Bohrlochwandungsabschnitte ausgewertet wird, die während der vorgegebenen Zeitperiode abgetastet werden.

5. Verfahren nach Anspruch I. 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitperiode derart bemessen wird, daß sie einer mindestens annähernd 360° -Abtastungsdauer entspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelwert des Ausgangssignals über die vorgegebene Zeitperiode gebildet wird als Maß für die mittlere Querschnittsabmessung der während der Abtastung erfaßten Bohrlochwandung.

7 Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet. daß /ur Kontrolle der Verläßlich keit der Querschnittsmes«ung bei der Abtastung festgestellt wird, in welchen Richtungen kein repräsentatives Ausgangssignal erzeugt wird.
I.

Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 7,
dadurch gekennzeichnet daß eine Aufzeichnung der Maximal- oder Minimalamplitudenpegel in Abhängigkeit von der Bohrlochtiefe vorgenommen wird.

9. Bohrlochmeßvorrichtung, bei der in einer Bohrlochsonde eine Sendeänördnung für akustische Signale und eine Empfangsanordnung für reflektierte akustische Signale von in Bohrlochumfangsnchtung zueinander winkelversetzten Stellen vorgesehen und die Signalamplituden in Abhängigkeit von der Tiefen- und Winkellage auswertbar sind, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangsanordnung (22; 23) relativ zur Sonde drehbar angeordnet und eine Anordnung zum Festlegen eines azimuthalen Bezugswinkels sowie ein Detektor (220,· 221) für die bei einem Drehumlauf auftretenden Maximal- oder Minimalamplitudenpegel vorgesehen sind.

10 Vorrichtung nach Anspruch 9, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeanord'iung (2'i) für pulsweises Senden während jedes Drehumlaufes ausgebildet ist, wobei der gemessene Amplitudenpegel den Maximalpegel der relativen Amplitude der wiederholt empfangenen Spitzen von reflektierter Energie bezüglich der zugeordneten, während eines Drehumlaufes emittierten Energie repräsentiert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltkreis (65) mit ainem auf die Maximal-Spitzenamplitude, die für jeden gegebenen Drehumlauf gemessen wird, ansprechenden Eingang vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10. zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Schaltkreise (219) zur Erzeugung eines Signals, das repräsentativ ist für die mittleren Bohrlochquerschnittsabmessungen während eines 360°-Drtaumlaufes.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Schaltkreise (231) zur Feststellung des Empfangsausfalls reflektierter Energie /um Gewin nen einer Angabe bezüglich der Authen'izität der Querschnittsabmessungsbestimmung.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9—13. gekennzeichnet durch einen Rücksetzschahkreis (226) für den Amplitudendetektor für dessen Rückstellung nach einem vollständigen oder teilweisen Drehumlauf.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückse' !schaltkreis auf Einrichtungen ansprechend ausgebildet ist, die eine gegebene Abtastorientierung definieren, wobei der Detektor in fester Beziehung zur Abtastorientierung rücksetzbarist.