DE2263961C - Anordnung für die akustische Laufzeitmessung in bohrlochdurchteuften Erdformationen - Google Patents

Description

zugsgröße (V_R) sowie einen Speicherschaltkreis Man erkennt, daß auf diese Weise alle Störungen,

(91, 93), der während einer gegebenen Meß- die von dem Empfänger oder den Empfängern überperiode ein diese Differenz repräsentierendes Si- tiaupt noch verarbeitet werden können, erfaßt und gnal speichert, während der nächstfolgenden bei der Amplitudensteuerung berücksichtigt werden. Periode ein Verstärkungssteuersignal erzeugt und 50 Da der zeitliche Abstand zwischen dem Entsperdieses zu einem verstärkungssteuerbaren Bohr- rungssignal und der eigentlichen Meßperiode wesentlochverstärker (106) für die Empfangssignale vor lieh größer ist als diese letztere, muß man den deren Übertragung zur Erdoberfläche überträgt. Sequenzgeberschaltkreis vorsehen, der einen Bezugs-

5. Anordnung nach Anspruch 4, bei der eine Zeitpunkt liefert, von dem aus alle Vorgänge in vorMehrzahl von Sendern und/oder Empfängern 55 gegebener zeitlicher Reihenfolge ablaufen. Es hat sich vorgesehen ist, die sequentiell auslösbar sind, da- gezeigt, daß mit dieser Anordnung die Meßgenauigdurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenregel- keit um etwa eine Größenordnung gegenüber hereinrichtung eine entsprechende Anzahl vcn Spei- lcömmlichen Meßanordnungen gesteigert werden cherschaltkreisen (91, 93) umfaßt und daß diese konnte.

im Zeitmultiplex von zugeordneten Signalen (B, 60 Weitere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Er-F) des Sequenzgeberschaltkreises (30) anwählbar findung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im sind. nachstehend erläuterten Ausführungsbeispiel werden

ein Sender und zwei Empfänger vorgesehen, es ver-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung steht sich aber, daß man auch — wie an sich beiür die akustische Laufzeitmessung in bohrloch- 65 kannt — mit nur einem Sender und einem Empfängei durchteuften Erdformationen mit mindestens einem oder aber mit einer Vielzahl von Sendern und Emplequentiell arbeitenden akustischen Sender, minde- fängcrn arbeiten kann, ttens einem Empfänger für akustische Wellen, einer Schließlich sei darauf hingewiesen, daß in An-

lehnung an den englisch-französischen Sprachgebrauch die akustische Laufzeitmessung in den folgenden Abschnitten gelegentlich kurz als »Diagraphie« bezeichnet wird.

F i g. 1 zeigt eine akustische Diagtaphiesonde, in einem Bohrloch abgelassen;

F i g. 2 zeigt die elektronischen Schaltkreise an der Erdoberfläche;

F i g. 3 zeigt die elektronischen Schaltkreise innerhalb der im Bohrloch befindlichen Sonde;

Fig. 4 zeigt.in Diagrammform die von der Programmiereinrichtung nach Fig. 2 gelieferten Signale und

F i g. 5 zeigt die verschiedenen Signale während eines Meßzyklus.

Eine akustische Sonde 10 wird in ein Bohrloch 12 mitteis eines Kabels herabgelassen, das über ein Meßrad 16 läuft und mit einer Oberflächenanordnung 18 verbunden ist, weiche einerseits der Sonde 10 die für ihre Funktion erforderliche elektrische Energie liefert und andererseits die Signale verarbeitet, die in entgegengesetzter Richtung übertragen werden. Eine mechanische Verbindung 20 zwischen der Achse des Meßrades 16 und der Oberflächenanordnung 18 besteht derart, daß die Aufzeichnung in Abhängigkeit von der Tiefe P, in der sich die Sonde befindet, erfolgen kann. Die Sonde 10 umfaßt einen akustischen Sender T und zwei in größerem bzw. geringerem Abstand befindliche Empfänger R₁ bzw. R₂. Ein Schaltkreisgehäuse 28 enthält die funktionsnotwendigen Schaltungen für die Sonde 10.

