DE2720562A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von bohrlochdaten - Google Patents

Description

42, Rue Saint Dominique, 753 40 Paris Cedex 07, Frankreich

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Bohrlochdaten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine zu ihrer Durchführung bestimmte Vorrichtung zum Gewinnen von Bohrlochdaten,insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Erzeugung von Meßwerten mittels einer mehrere Wandler umfassenden Anordnung und deren Kombination um eine Kompensation bezüglich Veränderungen der Instrumentierung und der Bohrlochbedingungen zu bewirken.

In der Bohrlochseismik ist es bekannt, daß man eine gewisse Kompensation bezüglich Veränderungen der Laufzeit hervorgerufen durch Änderungen im Bohrlochdurchmesser dadurch bewirken kann, daß man eine Bohrlochsonde verwendet,die zwei Empfänger und einen Sender umfaßt. (Solche Anordnungen oder "Wandlerfelder" werden im folgenden abgekürzt durch Verwendung eines "T" um einen Sender zu repräsentieren und eines "R" um einen Empfänger zu repräsentieren mit den relativen Positionen bei den T's und R's angedeutet durch die Sequenz, wobei der Gedankenstrich "-" wenn dieser die Wandler trennt, einen gemeinsamen Signalpfad andeutet. Demgemäß spezifiziert ein T-RR einen Sender auf einer Seite von zwei Empfängern wobei die Empfänger gemeinsam den Signalpfad haben zwischen dem Sender

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und dem ihm nächst liegenden Empfänger.) Leider kann eine solche T-RR Anordnung keine Kompensation hinsichtlich der Schrägstellung der Sonde relativ zur Bohrlochachse bewirken. Um dieses Schrägstellungsproblem zu überwinden, kann ein zusätzlicher Sender vorgesehen sein um eine Sonde mit einem T-RR-T Feld auszubilden. Wie in der US-PS 3 257 639 erläutert, kann jeder der beiden Sender selektiv angesteuert werden und die Laufzeit zu jedem der zwei Empfänger gemessen werden. Die einzelnen Laufzeitmessungen können dann kombiniert werden um eine mittlere Laufzeit für das Intervall zwischen den beiden Empfängern zu ermitteln. Diese mittlere Laufzeit hat den Vorteil, daß sie kompensiert ist,sowohl hinsichtlich Änderungen im Bohrlochdurchmesser als auch hinsichtlich Schrägstellungen der Sonde.

Wie bei vielen unterschiedlichen Typen von Messungen unter Bedingungen,die sich nicht homogen in eine Richtung radial bezüglich des Bohrlochs ändern, scheinen sich akustische Messungen mit dem Abstand zwischen Sender und Empfänger zu ändern oder genauer sagt für eine Zweimpfangeranordnung mit dem Abstand zwischen dem Sender und einem Punkt in der Mitte zwischen den Empfängern. Aus diesem Grunde weisen die bohrlochkompensierenden Typen von Sonden zwei Sender auf, die sich in gleichem Abstand von diesem Mittelpunkt befinden.

Wie in US-PS 3 312 934 erläutert, ist eine Ursache aufgrund deren die akustische Geschwindigkeit sich mit unterschiedlichen T-R Abständen ändern kann, die Tatsache, daß unterschiedliche Signalpfade sich ergeben können, wobei die längere Distanz einen Pfad ergibt, der etwas weiter vom Bohrloch wegverläuft und tiefer hinein in die Formation. Dieser tiefere Pfad kann weniger beeinflußt sein durch Faktoren, die in Radialrichtung die a-kustischen Eigenschaften verändern, wenn das Bohrloch gebohrt wird oder dieses der Bohrspülung ausgesetzt ist wie etwa hydrophile Schiefer , die die Tendenz haben, anzuschwellen. Diese veränderte Zone kann tief genug in die Formation reichen, daß eine kurze T-R Distanz mindestens teilweise zur Messung von Eigen-

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schäften dieser veränderten Zone führt anstatt der ungeänderten Formation wie gewünscht. Längere T-R Abstände wie etwa 2 1/2 bis 3 1/2 Meter werden bevorzugt, um dieses besondere Formationsänderungsproblem zu überwinden.

Ländere T-R Distanzen erfordern längere Sonden und in den älteren Zweiempfängeranordnungen das heißt jenen vom T-RR Typ erfordert eine Vergrößerung des T-R Abstandes von einem Meter auf 2,7 Meter eine Sonde, die etwa 1,7 Meter langer ist. In den T-RR -T Bohrlochkompensationssonden jedoch führt eine solche erhebliche Vergrößerung des T-R Abstandes zu unerwünscht langen Sonden , da diese T-R Distanz zweimal auftritt. Längere Sonden sind unerwünscht, da ihre Länge sie kostspieliger macht und schwieriger zu transportieren und die Probleme vergrößert im Zusammenhang mit dem Absenken in gekrümmte oder schrägverlaufende Bohrlöcher.

Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen,die bei Beibehaltung der Vorteile langer T-R Distanzen und der Bohrlochkompensation keine unzulässig langen Bohrlochsonden erforderlich machen.

Anordnungen von Bohrlochkompensationstyp werden auch in den Seitenwandgeräten vorgesehen, wie sie in der ÜS-PS 3 849 721 beschrieben sind. Hier vergrößern die längeren T-R Distanzen in dem bekannten T-RR-T Feld die Schlittenlänge, was leider die Wahrscheinlichkeit verringert, daß der Schlitten in kontinuierlichem Kontakt mit der Bohrlochwandung gehalten werden kann.

Es ist demgemäß ein weiteres Ziel der Erfindung Verfahren-Vorrichtungen zu schaffen, welche die Bohrlochkompensationseigenschaften eines T-RR-T Feldes bei einem Seitenwandschlitten aufrecht erhalten jedoch eine Vergrößerung des T-R Abstandes ermöglichen ohne die Schlittenlänge selbst zu vergrößern.

Bisherige Versuche mindestens ein Teilkompensationssystem zu schaffen ohne auf unerwünscht lange S-onden zurückgreifen zu

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müssen, wie in US-PS 3 207 256 oder US-PS 3 330 374 offenbart, erfordern die Speicherung von mindestens zwei verschiedenen Meßwerten für mindestens zwei unterschiedliche Abstände. Dieses Erfodernis führt zu erhöhten Speicherkosten und größerer Emfindlichkeit gegenüber tiefen Positionierproblemen wie sie etwa hervorgerufen werden durch eine yo-yo-Bewegung der Sonde. Schließlich ist die Kompensation für eine Sondenschrägstellung nicht immer vollständig.

Es ist demgemäß ein weiteres Ziel der Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, die eine vollständigere Bohrlochkompensation einschließlich der Sondenschrägstellung ermöglichen, jedoch gleichwohl nur ein Minimum anfunterschiedlichen Tiefenpositionen und Speicherungsdistanzen erfordern.

Ein weiteres Problem sowohl mit einer T-R-T Anordnung als auch mit ihrem Gegenstück einer R-TT-R Anordnung bestehend darin, daß wegen der großen Distanzen zwischen den T's in der T-RR-T Anordnung bzw. der R's in der R-TT-R Anordnung die Betriebsbedingungen für die Wandler,die sich an den Enden des Feldes befinden, recht unterschiedlich sein können, was zu merkbaren Differenzen in den empfangenen Signalen führt, die eigentlich gleich sein sollten. Wenn beispielsweise eine erhebliche Sondenschrägstellung einen der äußeren Wandler in eine erheblich exzentrische Position bringt, während der gleichartige korrespondierende Wandler am anderen Ende der Sonde besser zentriert bleibt, könnten sich die Signale, die diesen äußeren Wandlern zugeordnet sind, erheblich unterscheiden und ihrerseits sowohl die Laufzeit - als auch die Amplitudenmessungen beeinflussen.

Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, bei denen alle gleichartigen Wandler zusammengruppiert sind während sich gleichwohl bohrlochkompensierte Messungen erzielen lassen.

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Wenn sich ein T zwischen einem Paar von R's befindet oder ein R zwischen einem Paar von T's besteht häufig das Problem, mit elektrischem Rauschen, beispielsweise mit elektrischem Übersprechen von einem elektrisch stark rauschbehafteten Senderkreis in Empfängerleitungen ,die dicht an dem Sender vorbeilaufen oder noch schlimmer von einem Senderansteuerungsleiter, der hohe Spannungs- und Stromüberschwingungen führt,wie im Falle von akustischen Sonden, welche Hochspannungsleitungen an einem der Empfänger oder den Verstärkern für empfangene Signale vorbeilaufen. Beispielsweise muß die Ansteuerungsleitung,die zum bodenseitigen Sender in der T-RR-T Anordnung führt, beide Empfänger passieren. Eine nähere Erläuterung der elektrischen und mechanischen Probleme in Verbindung mit Senderleitungen, die an Empfängern vorbeiführen, findet sich in den US-PS 3 73 4 233 und 3 712 410. Es wäre höchst wünschenswert eine Kompensationsanordnung zu schaffen, wo alle Empfänger von allen Sendern isoliert angeordnet werden könnten und wo darüberhinaus keine Hochspannungsimpulsleitungen irgendwo nahe einem Empfänger, ihm zugeordneten Verstärker oder Empfangssignalleitungen vorbeilaufen.

Es ist demgemäß ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung vom Bohrlochkompensationstyp zu schaffen, wo alle Empfänger und zugeordneten Empfangssignalschaltkreise ohne weiteres isoliert von dem Sender und die ihm zugeordneten Ansteuerungs- oder "Abfeuerungs"- Schaltkreisen isoliert sein können.

Bei den bekannten Kompensationsanordnungen und in einigen der zwei Empfängeranordnungen war es nicht möglich, Messungen über bestimmte Teile des Bohrlochs zu erhalten. Beispielsweise kann in der T-RR-T Anordnung die Sonde nicht richtig mit dem oberen Sender innerhalb der Bohrlochauskleidung und dem verbleibenden Sender und beiden Empfängern noch außerhalb in dem offenen Loch zu arbeiten. In ähnlicher Weise konnten Messungen der Formation nicht in dem kritischen Bodenabschnitt des Lochs durchgeführt werden für eine Distanz entsprechend mindestens

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einer Senderempfängerdistanz. Es wäre wünschenswert in der Lage zu sein, so weit bis zum Boden herunter wie möglich messen zu können, selbst wenn es notwendig wäre, zeitweilig auf das Kompensationsmerkmal für dieses Intervall zu verzichten.

