DE2167215C2

DE2167215C2 - Geophysikalisches Gammaspektrometrieverfahren für natürliche Gammastrahlung im Bohrloch

Info

Publication number: DE2167215C2
Application number: DE19712167215
Authority: DE
Inventors: Jean-Francois Rueil-Malmaison Bard; Pierre Paris Morlier; Requis Le Pecq Pelet; Jean-Paul Rueil-Malmaison Sarda
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1970-03-31
Filing date: 1971-03-31
Publication date: 1985-01-31
Also published as: GB1305351A; DE2115746C3; NL8303960A; JPS5427281B1; BE764861A; NL175465C; NL175465B; FR2082895A5; DE2115746B2; NL7104279A; DE2115746A1; CA978641A

Description

a) zum Bestimmen einer lithologischen Charakteristik (z. B. Tongehalt) eine Vielzahl von die Stärke der Gammastrahlung in einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Energiebändern (A, B, Q D- F i g. 8) des Spektrums darstellenden elektrischen Signalen erzeugt wird;

b) ein Meßwert der Charakteristik durch lineare Kombination der Signale ermittel: wird und die Koeffizienten dieser Kombination durch Eichung erhalten werden.

2. Geophysikalische Bohrlochmeßanordnung mit Gammaspektrometer für die natürliche Gammastrahlung der Formation zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch !,gekennzeichnetdurch

a) eine Einrichtung (106 bis 120 — Fig.9) zum Messen einer Vielzahl von die Stärke der Gammastrahlung jeweils in einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Energiebändern (A, B, C, D — F i g. 8) des natürlichen Gammaspektrums darstellenden elektrischen Signalgrößcn;

b) eine Datenauswerteinrichtung (F i g. 10), die aus den Meßwerten der Bänder die lithologische Charakteristik der Formation durch eine lineare Kombination mit durch Eichung festgelegten Koeffizienten erarbeitet.

Die Erfindung betrifft ein geophysikalisches Gammaspektrometrieverfahren für natürliche Gammastrahlung im Bohrloch zur Bestimmung einer Charakteristik einer durchteuften geologischen Formation.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine geophysikalische Bohrlochmeßanordnung mit Gammaspektrometer für die natürliche Gammastrahlung der Formation zur Durchführung des angegebenen Verfahrens.

Ein solches Verfahren ist in »Geophysikalische Bohrlochmessungen«, 1962, Klaus Lehnen und Klaus Rothe, beschrieben. Dort wird das Spektrum der natürlichen Gammastrahlung einer geologischen Formation hergestellt, das vier Spitzen aufweist. Anhand von charakteristischen Amplitudenverhältnissen dieser Spitzen werden die Gehalte an Unn, Thorium und Kalium bestimmt. Dies erfolgt dort, indem man die relativen Beiträge der einzelnen Elemente Uran, Thorium und Kalium zur totalen Gamninintensitüi und die (iehalle dieser I lemcnlc im (ieslcin ermitteln.

Demgegenüber liegt der !'!rfindimg die Aufgabe zugrunde, aus einem solchen Spektrum C|iianlitative Informationen hinsichtlich der Lithologie und insbesondere hinsichtlich des Tongehaltes der Formation zu gewinnen. Nach »Geophysikalische Bohrlochmessungen« wird keinerlei Beziehung /wischen den Gehalten im Gestein und in Elementen dahingehend gegeben, daß eine lithologische Größe, beispielsweise des Tongehaltes des Gesteins ermittelt werden könnte. In einer linearen Beziehung, die quantitativ den Tongehalt, ausgehend von Messungen der Radioaktivität, gibt, sind die Koeffizienten nämlich durchaus nicht die gleichen, als wenn man ausgehend von diesen Messungen den Gehalt an Elementen TH, U oder K bestimmt
Überraschend wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß

zum Bestimmen einer lithologischen Charakteristik (z. B. Tongehalt) eine Vielzahl von die Stärke der Gammastrahlung in einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Energiebändern des Spektrums darstellenden elektrischen Signalen erzeugt wird;
b) ein Meßwert der Charakteristik durch lineare Kombination der Signale ermittelt wird und die Koeffizienten dieser Kombination durch Eichung erhalten werden.

Die Information wird also der gesamten im Frequenzband kumulierten Strahlung entnommen; die an den verschiedenen benachbarten Bändern durchgeführten Messungen werden untereinander linear kombiniert und führen zum Wert des Tongchalts.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die geophysikalische Bohrlochmeßanordnung mit Gammaspektrometer für die natürliche Gammastrahlung der Formation zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens aus durch

a) eine Einrichtung zum Messen einer Vielzahl von die Stärke der Gammastrahlung jeweils in einer Vielzahl von nebeneinandcrliegendcn Encrgiebän-

3^r> dem des natürlichen Gammaspektrums darstellenden elektrischen Signalgrößen;

b) eine Datenauswertcinrichlung, die aus den Meßwerten der Bänder die lithologische Charakteristik der Formation durch eine lineare Kombination mit dur:h Eichung festgelegten Koeffizienten erarbeitet.

Eine solche Lösung findet sich weder in der noch bekanntgewordenen CA-PS 7 40 523. wo künstliche Gammastrahlung in die Formation eingebracht, aber keine Spektrometrie vorgenommen wird, noch in der FR-PS 15 46 995. wo es darum geht, künstliche Neutronenstrahlung aufzuzeichnen.

Als Lilhologie der geologischen Formationen wird die Gesamtheit der folgenden Eigenschaften bezeichnet:

— Tongehalt (tonhaltige Mineralien insgesamt), ausgedrückt in Prozent,

— Carbonatgehalt (Calcit bzw. Kalkspat, Dolomit, Aragonit, Siderit bzw. Eisenspat), ausgedrückt in Prozent,

— Quarzgchiill, ausgedrückt in Prozent,.

— Kationenaustauschkapazität (oder CEC), ausgebo drückt in Milliäquivalent pro 100 Gramm Gestein

(diese Größe ist repräsentativ für das Verhallen der Tone der Formation, welche eine Änderung der loMCM/iisainmensel/iiiig der sie tränkenden Hindi· iiusgesel/l und beispielsweise auf den Uohrvorgang W-, -zurückzuführen ist).

Ergebnisse wie nach der Erfindung ließen sich weder durch bekannte radioaktive Kernbohrvcifahren noch

durch Aussendung und Wiederempfang akustischer Wellenzüge lösen.

