DE2460071B2

DE2460071B2 - Bohrloch-Meßanordnung

Info

Publication number: DE2460071B2
Application number: DE2460071A
Authority: DE
Inventors: Robert William Houston Tex. Pitts Jun. (V.St.A.)
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1974-12-19
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2460071C3; GB1478867A; FR2255463A1; DE2460071A1; JPS50112782A; US3855468A; CA1021069A; JPS5096401A; IT1027781B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrloch-Meßanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten ArL

Bei einer älteren derartigen Bohrloch-Meßanordnung (DE-PS 22 21718) wird über den Innenleiter des Koaxialkabels ein durch Summierung von Daten- und Bezugssignalen gebildetes Signal zu der über Tage vorgesehenen Einrichtung übertragen, und ferner dient der Innenleiter dazu, eine hohe Gleichspannung von der über Tage angeordneten Einrichtung zur Sonde zu übertragen. Eine weitere Gleichspannung wird über die Abschirmung zu der Sonde übertragen.

Es ist bereits ein Koaxialkabel zur Verwendung bei Bohrlochmessungen bekannt (US-PS 36 02 632), bei dem voneinander isolierte Leitergruppen innerhalb der äußeren Armierung des Kabels vorgesehen sind. Zum Zweck der Abschirmung sind bei diesem bekannten Koaxialkabel besondere Abschirmmassen in die zwischen den Leitergruppen befindlichen Zwischenräume eingedrückt.

Gemäß einem weiteren eigenen älteren Vorschlag (DE-PS 24 33 492) wird ein aus Innenleiter, Abschirmung und äußerer Armierung bestehendes Koaxialkabel verwendet, und es werden zwei in der Meßsonde erzeugte Meßsignale zeitlich ineinanderverschachtelt

)5 über ein und denselben Innenlciter des Koaxialkabels der über Tage angeordneten Einrichtung zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bohrloch-Meßanordnung so auszubilden, daß — ohne die Notwendigkeit einer einheitlichen Ineinanderschachtelung von Meßsignalen — mindestens ein weiteres Meßsignal vor der Meßsonde zu der über Tage angeordneten Einrichtung übertragbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

■*■> Bei der erfindungsgemäßen Bohrloch-Meßanordnung haben die Leitergruppen einerseits die Funktion, eine Abschirmung für das hochfrequente Datensignal zu bilden; andererseits steht jede Leitergruppe für sich für die Übertragung eines niederfrequenten Signals oder einer Gleichspannung zur Verfügung, wobei die äußere Armierung als Gegenpol dient. Dadurch wird eine sehr ökonomische Nutzung der die Hochfrequenzabschirmung bildenden Leitergruppen ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich

5¹J weitere Einzelheiten ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein vereinfachtes Block-Diagramm eines Bohrloch-Meßsystems mit einem armierten Vielleiter-Koaxialkabel,

bo Fig. 2A und 2B Darstellungen des in F i g. 1 gezeigten Vielleiter-Koaxialkabels und

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Verteiler-Schaltkreises nach Fig. 1.

In der Fig. I ist eine Meßsonde 1 in einem Bohrloch

f>5 niedergebracht. Die Meßsonde 1 kann eine Neutronen-Quelle 5, einen Kristall-Detektor 8, einen Vorverstärker 9, und ein elektronisches Schaltteil 15 aufweisen. Das elektronische Schaltteil 15 ist für die Übertraeune der

Impulse bzw. Signale nach über Tage vorgesehen und kann einen stabilisierenden Impulsgenerator aufweisen, der Vergleichsimpulse erzeugt. Die Meßsonde kann weiterhin einen herkömmlichen Sucher 17 für die Verbindungsmuffen und einen Verteiler Schaltkreis 20 aufweisen.

Die Arbeitsweise dieser Elemente ist mit Ausnahme des Verteiler-Schaltkreises allgemein bekannt und eine detaillierte Beschreibung würde im Rahmen dieser Erfindung nur eine Wiederholung darstellen. Es reicht aus, daray zu erinnern, daß die Neutronen-Quelle 5 die Formation mit Neutronen beschießt, woraus Gammastrahlen resultieren, die vom Kristall-Detektor 8 ermittelt werden. Für den Fachmann ist es ersichtlich, daß die Neutronen-Quelle 5 ausgelassen und dafür die natürliche Gammastrahlung direkt ermittelt werden kann. Der Vorverstärker 9 verstärkt die Impuls-Signale des Detektors 8 entsprechend der ermittelten Strahlung. Das elektronische Schaltteil 15 erzeugt ein Impuls-Signal Ei, das die Daten-Impulse des Vorverstärkers 9 und Vergleichs-Impulse zur Übertragung nach über Tage enthält. Der Sucher 17 erzeugt jedesmal ein Signal, wenn die Meßsonde eine Verbindungsmuffe des Futterrohres 21 im Bohrloch passiert.