Es ist demgemäß ein weiteres Ziel der Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, die in der Lage sind Messungen über die gesamte Wandleranordnungslänge durchführen zu können.

Bei akustischen Sonden, die erforderlich sein können, um ineinigem Abstand von der Bohrlochwandung zu arbeiten, verlassen die akustischen Signale die beijeinem bestimmten Empfänger eintreten, die Bohrlochwandung an.einem Punkt voraus,von dem Empfänger aus gesehen, wobei die Versetzung des Punktes sich ändert mit der Annäherungsrichtung. Dies führt zu dem als Refraktionsfehler bekannten Effekt .Dieser Fehler und eine entsprechende Technik für Kompensationsanordnungen beschrieben in US-PS 3 304 536 und US-PS 3 524 162 umfaßt die Verwendung eines zusätzlichen Empfängers zu jedem der vorliegenden zwei Empfänger. Jeder zusätzliche Empfänger ist von jedem bereits vorhandenen Empfänger um einen kurzen Abstand entfernt angeordnet entsprechend etwa dem Doppelten der Versetzung, der durch den Refraktionsfehler eingeführt wird, eine Versetzung für jeweils eine der beiden verschiedenen Empfangsrichtungen. Demgemäß werden 4 Empfänger verwendet, zwei für jede Empfangsrichtung.

Ferner sind in der bekannten T-RR-T Anordnung richtfreie Empfänger erforderlich, da jeder Empfänger Signale auffangen können muß, die entweder vom oberen oder von unteren Sender herstammen. Sonst sehr erwünschte Richtempfänger können nicht verwendet werden, wenn nicht 4 Empfänger vorgesehen sind , wie in der oben erwähnten Lösung für die Refraktionskorrektur, das heißt zwei Empfänger,die jedem Sender zugewandt sind. Eine andere Lösung bestünde darin, daß R-TT-R System zu benutzen, aber die nun erforderlichen Richtsender können nicht verwendet werden wenn sie nich£wie bei der Vierempfängerlösung aus 4 Sendern aufgebaut sind. _So erübrigt sich festzuhalten, daß diese zusätzlichen

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Sender erhebliche Kompliziertheit und Kosten mit sich bringen.

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung vom Kompensationstyp zu schaffen, bei der alle Empfänger und Sender vom Richttyp sein können, wobei jedoch immer noch nur vier Wandler benötigt werden um die Messungen durchzuführen, welche für die Kompensation benötigt werden.

Zwei verschiedene T-R Distanzuntersuchungen sind wünschenswert und wie in dem obenerwähnten US-PS 312 934 ist es möglich, daß der direkte Vergleich der unterschiedlichen Untersuchungsergebnisse selbst zu einem direkten Hinweis auf das Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen führen kann, wenn dieser in Form von Gas vorliegt oder in einigen Fällen die Abschätzung des Gerades der Schieferhaltigkeit erlaubt, wie in der US-PS 3 096 502 erörtert. Es leuchtet jedoch ein, daß die Messungen so genau wie nur irgend möglich erfolgen müssen, damit Messungen mit unterschiedlichen T-R Distanzen auf diese Weise ausgewertet werden können. Die Genauigkeit von T-RR Messungen gemäß den obengenannten Druckschriften ist oft so, daß die beobachtete Differenz in diesen unterschiedlichen Untersuchungen in Wirklichkeit auf unkompensierte Schrägstellungs- oder Systemfehler zurückzuführen ist anstatt auf radiale Unterschiede in den akustischen Eigenschaften der Formationen. Mindestens zwei Messungen sind erforderlich für diesen Anwendungsfall und es ist wichtig, daß beide Messungen bohrlochkompensiert sind.

Es ist demgemäß ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung Verfahren und Vorrichtungen anzugeben, mit denen man zwei in unterschiedlichem Abstand erfolgende das heißt, lang T-R und kurz T-R Untersuchungen gewinnen kann, die beide bohrloch- und systemmessungsfehlerkompensiert sind.

Bei Anwendung der bekannten Kompensationsanordnungen zum Gewinn der verschiedenen T-R Distanz Untersuchungen wären zwei zusätzliche außerhalb angeordnete Wandler bei einer zusätzlichen Distanz jenseits der üblicherweise vorgesehenen

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und eine große Anzahl von zusätzlichen Meßunterzyklen über die vier normalerweise verwendeten hinaus notwendig. Darüberhinaus würde die Sondenlänge um das zweifache der gewünschten Distanzdifferenz verlängert. Solche Erfordernisse für zusätzliche Wandler und Sondenlänge machen die zweite Messung unpraktisch unter zahlreichen Umständen, da die zweite Messung üblicherweise redundant bezüglich der ersten ist. Wenn sie jedoch ohne solche teuren Komplikationen durchzuführen wäre, würde diese zweite Messung den Wert der primären Messung erhöhen durch erhebliche Sicherheit dahingehend, daß mindestens die längere T-R Distanz adäquad war für eine veränderte Formation und wenn begünstigende Umstände vorlägen, erhielt man eine direkte Anzeige bezüglich des Vorhandenseins von Gas.

Es ist demgemäß ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung Verfahren und Apparate anzugeben um simultan zwei verschiedene bohrlochkompensierte Messungen zu gewinnen mit unterschiedlichen T-R Untersuchungsdistanzen ohne das Erfordernis zusätzlicher Wandler erheblicher Vergrößerung der Sondenlänge oder einer deutlichen Vergrößerung der Anzahl von Meßunterzyklen.

Zur Lösung der aus den obigen Zielangaben herleitbaren Aufgabenstellung sind die gemäß der Erfindung vorgesehenen Lösungsmittel in den Patentansprüchen definiert. Demgemäß werden Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen für die Verwendung einer Bohrlochsonde zum Gewinnen von Meßwerten von physikalischen Kennwerten unterirdischer Medien nahe einem durch die Erde abgetauften Bohrloch, wobei man verbesserte Meßwerte erhält, die kompensiert sind sowohl hinsichtlich Änderungen im Bohrlochdurchmesser als auch hinsichtlich Fehlausfluchtungen der Bohrlochsonde innerhalb des Bohrlochs. Eine Anzahl von Wandlern ist positioniert entweder längs der Sonde oder längs eines Supports, der zu der Sonde gehört und werden in einer Linie gehalten, die im wesentlichen parallel zur Sondenbewegung im Bohrloch verläuft.

Der oben und im folgenden benutzte Ausdruck "Wandler" ist so zu verstehen, daß er ein Gerät bezeichnet, daß in der Lage ist, einen bestimmten Typus von Signal entweder auszusenden oder zu

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empfangen. Beispielsweise kann bei akustischen Messungen der Wandler entweder ein akustischer Sender oder ein akustischer Empfänger sein, wobei der Sender dazu dient, elektrische Energie in mechanische oder akustische Energie zu wandeln und der Empfänger dazu dient, die akustische Energie in elektrische Energie rückzuwandeln. In ähnlicher Weise kann bei elektrischen Wellenmessungen der Wandler einer Antenne oder ein Strahler elektromagnetischer Wellen sein, während der Empfänger eine Antenne sei für das Auffangen der sich ausbreitenden elektromagnetischen Wellen.

Eine Anzahl von Wandlern der ersten Bauart etwa Sendern ist voneinander längs der Sonde um einen vorgegebenen Abstand entfernt voneinander angeordnet und eine Anzahl von Wandlern der zweiten Bauart etwa Empfängern sind voneinander um den gleichen Abstand entfernt angeordnet und in einer vorgewählten Distanz positioniert auf der Sonde entfernt von den Wandlern des ersten Typs.

Die Distanz zwischen der|beiden Wandler gruppen gleichen Typs kann so lang wie gewünscht sein. Eine Anordnung wie oben aufgebaut unter Verwendung von Wandlern des ersten Typs, die als T's (Sender) betrieben werden können und des zweiten Typs (R's) kann als eine^TT-RR Anordnung definiert werden. Messungen, die bei ausgewählten Bohrlochtiefen zwischen unterschiedlichen Sender-Empfängerkombinationen vorgenommen werden wenn sich das Wandlerfeld durch das Bohrloch bewegt,können kombiniert werden, um kompensierte Meßwerte zu gewinnen.

Beispielsweise sind mit der obigen neuartigen TT-RR Anordnung zwei Messungen mit dem gleichen T-R Abstand möglich, welche verschiedene T-R Kombinationen benutzen, daß der Abstand zwischen jedem Empfängerpaar gleich dem Abstand zwischen jedem Senderpaar ist. Wenn eine Messung erfolgt mit einem ersten T-R Paar an einer bestimmten Bohrlochtiefe und eine zweite Messung erfolgt, wenn ein zweites T-R Paar sich auf die gleiche Tiefe bewegt hat, können die beiden Meßwerte kombiniert werden um eine Messung zu ergeben, die kompensiert ist für Veränderungen

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zwischen den Karakteristiken der Wandler und anderer systematischer Fehler.

Darüberhinaus können Differenzmessungen zwischen einem Sender und zwei Empfängern, wenn die beiden Empfänger nahe einem ausgewählten Intervall im Bohrloch sind, an einer bestimmten Tiefe wiederholt werden, wenn die beiden Sender nahe dem Intervall sind und alle Messungen kombiniert werden, um eine bohrlochkompensierte Messung für dieses Intervall zu erzielen. Das heißt eine Messung, die kompensiert ist bezüglich Sondenschrägstellung, Bohrlochexzentrizität u.s.w.. Darüberhinaus sind infolge der Anordnung der Wandler in dem Wandlerfeld verschiedene Messungen, die kompensiert sind für Bohrlochfehler erhältlich für zwei verschiedene T-R Untersuchungsabstände, das heißt eine lange T-R Messung und eine kurze T-R Messung. In jeder der langen bzw. kurzen T-R Messungen wird jeweils der Wandler in einer Gruppe,der am weitest bzw. entferntest von der anderen Gruppe liegt,verwendet und bei diesem Anwendungsfall kann er separat betrachtet werden als der Langabstands-bzw. Kurzabstandswandler in jeder Gruppe das heißt, die Wandler in jeder Gruppe welche von der anderen Gruppe die jeweils längste bzw. kürzeste Entfernung aufweisen.