Gemäß F i g. 2 umfaßt die elektronische Oberflächenanordnung eine Programmiereinrichtung bzw. einen Sequenzgeberschaltkreis 30, welcher fünf Synchronisationssignale A, B, Ή, C und D erzeugt, welche in F i g. 4 dargestellt sind. Das Signal A ist das allgemeine Kadenzsignal. Es besteht aus relativ kurzen Impulsen mit einer Frequenz, identisch mit der des jeweils verwendeten Netzes (50 oder 60 Hz). Die Signale B und Έ sind die Empfangssteuersignale. Es handelt sich hier um komplementäre Rechtecksignale mit einer Frequenz gleich der Hälfte derjenigen der Impulse A, wobei jedoch die Anstiegsflanken um eine halbe Periode relativ zu den Impulsen A phasenverschoben sind.

Die Signale C sind die Störungsabhörsteuerimpulse. Ihre Dauer beträgt 5 Millisekunden, und ihre Abfallflanke liegt etwa 1 Millisekunde vor der Anstiegsflanke der Impulse A.

Die Signale D sind Löschimpulse bzw. die NuIlrückstellsteuerimpulse des gespeicherten Störsignals. Ihre Anstiegsflanke ist synchron mit den Flanken von B und 27. Ihre Dauer ist 1 bis 2 Millisekunden.

Das zusammengesetzte Signal S₁ (Störung, Sendesignal, Empfangssignal), das von dem Gehäuse 28 der Sonde 10 an die Erdoberfläche übertragen wird, gelangt an einen Verstärker 32, dessen Verstärkungsgrad manuell durch die Bedienungsperson einreguliert wird in Abhängigkeit von der Dämpfung des jeweils verwendeten Kabels mittels einer Einrichtung 34. Am Ausgang des Verstärkers 32 wird das verstärkte zusammengesetzte Signal S₂ an ein Gatter 36 angelegt, das einen Steuereingang 37 aufweist. Am Eingang 37 liegt das Störungsabhörsteuersignal C. Dem Gatter 36 folgt ein Spitzenwertdetektor 38 für Speicherzwecke mit einem Nullrückstelleingang 39, an den das Signal D angelegt wird. Das zusammengesetzte Signal S₉ wird ferner angelegt an ein Gatter 40, das für den Durchlaß eines normalisierten Impulses T₀ in Synchronismus mit der Aussendung ausgebildet ist. Zu diesem Zweck weist das Gatter 40 eine Steuerklemme 42 für das Entsperren auf, an die nach einer Verzögerung T₁ von etwa 10 Mikrosekunden, erzeugt durch einen Schaltkreis 44, das allgemeine Kadenzsignal A angelegt wird, das von der Programmiereinrichtung 30 geliefert wird. Der Ausgang des Gatters 40 ist verbunden mit einem Schweilendetektor 46,

ίο der dann ein Ausgangsimpuls erzeugt, wenn der ins Negative gehende Wechsel des Normalimpulses T₀ einen festen Schwellenpegel SDF kreuzt. Dieser Ausgangsimpuls wird einmal an den Setzeingang 47 des Kippkreises 48 angelegt, ferner an den Rücksetzeingang 50 des Gatters 40 und über einen Verzögerungskreis 52 für die Einführung einer Verzögerung T₂, deren Größe etwa 10 Mikrosekunden beträgt (Fig. 5), an die Entsperrsteuerklemme 53 eines Empfangsgatters 54. Sobald es ein solches Steuersignal erhält, bleibt das Empfangsgatter 54 entsperrt während einer Dauer von etwa 1 Millisekunde. Das von dem Empfangsgatter 54 gelieferte Ausgangssignal wird angelegt an einen Empfangsdetektor 56. Dieser Empfangsdetektor 56 umfaßt eine Pegeleinslellklemme 58, an die ein Störsignal angelegt wird, gemessen durch den speichernden Spitzendetektor 38. Das Ausgangssignal des Empfangsdetektors 56 gelangt an eine Klemme 49 für das Rücksetzen der Kippschaltung 48. Das Ausgangssignal der Kippschaltung 48 wird angelegt an ein Gatter 60, das zwischen einem Taktgeber 62 und einem Impulszähler 64 liegt; der letztere weist eine Vorwärtszählsteuerklemme 66 und eine Rückwärtszählsteuerklemme 68 auf. An die Vorwärtszählsteuerklemme 66 wird das Signal B angelegt, geliefert von der Programmiereinrichtung 30, und an die Klemme 68 das Signal Ή. Darüber hinaus wird das letztgenannte Signal Ή an einen monostabilen Schaltkreis 70 angelegt, der auslösbar ist durch eine Abfallflanke. Der Ausgangsimpuls des monostabilen Schaltkreises 70 wird angelegt an einen Transferschaltkreis 72, welcher zwischen dem Zähler 64 und ein Meßregister 73 geschaltet ist. Die im Register 73 enthaltene Information wird einem numerischen Aufzeichnungsgerät 74 zugeführt, das außerdem bei 76 ein Steuersignal bezüglich der Tiefe P erhält, geliefert vom Meßrad 16. Zusätzlich wird die im Meßregister 73 enthaltene Information an einen numerisch-analogen Wandler 78 gelegt, dem ein galvanometrisches Aufzeichnungsgerät 80 folgt mit einem mechanischen Eingang 82, an den die Tiefenaufzeichnung P anzulegen ist.