Die Gammaspektrometrie ermöglicht genaue Daten über den Tongehalt, weniger genaue D iten über den Carbonatgehalt und die Kationenaustauschkapazität und wenig genaue Daten über den Quarzgehalt.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

F i g. 1 rchematisch eine Gesamtansicht der zur Exploration von von einer Sonde durchsetzten Böden verwendeten Vorrichtung zeigt;

Fig.2 zeigt eine besondere Ausführungsform der Sonde für die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung;

Fig.3 zeigt eine besondere Ausführungsform der piezoelektrischen Sender und Empfänger der Sonde;

Fig.4 zeigt schematisch ein elektronisches Gerät ■cum Messen der Dämpfung einer akustischen Welle, die sich in den geologischen Formationen fortpflanzt;

Fig.5 zeigt die Arbeitsweise des Gerätes nach Fig. 4:

F i g. 6 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Messen der Laufzeit einer akustischen, sich in den geologischen Formationen fortpflanzenden Welle;

Fig.7 erläutert die Arbeitsweise der Vorrichtung nach F i g. 6;

F i g. 8 zeigt schematisch das Aussehen des durch die geologischen Formationen abgegebenen/-Spektrums;

F i g. 9 zeigt eine Oberflächenvorrichtung zur Analyse des durch die geologischen Formationen ausge^candten /-Spektrums;

F i g. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Oberflächenvorrichtung, die in Realzeit die durch die Sonde vorgenommenen Messungen verarbeitet; und

F i g. 11 zeigt eine andere Ausführungsform einer Oberflächenvorrichtung, die in Realzeit die durch die Sonde vorgenommenen Messungen verarbeitet.

F i g. 1 zeigt schematisch die Gesamtheit der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Exploration von durch eine Bohrung durchsetzten Böden.

In der Figur sind mit 1 geologische, von einer Sondierungsbohrung 2 durchsetzte Formationen bezeichnet. An einem Betätigungskabel oder Seil 3 hängend wird eine Sonde 4 in der Bohrung verschoben. Das Kabel 3 umfaßt eine Vielzahl elektrischer, über Leiter 5 mit einem Oberflächengerät 6 verbundener Leiter. Das Oberflächengerät, welches im folgenden genauer beschrieben werden soll, ist dazu bestimmt, die Sonde 4 mit elektrischer Energie zu versorgen und die von der Sonde über die Leiter des Kabels 3 gelieferten Informationen zu verarbeiten.

Fig.2 zeigt schematisch eine besondere Ausführungsform der Sonde 4.

Der Körper 7 der Sonde, der beispielsweise einen Durchmesser in der Größenordnung von 110 mm aufweist, ist steif. Er ist in seinem Mittelteil ausgeschnitten und nimmt zwei Gelenkschuhe 8 und 9 au^f. Diese Schuhe werden über Gelenkarme 10 betätigt, die durch irgendwelche bekannten Mittel, beispielsweise hydrauli sche Einrichtungen 11a und 11£>, gesteuert sind, wobei diese Schuhe in Meßstellung der Sonde in Kontakt mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Erzeugenden des gebohrten Loches 2 stehen. Eine mit den hydraulischen Einrichtungen 11a und lift verbundene Durchmessereinrichtung 11 ermöglicht es, den Abstand der Schuhe zu messen und liefert elektrische Impulse geringer Frequenz, beispielsweise von 1 Hertz, die als Funktion des Wertes des minieren Durchmessers des Bohrloches am Ort der Schuhe kodiert sind. Diese Impulse werden an die Oberfläche über eine nicht dargestellte Leitung übertragen, die in das Hängekabel 3 für die Sonde eingearbeitet ist Wie in F i g. 2 zu sehen, ist die Rolle des Schuhes 9 eine rein mechanische und seine Verschiebung in eine Richtung senkrecht zur Achse des Bohrloches ist größer als die des Schuhes 8.

Der Schuh 8, der in der in F i g. 2 dargestellten Lage in ίο Kontakt mit der Bohrungswandung kommt, umfaßt eine Kernbohrvorrichtung /. Diese Vorrichtung kann von irgendeiner an sich bekannten Art sein; nach der bevorzugten Ausführungsform jedoch umfaßt er Einrichtungen zur Stabilisierung des durch die geologischen Formationen ausgesandten /-Spektrums. Diese Vorrich tung kann beispielsweise wie in der französischen Patentschrift vom 20. Januar 1970, Nr. 70 01 861, beschrieben sein. Diese Vorrichtung umfaßt einen Szintillator 12 (beispielsweise von der Bauart mit Natriumjodidkristall), der in an sich bekannter Weise einen Photover vielfacher PMl/zugeordnet ist, wobei dieser Szintillationszähler einen Mantel 13a aus einem die /-Strahlung nur schwach absorbierenden Material, wie Aluminium, aufweist.

Unter dieser Anordnung ist ein /-Strahlungsdetektor angeordnet, der in an sich bekannter Weise einen einem Photovervielfacher PM2/ zugeordneten Szintillator 14 umfaßt.

Zwischen den Szintillatoren 12 und 14 ist eine mit 15 bezeichnete /-Strahlenhilfsquelle angeordnet, die gleichzeitig ein /-Strahler ist, wobei diese Quelle beispielsweise und bevorzugt aus einem Natrium-22-Plättchen (²²Na) besteht.

Der Szintillator 14 ist auf seiner seitlichen Wandung durch eine Schicht 16 aus einem die /-Strahlen stark absorbierenden Material, z. B. Blei, abgeschirmt, und die Hilfsquelle 15 ist vom Szintillator 12 durch eine Folie 13f> aus einem Material getrennt, das einen optischen Schirm zwischen den 2 Szintillatoren bildet und diejenigen der/-Strahlen unterbindet, die gegen den Szintillator 12 gerichtet sind.

Diese Folie kann beispielsweise aus Aluminium bestehen und absorbiert im wesentlichen nicht die von der Hilfsquelle 15 ausgesandten /-Impulse.
Die Dicke dieser Folie kann als Funktion der Stärke der Bezugsstrahlung gewählt werden, das ist der Aktivi tät der Natrium-22-(²²Na)-Quelle, die diese Strahlung aussendet.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung, die genauer in der genannten französischen Patentschrift 70 01 861 be schrieben ist, ist nicht wesentlicher Gegenstand der Erfindung und wird daher hier nicht weiter erläutert.

Es soll nur daran erinnert werden, daß die Stabilisierung des durch die Formationen ausgesandten /-Eigenspektrums unter Benutzung der /-Strahlung erfolgt, die durch die Hilfsquelle 15 ausgesandt wird, wobei diese Strahlung bekannt und im Spektrum durch die zeitweise Koinzidenz mit einer /-Strahlung markiert ist, die gleichzeitig durch die Hilfsquelle 15 ausgesandt wird.
Die Photovervielfacher PMl/und PM2/sind mit einer elektronischen Anordnung 22a verbunden, die beispielsweise im Körper 7 der Sonde 4 enthalten ist (aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der Figur die elektrischen Verbindungen nichl dargestellt worden).
h5 Diese mit der Oberfläche über elektrische Leitungen des Kabels 3 verbundene Anordnung umfaßt elektronische Einrichtungen zur Speisung der Photoverviclfacher und die elektronischen Oreane zur Behandlung der

durch die Photovervielfacher gelieferten Informationen vor deren Transmission an die Oberfläche über die elektrischen Leitungen des Kabels 3.