Da die Gruppen von typengleichen Wandlern nahe an der Sonde angeordnet sind, sind die Richtung der Signalausbreitung und der Refraktionsfehler im wesentlichen gleich für jeden der Wandler in einer gegebenen Gruppe während einer gegebenen Messung. Im Ergebnis können Richtempfänger und Richtsender verwendet werden, womit die Qualität der erzielten Messungen verbessert wird. Zwar sind akustische und elektromagnetische Wandler dargestellt in der Zentralkonfigoration und in der Seitenwandschlittenkonfigoration doch bezieht sich die Erfindung ebenso auch auf andere Typen von Messungen unter Verwendung von mindestens vier Wandlern, die entweder im Impulsbetrieb oder im Dauerstrichbetrieb arbeiten, während eine oder mehrere Messungen durchgeführt werden, etwa Laufzeitphasenwinkelafplitudenverhältnis oder dämpfungsähnliche Messungen.

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Erfindungsgemäß ist demgemäß eine Technik vorgesehen für die Erzeugung von Meßwerten physikalischer Kenngrößen unterirdischer Medien nahe einem das Erdreich durchsetzenden Bohrloch, wobei mehrere längs einer Bohrlochsonde angeordnete Wandler eingesetzt werden. Eine Anzahl der Wandler eines ersten Typs etwa Sender sind längs der Sonde in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet. Eine Anzahl von Wandlern eines zweiten Typs etwa Empfänger sind voneinander in dem gleichen Abstand angeordnet und so auf dem Sondenkörper kositioniert, daß sich eine vorgegebene Distanz von den Wandlern der ersten Gruppe ergibt. Es werden ferner anhand der Ausführungsbexspiele Schaltkreise für die Erzeugung von Messungen unter Verwendung unterschiedlicher Kombinationen von Wandlern für die physikalischen Kennwerte der unterirdischen Medien bei verschiedenen Positionen längs des Bohrlochs erläutert.

Die verschiedenen Kombinationen von Messungen,die bei unterschiedlichen Bohrlochpositionen gewonnen worden sind, können ferner verglichen werden oder kombiniert werden, damit man verbesserte Meßresultate erzielt, die hinsichtlich der Bohrlocheffekte und anderer Fehler kompensiert sind.

Ausführungsbexspiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematisierter Form eine Vorrichtung gemäß der Erfindung für die Gewinnung, Speicherung und Kombination von Meßwerten physikalischer Kennwerte von unterirdischen Medien nahe einem Bohrloch

Fig.2A

bis 2C zeigen die Abfolge der Meßwertgewinnung unter Ver wendung der Wandler aus der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig.3A

und 3B zeigen die an der Oberfläche angeordneten und die im Bohrloch angeordneten Schaltkreise gemäß einer Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung während

Fig.3C das entsprechende Zeitdiagramm darstellt,

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Fig. 4A

bis 4D zeigen den Einfluß der Bohrlochbedingungen wie etwa eine Fehlausfluchtung oder/Kippen eines Wandlersupports auf die Techniken gemäß der Erfindung,

Fig. 5A

und 5B zeigen unterschiedliche Bohrlochbetriebsverhältnisse die gemäß vorliegender Erfindung kompensiert werden,

Fig. 6A zeigt eine Bohrlochkompensationsanordnung auf einen

Schlitten nach dem Stand der Technik montiert während

Fig. 6B eine abgewandelte Ausführungsform gemäß der Erfindung für diese Anordnung darstellt,

zeigen weitere Vorteile einer Wandleranordnung abgewandelt gemäß der Erfindung,

zeigen alternative Schaltkreise für die Verwendung mit dem Schaltkreis 2 4 aus Fig. 3A,

zeigen die Beziehung zwischen unterschiedlichen Meßwerten physikalischer Kennwerte von unterirdischen Medien und

Fig. 10

und 11 zeigen weiter Ausfuhrungsformen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig, 1 zeigt in Blockdiagrammform eine Vorrichtung gemäß der Erfindung für die Gewinnung, Speicherung, Aufzeichnung und Kombination von Meßwerten von physikalischen Kenndaten unterirdischer Medien nahe einem Bohrloch, das durch eine Erdformation abgetäuft ist. Die Vorrichtung umfaßt eine Bohrlochsonde 10 mit einer Wandleranordnung, die vier mit 1 bis 4 bezeichnete Wandler umfaßt. Die Anordnung kann in einer Sonde entweder vom Dorntyp aufgenommen sein die ausgebildet ist für den zentrierten oder exzentrierten Betrieb oder in einen Schlitten, wobei die Wandler auf dem Schlitten für den Betrieb in dichtem Kontakt mit der Bohrlochwandung angeordnet sind.

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Fig.	7A
und	7B
Fig.	8A
und	8B
Fig.	9A
und	9B

Bei der nachfolgenden Erläuterung wird vorausgesetzt, daß die Sonde bis zum Bohrlochboden heruntergelassen worden ist, so daß sie dann langsam wieder zur Erdoberfläche heraufgezogen werden kann unter mechanischer Steuerung eines Kabels 12, das an der Oberfläche der Erde auf eine Winde 15 aufgespult wird, wobei zugleich ein Austausch von Signal und Steuerfunktionen zwischen der Sonde und der Oberflächensteuerung 20 vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Bewegung der Sonde direkt in Beziehung gesetzt werden zu der Bewegung des Kabels an der Erdoberfläche.

Die Oberflächensteuerung 20 arbeitet als ein programmierter Sende- und Empfangsselektor, der über einen Schleifringkol/ektor 16 auf der Winde 14 mit dem Kabel 12 bis zur unterirdischen Steuerung 11 in der Sonde 10 komuniziert. Synchron mit der Kabelbewegung werden inkrementale Impulse sowohl der Oberflächensteuerung 20 als auch der Meßspeichervorrichtung 22 über entsprechende mechanische oder elektrische Verbindungen 18 zugeführt und auch der Messungsauswahl und Kombinationsanordnung 24, falls sich diese an Ort des Bohrlochs befindet und die Meßwertverarbeitung sofort erfolgt. Auf diese Weise werden die Wandler Auswahl und entsprechende Messungen sychronisiert wie nachstehend noch erläutert.

Es versteht sich, daß die tatsächliche Meßwertauswahl und Kombination nicht gemeinsam mit der Gewinnung der einzelnen Messungen abzulaufen braucht, da diese Messungen zu irgendeinem späteren Zeitpunkt aus konventionellen Analogen oder digetalen Speichereinrichtungen für die Verarbeitung an einer Stelle entfernt von dem Bohrloch entnommen werden könnten. Es ist jedoch wichtig, daß die inkrementalen Tiefen entsprechend der Bewegung der Sonde im Bohrloch gemeinsam mit den Messungen aufgezeichnet werden, da es,vie nachstehend noch beschrieben,notwendig ist, die Messungen zueinander mit der jeweiligen Tiefe als Basis genau in Beziehung zu setzen.

Bei der Bewegung der Sonde 10 mit der 4-Wandler-Anordnung nach oben durch die Tiefenpositionen I,J,K und L werden verschiedene Wandler in systematischer Weise so angewählt, daß eine Abfolge von Messungen in regelmäßigen Tiefeninkrementen erfolgt.

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Es ist üblich, daß ein bestimmter Punkt auf der Sonde als Referenzpunkt ausgewählt wird, so daß Messungen ausgeführt mit verschiedenen Wandlern zueinander in Beziehung gesetzt werden können sowie zur Tiefe der Sonde im Bohrloch wie sie an der Erdoberfläche aufgezeichnet wird. Obwohl irgendein beliebiger Punkt ausgewählt werden könnte, zeigt Fig. 1 die Auswahl des Tiefenreferenzpunktes als Position des obersten Wandlers auf der Sonde 10 und auch die nachfolgende Beschreibung basiert darauf, das heißt, der Wandler, der der Erdoberfläche am nächsten liegt, wenn die Sonde sich durch das Bohrloch bewegt.

Um die Abfolge der Messungen zu beschreiben, wird auf Fig. 2A bis 2C Bezug genommen, welche die vier Wandleranordnung der Sonde 10 als T^ bis T₄ wiedergibt. Für den Zweck der Identifikation wird der Buchstabe T mit Index benutzt um die einzelnen Wandler zu markieren, bei denen es sich entweder um Empfänger oder Sender handelt. Ferner wird angenommen, daß die beiden obersten Wandler T₁ und T~ als Empfänger arbeiten und daß die beiden unteren Wandler T₃ und T. als Sender arbeiten.

Es ist wünschenswert, daß Wandler eines bestimmten Typs wie solche, die als Empfänger arbeiten, gruppen - oder paarweise in der Sonde zusammengeschaltet werden und daß Gruppen von Wandlern sich seitlich und vertikal im Bohrloch in koordinierter Weise bewegen. Aus später zu erläuternden Gründen sollte darüberhinaus die vorgewählte Aufteilung der Wandler in die verschiedenen Gruppen dieselbe sein, das heißt, der Abstand zwischen T₁ und T₂ längs der Länge des Wandlersupports der Sonde sollte derselbe sein, wie der Abstand zwischen den Sendern T₃ und T₄. Die Abstände zwischen den Gruppen von unterschiedlichen Typen von Wandlern bspw. der Abstand zwischen Empfänger T„ und Sender T₃ kann muß aber nicht derselbe sein wie der Abstand zwischen Wandlern gleichen Typs abhängig von den physikalischen Kennwerten der Erdformation die gemessen wird, der Tiefe der Untersuchung in die Erdformation hinein die gewünscht wird und anderen Faktoren.

Fig. 2A, 2B und 2C zeigen jeweils die Wandleranordnung T₁, T₂ , T₃ und T₄ in zwei getrennten Positionen, markiert durch die Tiefenniveauindizes an der Oberseite jeder Wandleranordnung.

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Diese Indizes I bis L beziehen sich auf den obersten Handler T₁. In den Fig. 2A und 2B sind diese Positionen I und L das heißt, der oberste Wandler T₁ befindet sich an den Tiefenniveaus d_T , d_T In Fig. 2C sind diese beiden Positionen mit I und J

I bzw. L.

markiert, weil sich der oberste Wandler T₁ an den Tiefenniveaus d_T bzw. d_T befindet.