Das Ausgangssignal des Empfangsdetektors 56 wird ferner angelegt an einen monostabilen Schaltkreis 84, dessen Ausgangssignal L (siehe Fig. 5, letzte Linie) angelegt wird an die Steueikbmmen der beiden Lesegatter 86 und 87, denen das von dem Empfangsgatter 54 gelieferte Signal bzw. eine Bezugsgröße V_R zugeführt wird. Das Lesegatter 86, gesteuert vom monostauilen Schaltkreis 84 läßt den zweiten Wechsel E₂ des verwendeten Empfangssignals (Signal S₂ in F i g. 5) durch. Die an den Gattern 86 und 87" am Ausgang auftretenden Signale werden einem Vergleichsschaltkreis in Form eines Differentialverstärkers 88 zugeführt, dem ein Kondensator 89 a zugeschaltet ist; an die Klemmen des Kondensators 89 ο ist ein Entladungsschalter 89 b angelegt, welcher einen kurzen Augenblick unter Wirkung des Löschimpulses D (Fig. 4) in Tätigkeit tritt. Die Signale an den

J)

Klemmen des Kondensators 89 a werden abgetastet durch zwei Gatter 90 und 92, jeweils gesteuert durch die Empfangssteuersignale B bzw. Ή. und übertragen auf zwei Speicherkreise 91 bzw. 93. Zwei weitere Gatter 94 und 95, jeweils gesteuert durch B bzw. Ή, legen alternativ die Signale für die Steuerung der Verstärkung entsprechend dem einen oder anderen Empfänger an eine Ausgangsklemme 96.

Gemäß F i g. 3 unterliegen die allgemeinen Kadenzimpulse A, geliefert von der Programmiereinrichtung 30 und zugeführt dem Schaltkreisgehäuse 28 über das Kabel 14, zunächst einer Sicherheilsverzögerung in einem Schaltkreis 97, bevor sie einem elektrischen Speiseimpulsgenerator 98 zugeführt werden, dessen Ausgang verbunden ist mit dem Sender T für akustische Impulse. Das Synchronisationssignal B, geliefert von der Programmiereinrichtung bzw. dem Sequenzgeberschaltkreis 30, wird zunächst invertiert in einem Inverterschaltkeis 99, und die beiden Signale B und Ή, welche auf diese Weise gewonnen worden sind, werden jeweils angelegt an zwei Verbindungsgatter 104 bzw. 105. Die beiden Gatter folgen jeweils auf zwei Verstärker 102 bzw. 103, angeschlossen an die Ausgänge der Empfänger R₁ und R₂. Die Ausgänge der Gatter 104 und 105 sind verbunden mit dem Eingang desselben Bohrlochverstärkers 106 mit variablem Verstärkungsgrad, der eine Klemme 107 für die Steuerung der Verstärkung aufweist, an die das Signal für die Regelung des Verstärkungsgrades mit zwei alternierenden Pegeln angelegt wird, welches Signal an der Klemme 96 der F i g. 2 erscheint. Das Ausgangssignal des Verstärkers 106 wird angelegt an einen Leistungsverstärker 108, der seinerseits über einen Kondensator 110 mit einem passenden Strang des Verbindungskabels 14 verbunden ist. Der Speiseimpulsgenerator 92 ist ferner verbunden mit einem Impulsformerschaltkreis 112, dessen Ausgang verbunden ist mit dem Eingang des Verstärkers 108, der unter diesen Bedingungen an seinem Ausgang das zusammengesetzte Signal S₁ liefert.