Die Informationen werden an die Oberfläche in Form von Impulsen konstanter Dauer, beispielsweise 140 μ5 und von einer Amplitude proportional deir Energie der durch die Detektoren empfangenen Strahlen übertragen.

Der Schuh 8 ist an seinem unteren Teil mit zwei akustischen Empfängern (7 und 18 und an seinem oberen Teil mit einem Emitter 19 für akustische Wellen ausgestattet. Am oberen Teil des Sondenkörpers ist ein Sender 20 für akustische Wellen angeordnet.

Die Sender 19, 20 und die Empfänger 117, 18 sind in einer Diametralebene des gebohrten Loches angeordnet. Nur der Sender 20 ist nicht in Kontakt mit der Bohrlochwandung, während der Sender 19 und die vom Schuh 8 getragenen Empfänger 17 und 18 in Meßstellung der Sonde in Kontakt mit der Bohrlochwandung 2 sich befinden.

Der Sender 20 ist zur Erzeugung von Wellen bestimmt, die sich im wesentlichen in Longitudinalart fortpflanzen. Hierzu ist er geringfügig in den Körper der Sonde zurückspringend derart angeordnet, daß immer eine Dicke von etlichen Zentimeter Bohrschlamm zwischen der Formation und diesem Sender vorhanden ist; das Vorhandensein dieser flüssigen Grenzfläche unterbindet die nach der Transversalart sich fortpflanzenden Wellen und erlaubt nur die Fortpflanzung von Longitudinalwellen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Sendefrequenz mit über 20 kHz, vorzugsweise zwischen 20 und 80 kHz, gewählt, und man benutzt vorzugsweise aus technologischen Gründen einen Sender der magnetostriktiven Bauart.

Der Sender 19 ist zur Erzeugung von an Transversalwellen angleichbare Wellen bestimmt. Hierzu ist er aus technologischen Gründen von piezoelektrischer Bauart und arbeitet beispielsweise bei einer Frequenz von wenigstens SO kHz, vorzugsweise 80 bis 250 kHz; er wird gegen die Formation ohne Zwischenschaltung eines Flüssigkeitsfilms angepreßt: Unter diesen Bedingungen zeigt die Erfahrung, daß der sich am schnellsten auf der Grenzflächenbohrloch-Formation fortpflanzende Wellenzug, der als erster für die Ankunft von Energie sorgt, wenn man allein die Empfänger berücksichtigt, einem Transversalwellenzug angleichbar ist.

Für jeden Sender ist die Leistung derart, daß an jedem Empfänger das Verhältnis von Signal/Geräusch brauchbar für genaue Messungen ist

Da die Dämpfung der akustischen Wellen auf ihrem Weg durch die geologischen Formationen exponentiell ist, ist es von Interesse, Empfänger und Sender so nahe wie möglich aneinander heranzubringen. Man kann jedoch nicht zu weit in dieser Richtung gehen; die Entfernung zwischen den Empfängern muß ausreichend sein, damit die Messungen möglich sind; die Entfernung zwischen Empfängern und Sendern muß derart sein, daß eine gewisse Anzahl akustischer, diese Messungen störender Phänomene, die sich insbesondere im Kontakt von piezoelektrischem Sender/Formation einstellen, völlig durch Absorption in den geologischen Formationen gedämpft werden. Es hat sich herausgestellt, daß man diesen Forderungen in genügender Weise bei einer minimalen Entfernung zwischen den Empfängern in der Größenordnung von einer Wellenlänge und zwischen Sendern und Empfängern in der Größenordnung von etwa zehn Wellenlängen der ausgesandten akustischen Schwingungen gerecht wird.

Nach dieser Ausführungsform beträgt die Entfernung zwischen den Empfängern 17 und 18 zwischen 5 und !0 cm; die Entfernung zwischen Empfänger 17 und Sender 19 zwischen 40 und 80 cm, und die Entfernung zwisehen dem Empfänger 17 und dem Sender 20 wird mit 60 bis 150 cm gewählt.

Die Sender und Empfänger werden mit elektrischer Energie durch einen bei 21 schematisch dargestellten Block gespeist, der beispielsweise im Körper der Sonde gelagert ist. Der Block 21 ist von üblichem Aufbau und wird hier nicht genauer beschrieben. Er liefert den verschiedenen Elementen die elektrische Energie bei zweckmäßigen Spannungen und Strömen.

Die von den Empfängern 17 und 18 gelieferten Signais Ie werden an eine elektronische Anordnung 22b übertragen, die beispielsweise im Sondenkörper gelagert ist. Diese Signale werden von der Anordnung 226 verarbeitet, die weiter unten genauer beschrieben werden wird, und die Informationen werden an die Oberfläche über Leitungen des Kabels 3 übertragen.

F i g. 3 zeigt in größerer Darstellung eine besondere Ausführungsform der piezoelektrischen Sender und Empfänger der Sonde.
Jeder von ihnen besteht aus einem in einem Hohlraum 25 gelagerten Taster oder Fühler 24, wobei ersterer im Schuh 8 der Sonde ausgespart ist. Der Taster 24 kann sich im Hohlraum 25 senkrecht zur Bohrlochachse 2 unter der Wirkung irgendeiner bekannten Einrichtung, die ferngesteuert sein kann, verschieben, beispielsweise von elastischen Einrichtungen, hydraulischen Einrichtungen oder gefederten Einrichtungen, die zwischen dem Schuh und dem Ende des im Inneren des Hohlraums 25 angeordneten Tasters vorgesehen sind. Die Verschiebung des Tasters 24 kann um etliche Zentimeter aus Gründen, die weiter unten angegeben werden, erfolgen.