Bei der Bewegung der Wandleranordnung aus Position I in die Position L in Fig. 2A und 2B bzw. I nach J in Fig. 2C bewegt sich die Anordnung im Bohrloch aufwärts von dem Tiefenniveau d_T bis d_T unter Benutzung von T₁ als Tiefenreferenzpunkt. Ein Signal wird vom Sender T, erzeugt, das sich nach oben in Richtung auf die Empfänger T- und T₁ ausbreitet. Jeder dieser Empfänger wandelt das empfangene Signal in ein entsprechendes elektrisches Signal um, das in einen Meßwert m verarbeitet werden kann. Da normalerweise erwartet wird, daß ein Signal, das von T, nach T- und T₁ läuft, zuerst bei T- und dann bei T₁ ankommt, wird die T₃-T₃ Messung als m₁ bezeichnet und die T, - T₁ Messung als m_. Die Meßwerte m.. und nu können dann kombiniert werden um einen Meßwert einer unterirdischen physikalischen Karakteristik in einer Weise zu ergeben, die abhängt von der jeweils zu messenen Karakteristik.

Wenn bspw. T-. einen akustischen Impuls aussendet, repräsen tieren die Meßwerte m₁ und m- Laufzeiten durch die Fonration und die Medien, die das Bohrloch umgeben, von T₃ nach T_ bzw. T₁ und sie können dann kombiniert werden um die Intervallaufzeit zwischen T- und T₁ zu bestimmen, die mit Δί bezeichnet wird.

In einem bestimmten kurzen Zeitabstand von der Erzeugung eines Signals durch Sender T₃ wird vom Sender T- ein Signal er zeugt, in Fig. 2B dargestellt, das von den Empfängern T_ und T₁ aufgefangen wird und dort in Messungen m_ bzw. m. umgewandelt wird.

Eine vollständige Abfolge der Messungen an der Tiefe d wurde demgemäß alle Messungen iru , m„, nu und m. umfassen. Im folgenden werden mit m generell alle Messungen bezeichnet unabhängig

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von ihrem Typ; m.. gehört dabei zum Betrieb von T₃ und T- und m„ zum Betrieb von T, und T₁ und m.. gehört zum Betrieb von T. mit T₂ und m. zum Betrieb von T. und T..

Da die vier Meßwerte in einer sehr kurzen Zeitperiode relativ zur Sondenbewegung gewonnen werden können, können sie als im wesentlichen auf demselben Tiefenniveau gewonnen betrachtet werden. Bspw. können akustische Sender in der Größenordnung von 20 Mal pro Sekunde gepulst werden. Diese Pulsrate liefert mindestens fünf vollständige Sequenzen pro Sekunde, in der eine sehr geringe Sondenversetzung bei normalen üntersuchungsgeschwindigkeiten erfolgen würde. Die vier Messungen werden nach oben übertragen und gespeichert für die spätere Verwendung wie bei 22A in Fig. 1 angedeutet und später im einzelnen zu erläutern.

Zu irgendeinem späteren Zeitpunkt wenn die Sonde durch das Bohrloch bis zum Niveau d- bewegt worden ist wie in Fig. 2A und 2B dargestellt, kann eine zweite Folge von Meßwerten m.., m~, nu und m. genommen werden und gemäß der Erfindung verwendet werden um Bohrlocheinflüüse auf die einzelnen Messungen zu kompensieren.

Wenn bspw. T₃ ein akustischer Impulssender ist, sind die Intervallaufzeite At T- und T₁ fehlerhaft, wenn die Anteile der Signalausbreitungspfade,die sich im Bohrloch befinden, unterschiedliche Länge an beiden Empfängern besitzen. Eine solche Differenz würde auftreten im Falle einer Sondenschrägstellung.

Die bisher bekannten Bohrlochkompensationstechniken bei den akustischen Bohrlochuntersuchungen verwenden getrennte Sender, die an gegenüberliegenden Seiten der Empfänger in einer Sender-Empfänger-Empfänger-Sender - Anordnung angeordnet sind um zwei At Meßwerte zu gewinnen, die umgekehrte Nah- und Fernempfängerbeziehungen aufweisen.

Gemäß vorliegender Erfindung ist diese Art der Bohrlochkompensation möglich mit einer Anordnung, die eine erheblich kürzere Gesamtlänge besitzt. Durch Kombination eines ersten Satzes von Meßwerten m₁ und m₂ ermittelt bei dem Tiefenniveau d_ s. Fig. 2A bei I) mit Messungen m₁ und m₃ genommen bei Tiefen d,

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(s. Fig. 2A bei L) erhält man eine neuartige Kombination von Messungen von Wandlern mit einer umgekehrten Nah- und Fernbeziehung, die die erwünschte Bohrlochkompensation liefern.

Darüberhinaus kann eine zweite bohrlochkompensierte Messung gleichzeitig gemacht werden mit und über das gleiche Intervall in dem Bohrloch wie die oben beschriebene bohrlochkompensierte Messung. Eine solche zweite Messung kann nicht erzielt werden mit der bekannten Sender-Empfänger- Empfänger-Sender-Anordnung. Gemäß Fig. 2B erhält man durch Kombination eines zweiten Satzes von Messungen 1Ti₃ und Hi₄ genommen bei Tiefe d-j. fe. Fig. 2B bei I) mit Messungen m„ und m. genommen bei Tiefe d_T (s. Fig. 2B bei L) eine zweite bohrlochkompensierte Messung hat jedoch hier eine längere Sender-Empfänger-Distanz als bei der ersten Messung. Dies liegt daran, daß dieser zweite Satz von Messungen bezogen wird auf Empfänger die weit entfernt sind als in dem ersten Satz.

Ein weiterer Vorteil der Wandleranordnung gemäß der Erfindung bezieht sich auf die Verwendung der Anordnung zur Kompensation für statistische und systemmatische Fehler bei den Messungen die genommen werden und dies wird unter Bezugnahme auf Fig. 2C beschrieben.

Es ist festzuhalten, daß die Messung m„ bei Tiefe d_T im wesentlichen wiederholt wird durch m_, bei d_ wenn T₁ durch T_n ersetzt wird und T₃ durch T₄ ersetzt wird, weil sich die Sonde durch das Bohrloch bewegt. Unter perfekten Meßbedingungen sollte demgemäß m- gleich m, sein. Unter typischen Bohrlochmeßbedingungen jedoch gibt es verschiedene bekannte Gründe warum dies nicht der Fall ist. Selbst wenn kleine statistische Variationen erwartet werden können, bspw. wenn akustische IntervallaufZeitmessungen gemacht werden, erhält man eine verbesserte Messung durch Mittelwertbildung von m~ bei d-j. und m₃ bei d, zum Erzielen eines Meßwertes der bezüglich solcher statistischer Veränderungen kompensiert ist. Während eine vergleichbare statistische Kompensation verwirklicht werden kann durch Wiederholung der Messung bei d._ würde eine solche wiederholte Meßwertaufnahme den Arbeitszyklus der Sonde auf die Hälfte herabsetzen. Im Gegensatz dazu wirdÄeine Erhöhung

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der Meßrate erforderlich um dieses Ergebnis zu erzielen, in dem die bereits ableitbaren Meßwerte nu und m., kombiniert werden. Darüberhinaus gibt es wie später erläutert wird andere Gründe, warum es zu bevorzugen ist, unterschiedliche Wandler und selbst unterschiedliche Sondenpositionen zu verwerten, um Messungen für solche Kombinationen abzuleiten.

Man erkennt, daß andere Messungen auch in vorteilhafter Weise kombiniert werden können um Kompensationen für zufälliges Rauschen oder unterschiedliche Wandlereinflüsse und deren relative Positionen im Bohrloch zu erzielen, wenn dies auch nicht in Fig. 2C dargestellt ist. Bspw. könnte m_ bei Tiefe d„ zusammen mit m., bei d_T kombiniert werden.

In einigen Fällen können auch Meßwerte wie nu und m^ verglichen werden um Bohrlochstörungen zu ermitteln, etwa eine Schrägstellung der Sonde. Ein Vergleich solcher Messungen kann eine Anzeige für die Bohlochkompensation liefern, die auf den Grundmeßwert angewandt wird und damit eine Anzeige bezüglich der Verläßlichkeit der bohrlochkompensierten Meßwerte.

Wie oben beschrieben sind nicht alle vier Meßwerte in jeder Meßwertabfolge notwendig um eine kompensierte Messung zu erhalten noch ist es erforderlich, jede Messung nach einzelnen Sendeimpulsen durchzuführen wie dies beschrieben wurde. Wie jedoch in Fig. 2A bis 2C dargestellt und unten zusammengefaßt, wird jede einzelne Messung mindestens zweimal in unterschiedlichen Kombinationen verwertet um zwei unterschiedliche bohrlochkompensierte Meßwerte eines ausgewählten Bohrlochintervalls abzuleiten entsprechend zwei unterschiedlichen Sender- Empfänger-Abständen:

Tabelle 1

1) m und m.. bei d-j. ( Intervall T₂ - T₁ bei Betrieb von T₃)

2) m.. und m.. bei d- ( Intervall T₃ - T. bei Betrieb von T-)

3) m₄ und In₃ bei d-j. ( Intervall T₃ - T₁ bei Betrieb von T₄)

4) m. und m- bei d_L (Intervall T₃ - T. bei Betrieb von T₁)

5) m₂ bei d-j. (T₃ nach T₁) und m₃ bei d, (T₄ nach T₂)

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6) in- bei dj^ ( T₃ nach T₁ ) und In₃ bei d_L (T₄ nach T₃)

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird jede Messung m.. , m», iru und m. in der Meßwertspeichervorrichtung 22 für jedes Tiefeninkrement d_T d_{T 1}, ... usw. gespeichert; jedes Inkrement liegt in der Größenordnung von 15 cm oder darunter.

Wenn die Meßwertspeicherkapazität begrenzt ist, ist es vorteilhaft einige der Messungen zu kombinieren, um die benötigte Kapazität minimal zu halten. Beispielsweise können die Meßwerte m.. und m„ für das gleiche Tiefeninkrement (s. Fig. 2A bei Position I und Tiefeninkrement d^.) in der Meßwertauswahl und Kombinationsvorrichtung 24 subtrahiert werden um einen neuen Meßwert m,- = m_ ~ m. zu bilden der seinerseits gespeichert werden kann und damit m, und m- ersetzt oder wenn hinreichend große Speicherkapazität : vorhanden ist, als zusätzlicher Meßwert gespeichert wird.