In F i g. 5 (in der die Zeitmaßstäbe nur näherungsweise wirklichkeitsgetreu sind) erkennt man in der ersten Linie einen Kadenzimpuls A, während eines Meßzyklus erzeugt, und in der zweiten Linie das zusammengesetzte verstärkte Signal S₂ an dem Ausgang des Verstärkers 32, ausgehend von dem zusammengesetzten Signal S₁. welches vom Verstärker 108 zur Erdoberfläche übertragen worden ist. Von links nach rechts umfaßt das zusammengesetzte Signal S₂ (dessen Zeitmaßstab in dem linken Abschnitt eine Unterbrechung aufweist) zunächst ein Störsignal S_B und danach einen normalisierten Impuls T₀ (mit zwei symmetrischen Wechseln), synchron mit der Aussendung, die ausgelöst wird in dem Elektronikgehäuse 28 durch den Impulsformerschaltkreis 112 (man beachte die Verzögerung, die zwischen A und T₀ infolge des Kabels — Herunterrühren des Impulses A und Heraufführen des Impulses T₀ — und des Schaltkreises 97 besteht). Zwischen dem Sendeimpuls T₀ und eigentlichen Meßsignal 5_M erscheint wiederum ein Störsignal S*_B. In der dritten Linie ist der verzögerte Steuerimpuls A_R des Lesegatters 40 für den Sendeimpuls T₀ erkennbar. Dieser Impuls A_R erzeugt durch den Impuls A nach einer Verzögerung τ, gleich etwa 100 Mikrosekunden (Schaltkreis 44). In der vierten Linie der F i g. 5 erscheint das Signal C für die Steuerung des Störungabhörens, dessen Dauer etwa S Millisekunden beträgt (der Zeitmaßstab, mit dem dieses Signal hier dargestellt ist, weist eine Unterbrechung auf). Wie man erkennt, endet der Impuls C für die Steuerung des Störungsgatters 36 etwa 1 Millisekunde vor Auftreten des Impulses A. In der fünften Linie der F i g. 5 ist das Steuersignal R für das Empfangsgatter 54 dargestellt. Die Dauer dieses Signals R beträgt etwa 1 Millisekunde. In der letzten Linie der F i g. 5 erscheint das Steuersignal L für die Lesegatter 86 und 87, geliefert von dem monostabilen Schaltkreis 84; die Dauer dieses Steuersignals beträgt etwa 20 Mikrosekunden.

Nachstehend soll die Arbeitsweise der gesamten Anordnung beschrieben werden. Sobald der Sequenzgeberschaltkreis 30 einen allgemeinen Kadenzimpuls A liefert, gelangt dieser durch das Kabel 14, und nach einer ersten durch das Kabel selbst hervorgerufenen Verzögerung sowie einer zweiten Sicherheitsverzögerung, eingeführt durch den Schaltkreis 97, wird ein Impuls durch den Impulsgenerator 98 ao erzeugt und an den Sendewandler T gelegt. Derselbe Impuls, geliefert vom Impulsgenerator 98, wird über die Impulsformerstufe 112 geleitet und geformt, und nach Anlegen an das Kabel 14 durch den Leistungsverstärker 108 erscheint er an der Erdoberfläche in Form eines Impulses T₀, bestehend aus zwei Wechseln mit einer normalisierten Amplitude (zweite Linie der F i g. 5). Eine Meßsequenz umfaßt zwei Zyklen und demgemäß zwei Impulse T₀.