Der Taster 24, der beispielsweise eine im wesentlichen zylindrische Gestalt aufweist, besitzt ein äußeres Ende oder einen Berührungskontakt 27 von im wesenilichen konischer Form, dessen Kopf in einer Kugelkalotte endet. Der Taster 24 besteht aus einem steifen, z. B. metallischen Material, das so ausgebildet ist, daß es akustische Schwingungen überträgt.
Im Körper des Tasters 24 ist ein dichtes Lager 23a ausgespart, in welchem ein piezoelektrisches, für akustische Schwingungen empfindliches Element 23 angeordnet ist, und welches sich in Kontakt mit den Wandungen dieses Lagers befindet. Dieses Element 23 kann beispielsweise aus einem Stapel piezoelektrischer Scheiben

so gebildet sein, die beispielsweise aus Bariumtitanat (Ba-TiO₄) hergestellt sind; seine Umdrehungsachse verläuft im wesentlichen durch den Kopf des Berührungskontaktes 27 senkrecht zur Achse des Bohrloches 2. Das empfindliche Element 23 wird so hergestellt, daß bei Empfang eines elektrischen Impulses es bevorzugt in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der geologischen Formation vibriert, mit der es in Kontakt über den Taster 24 kommt Elektrische Leitungen 23b übertragen die elektrischen, vom empfindlichen Element 23 gelieferten oder an dieses übertragenen Signale, je nachdem, ob die Vorrichtung als Empfänger oder Sender arbeitet

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Nachdem die Sonde im Bohrloch 2 auf die gewünschte Tiefe gebracht ist, werden die Füße gegen den Sondenkörper gespreizt, bis sie in Kontakt mit dem »Schlammkuchen« oder Cake 2a kommen, der die Bohrlochwand bedeckt. Unter der Wirkung nicht dargestellter elastischer Ein-

iiclilutigen dringt der Ta si er 24 in den Kuchen ein, bis das Ende des Berührungskontaktes 27 in Kontakt mit den geologischen Pormationen kommt. Während der ν CrSCiiiCuürigCn uCT oOriuC uCi CiCn iviCäSüngCn MÜüCn die elastischen Einrichtungen das Berührungsclement ·> 27 dauernd in Kontakt mit den geologischen Formationen. Für den Fall, wo die Vorrichtung als Empfänger arbeitet, werden die akustischen Wellen, die sich in den geologischen Formationen fortpflanzen, auf das empfindliche Element 23 durch den Taster 24 übertragen. Das empfindliche Element 23, welches dann Schwingungen ausgesetzt ist, liefert ein für diese Wellen repräsentatives elektrisches Signal; dieses Signal wird dann über die Leiter 23b auf die elektronische Vorrichtung übertragen, mit der die Sonde ausgestattet ist. Für den Fall, wo die Vorrichtung als Sender arbeitet, läßt das elektrische, durch die Leiter 23£> übertragene Signal das empfindliche Element 23 vibrieren, wobei diese Vibrationen an die geologischen Formationen über den Berührungskontakt 27 des Tasters 24 übertragen werden.

Selbstverständlich sind die Sender und Empfänger gegeneinander durch Einrichtungen getrennt, von denen eine bei 8a in F i g. 3 dargestellt ist und welche aus einem die auf den Schuh 8 übertragenen Schwingungen absorbierenden Material besteht.

Die Sender 19 und 20 arbeiten alternativ bei einer schwachen Folgefrequenz zwischen 5 und 50 Hz beispielsweise.

Die vom piezoelektrischen Sender 19 ausgesandten Wellen pflanzen sich praktisch ausschließlich in den geologischen Formationen fort; die zuerst ankommenden Energiewerte, welche nacheinander die Empfänger 17 und 18 erreichen, sind vergleichbar mit Wellen vom Transversaltyp.

Die vom magnetostriktiven Sender 20 ausgesandten akustischen Wellen werden über den Schlamm an die geologischen Formationen übertragen, in denen sie sich fortpflanzen, und die ersten Energieeingänge vom longitudinalen Typ erreichen nacheinander die Empfänger 17 und 18.

Bei Empfang akustischer, von einem der Sender kommender Signale liefern die Empfänger elektrische Signale, welche an die elektronische Anordnung 226 (F i g. 2) übertragen werden, welche für jede der Wellen ein Signal erarbeitet, welches repräsentativ für die Laufzeit in den geologischen Formationen zwischen den beiden Sendern (Zeitdifferenz für die Ankunft einer akustischen Welle an jedem der Empfänger) und einem Signal, welches repräsentativ für die Dämpfung der Welle zwischen den beiden Empfängern ist (proportional zum Verhältnis der Amplituden der ersten elektrischen, von Empfänger gelieferten Schwingung).

F i g. 4 zeigt schematisch den Teil der elektronischen Anordnung 22, der zum Messen der Dämpfung zwischen den Empfängern 17 und 18 einer akustischen WeI-Ie dient, die durch den einen oder anderen der Sender ausgesandt wurde.

Fig.5 zeigt die verschiedenen elektrischen Signale, welche die Funktionsweise der Vorrichtung nach F i g. 4 illustrieren.

Ein akustisches Signal, welches sich in den geologischen Formationen fortpflanzt und aus dem Sender 20 oder 19 stammt, erreicht nacheinander die Empfänger 17 und 18 jeweils zum Augenblick t\ und ti+OL Der Empfänger 17 liefert ein elektrisches Signal S\, welches in F i g. 5 dargestellt ist Dieses Signal ist ein Oszillatorsignal, dessen erste Wellenwölbung eine Amplitude A_t aufweist Bei Empfang des gleichen akustischen Signals,

zu einem um iil spiilcrcn Zeilpunkt, liefert der Kmpl'ünger 18 ein elektrisches Signal Si (Fig. 5), dessen erste Wellenwölbung eine Amplitude Λ2 aufweist.

iyic elektrischen Sigiliiie .Si iiiui .Sj wci\icii jeweils dureli die Leitungen 28 und 29 an Sperr-Lüngungseinriehtungen 30 und 31 (dispositifs bloqueurs-allongcurs) übertragen. Diese Einrichtungen entnehmen die ersten Schwingungen der Signale Si und Si, längen sie jeweils um eine Dauer T\ und Ti und liefern an ihren jeweiligen Ausgangsklemmen die elektrischen Signale T\ und Ti (F ig. 5).

Das von der Einrichtung 30 gelieferte Signal Ti wird über den Leiter 32 auf einen Polumschalter 33 übertragen, welcher dann ein elektrisches Signal — T\ liefert, das von einer Leitung 34 an einen ersten Eingang einer Analogtorschaltung 35 übertragen wird. Das Signa! T_x wird gleichzeitig über die Leitung 36 an einen gesättigten Verstärker 37 gegeben.

Dieser Verstärker 37, der auf dem ]A/NE1N-Prinzip arbeitet, liefert an seinem Ausgang ein rechteck- oder zinnenförmiges Signal U\ (F i g. 5) fester Amplitude, wenn er ein Steuersignal Ti empfängt. Auf diese Weise existiert das Signal U\ gleichzeitig mit dem Signal Ty, seine Amplitude ist jedoch unabhängig von der Amplitude des Steuersignals Γι, durch das es geschaffen wurde. Das vom Verstärker 37 gelieferte Signal (Λ wird über die Leitung 38 an einen ersten Eingang einer UND-Torschaltung39 übertragen.

Auf die gleiche Weise wird das von der Einrichtung 31 gelieferte Signal T^ über die Leitung 40 an einen ersten Eingang einer Analogtorschaltung 41 und durch die Leitung 42 an einen gesättigten Verstärker 43 übertragen, der bei Empfang des Steuersignals Ti ein Signal Ui (Fig.5) von einer Amplitude gleich der des Signals U\ liefert. Der Verstärker 43 ist über die Leitung 44 mit der UND-Torschaltung 39 verbunden, und das Signal Ui wird an den zweiten Eingang dieser UND-Torschaltung übertragen.