In den Fig.2A und 2B ist das armierte Vielleiter-Koaxialkabel 25 detailliert dargestellt. Das Koaxialkabel 25 weist einen inneren Leiter 28 auf, der aus 19 verseilten Zinn-Kupfer-Drähten besteht, die einen Durchmesser von 0,28 mm (0,0112") aufweisen und von einem koaxialen Isolator 30 umgeben sind, der z. B. aus einem Material wie Polytetrafluroäthylen bestehen kann. Um den Isolator 30 sind spiralförmig sechs Leitergruppen 31 bis 36 gewickelt, die jeweils aus sieben nichtverseilten Leitern aus Zinn-Kupfer-Drähten von jeweils 0,28 mm (0,0112") bestehen. Die Leitergnippen 31 bis 36 sind voneinander durch Isolationen 39 getrennt, die einen Durchmesser von 0,28 mm (0,0112") aufweisen und ebenfalls aus Polytetrafluorethylen gefertigt sein können. Eine Armierung 47, die aus 18 Strängen eines 1,09 mm (0,43") starken galvanisierten Stahldrahtes besteht, ist mit einem Rechtsschlag um die Leitergruppen 31 bis 36 und die Isolationen 39 herum angeordnet. Die Armierung 47 ist mit einem Anti-Korrosions-Belag beschichtet. Eine weitere Armierung 48, bestehend aus 18 Strängen eines 1,50 mm (0,59") starken galvanisierten Stahldrahtes, die im Linksschlag verseilt und ebenfalls mit einem Anti-Korrosions-Belag beschichtet sind, ist um die Armierung 47 herum angeordnet. Um die Armierung 47 von den Leitergruppen 31 bis 36 zu trennen, ist ein weiterer koaxialer Isolator 41, der ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen gefertigt sein kann, zwischen den Leitergruppen und der Armierung 47 angeordnet. Die Anzahl der einzelnen Leiter in den Leitergruppen 31 bis 36 sowie die leitenden und nichtleitenden Materialien können selbstverständlich verändert werden.

Der in F i g. 3 detailliert dargestellte Verteiler-Schaltkreis 20 weist eine Vielzahl an Kondensatoren 50,51,52, 53 und 56 auf, die zwischen die Leiter 31 und 32, 32 und 33, 33 und 34, 34 und 35 und 35 und 36 bzw. Leitergruppen 31 bis 36 geschaltet sind, so daß diese zusammengeschalteten Leitergruppen eine Abschirmung bilden; aber für Gleichstromsignale oder niedrigfrcquente Wechselstromsignale wirken die Leitergruppen 31 bis 36 als Einzelleiter. Ein Kondensator 56 verbindet den Leiter 35 mit dem Erdpotential 58, so daß die Wechselstrom-Abschirmung wirksam geerdet ist. Die Armierung 48 ist ebenfalls geerdet. Die Kondensatoren des Verteiler-Schaltkreises 30 verbessern die Hochfrequenz-Kopplung zwischen den Leitergruppen 31 bis 36 und dem Erdpotentiai 58.

Die Leiter 31A 32Λ, die mit dem Sucher 17 (Fig. 1) verbunden sind, sind mit den Leitergruppen 31 und 32 ίο des Koaxialkabels 25 zur Übertragung der Sucher-Signale zur übertägig angeordnet elektronischen Einrichtung verbunden. Die Leiter 33>4 und 34A sind mit den Leitergrappen 33 und 34 verbunden, um eine hohe und eine niedrige Gleichspannung zum Kristall-Detektor 8 zu leiten. Die Leitergruppen 35 und 36 sind mit dem Erdpotential verbunden, da sie in der vorliegenden Erfindung nicht benötigt werden, aber für ein anderes Bohrloch-Meßsystem zur Verfugung stehen. Der Leiter 28 wird mit den Hochfrequenz-Eigenschaften der Abschirmung zur Übermittlung hochfrequenter Daten-Signale nach Übertage verwendet.

Das Koaxialkabel 25 ist über eine Rollen-Meßeinrichtung 60 geführt, die ein Signal einem Meßstreilen-Aufzeichnungsgerät 61 übermittelt, das mit der Tiefe der Meßsonde 1 im Bohrloch korrespondiert. Das Koaxialkabel 25 ist auf einer Seiltrommel 65 aufgewickelt und mit Kollektorringen 66 verbunden. Die Kollektorringe 66 sind mit einem anderen Kabel 70 verbunden, das von der gleichen Ausbildung wie das Koaxialkabel 25 sein

jo kann, obgleich dies keine Notwendigkeit ist. Isil jedoch das Kabel 70 nicht vom gleichen Typ wie das Koaxialkabel 25 muß für eine entsprechende Erdung 48ßgesorgt werden.

Ein Leiter 28ß des Kabels 70 ist mit einem Widerstand 73 und einem Kondensator 74 verbunden. Eine Hochspannungs-Stromquelle 87 übermittelt die Gleichspannung Vi zum Leiter 28ß über den Widerstand 73.