Die Synchronisationssignale B und Έ, nacheinander erzeugt durch die Programmiereinrichtung 30 während der beiden Zyklen einer Sequenz, werden angelegt an die Verbindungsgatter 104 bzw. 105 (Fig. 3) und erlauben demgemäß den von den Empfängern jR, bzw. R₂ erzeugten und bei 102 bzw. Ϊ03 verstärkten Signalen, an den Verstärker 106 mit variabler Verstärkung angelegt zu werden. Während der Selektion der Empfänger R₁ und R₂ wird der Zähler 64 über die Synchronisationssignale B und H in den Zustand des Vorwärtszählens oder Rückwärtszählens versetzt, je nachdem, ob der entfernte Empfänger R_x oder der nähere Empfänger R_n angeschlossen ist. Die Differenzmessung der Übertragungszeit zwischen R₁ und R₂ wird übertragen in das Meßregister 73 am Ende jeder Meßsequenz. Sie wird registriert in Funktion von der Tiefe P in numerischer Form bei 74 und/oder in analoger Form bei 80.

Wie man F i g. 3 und 4 entnimmt, sind die Empfänger R₁ bzw. R₂ bereits an Verbindungskabel 14 angeschlossen, bevor der periodische allgemeine Kadenzimpuls erscheint. Daraus folgt, daß, während einer der Empfänger an den Verstärker 106 über das eine oder andere Gatter 104 bzw. 105 angeschlosser ist, das dauernd von den Empfängern erzeugte Stör signa] S_B zur Erdoberfläche übertragen wird. Wie man auch Fig. 5 entnimmt, hat das Störsignal S₁ eine Periodendauer, die erheblich höher ist als dk Meßsignalperiode S_M, erzeugt von den Empfängern wenn sie die akustische Meßwelle, ausgesandt vorr Sender, empfangen. Bei öffnen des Störungsgatter! 36 durch ein Steuersignal C, dessen Dauer vergleichbar ist — und erheblich höher — als die mittler« Periodendauer des Störsignals, ergibt sich, daß dei Spitzendetektor und Speicherschaltkreis 36 die Mög lichkeit hat, während des Vorhandenseins des Steuer impulses C für das Abhören der Störung den Spitzen wert zu erfassen, den diese in diesem Augenblick hat d.h. gerade vor der Aussendung des akustischer Meßimpulses. Unter diesen Umständen emDfänei dei

Empfangsdetektorschaltkreis 56 an seinem Schwel- Stärkung des Bohrlochverstärkers 106 und der Wirleneinstelleingang 58 ein Signal SDV, dessen Ampli- kung des Signals zur Verstärkungssteuerung, erzeugt tude dauernd bestimmt wird durch die Maximal- an der Oberfläche, beeinflußt das Rücksetzen der Speiamplitude der Störung, die kurz vor der Aussendung eher 140 und 92 während der Existenz des Wechsels des akustischen Impulses durch den Sender T vor- 5 E₂, die in diesem Augenblick auf das Meßsignal S_M liegt. Der Detektorschaltkreis 46, welcher einen nor- ausgeübte Verstärkung nicht, das erzeugt wird durch malisierten und mit der Aussendung synchronen Im- den jeweils benutzten Empfänger. Unter diesen Bepuls T₀ empfängt, besitzt eine Detektorschwelle SDF dingungen, da die Meßsonde während der beiden auffesten Pegels. In dem Augenblick, wo das Signal T_n einanderfolgenden Funktionen desselben Empfängers diese Schwelle durchläuft (negativ im vorliegenden io um eine sehr kleine Strecke versetzt wird, kann man Fall), wird ein Impuls durch den Schaltkreis 46 er- annehmen, daß die Dämpfung, der die akustische zeugt, der angelegt wird an den Steuereingang für Meßwelle zwischen dem Sender und dem jeweiligen das Setzen 47 des bistabilen Kippkreises 48, und der Empfänger (R₁ oder R„) unterliegt, während der beigleiche Impuls wird angelegt an die Rücksetzklemme den aufeinanderfolgenden Meßsequenzen praktisch 50 des Lesegatters 40 für den Impuls T_n. 15 identisch ist, derart, daß die Verstärkungssteucrung,