Die UND-Torschaltung 39 erarbeitet ein Signal V (F i g. 5) konstanter Amplitude, wenn sie gleichzeitig an ihren beiden Eingängen die Signale U\ und Ui empfängt. Wie aus F i g. 5 zu sehen, existiert das rechteckförmige Signal V vom Augenblick /ι +Ot bis zum Augenblick t\ + η und hat damit eine Dauer gleich τ\ — öl.

Der Ausgang der UND-Torschaltung 39 ist über die Leitungen 45 und 46 mit den Analogtorschaltungen 35 und 41 jeweils verbunden.

Die Analogtorschaltung 35 läßt nur dann das aus dem Polumschalter 33 stammende Signal — T_x durch, wenn sie gleichzeitig über die Leitung 45 das Steuersignal V empfängt.

Auf gleiche Weise läßt die Analogtorschaltur.g 4! nur das Signal Ti aus der Blockierungs-Längungseinrichtung 31 durch, wenn sie gleichzeitig über die Leitung 46 das Steuersignal V empfängt.

Analogtorschaltungen 35 und 41 liefern also jeweils die elektrischen Signale Wi und Wj(FJg. 5), die über die Leiter 47 und 48 an logarithmische Verstärker 49 und 50 übertragen werden, welche an ihren Ausgangsklemmen die Signale liefern/deren Amplitude proportional dem Logarithmus der Amplituden der Signale Wi bzw. Wj ist Diese logarithmischen Verstärker werden über Leitungen 51 und 52 mit einer Summiervorrichtung 53 verbunden, die ein elektrisches Signal X (F i g. 5) liefert, dessen Amplitude proportional dem Logarithmus des Verhältnisses AiIA \ ist

Die Summiereinrichtung 53 ist über die Leitung 54 mit einer Längungseinrichtung 55 verbunden, die am

Ausgang ein Signal L von Rechteckform mit der Amplitude k Log —- und von der kalibrierten Dauer Γ liefert. Diese vcrbestirrirntc Dauer wird von ausreichendem Wert gewählt, damit die Transmission des Signals L an die Oberfläche über das Kabel korrekt sichergestellt ist, d. h. daß bei seiner Ankunft an der Oberfläche ein Teil des Signals verbleibt, der durch die Transmission nicht beeinflußt ist.

Selbstverständlich arbeiten, wie oben angegeben, die Sender 19 und 20 alternativ, und die elektronische Vorrichtung der Fig.4 liefert nacheinander ein Signal L und ein Signal L\ die repräsentativ für die Dämpfung der Transversal- und Longitudinalwellen sind, welche nacheinander durch die beiden Sender abgegeben werden.

Die Signale L und L', die von kalibrierter Dauer sind, beispielsweise in der Größenordnung von 120 μβ, werden an die Oberfläche durch ein und die gleiche Leitung des Kabels 3 übertragen, wobei die Wiederholfrequenz des Betriebs der Sender 19 und 20 gering (5 bis 50 Hz) ist und keine mögliche Störung zwischen den Signalen L und L' besteht, die durch die elektronische Vorrichtung im wesentlichen bei Betriebsfrequenz der Sender geliefert werden.

Fig.6 zeigt schematisch die elektronische, in der Sonde enthaltene Vorrichtung, welche das Messen der Laufzeit einer akustischen Welle zwischen den Empfängern 17 und 18 ermöglicht.

F i g. 7 zeigt die bei Betrieb der in F i g. 6 gezeigten Vorrichtung erzeugten Signale.

Wie bereits angegeben, erreicht ein akustisches Signal, welches sich in den geologischen Formationen fortpflanzt und aus dem Sender 19 oder 20 stammt, nacheinander die Empfänger 17 und 18 jeweils zu den Augenblicken f, und f, + Jf; die Empfänger liefern jeweils die elektrischen Signale S\ und S₂ (F i g. 7).

Die Signale S\ und S? werden jeweils an monostabile Kippschalter 56 und 57 über die Leitungen 58 und 59 übertragen.

Bei Empfang des Signals S\ liefert die monostabile Kippschaltung 56 ein Signal R\ (Fig. 7) von Rechteckform und mit konstanter Amplitude und von kalibrierter Dauer D\. Dieses Signal wird über die Leitung 60 an einen Eingang einer ersten Einrichtung 61 vom Typ U N D-Torschaltung übertragen und über die Leitung 62 an einen Eingang einer zweiten Einrichtung 63, die ebenfalls vom Typ U N D-Torschaltung ist.

Beim Empfang eines Signals S₂ liefert die monostabile Kippschaltung 57 ein Signal R₂ (F i g. 7) von Rechteckform und mit konstanter Amplitude und von kalibrierter Dauer D₂- Dieses Signa! wird durch die Leitung 64 an eine logische Einrichtung 65 übertragen, welche an einem ihrer Ausgänge das Signal R₂ restituiert, welches über das Kabel 66 an einen zweiten Eingang der UND-Torschaltung 63 übertragen wird. An ihrer zweiten Ausgangsklemme liefert die Einrichtung 65 ein Signal 7ζ (F i g. 7), komplementär zum Signal /?2, welches über die Leitung 67 an eine zweite Eingangsklemme der UND-Torschaltung 61 übertragen wird. Diese liefert ein Signal /V(F i g. 7), wenn sie gleichzeitig die Signale R\ und ~R~z empfängt, d. h, wie aus F i g. 7 zu sehen, ein Signal mit einer Dauer Jf. Das über die Leitung 68 übertragene Signal N betätigt eine Analogtorschaltung 69, die eine Hochspannungsquelle HT mit einem Zeit-Amplitude-Umformkreis 70 verbindet.

Der Schaltkreis 70 umfaßt beispielsweise eine Kapazität C. die über einen Widerstand R geladen wird und deren Zeitkonstante R χ Csehr viel größer als J/ ist.

Das Schließen der Analogtorschaltung durch das Signal N sorgt für das Laden der Kapazität C während eines Zeiiiniei v.iiis Ji. Aiii Ende des Ladevorgangs erreicht die elektrische Spannung an den Klemmen der Kapazität Ceinen Wert proportional zu Jf, einen Wert, der so lange beibehalten wird, wie die Kapazität Cnicht entladen wird.

Ein mit dem Ausgang der Umwandlungsvorrichtungszeit-Amplitude über eine Leitung 72 verbundener Leseverstärker 71 liefert ein Signal M(Fig. 7). welches über einen Leiter 73 an eine Analogtorschaltung 74 übertragen wird. Die Torschaltung 74 ist über einen Leiter 75 mit dem Ausgang der UND-Torschaitung 63 verbunden. Diese liefert ein Signal P(Fig.7) in Rechteckform, wenn sie gleichzeitig über die Leiter 62 und 66 die Signale R\ und R₂ empfängt, d. h. ein Signal, das zum Augenblick f| + J/ beginnt und von der Dauer D\ — Ot ist, während der die Signale R\ und R₂ gleichzeitig existieren.