Das Impuls-Signal E₁ geht über den Kondensator 74 und wird einer Impulshöhen-Adjustierungs-Einrichtung 80 übermittelt. Die Adjustierungs-Einrichtung 80 übermittelt ein Signal zu einem Spektrum-Stabilisator 81. Der Spektrum-Stabilisator 81 steuert die Adjustierungs-Einrichtung 80 durch ein Steuersignal, um die Amplitude der Impulse E₂, die von der Adjustierungs-Einrichtung 80 gemäß den Vergleichs-Impulsen im Impuls-Signal Ei erzeugt werden, zu adjustieren. Der Spektrums-Stabilisator 81 empfängt eine Vergleichs-Spannung V₄ und vergleicht die Vergleichs-Impulse mit der Vergleichsspannung V₄, um das Steuersignal zur Adjustierungs-Einrichtung 80 zu übermitteln.

Die Impulse E2 von der Adjustierungs-Einrichtung 80 werden einem Impuls-Verarbeitungs-Schaltkreis 83 übermittelt.

v> Eine Niederspannungs-Stromquelle 88 gibt eine positive Gleichspannung V₂ an den Leiter 34S. Eine andere Niederspannung-Stromquelle 89 gibt eine negative Gleichspannung Vj an den Leiter 33S. Zwischen die Leiter 31B und 325 ist ein Sucher-Meßge-

bo rät 90 geschaltet. Die Ausgänge des Impuls-Verarbeitungs-Schaltkreises 83 und der Ausgang des Sucher-Meßgerätes 90 werden dem Aufzeichnungsgerät 61 zur Aufzeichnung der Information zugeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrloch-Meßanordnung, insbesondere zur Ermittlung von Charakteristika der durchteuften Erdformationen mittels Aussendung schneller Neutronen, mit einer Meßsonde, die mindestens zwei den Bohrlochbedingungen entsprechende Signale erzeugt, von denen ein Signal eine hohe Frequenz aufweist einem armierten Vieileiter-Koaxialkabel mit einem Innenleiter, einem koaxial dazu angeordneten ersten Isolator, einer Abschirmung, die von dem Innenleiter durch den ersten Isolator getrennt ist, einem zweiten koaxialen Isolator und einer äußeren Armierung aus leitendem Material, die von der Abschirmung durch den zweiten Isolator getrennt ist, wobei das hochfrequente Signal dem Innenleiter des Koaxialkabels zugeführt wird, und mit einer aber Tage angeordneten elektronischen Einrichtung zur Verarbeitung der von der Meßsonde über das Koaxialkabel übermittelten Signale und zur Erzeugung von Ausgangssignalen, die den ermittelten Bedingungen im Bohrloch entsprechen, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abschirmung von Leitergruppen (31—36) gebildet wird, die voneinander isoliert sind, und
daß in der Meßsonde (1) ein Verteilerschaltkreis (20) vorgesehen ist, der das hochfrequente Signa: dem Innenleiter (28) und den Leitergruppen (31—36) des Koaxialkabels (25) sowie ein weiteres in der Meßsonde (1) erzeugtes Signal niedriger Frequenz einer der Leitergruppen (31—36) und der äußeren Armierung (47; 48) zuführt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei Gleichspannungen von der über Tage angeordneten elektronischen Einrichtung über die Leiter des Koaxialkabels der Meßsonde zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die über Tage angeordnete elektronische Einrichtung drei Gleichspannungsquellen (87; 88; 89) aufweist, wobei jede der erzeugten Gleichspannungen über je eine der Leitergruppen (31—36) und die äußere Armierung (47;48)derMeßsonde(l)zuführbarist.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerschaltkreis (20) eine Vielzahl von Kondensatoren (50—53,56) aufweist, die mit den Leitergruppen (31—36) derart schaltungstechnisch verknüpft sind, daß die Leitergruppen (31—36) bezüglich hochfrequenter Wechselstromsignale zusammengeschaltet, bezüglich niederfrequenter Wechselstromsignale und Gleichspannungen jedoch voneinander getrennt sind, und daß ein Kondensator (56) zur hochfrequenzmäßigen Verbindung der Leitergruppen (31—36) mit Erdpotential eine der Leitergruppen (31 —36) mit der auf Erdpotential liegenden äußeren Armierung (47;48) des Koaxialkabels(25) verbindet.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der Leitergruppen (31—36) einen im wesentlichen gleichen Abstand zum Innenleiter (28) haben.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitergruppen (31—36) durch einen drahtförmigen Isolator (39) voneinander getrennt sind.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leitergruppe (31—36) aus je sieben unverseilten Zinn-KuDfer-Drähten besteht, die eine Drahtdurchmesser von 0,28 mm haben.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatoren (30; 39; 41) des Koaxialkabels (25) aus Polytetrafluoräthylen bestehen.