Ferner wird der erzeugte Detektorimpuls von dem angelegt an die Verslärkungssteuerklemme 107 des Detektor 46 über einen Verzögerungskreis 52 an das verstärkungssteuerbaren Verstärkers 106. wirklich so Empfangslesegatter 54 gelegt. Wie man Fig. 5 ent- eingestellt ist, daß die mittlere Amplitude der zweiten nimmt (vorletzte Linie), ist die Verzögerung T₂, ein- Halbwelle E₂ des Meßsignals S_M einen konstanten, geführt durch den Schaltkreis 52, ungefähr 120Mi- ao durch V_R bestimmten Wert hat. Man erkennt, daß das krosekunden lang, und infolge dieser Tatsache wird Steuersignal für die Verstärkung, das geliefert wird, das Lesegatter 54 gerade bis zu dem wahrscheinlichen analog oder numerisch sein kann. Im ersten Falle Augenblick blockiert, in dem das Meßsignal S_M auf- kann es sich kontinuierlich oder stufenweise ändern, tritt. Solange das Empfangslesegatter 54 offen ist, legt Im zweiten Falle muß ein analog-numerischer Wandler es das Meßsignal S_M an den Empfangsdetektor 56 25 hinter dem Integrierkondensator 97 α vorgesehen sein, an. Die an die Klemme 58 angelegte Detektorschwelle Infolge dieser Anordnungen wird die Zeitmessung SDV ist etwar höher (einige 10 Millivolt, wenn E₂ für die Ausbreitung der akustischen Welle zwischen einige Volt beträgt) als das Störsignal 5_ßl vor der dem Sender und den Empfängern immer unter den betreffenden Aussendung gemessen. Unter diesen Be- günstigsten Bedingungen erfolgen. Man erkennt, daß dingungen ist der Augenblick, in dem genau das 30 die Schwellenregelung für die Empfangsimpulserfas-Meßsignal S_M das erstemal die auf diese Weise fest- sung nun ohne Eingriff der Bedienungsperson erfolgt, gelegte Schwelle durchläuft, praktisch nicht beein- derart, daß deren Arbeit erleichtert wird und die flußt durch das Vorhandensein der Störung. Man er- Funktion der Anordnung nicht mehr von der Erkennt nämlich, daß infolge der etwa sinusförmigen müdung oder Aufmerksamkeit der Bedienungsperson Ausbildung des zweiten Wechsels E₂ (negativ) des 35 abhängt.

Meßsignals S_M es wichtig ist, eine so niedrig wie Dank der automatischen Steuerung der Verstär-

möglich liegende Schwelle aufzubauen, derart, daß kung wird die Amplitude des verwendeten Wechsels

der Augenblick des Empfangs so nah als möglich dem des Meßsignals dauernd normalisiert, während die

Augenblick liegt, wo das Meßsignal das erstemal die Störungen in Höhe des Empfängers, die vor der nach-

Nullamplitude durchläuft. 4° folgenden Sendung gemessen werden, selbst beein-

Man erkennt, daß in dem Augenblick der Erfas- flußt sind durch die Verstärkung durch den Verstär-

sung des Störsignals durch das Gatter 36 die Ver- ker 106 während der gesamten Dauer des Meßzyklus

Stärkung des im Bohrloch befindlichen Verstärkers einschließlich der Aussendung. Daraus folgt, daß die

106 bereits durch das Verstärkungssteuersignal be- Schwelle SDV, festgelegt für die Erfassung des Emp-

stimmt war (ausgehend von der Anstiegsflanke von B 45 fangssignals, dauernd bestimmt wird durch das Si-

oder F) in Funktion von der mittleren Amplitude des gnal/Stör-Verhältnis S_M/Sg in Höhe des jeweils ver-

zweiten Wechsels E„ vom Meßsignal, angelegt an wendeten Empfängers. Man erkennt nämlich, daß

das Gatter 86 des Differentialverstärkers 88 wäh- die aufgefangenen Störsignale vom Kabel 14 wesent-

rend der vorausgehenden Sequenz, derart, daß der lieh weniger verstärkt werden als das eigentlicht