Das Signal P betätigt die Analogtorschaltung 74, die dann das Signal M zwischen den Augenblicken t+ot und f, + D, durchläßt und so das Signal Q (F i g. 7) mit einer Amplitude proportional zu ot liefert.

Das Signal Q wird über die Leitung 76 an eine Längungseinrichtung 77 übertragen, die das Signal Q in ein Signal Δ mit der Amplitude JtSf und mit festgelegter Dauer D umformt, die derart gewählt ist, daß die Übertragung des Signals Δ an die Oberfläche korrekt sichergestellt ist.

Das durch die Längungseinrichtung 77 gelieferte Signal Δ wird an die Oberfläche über eine Leitung des Kabels 3 übertragen.
Das durch die Torschaltung 63 gelieferte Signal P wird über die Leitung 78 an einen ersten Eingang einer Einrichtung 79 vom Typ ODER-Schaltung übertragen, welche an dem zweiten Eingang das Signal J empfängt, das durch die Längungseinrichtung 77 geliefert und über den Leiter 80 übertragen wurde. Bei Empfang eines dieser beiden Signale liefert die ODER-Torschaltung 79 an der Ausgangsklemme ein Signal, welches über die Leitung 81 an einen Kreis 82 derartiger Ausbildung übertragen wird, daß das Entladen des Kondensators C gesteuert wird. Das durch die Torschaltung 79 gelieferte Signal armiert den Kreis 82. Bei Verschwinden des Armierungs- oder Anzugssignals liefert der Kreis 82 einen Steuerimpuls, der über die Leitung 83 übertragen wird und eine Analogtorschaltung 84 betätigt, die den Kondensator C kurzschließt und plötzlich für dessen Entladung sorgt.

Wie bereits vorher dargelegt, arbeiten natürlich die Sender 19 \ιν.ύ 20 alternativ und die elektronische Vorrichtung der Fig.6 liefert nacheinander ein Signal Δ und ein Signal Δ', die repräsentativ für die Laufzeit der Transversal- und Longitudinalwellen in den geologischen Formationen zwischen den Empfängern 17 und 18 sind, wobei diese Wellen nacheinander durch die beiden Sender abgegeben werden.

Die Signale Δ und Δ', die von kalibrierter Dauer, bei-

spielsweise in der Größenordnung von 120 us sind, werden an die Oberfläche über ein und dieselbe Leitung des Kabels 3 übertragen; da die Wiederholfrequenz für das Arbeiten der Sender 19 und 20 gering ist (5 bis 50 Hz), gibt es keinerlei mögliche Störung zwischen den Signa len Δ und Δ', welche durch die elektronische Einrichtung im wesentlichen bei Arbeitsfrequenz der Sender geliefert werden. Nach dem oben beschriebenen Beispiel hat man die

erste Wellenwölbung jedes durch die Empfänger gelieferten Signals benutzt. Es ist jedoch auch möglich, anstelle der ersten Wellenwölbung eine bestimmte Wölbung jedes der Signale zu benutzen, um auf die gleiche Weise die Laufzeiten und die Dämpfungen der akustischen Longitudinal- und Transversalwellen zu erhalten.

Das Kabel 3, welches für die Verbindung zwischen Sonde und Oberfläche sorgt, ist vorzugsweise ein im Handel verfügbares Kabel, welches sieben Leitungen enthält.

Eine der Leitungen wird als Masseleitung verwendet und kann sämtlichen, in der Sonde enthaltenen elektronischen Einrichtungen gemeinsam sein. Zwei andere Leiter ermöglichen es, die Sonde mit elektrischer Energie, beispielsweise Wechselstrom von 220 Volt und 50 Hz, zu speisen, wobei aus diesem der Hoehspannungs- und Niedrigspannungsgleichstrom, der für den Betrieb der Sonde notwendig ist, hergestellt wird. Eine andere Leitung wird zur Übertragung der ^-Spektrometrie-Signale von der Sonde an die Oberfläche verwendet. wobei die den akustischen Messungen entsprechenden Signale Δ. Δ' und L, Z/über zwei gesonderte Leitungen übertragen werden und wobei die von der Durchmessereinrichtung 11 (F i g. 2) gelieferten Informationen über eine der beiden Leitungen übertragen werden können, welche für die Transmission der akustischen Signale verwendet werden, wobei die Übertragung gegebenenfalls über die verbleibende Leitung erfolgen kann.

Während eines Meßintervalls liefert die Sonde so dem Oberflächengerät die folgenden Signale:

a) für den Durchmesser des Bohrloches in Höhe der Sonde repräsentative kodierte Impulse,

b) ^-Impulse konstanter Dauer, deren Amplituden proportional der durch die Formationen ausgesandten ^-Strahlungsenergie sind,

c) Impulse konstanter Dauer, deren Amplituden repräsentativ für die Laufzeit zwischen den beiden Empfängern für die akustischen Wellen sind, welche sich in den geologischen Formationen fortpflanzen,

d) Impulse konstanter Dauer, deren Amplituden die Dämpfung der akustischen, in den Formationen fortpflanzenden Wellen charakterisieren.

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Die Mobilität der Fluide im Innern der geologischen Formationen, die Lithologie und die Porosität der geologischen Formationen werden durch die Lösung von Gleichungen der Art erhalten:

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(I)

wobei X eine der folgenden Größen bedeutet:

— Tongehalt

— Carbonatgehalt

— Quarzgehalt,

— Kationenaustauschkapazität,

— Porosität

— Mobilität

Die Koeffizienten «,sind gegebene Koeffizienten,die mit der zu messenden Größe X variieren. Ein Verfahren zum Bestimmen dieser Koeffizienten wird im folgenden gegeben.

Die Koeffizienten C, werden durch von der Sonde ausgeführte Messungen bestimmt. Diese Koeffizienten, bei welchen es sich um Variable, Funktionen der Art des Bodens, handelt, umfassen:

1) die Koeffizienten Ci bis C_n. welche die Inhalte der n- Bänder A, B, CC... A/darstellen, die sorgfältig in dem durch die geologischen Formationen abgegebenen/-Spektrum gewählt sind, wie beispielsweise in F i g. 8 für den Fall, wc η = 4. dargestellt,

2) die Koeffizienten C,_H 1 und C,_M 2. die repräsentativ für die mittleren Werte der Laufzeiten Δ und Δ' der akustischen Transversal- und Longitudinalwellen zwischen den Empfängern sind, wobei diese mittleren Werte Δ_ιη und Δ,ΰ bezeichnet sind,

3) für den Fall, wo die gemessene Größe die Mobilität des Fluids im Innern der geologischen Formation ist, und dann der Logarithmus der nachgesuchten Mobilität ist weist die Gleichung (I) zwei zusätzliche Variable C₁ auf: C_n+ 3 und C₊₄, die jeweils den mittleren Wert des Logarithmus des Verhältnisses der Amplituden der ersten Wellenwölbungen der durch die Empfänger gelieferten Signale darstellen, wobei diese mittleren Werte mit L_m und L_m' bezeichnet sind. Selbstverständlich führt man zur Lösung der Gleichung dann zwei entsprechende Koeffizienten «,(nämlich λ,,+ j und Λπ+4) ein.