Bei der Bewegung der Wandleranordnung durch das Bohrloch von d_T nach d_T können andere Meßwerte kombiniert werden um Austausch oder zusätzliche Meßwerte zu bilden. Bei der Bewegung der Anordnung zur Tiefe d_L (s. Position L in Fig. 2) wird ein vollständiger Satz von Meßwerten erzeugt. Die vorhergewonnenen sind nun zugänglich vom Speicher 22A und jene, die bei Tiefe d_L gewonnen werden, sind nun als laufender Meßwert zur Verfügung. Es ist demgemäß möglich, diese erzeugten Meßwerte zu kombinieren um kompensierte Meßwerte für das Bohrlochintervall, das in Fig. 2 unterhalb d_T gezeigt ist, zu gewinnen.

Beispielsweise kann man durch Subtraktion von m.. von m₃ erzeugt bei d_L der laufenden Tiefe bei Position L nach Fig. 2A und Kombinationen dieses Ergebnisses mit den Meßwerten m_ und m.. bei d_T vorher erzeugt bei Position I oder deren vorhergehender Kombination m,- bei d-, die bohrlochkompensierte Messung für das Bohrlochintervall gewinnen, das in Fig. 2 dargestellt ist, entsprechend der kurzen Sender-Empfänger-Distanz - Untersuchung.

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Die obigen Kombinationen ergeben sich für ein akustisches Logg durch Addition von zwei At Meßwerten für das gleiche Bohrlochintervall eines entsprechend einer Zweiempfängermessung und das andere entsprechend einer Zweisendermessung, um die gewünschte Bohrlochkombination zu erzielen. Abhängig von dem Abstand zwischen Paaren gleichartiger Wandler kann das Ergebnis eine Neukalibrierung erfordern. Wenn beispielsweise der Abstand 30 cm beträgt, so erzielt man den korrekten Wert &t wie durch den Ausgang A angedeutet, durch Division der Endkombination durch die Zahl 2.

Zusätzlich zur Kombination dieser beiden At Meßwerte wie oben beschrieben könnten verschiedene Messungen an verschiedenen Tiefenniveaus verglichen werden um die Bohrlochzustände, die eine Kompensation erfordern, anzuzeigen oder in einer solchen Weise kombiniert werden, daß man durchschnittliche Meßwerte erhält. Beispielsweise können nu bei d (s. Fig. 2C bei I) und m, bei d_T (s. Fig. 2C bei J) addiert werden oder gemittet werden, um m, zu bilden. Diese mittelwertbildenden Meßwerte können dann kombiniert werden um Δ. t Meßwerte zu liefern oder zu anderen Zwecken.

In Fig. 3A und 3B sind typische Schaltkreise für an der Oberfläche und im Bohrloch befindliche Anordnungen dargestellt, zur Ausführung der Sender und Empfängerauswahl Aufnahme und Kombination einzelner Meßwerte in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Zwar sind Schaltkreise dargestellt zur Lieferung von kompensierten akustischen Laufzeitmessungen oder können ähnliche Schaltkreise verwendet werden für kompensierte Amplitudenverhältnismeßwerte bspw. durch Modifikation der Schaltkreise nach Fig. 3A und 3B um auch Signalamplituden oder Verstärkungsgradeinstellinformationen zu gewinnen zusammen mit den Laufzeitmeßinformationen. Die Amplitudeninformation kann verarbeitet werden, entsprechend der Lehre des oben diskutierten US-PS 3 524 162.

Eine allgemeine Beschreibung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 3A und 3B wird nachstehend wiedergegeben gefolgt von

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einer ins einzelne gehende Erläuterung.

Allgemein gesprochen beginnt die Meßsequenz mit einem Tiefenimpuls entsprechend einem Tiefeninkrement und danach erfolgt die Ansteuerung der einzelnen Sender und Empfängerselektionszyklen um die Sequenz zu vollenden. Vier Zyklen und zugeordnete logische Modus¹ sind in der unterstehenden Tebelle II wiedergegeben, um entweder Sender T^ oder den weiter entfernten Sender T. auszuwehen und den Empfänger T~ oder den weiter entfernten Empfänger T₁.

Diese logischen Modus mit M und M oder N und N bezeichnet werden verwendet um jeweils den richtigen Sender bzw. Empfänger auszuwählen wie später zu beschreiben. Die LaufStreckenabschnitte nach Tabelle II für jeden Meßwert sind in Fig. 4A ( später erläutert) dargestellt, und sind gültig ebenso für entweder die Kontaktschlittenausführung die dargestellt ist oder für eine Dornausführung der Sonde.

Es folgt Tabelle II :

	Modus	N	Tabelle II	Empfänger	Strecke	+D	Messung
Zyklus Nr.	M	N	Sender	T2	A+B	+E	m1
1	M	N	T3	T1	A+B+C	+H	m~
2	M	N	T3	T2	F + G	+J	ITl3
3	M	T4	T1	F+G+I		m4
4	T4

Der ausgewählte Sender wird angesteuert und das sich ausbreitete Signal wird an dem ausgewählten Empfänger empfangen verstärkt mit einer Verstärkungsgradeinstellung, die angemessen ist für den jeweiligen Senderempfängerzyklus und nach oben übertragen. Ein Bezugszeitimpuls wird erzeugt in einer festen zeitigen Beziehung zu der Ansteuerungszeit des Senders und verwendet als

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eine Basis für Kompensation von Signalverlusten im Kabel und als ein Zeitreferenzpunkt zum Gattern der Signaldetektorschaltkreise die verwendet werden für das Erfassen der Eintreffzeit des empfangenen Signals. Zeitmessungen werden durchgeführt durch Gatterung von Taktimpulsen in einen Zähler beginnend mit dem Sender Ansteuerreferenz impuls und beendet mit der Erfassung. Der Zählerinhalt wird dann die einzelne Messung M die oben bereits diskutiert wurde unter Bezugnahme auf die vorgehenden Figuren. Diese Messungen werden gespeichert oder aufgezeichnet entsprechend ihrer Zyklusposition für die weitere Verarbeitung.

Für die ins einzelne gehende Erläuterung wird nun auf Fig. 3A Bezug genommen. Die Sequenz beginnt mit einem Tiefenimpuls vom Tiefenimpulsgenerator 305 der eine Rateosillatorsteuerung 310 und einen Taktgeber 324 startet. Der Osillator 310 und der Taktgeber 324 wirken zusammen zur Erzeugung von Steuersignalen mit einer Rate derart, daß mehrere vollständige Sequenzen von vier Zyklen jeweils pro Sekunde ablaufen. Taktimpulse werden dem Zyklusverschlüssler 303 zugeführt, der vier Zyklussteuerimpulse erzeugt verwendet als Binärzustände von M und N; das heißt, M, M, N und N durch Steuerung von Logikschaltkreisen zur Erzeugung von Modussignalen welche die Modus¹ der Tabelle II präsentieren. Die Zyklussteuerimpulse werden verwendet um die Steuerlogik 331 und 332 zu synchronisieren zum Auswählen einer neuen Sender-Empfänger-Kombination und zum synchronisieren eines im Bohrloch befindlichen Verstärungsfaktorsystems 33 4 zwecks Einstellung der Verstärkungsfaktoren die angemessen sind für die empfangenen Signale jedes Zyklus.

In Fig. 3C ist ein Zeitdiagramm dargestellt zur Ilustration der zeitlichen Beziehungen zwischen den Taktimpulsen (Zeile;1) von Taktgeber 324, M und N Binärmodussignal (2 und 3) von der Steuerlogik 331, Zyklussteuerimpulse (4, 6, 8 und 10) und deren verzögerten Gegenstücken (5, 7, 9 und 11) von Zyklusverschlüssler und Zählerrücksetz und Aufwärts- Abwärtssteuerkontrollimpulsen (12, 13, 14 für Zähler Nr. 1, 2 bzw. 3) von der Steuerlogik 332, verwendet in den Oberflächenschaltkreisen nach Fig. 3A zur

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Sychronisation der untertage befindlichen Schaltkreise dargestellt in Fig. 3B.

Zwar sind die tatsächlich vorhandenen Schaltungen etwa Rechteckwellengeneratoren bspw. die verwendet werden können um diese Signale und Impulse zu erzeugen sowie deren verzögerte Gegenstücke aus Gründen der Vereinfachung der Schaltungsdiagramme nicht dargestellt, doch ist die Technik zur Herstellung solcher Schaltkreise dem Fachmann bekannt. In ähnlicher Weise sind zur Vereinfachung der Diagramme nicht alle Verbindungen zwischen den verschiedenen Schaltkreiskomponenten dargestellt, die mit diesen Signalen und Impulsen durchgeführt sind um Gatter zu entsperren, Kodes auszuwählen, Zähler rückzusetzen oder dgl.. Die Identität jedes einzelnen oder Alternativensignals und Impulses ist dort dargestellt wo es angemessen erscheint.

Aus Fig. 3C kann man erkennen, daß ein Tiefenimpuls beginnend mit einer Serie von Taktimpulsen 1 bis 9 ( gezeigt auf Zeile1) zur Deffinition einer vollständigen Meßsequenz wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 und Tabellen I und II erläutert. Bei dem ersten Taktimpuls wählt das Modussignal M T, an (Zeile2) und N wählt T- an (Zeile 3) um den Zyklus CI zu beginnen zwecks Gewinn von m₁. Zähler Nr. 1 (gezeigt bei 391 in Fig. 3A) kann zurückgesetzt werden (RS) ( wie in Zeile 12 Fig. 3C gezeigt) bei der aufsteigenden Kante des Steuerimpulses von Steuerlogik 332. Danach beginnt der Zähler Nr. 2 Taktimpulse von dem Hochfrequenztaktgeber 389 zu zählen, wenn er an diesen angegattert ist über Taktgatter 39O während des ersten Abschnitts von Zyklus CI (Zeile 4). Normalerweise wird der Zähler Nr. 1 gestoppt durch die Empfängersignaldetektion vor dem Ende dieses Abschnitts bei Taktimpuls 2 und falls nicht kann dieser Impuls oder ein verzögerter Impuls CI¹ verwendet werden, um Zähler Nr, 1 zu stoppen, doch wäre in diesem Falle sein Zählstand ungültig.