Wert des Signal/Stör-Verhältnisses S_M/S_B in Höhe des 5° Meßsignal. Daraus ergibt sich, daß bei der Messuni

Empfängers der gesamten Dauer des zusammen- des Störsignals Sg an der Erdoberfläche durch da;

gesetzten Signals bleibt, das angelegt wird an die Gatter 36 und den Detektor 38 die vom Kabel auf

Verarbeitungsschaltkreise an der Erdoberfläche. gefangenen Störsignale wesentlich verringert werdei Wie oben bereits angedeutet, weist das Verstär- relativ zu denen, die von den Empfängern K₁ oder R

kungssteuersignal an der Klemme 96 zwei Pegel auf, 55 aufgenommen werden.

die jeweils beeinflußt werden von dem Meßsignal, In dem Augenblick, da eines der Signale B oder Z

erzeugt von den Empfängern R₁ bzw. R₂, die zu ver- kippt, wird ein Impuls D vom Sequenzgeberschalt

stärken sind. Diese beiden Pegel sind die beiden Feh- kreis 30 erzeugt mit dem Effekt daß der Speicher de

lersignale, die nacheinander erhalten werden durch Detektorkreises 38 auf Null gestellt wird. Dann be

die Integration des Ausgangssignals am Differential- 60 findet sich der Detektor 38 für Erfassung und Spei

verstärker 88 während der Dauer des Wechsels E₂. cherung des Störsignals bei Null in dem Augenblick

Sie werden jeweils in Speicher 91 bzw. 93 gespeichert, in dem ein neuer Zyklus beginnt. Daraus folgt, dal

um während der nachfolgenden Sequenz Verwendung die Schwelle des Empfangsdetektors 56 dauernd ii

zu finden. Am Ende jedes der beiden Zyklen einer in Funktion von den augenblicklichen Störungsbedin

Meßsequenz wird der Kondensator 89 α auf Null ent- 65 gongen in Höhe des angeschlossenen Empfängers ein

laden durch Schließen des Schalters 99 b and der gestellt wird.

Wirkung des Nullstellimpulses D. Infolge der erforder- Eine solche Anordnung arbeitet zuverlässig, wen

liehen Verzögerungen für die Modifikation der Ver- das Signal/Stör-Verhältnis S_M/S_B in Höhe des ange

schlossenen Empfängers über clwa 1,3 liegt. In dem entgegengesetzten Falle, wenn jedoch das Signal/ Stör-Verhältnis noch über 1 liegt, wirkt sich jede Veränderung der Maximalamplitude der Störung Ln einer geringfügigen Veränderung der gemessenen Laufzeit aus. In diesem Falle durchläuft nämlich da:> Meßsignal S_M die feste Schwelle an einem Punkt des Wechsels E.„ wo die Steigung des Signals relativ gering ist. Daraus folgt, daß im Falle 1 ·< S_M/S„ < 1,3 eine geringe Veränderung der Schwcllenamplitude SDV begleitet wird von einer erheblichen Vergrößerung der gemessenen Laufzeit.

10

Wenn das Signal/Stör-Verhältnis unter 1 liegt, kann die Anordnung offenbar nicht arbeiten. Statistisch gesehen ist eine solche Situation jedoch selten. da hinreichend Vorsorge getroffen werden wird betreffend die Bedingungen für die Erzeugung, Ausbreitung und Filterung der Störungen in der Sonde. Dit Erfindung erlaubt demgemäß eine erhebliche Verringerung der Anzahl der Laufzeitmcßfehler infolge eines Wechselsprunges (Erfassung auf E₄ anstatt E₂. ίο siehe Fig. 5), die sich sonst ergeben könnte, wenn die Aufgabe der Empfangssignal-Detektorschwellcnregelung einer Bedienungsperson übertragen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

an der Erdoberfläche angeordneten Laufzeitmeßein-Patentanspruche: richtung zum Messen des Zeitintervalls zwischen der