Um nicht übermäßig das Oberflächengerät zu verkomplizieren, erfolgt die Bestimmung der «,-Koeffizienten dann durch Eichungen, ausgehend von, beispielsweise im Laboratorium, vorgenommenen Messungen an Bodenproben, die im Laufe des Bohrvorgangs entnommen wurden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei diesen Proben um Kerne (durch Kernbohren hergestellt), man kann aber auch Bohrklein verwenden, wenn man genau die Kote, aus der sie stammen, kennt.

Die Zahl der notwendigen Bodenproben kann gering sein; es genügt, daß man wenigstens eine Probe hat, die repräsentativ für jeden Formationstyp, auf den die Sondenbohrung trifft, ist.

An den entnommenen Proben bestimmt man, beispielsweise im Laboratorium und nach üblichen Verfahren, die Werte der Größen X(Gehalt an Tonen, Carbonaten, Quarz, Kationenaustauscherkapazität, Porosität und Mobilität). Bei der Herstellung der Diagraphie markiert man die Werte der Variablen C„ wobei die Messungen den entnommenen Proben entsprechen. Die Aufeinanderfolge der Werte der Koeffizienten λ, wird dann nach dem mathematischen üblichen Verfahren der multiplen linearen Regression, die den Spezialisten an sich wohl bekannt ist, bestimmt.

Die η erster. Variablen O₁ bis C„ stellen die Anzahl der über die Meßdauer registrierten «-Strahlen dar (beispielsweise während 30 Sekunden) und sind von einer Energie innerhalb gewisser, sorgfältig gewählter Grenzen. In Praxis wird diese Zahl η klein sein, nämlich zwischen 3 und 7 liegen, und der explorierte Energiebereich trägt dann beispielsweise zwischen 0,1 und 3,5 MeV.

F i g. 9 zeigt ein Gerät zur Erarbeitung der Variablen Ca wobei die Anzahl dieser Variablen auf 4 begrenzt ist.

Die aus der Sonde stammenden ^-Impulse werden gleichzeitig über Leitungen 101 bis 105 an Verstärker 106 bis 110 übertragen. An den zweiten Eingängen der Verstärker werden feste Spannungen angezeigt die von den Leitungen 111 bis 115 übertragen werden. Diese Spannungen sind durch Potentiometer 116 bis 120 regelbar.

Empfängt ein Verstärker einen elektrischen Impuls

entsprechend einem ^-Impuls, so liefert er an seine Ausgangsklemme ein logisches Signal vom Niveau 0, wenn die Amplitude des Impukes kleiner als der Wert der festen Spannung ist, die an diesen Verstärker an seine z«f ehe Eingangsklemme gelegt wird, oder auch ein logisches Signal vom Niveau 1, wenn die Amplitude des Impulses größer als der Wert der festen Spannung ist

Für jeden aus der Sonde stammenden Impuls liefert die Gesamtheit der Verstärker ein kodiertes Signal, welches über die Leitungen 121 bis t25 an eine Dekodierungsvorrichtung 126 übertragen wird, welche mit vier numerischen Speichern 127 bis 130 über die Leitungen 131 bis 134 verbunden ist. Die Dekodierungsvorrichtung 126 ermöglicht die Aufzeichnung des im entsprechenden Speicher empfangenen Signals.

Auf diese Weise setzt ein Impuls, der beispielsweise eine Amplitude zwischen den durch die Potentiometer 118 und 119 gelieferten Spannung aufweist, wobei erstere das Band C des Spektrums begrenzen, die Ausgänge der Verstärker 106 bis 110 in die Konfiguration 1-1-1-0-0. Diese durch das Gerät 126 analysierte Kombination sorgt für die Erhöhung des Speichers 129 um eine Einheit, entsprechend dem Band C des Spektrums γ (F ig. 8).

Die Potentiometer 116 bis 120 sind regelbar, um die Grenzen der Energiebänder an die am besten angepaßten Werte einstellen zu können.

Die Variablen C_n+ 1 bis C_n+4 stellen, wie vorher angegeben, die mittleren Werte //„„ Am, L_m, L_n,' der Impulse Δ, A, L L' dar, welche während der zur ^-Aufzeichnung notwendigen Zeit, beispielsweise 30 Sekunden, hergestellt sein können, wobei während dieser Zeit man für eine Wiederholfrequenz des Betriebs der akustischen Sender zwischen 5 und 50 Hz eine Anzahl von Messungen zwischen 75 und 750 für jeden der Werte Δ, A, L und L', die vorher definiert wurden, erhält. Das Mittel erhält man beispielsweise, indem man die Werte jede-Messung in vier numerischen Speichern totalisiert.

Ein Taktgeber zur Synchronisation der die ^-Strahlung betreffenden Messungen mit den akustischen Messungen wird zur Erstellung dieser Mittelwerte verwendet. Dieser Taktgeber, der in der Sonde oder in dem Oberflächengerät enthalten sein kann, sorgt darüber hinaus für die Trennung der Impulse Δ, Δ' und L, U und der vom Durchmessergerät 11 der Sonde gelieferten Impulse, welche durch die beiden Leiter des Kabels 3 übertragen wurden.

Die Behandlung jeder Reihe von impulsen Δ, Δ' und L. L' wird durch eine analoge/numerische Umformung der Amplitude des übertragenen Impulses vorgenommen. Dies kann beispielsweise durch eine Umformung von Amplitude—Zeit erfolgen, wobei die Zählung so vor sich geht, daß man während der der Amplitude des Impulses proportionalen Zeit eine Torschaltung öffnet, aus der sehr kurze Impulse, die auf Hochfrequenz (beispielsweise 20 MHz) kalibriert sind, treten; diese Impulse werden in einem Zählerregister gespeichert und dem Inhalt des numerischen Speichers hinzugefügt.

F i g. 10 zeigt schematisch einen Hybridrechner, der in Realzeit die von der Sonde durchgeführten Messungen behandelt, d. h. der so eingerichtet ist, daß er die Gleichungen (1) löst.