Die Aufwärts- Abwärtszähler Nr. 2 und Nr. 3 sind bei 394 bzw. 394A in den Schaltkreisen dargestellt als 24A bzw. 24B in Fig. 3A und werden verwendet in Verbindung mit Speichern Nr. 1 und Nr. 2 ebenfalls dort gezeigt, zur Kombination der jeweiligen

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Meßwerte für jeden Zähler in dem aufwärts (+) oder abwärts (~) Modus wie angedeutet auf den Zeilen 13 bzw. 14 von Fig. 3C. In ähnlicher Weise sind die Zähler Nr, 2A, Nr. 2B, Nr. 3A und Nr. 3B in gestrichelten Linien in Schaltkreisen 24A bzw. 24B in Fig. 3A angedeutet.

Beispielsweise ist der Zähler Nr. 2 des Schaltkreises 24A aus Fig. 3A dargestellt (Zeile 13) beim Abwärtszählen bei Taktimpuls 1 und wie im einzelnen später zu beschreiben zählt er abwärts während des ersten Teils von Zyklus 1 wenn m¥ , wobei der Stern andeutet, daß die Messung tiefenverzögert oder gespeichert war von einer vorigen m^ Messung bei einer größeren Tiefe, bspw. der Eingang ist von Speicher Nr. 1, dann bei Taktimpuls 2 immer noch im Abwärtsmodus, ist der laufende nu Wert der Eingang zum Zähler Nr. 2 direkt vom Zähler Nr. 1; das heißt, ohne Verzögerung oder Speicherung da Zähler Nr. 1 den laufenden Meßwert nach dem ersten Teil jedes Zyklus enthält. Demgemäß hat beim Taktimpuls 3 der Zähler Nr. 2 ~n& ~ m.. akumuliert und wird dann in einen Aufwärtszählmodus (+) geschaltet. Dann ist während des ersten Teils von Zyklus 2 m? der Eingang von Speicher Nr. 1 zur Addition von + m* und während des letzten Teils von Zyklus 3 (bei Taktimpuls 6) ist der laufende Wert m_, gezählt während des ersten Teils von Zyklus 3, der Eingang von Zähler Nr. 1 zur Addition von +m₃ zu der vorherigen Akumulation im Zähler Nr. 2.

Am Ende von Zyklus 3 enthält der Zähler Nr. 2 ~m% ~m + mir + m_ die in dieser Reihenfolge die Eingänge bildeten. Danach zu einem geeignetem Zeitpunkt (dargestellt als während des Zyklus 4 in Zeile 13 Fig. 3C) eintreten, kann der Zähler Nr. Ausgang sein und rückgesetzt werden (RS) zum Beginn des nächsten Tiefenimpulses als nächste Sequenz wie oben beschrieben bei Impuls 1. Wie später erläutert und dargestellt in Fig. 1 und 3A bei A entspricht diese Kombination von Meßwerten einer der Bohrlochkompensierten Messungen die man gemäß der Lehre der Erfindung erzielt.

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Der Aufwärts- Abwärtszähler Nr. 3 als 394 A in Schaltung 24B von Fig. 3A gestellt, ist in ähnlicher Weise im Diagramm in Fig. 3C auf Zeile 14 erfaßt. Seine Sequenz beginnt jedoch nach dem Taktimpuls 3 anstatt bei Taktimpuls 1 wie oben für den Zähler Nr. 2 diskutiert. Bei Beginn des Zyklus 2 mit dem Taktimpuls 3 beginnt der Zähler Nr. 3 wobei er in den Abwärtsmodus geschaltet ist. Während des letzten Teils von Zyklus 2 und während des ersten Teils von Zyklus 3 sind "nu und ~w? die Eingänge. Dann beim Taktimpuls Nr. 7 wird der Zähler Nr. 3 in den Aufwärtsmodus umgeschaltet und die Meßwerte +mT +m. sind die Eingänge von Speicher Nr. 2 und direkt von Zähler Nr. 1 während Zyklus 4. Demgemäß enthält am Ende des Zyklus 4 der Zähler Nr. 3 den Wert ~m ~m* +m^f m.. Wie in Fig. 3C auf Zeile dargestellt, kann der Zählstand von Zähler Nr. 3 Ausgang sein, während des folgenden Zyklus 1 und der Zähler 3 wird dann zurückgesetzt (RS) und umgeschaltet in den Abwärtsmodus um seine Sequenz wieder bei Taktimpuls zu beginnen. Wie später erläutert, und in Fig. 3A bei B dargestellt, entspricht diese Kombination von Meßwerten einem anderen der bohrlochkompensierten Meßwerte den man gemäß der Lehre dieser Erfindung gewinnt.

Die Zyklen 1 bis 4 gemäß Fig. 3B sind in Tabelle III zusammengefaßt und werden außerdem diskutiert in der nachfolgenden Beschreibung. Mit der allgemeinen Verwendung und Zeitlage der Steuersignale Modusimpulse, Zähler und Speicher, die nachfolgend beschrieben werden, werden die einzelnen Schaltkreise von Fig. 3A und 3B erläutert. Die M und N Modur Selektionssignale erzeugt für jeden Zyklus durch die Steuerlogik 331 werden als die ersten zwei Bits eines Kodesignals verwendet.

Zu Beginn jeda:; Zyklus wird ein Kodesigna] vom Kodesender 336 in Fig. 3A übertragen nach unten zum Kodeempfanger 3 40 in Fig. 3B. Das Kodesignal braucht nur sechs Inf orinat: i onsbits zu enthalten zur Angabe dafür, welcher der beiden Sender (ein Bit) welcher der beiden Empfänger (ein Bit) und welche von 16 Versfärkungsgradeinstel1ungon (vier Bits) zu verwenden sind. Zusatz] iehe Bits für zahlreichere Vorstärkungsgrad- oder Dämpfungsei nsl e ]] ungon können wünschenswert sein um die Verstärkungsgrad-

V Ii 9 ö A 7 / () 9 B 6

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Auflösung zu erhöhen, wenn Amplituden/Dämpfungsmessungen eben falls durchgeführt werden.

Es sei nun die Betriebsweise der im Bohrloch befindlichen Schaltkreise unter Bezugnahme auf Fig. 3B erläutert. Im allgemeinen wird die Kohleübertragung zum Anschließen des ausgewählten Senders und Empfängers an entsprechende unter Tage befindliche Schaltkreise und zur Einstellung der im Bohrloch durchzuführenden Verstärkung. Als nächstes wird der ausgewählte Sender angesteuert und die Zeitzählung beginnt. Ein automatisches Verstärkungsregelsystem wird verwendet, um die Signalamplitude zu normieren durch Veränderung der Verstärkungsgrade für jeden unterschiedlichen Sender-Empfänger-Zyklus .

Im einzelnen läuft der Betrieb der im Bohrloch befindlichen Schaltkreise nach Fig. 3B so ab, daß die Codesignale vom Codesender 336 vom unter Tage befindlichen Codeempfänger 340 empfangen werden im Schaltungsabschnitt 11B aus Fig. 3B und ein Codebit, das den M oder M - Modus repräsentiert, wird zum Senderselektor 344 übertragen, der entweder den Ansteuerschaltkreis oder 354 mit T-. verbindet für M oder T. für M. In ähnlicher Weise wird das N oder N Bit zu dem Empfangsselektor 350 übertragen und entweder Empfänger T- für N oder T₁ für N wird über den Empfangsse Lektor 350 an den Verstärker 346 mit einstellbarem Verstärkungsgrad angeschlossen.

Die Verstärkungsgradbits im Signal Code (vier sind dargestellt) werden zu dem im Bohrloch befindlichen VerstärkungssnLektor 346 übertragen, welcher diese Bits dazu ausnutzt, vor eingestellte bestimmte Dämpfungsglieder und Verstärker anzuschließen um den gewünschten Verstärkungsgrad zu erzielen, der durch den Code vorgegeben wird. Die redutierenden 16 möglichen Verstärkungsgrade sind aus Gründen der Vereinfachung repräsentiert durch den in seinem Verstärkungsgrad einstellbaren Verstärker 348, gesteuert vom VerstärkungsseLektor 346. Der Verstärkungsgrad wird automatisch bestimmt durch Analyse der empfangenen Signale, wie spater noch zu erLäutern ist,im Augenblick mag es genügen festzuhalten, daß Längeren Sender-Empfängerabständen bspw. T. nach T

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relativ höhere Verstärkungsgrade zugeordnet sind als kürzeren Sender-Empfängerabständen etwa T-, T₃ .

Der Empfang im Bohrloch eines bestimmten Codes durch den Codeempfänger 340 bewirkt auch eine Konditionierung des Ansteuerimpulsempfangsgatters 360, das dann die nächst in der Bohrloch ausgesandte Sendung als ein Ansteuerimpulskommando interpretiert. Durch eine entsprechende Verzögerung mittels Verzögerungsweg 341 entsperrt der Empfang des Code auch das vorher gesperrte im Bohrloch befindliche Ausgangsgatter 342, das damit die Aufwärtsübertragung der Ausgangssignale vom Leistungs verstärker 368 ermöglicht, was andernfalls vorher zu einer Störung der Codeübertragung geführt haben könnte. Es kann demgemäß festgestellt werden, daß die Bohrlochschaltkreise aus Fig. 3B den Code dazu verwenden, die zugeordnete Elektronik zu konditionieren für den Anschluß der entsprechenden Sender und Empfänger und die Einstellung des gewünschten Verstärkungsgrades und der Gatter in Erwartung des nachfolgenden Ansteuerimpulskommandos .

Es sei nun wieder auf Fig. 3A eingegangen. Die an der Erdoberfläche befindlichen Schaltkreise werden sychron mit dem Betrieb der im Bohrloch befindlichen Logik entsperrt um den Ansteuerimpuls auszulösen und den zugeordneten Referenz impuls und das nachfolgende Empfängersignal zu empfangen. Der Zyklusverschlüssler 330 in Fig. 3A erzeugt für jeden Zyklus ein Signal, das zur Steuerlogik 332 ausgesandt wird, die ihrerseits Signale erzeugt zum Rücksetzen auf Null eines ersten Zählers 391 und je nach dem bestimmten Zyklus C. bis C. um die verschiedenen Gattersignale zu Gattern,Zählern und Signalverarbeitungsschaltkreisem zu liefern, von denen die meisten bereits unter Bezugnahme auf Fig. 3C erläutert v/urden.