1. Anordnung für die akustische Laufzeitmes- Aussendung und dem Empfang der akustischen sung in bohrlochdurchteuften Erdformationen mit Meßwellen und einer Meß- und Speichereinrichtung mindestens einem sequentiell arbeitenden akusti- S für Störsignalamplituden, die von dem mindestens sehen Sender, mindestens einem Empfänger für einen Empfänger an die Oberfläche übertragen werakustische Wellen, einer an der Erdoberfläche den, und die aus einem zeitgesteuerten Gatter und angeordneten Laufzeitmeßeinrichtung zum Mes- einem diesem nachgeschalteten Speicher besteht, für sen des Zeitintervalls zwischen der Aussendung die Modifikation der relativen Amplituden der Emp- und dem Empfang der akustischen Meßwellen io fangssignale einerseits und eines Bezugssignals an- und einer Meß-und Speichereinrichtung für Stör- dererseits, das als Empfangsschwelle für die Empsignalamplituden, die von dem mindestens einen Eangssignale während der Zeitmessung angelegt ist. Empfänger an die Oberfläche übertragen werden, Eine Anordnung mit diesen Merkmalen ist aus und die aus einem zeitgesteuerterj Gatter und der US-PS 34 37 834 bekannt. Bei dieser wird, auseinem diesem nachgeschalteten Speicher besteht, xs gehend von dem als Bezugssignal einzig verwendbafür die Modifikation der relativen Amplituden ren Senderauslcsesignal, die Störungsmessung eingeder Empfangssignale einerseits und eines Bezugs- leitet. Infolgedessen können nur Störungen erfaßt signals andererseits, das als Empfangsschwelle werden, die in diesem Zeitintervall auftreten. Sinnfür die Empfangssignale während der Zeitmes- voll ist dies für Störungen, deren Periodendauer sung angelegt ist, dadurch gekennzeich- so unter der Größenordnung der zu erwartenden Laufnet, daß ein vor Auslösung des mindestens einen z:eit liegt, die wiederum in weiten Grenzen schwan-Senders (T) ein Entsperrungssignal (C), dessen ken können. Jedenfalls ist es aber nicht möglich, mit Dauer gleich einem Mehrfachen der minimalen der bekannten Anordnung auch die niederfrequenten Laufzeit der akustischen Wellen und in der Grö- Störungen zu erfassen, die etwa hervorgerufen werßenordnung der Periodendauer der von dem 25 cien durch Reibung der Sonde an der Bohrlochwanmindestens einen Empfänger (R) noch erfaßba- dung. Gerade diese Störungen sind aber besonders ren niederfrequenten Störsignale ist, für das Gat- lästig, weil sie erfahrungsgemäß gerade dann auftreter (36) erzeugender Sequenzgeberschaltkreis (30) ten, wenn die Sonde ein hinsichtlich der gewünschten vorgesehen ist. Meßergebnisse besonders interessantes Formations-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 gebiet durchläuft. Zwar ließe sich durch die Lehre kennzeichnet, daß die Meß- und Speichereinrich- der genannten Druckschrift eine Verbesserung der tung einen Spitzenwertdetektor (38) umfaßt. Meßergebnisse erzielen, doch blieb die Aufgabe,

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- auch den Einfluß solcher niederfrequenten Störungen kennzeichnet, daß in einem, jedem Entsperrungs- ::u eliminieren, ungelöst.

signal (C) vorausgehenden Augenblick der Se- 35 Auf die Lösung dieses Problems zielt die Erfinquenzgeberschaltkreis (30) einen Löschimpuls (D) dung ab.

erzeugt, der an den Spitzenwertdetektor (.38) an- Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch

gelegt ist. gelöst, daß ein vor Auslösung des mindestens einen

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- Senders T ein Entsperrungssignal C, dessen Dauer kennzeichnet, daß sie eine Amplitudenregelein- 40 gleich einem Mehrfachen der minimalen Laufzeit der richtung für die Empfangssignale aufweist mit akustischen Wellen und in der Größenordnung der einem Vergleichsschaltkreis (88) zum Ermitteln Periodendauer der von dem mindestens einen Empder Differenz zwischen einer von der Amplitude fänger R noch erfaßbaren niederfrequenten Störeiner bestimmten Periode des Empfangi.signals signale ist, für das Gatter 36 erzeugender Sequenzabgeleiteten Größe und einer vorgegebenen Be- 45 geberschaltkreis 30 vorgesehen ist.