Der Rechner umlaßt einen Speicher C, in dem, wie vorher in Fig.9 angegeben, die Cn4-Variablen aufgezeichnet sind. In diesem Speicher werden die Variablen Ci bis Ce angezeigt oder eingestellt (affichees), wobei η gleich 4 in diesem Beispiel gewählt wird. Die durch Eichimg bestimmten «ν Koeffizienten, bei denen es sich um konstante Koeffizienten handelt, werden in einem «-Speicher angezeigt bzw. eingestellt Die zur Bestimmung der Mobilitätsdiagraphie notwendigen zusätzlichen Koeffizienten «,· werden in Form von Spannungen angezeigt bzw. eingestellt welche von zwei Potentiometern 135 und 136 geliefert wurden; dies ermöglicht einen vereinfachten Aufbau des «-Speichers.

Der Speicher C liefert an acht Ausgangsklemmen auch elektrische Signale, repräsentativ für die Variablen Ci bis Cg. Diese Signale werden an eine logarithmische Dekodierungsvorrichtung 137 übertragen, welche an ihren acht Ausgangsklemmen Signale proportional dem Logarithmus der Variablen Q bis C₈ liefert Diese Signale werden jeweils über die Leitungen 138 bis 145 an den Eingang der Verstärker A\ bis At übertragen.

In der gleichen Weise werden die «,-Koeffizienten von einer !ogarithmischen Dekodierungsvorrichtung 146 gelesen, welche an ihren Ausgangsklemmen Signale proportional dem Logarithmus dieser «,-Koeffizienten liefert und die jeweils über die Leitungen 147 bis 152 an die Verstärker A\ bis Af, gelegt werden. Die von den Potentiometern 135 und 136 gelieferten Spannungen, die proportional dem Logarithmus der zusätzlichen, für die Bestimmung der Mobilität notwendigen Koeffizienten sind, werden eweils über die Leitungen 153 und 154 an die Verstärker Aj und Ag übertragen.

Die Verstärker A\ bis Ae liefern an ihren jeweiligen Ausgangsklemmen elektrische Signale proportional zur Summe der Signale, die an ihre Eingangsklemmen gelegt werden, d.h. Signale proportional zum Logarithmus der Produkte λ,- · C₁.

Die von jedem Verstärker gelieferten Signale werden jeweils über Leiter 155 bis 162 an Generatoren für die Funktion CFi bis GF% übertragen, welche an ihren Ausgangsklemmen Signale proportional zu den Produkten λ, Ci restituieren. Die durch die Generatoren GFi bis GFs gelieferten Signale werden direkt über die Leitungen 163 bis 168 an einen Operationsverstärker 169 übertragen, der die Summe dieser Signale bildet und an seiner Ausgangsklemme ein elektrisches Signal proportional zu 2 <Xi Q liefert, die über eine Leitung 170 an einer analogen/numerischen Wandler 171 übertragen wird welcher sein Ausgangssignal über die Leitung 172 ar einen Adressierkreis 173 überträgt, der die Anzeigt bzw. die Einstellung des erhaltenen Ergebnisses in einem Teil eines Speichers M ermöglicht, wobei diesel Teil der festgelegten Größe X entspricht (diese Groß« wird gebildet durch einen bezüglich der Lithologie durch die Porosität oder die Mobilität gegebener Wert); dieses Ergebnis wird dann zum konstanten Koeffizienten λλ' addiert, der vorher bestimmt und im Speicher Meingestellt oder angezeigt wurde.

Ein Taktgeber H steuert gleichzeitig die logarithmischen Dekodierer 137 und 146 und den Adressierkreis 173, und ermöglicht so die aufeinanderfolgende Einstellung bzw. Anzeige der Größen X, die der Lithologie und der Porosität der diagraphierten Formationen entsprechen, im Speicher M.

Der Taktgeber H steuert auch zwei Torschaltunger 174 und 175, die jeweils die Funktionsgeneratoren GF, und GFs mit dem Verstärker 169 über die Leitungen 17t und 177 einjiig bei der Bestimmung der Größe X verbin den, welche der Mobilität (oder Permeabilität) der stu dierten Böden entspricht.

Der Speicher M ist mit einer Aufzeichnungs- und/ oder Sichtbarmachungseinrichtung für die bestimmter Größen X verbunden, wobei diese in der Figur nicht dargestellte Hinrichtung von irgendeinem ;in sich be

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kannten Typ sein kann (magnetische Aufzeichnung, Lochstreifen etc....).

F i g. 11 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Hybridrechners, der in Realzeit die von der Sonde durchgeführten Messungen verarbeitet s

Wie für den in F i g. 10 geschriebenen Rechner ist ein identischer Speicher C wieder vorgesehen, in welchem die Variablen C, aufgezeichnet werden, wobei dieser Speicher einer logarithmischen Dekodiervorrichtung 137 zugeordnet ist, die eine Ausgangsklemme aufweist. In dem einer logarithmischen Dekodiervorrichtung 146 zugeordneten Speicher α werden alle die λ,-Koeffizienten eingestellt, einschließlich der beiden «-Koeffizienten, die zur Bestimmung der Permeabilität notwendig sind. Die logarithmischen Dekodiervorrichtungen 137 is und 146 werden von einem Taktgeber H aus gesteuert und bei jedem Impuls des über die Leitungen 180 und

181 empfangenen Impuls des Taktgebers liefern die logarithmischen Dekodiereinrichtungen gleichzeitig Signale proportional der Variablen C\ und dem entspre- chenden Koeffizienten an, welche über die Leitungen

182 und 183 an den Eingang eines Verstärkers A übertragen werden. Dieser Verstärker liefert ein Signal proportional dem Logarithmus des Ausdrucks «,C der durch eine Leitung 184 an einen Funktionsgenerator CF übertragen wird, der ein Signal proportional dem Produkt λ,- G liefert. Dieses Signal wird über die Leitung 170 an einen analogen/numerischen Wandler 171 gelegt, der an seiner Ausgangsklemme ein Signal liefert, das durch die Leitung 172 an einen Adressierkreis 173 übertragen wurde, der durch den Taktgeber H über die Leitung 185 gesteuert wird. Der Adressenkreis 173 sortiert das im Teil des Speichers M empfangene Signal, welcher der berechneten Größe X entspricht

Der in F i g. 11 gezeigte Hybridrechner ist von einfacherem Aufbau als der in Fig. 10 gezeigte, erfordert aber eine längere Zeit zur Erarbeitung der Werte der Größen X.

Selbstverständlich ist es, anstatt am Ort die durch die Sonde durchgeführten Messungen zu verarbeiten, mög-Hch, sie aufzuzeichnen, wobei die aufgezeichneten Messungen dann an ein Behandlungszentrum übertragen werden, wo sie entsprechend dem gerade beschriebenen Verfahren kombiniert werden können.

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Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Geophysikalisches Gammaspeklrometrieverfahren für natürliche Gammastrahlung im Bohrloch zur Bestimmung einer Charakteristik einer durchteuften geologischen Formation, dadurch gekennzeichnet, daß