Verzögerte Steuerimpulse von Zyk lusve rsclilüss ler 330 diffidieren jeden Zyklus in ünterzyklen für die Erfassung und automatische Verstärkungsregelung und für die Gatterung der vervolIständigten Strommessungen oder vorheriger gespeicherter Messungen in die S ignalverarbeit ungsanordrumg LM aus Fig. 3B

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wie das für den jeweiligen Zyklus vorzusehen ist. Wenn beispielsweise die Signalverarbeitungsschaltung 24A und 24B verwendet wird, können diese Steuersignale verwendet werden um die Zähler 394 und 394A zu leeren und zu konditionieren, daß sie den nächsten Eingang verarbeiten durch Abwärtszählen oder wenn der Eingang eine digitale Wortsendung ist, das Wort zu kombinieren mit einem negativen Vorzeichen. Nachfolgende Steuersignale veranlassen diese Zähler weitere Eingänge zu akzeptieren durch Auswärtszählen oder addieren zum vorherigen Zählstand.

Neben der Lieferung von Taktimpulsen welche jeden Zyklus zum Zylusverschlüsser 330 beginnen, liefert der Taktgeber 32 4 auch nach einer angemessenen Verzögerung eine Steuerimpuls zum Ansteuern des Pulsschaltkreises 320. Diese Verzögerung bewirkt durch in dem Taktgeber 324 vorgesehene innere Schaltungen ist so bemessen, daß ein Zeitraum vorgesehen wird, sowohl für die im Bohrloch befindlichen als auch die an der Bohrfläche befindlichen Schaltkreise konditioniert zu werden wie oben beschrieben, um den Ansteuerimpuls oder "Abfeuerungsimpuls" zu empfangen. Mit den fertigvorbereiteten Bohrloch- und Oberflächenschaltkreisen bewirkt dieser verzögerte Taktimpuls das der Ansteuerimpulsschaltkreis 320 ein Ansteuerimpuls, No (FP = firepuls) beginnt, das nach unten übertragen wird und von dem vorher konditionierten Ansteuerimpuls Empfangsgatter 360 dargestellt in Fig. 3B richtig interpretiert wi rd.

Gemäß Fig. 3D wird das Ansteuerimpulskommando durch den Ansteuerimpulsdetektor 362 gegattert und bei Erfassung bewirkt es, daß der T Generator 364 einen Bohrlochansteuerimpuls ein-

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leitet.. Dies bewirkt, daß der Sendeselektor 344 vorher ange- :;eh lossen an Senderanst euerschaltkreise 352 für T, bei Modus M oder 3^r)4 für T bei Modus M (s. Tabelle 2) den ausgewählten Sender ansteuert oder "feuert" und zwar je nach dem T-. oder T.. Der T

^J 3 4 ο

Generator 364 löst auch einen T Impuls aus, zur Verwendung als Referenzsignal sowohl durch die im Bohrloch befindlichen als auch die an der oberiläVlie befindlichen Schaltkreise. Für die Obi ιί lachcnverwciiiluinj wird dor T Impuls nach oben übertragen, übei den Lei st un<jsvo ι st ü ι ker 368 und durch das nun entsperrte Aus-

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'NSPECTED

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gangsgatter 342 zum Signalempfänger 370 und zu der automatischen Verstärkerregelung 372 die sich an der Erdoberfläche befindet (s. Fig. 3A).

An der Erdoberfläche wird der T Impuls verwendet als eine Amplitudendifferenz. Da er im Bohrloch erzeugt wird durch den T Generator 364 mit einer normierten Referenzamplitude werden die automatische Verstärkungsregelung 372,das T Gatter 374 , der Spitzendetektorschaltkreis 376 und die T Verstärkungseinstellregelung 378 (dargestellt in Fig.3A) verwendet, um an der Erdoberfläche diese normierte Amplitudenreferenz wiederzugewinnen. Demgemäß sorgt diese system^manente Steuerung für die Kompensation von Kabelverlusten Phasenverzerrungen Drift usw..

Der T Impuls wird über T Gatter 3 74 gegattert, das vorher konditioniert wurde um T zum Spitzendetektor 376 über Leitung 374A durchzulassen. Diese Konditionierung wird sychronisiert mit dem Betrieb des Ansteuerimpulsschaltkreises 320. Die Spitzenamplitude des an der Oberfläche empfangenen T Impulses erfaßt durch den Spitzendetektor 3 76 und verglichen mit einer Referenzamplitude durch den T Verstärkungseinstellschaltkreis 378, der falls erforderlich die Verstärkungsregelung 372 nachstellt zum Wiedergewinnen der Amplitude für nachfolgende T Signale auf den Pegel der Referenzamplitude. Zusätzliche Signalkonditionalschaltkreise können vorgesehen sein für Kabelverluste unter Verwendung dieser

bekannten T Signalnorm,
ο

Die T Spitzenamplitude erfaßt vom Spitzendetektor 3 76 wird ferner zu einem Amplitudendetektor 3 80 übertragen, als eine Amplitudenreferenz für die Verwendung beim Erfassen des Empfangssignals, das T folgt wie noch zu erläutern.

Der T Impuls liefert eine genaue Zeitreferenz bezogen auf die Senderansteuerung. Diese Zeitreferenz wird bestimmt durch einen Nulldurchgangsdetektorschaltkreis 3 75, der über das T Gatter 3 74 angeschlossen ist um ständig den T Nulldurchgangspunkt zu erfassen. Dieser T Erfassungspunkt wird verwendet als Beginn für die Zeitmessung durch Lieferung eines zeitbezogenen

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T Erfassungssignals als ein Startsignal für Taktgattersteuerung 388 aus Fig. 3B, die ein Taktgatter 390 entsperrt um Hochfrequenztaktimpulse von Taktgenerator 389 zum Zähler Nr. 1 durchzulassen, welcher nach dem er vorher auf Null zurückgesetzt worden ist, die Taktimpulse zu zählen beginnt. Die Frequenz der Taktimpulse sollte hoch genug sein, etwa 2,5 MHz um die gewünschte zeitliche Auflösung zu ermöglichen. Das T Erfassungssignal wird seinerseits verwendet zum ausgattern des T Gatters 374 und zum angattern eines Empfangssignaldetekto^atters 379 derart, daß nachfolgende Signale als das nächste erwartete Empfängersignal interpretiert werden. Während die Oberflächenanordnung nach Fig. 3A nun insoweit beschrieben worden ist, das mit der Zeitmessung beim Start der Taktgeberimpulszählung beginnt, sei nun wieder auf die Untertageschaltung aus Fig. 3B eingegangen.

Das T Signal erzeugt vom T Generator 364 wird um D1 bzw. D2 verzögert mittels Verzögerungsschaltkreis 365, wie in Fig. 3B dargestellt und verwendet um ein Empfangsgatter 366 zu öffnen bzw. zu schließen während eines Zeitintervalls entsprechend der erwarteten Eintreffzeit des empfangenen Signals. Diese Verzögerungen verändern sich selbstverständlich je nach dem Abstand zwischen Sender und Empfänger und können in ansich bekannter Weise ermittelt werden.

Nach der Ausbreitung in der Formation läuft der akustische Impuls ausgesandt von dem angewählten Sender durch das Bohrloch und die Formation und wird empfangen von dem ausgewählten Empfänger, der vorher durch den Empfängerselektor 350 an einen bereits voreingestellten verstärkungsvariablen Verstärker 348 angeschlossen worden ist. Die Auswahl und die Verstärkungsgradeinstellung wurden oben unter Bezugnahme auf den Betrieb des Kodeempfängers 340 erläutert. Das empfangene Signal gelangt durch das nun entsperrte Empfangsgatter 366 wie oben beschrieben und zu dem ebenfalls erwähnten Leistungsverstärker 368 und das noch immer offene Ausgangsgatter 342 von wo es zu den Oberflächenschaltkreisen nach Fig. 3A übertragen wird.

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Dort wiederum entsprechend Fig. 3A wird das verstärkte Empfängersignal, das hier mit R bezeichnet wird, empfangen und rekonditioniert am Signalempfänger 3 70 und verstärkt durch die Systemverstärkungsregelung 372 oben beschrieben damit man eine kabelkompensierte Amplitude erhält. Es wird dann durch ein Empfängerdetektorgatter 3 79 gegattert, vorher konditioniert durch ein T Empfangssignal erzeugt durch den Nulldurchgangsdetektor 375, damit das Signal zu dem Erfassungsschaltkreis 380 bis gelangen kann.

Wie in Fig. 3A illustriert, wird das Eintreffen des empfangenen Signals R erfaßt durch gleichzeitiges Vergleichen der R Amplitude im Amplitudendetektor 380 mit einer T Referenzamplitude geliefert vom Spitzendetektor 3 76 und Überprüfung von R mit einem Mülldurchgangsdetektor 382 und einem Spitzendetektor 384. Ein typisches R Signal ist in Fig. 9A dargestellt. Es besitzt positive und negative Halbwellen, deren Amplitude während der allerersten Halbwellen zunimmt. Wie in der Schaltung nach Fig. 3A dargestellt, sind drei Bedingungen erforderlich für die Erfassung: 1) ein Mülldurchgang muß erfaßt worden sein durch den Nulldurchgangsdetektor 3 82 welche Erfassung intern verzögert worden ist durch eine Verzögerung entsprechend etwa einer Halbwelle, 2) die nachfolgende Amplitude von R verglichen durch den Amplitudendetektor 380 muß einen kleinen Bruchteil der T Referenzamplitude überschreiten und 3) eine R Amplitudenspitze muß erfaßt werden durch

den Spitzendetektor 384 innerhalb der Halbzyklusverzögerung nach der Nulldurchgangserfassung. Alle drei Erfassungskreterien werden zu einem UND Gatter 385 übertragen, derart daß das erste Auftreten einer Amplitude welche eine Schwellenamplitude übersteigt, in Bezug gesetzt auf die T Amplitude, der ein Nulldurchgang in entsprechender Polarität vorausgeht und der eine Amplitudenspitze der gleichen Polarität innerhalb einer Halbzyklusverzögerung folgt, die Erfassung beendet.

Eine R Erfassungsanzeige bildet den Ausgang vom UNDGatter

385 und veranlaßt den Haltekreis 386 die Spitzenamplitude erfaßt vom Spitzendetektor 384 zur Verwendung bei dem Einstellen der unterirdischen Verstärkung zwecks nachfolgenden Empfanges zu

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halten und zwar mit der gleichen Sender-Epfänger-Kombination in Kooperation mit dem unter Tage befindlichen Verstärkungsgrad Einstellschaltkreis 334. Unabhängige Verstärkungsgradeinstellungen werden durchgeführt /gespeichert in dem unter Tage Verstärkungsgrad Einstellschaltkreis 334 für die spätere Verwendung mit entsprechenden Zyklen. Darüberhinaus werden diese Verstärkungsgrade bestimmt für denselben Teil des Signals der für die Messung verwendet wurde. Eine weitere Beschreibung dieser automatischen Verstärkungsgradeinstelltechnik findet sich in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung SN 52 8 693 (1974) und 528 694, als cip hinterlegt unter 678 643 (1976).

Ein R_v Erfassungssignalausgang vom UND-Gatter 3 85 wird verwendet, um das Empffigssignalgatter 3 79 rückzusetzen, wie oben beschrieben, und, was noch wichtiger ist, um die Taktgattersteuerung 388 dazu zu bringen, die Taktimpulse, die vom Taktgeber 3 89 kommen, zu sperren. Diese Impulse waren vorher zugeschaltet worden zum Zähler 391 mittels Taktgatter 390 durch die T_-Erfassung, wie oben beschrieben. Demgemäß werden die T_n und

die R -Erfassung verwendet, um die Bestimmung einer Taktimpuls-λ

zählung zu bewirken, entsprechend der Zeitmessung für diesen gegebenen Zyklus. Auf diese Weise enthält nun der Zähler Nr. die Anzahl von 2,5 MHz Taktimpulsen entsprechend der Laufzeit

relativ zu T und den emfpangenen Signalerfassungen. Der Zählstand im Zähler 1 kann seinerseits als einzelne Zeitmessung betrachtet werden, entsprechend dem jeweiligen Meßzyklus, wie etwa m₁ für Zyklus 1, m_? für Zyklus 2 usw.. Der Inhalt des Zählers Nr. 1 bei Beendigung der Zählung kann dann übertragen werden über verschiedene Gatter zu Auswerteanordnungen entsprechend den Zeittabellen nach Fig. 3C, bewirkt durch entsprechend verzögerte Steuerimpulse C vom Zyklusverschlüssler 330.

Wenn beispielsweise die einzelnen Messungen für spätere Ver arbeitung aufzuzeichnen sind, veranlassen die verzögerten Steuerimpulse CJ bis Ci jeweils die Überführung der Zählstände entsprechend m. bis m über Gatter 392B zu einem entsprechenden Aufzeichnungsgerät, das am Punkt C angeschlossen ist, etwa ein Digital-Magnetband-Recorder (nicht dargestellt).

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- 33 -

- ys -

Alternativ werden einzelne Zyklussteuerimpulse verwendet, um selektiv die Zählstände in den Speicher und Zählerkreis 24A einzugeben, um ein einziges kompensiertes Signal zu erzeugen, und in die ähnliche Schaltung in 24B, falls zwei unterschiedliche, abstandskompensierte Signale erwünscht sind. Diese Schaltkreise erfüllen die Beziehungen für die Kombination einzelner Messungen, die in Tabelle III dargestellt sind:

Tabelle III

Steuer	Gatter	Verbindung	.1	nach	2	Sählstände der Zähle	1	C Nr.2	: Nr. 3	j	m4 m4
impulse	messung	von		CNr.	ι	C Nr.		In1*	B
C1			.1	MNr.	2				Ausgang
C1 '	m1	M Nr. 1	1	CNr.	Δ	m1		"in.. _m.. *	Rückstellung
		CNr		CNr.	1			-in- — m.· 5Ir
C2	m2,		2	MNr.	3				-m2
C2·	m2	MNr	1	CNr.		m2
		CNr	2	CNr.	(N CM				3 ~ 2
C3	m3^		2 3	MNr. CNr.	3			3 2 —m.. _in.
C31	m3	MNr.	CNr.		m3		A
C4	1V	CNr.				Ausgang Rückstellung
C41	m4	MNr.		m4
MNr. CNr.

Messung von vorherigen Position

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-X-

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Die obige Tabelle III illustriert den allgemeinen Zyklus für jede Messung m. Während des primären Abschnitts des Zyklus - hier als Unterzyklus C bezeichnet - werden Taktimpulse im Zähler Nr. 1 (C Nr. 1) akkumuliert für die neue Messung bei der jeweiligen laufenden Tiefe d_T, wie beispielsweise in den Fig. 2A und 2B dargestellt. Die entsprechende Messung m , die an der vorhergehenden Position d gemacht wurde in dem Beispiel, wird vom Speicher M zu einem zweiten Zähler übertragen, der vorher konditioniert worden war für den Zyklus, um abwärts zu zählen oder zu subtrahieren, oder um aufwärts zu zählen oder zu addieren, beispielsweise. Dies schafft Speicherraum im Speicher für die laufende Messung derart, daß der Speicher nur eine Kapazität für eine Anzahl von Messungen haben muß, die zwischen d und d gewonnen werden, weil die laufende Messung m (bei d_T) die Messung m (gespeichert bei d_T) ersetzen kann.

J J.

Der nächste Unterzyklus C beginnt nach einer hinreichend langen Verzögerung, daß die laufende Messung vollendet werden konnte, d.h. nachdem das erwartete Signal von dem Untertagemeßort empfangen worden ist, erfaßt worden ist, und C Nr. 1 die Zählung beendet hat. Dann wird m von Zähler Nr. 1 zum Speicher M durchgeschaltet und ersetzt die entsprechende vorherige Messung nr . Während des Unterzyklus C wird m ebenfalls überführt zum jeweiligen zweiten Zähler C Nr. 2 oder C Nr. 3 für diesen Zyklus. Wie für die beiden kompensierten Messungen A und B illustriert:, geht jedes m seinerseits zu einem Speicher M und einem zusätzlichen Zähler; z.B. m geht zu M Nr. 1 und C Nr. 2; m zu M Nr. 1 und C Nr. 3; m zu M Nr. 2 und C Nr. 2 und m. zu M Nr. 2 und Nr. 3. Demgemäß speichert jeder Speicher M zwei unterschiedliche m und die Zähler C Nr. 2 und C Nr. kombinieren zwei laufende m und zwei vorher gespeicherte m .

Die Überprüfung der Fig. 3A und 3B mit der Tabelle III läßt ohne weiteres erkennen, daß beide Messungen und Vorrichtungskomponenten mehreren Aufgaben dienen. Die gleichen Steuerung, Verstärker, Kabelkompensation, Verstärkungsregelung, Zeitreferenz, Erfassungsschaltkreis, Hochfrequenztaktgeber und Taktpulszähler werden verwendet für jede einzelne Messung. Dies führt nicht nur zu preisgünstigeren Anordnungen, sondern bewirkt auch eine Kompensation für

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systematische Meßfehler, wie im einzelnen noch zu erläutern. Zunächst ist nur darauf hinzuweisen, daß bei einer Komponenten Umgenauigkeit die zu einem Fehler von m,. führt, m« , iru und m. ebenfalls um den gleichen Betrag und in der gleichen Richtung verfälscht sein werden. In Übereinstimmung mit den Vorteilen der vorliegenden Erfindung jedoch werden diese Fehler, wenn solche systematisch fehlerhafte Messungen kombiniert werden, wie oben beschrieben auskompensiert ebenso wie ein systematischer Fehler infolge einer Schrägstellung der Sonde bspw. kompensiert wird.

Wie oben diskutiert und in Tabelle III dargestellt, werden verschiedene Messungen typischerweise zweimal verwendet zunächst als Referenz zu den Empfängern und dann mit den Sendern. Die Steuerlogik 332 liefert die Steuerimpulsmodussignale welche es ermöglichen, den Zählstand des Zählers Nr. 1 in die gegatterten Speicher oder Zähler zu übertragen, die verwendet werden, um die Meßkombinationen durchzuführen. Bspw. kann nach Beendigung des ersten Meßzyklus m₁ der wie durch Tabelle II angegeben, der T,, T~ Messung entspricht wie Fig. 3A illustriert, der Taktsteuerimpuls C1 oder vorzugsweise eine verzögerte Version desselben C1' wie in Tabelle III oben gezeigt verwendet werden, um den Zählerstand zu dem Speicher im Schaltkreis 24 durchzugattern. Vorzugsweise wird der früher liegende C1 Impuls verwendet um eine feuergespeicherte Messung aus dem Speicher auszugattern. Die zeitlichen Beziehungen für die verschiedenen M,N, C und C (verzögerten) ständigen Kombinationen für die jeweiligen zugeordneten Messungen m₁ bis m. wurden bereits unter Bezugnahme auf Fig. 3C beschrieben. Diese Beziehungen werden nun im einzelnen erläutert unter Bezugnahme auf die jeweiligen Schaltkreiskomponenten.

Ein Speicher wird verwendet um Messungen m zu verzögern, die in einer früheren Position wie etwa d gemäß Fig. 2 gemacht wurden, so daß sie kombiniert werden können mit laufenden Messungen die sich im Zähler Nr. 1 befinden. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Zählstand des Zählers Nr. 1 über Gatter 392 zum Speicher Nr. 1 durchgegattert und zwar sowohl bei Vollendung des Zyklus Nr. 1 wie auch des Zyklus Nr. 2 um die Meßwerte m^

und m zu speichern. Nachdem die Anzahl der vollständigen Zyklen entsprechend der Bewegung des Wandlerfeldes aus der mit d_T bezeichneten Position in die mit d_T bezeichnete Position in Fig. 2A gespeichert worden sind stehen diese Messungen zur Verfügung vom Ausgang des Speichers Nr. 1 derart, daß Steuerimpulse angeschaltet an Gatter 396 diese vorher gespeicherten Meßwerte für die Verwendung in Zähler Nr. 2 ausgattern. Auf diese Weise wird C1 ' m.. bei d und C2' in ähnlicher Weise m„ bei d_ veranlassen durch Gatter 392 in Speicher Nr. 1 gegattert zu werden und zwar in Serienabfolge. Dieser Speicherprozeß von m.. und m_ im Speicher Nr. 1 wird fortgesetzt bis bspw. bei d- die feuergespeicherten Meßwerte als Ausgang des Speichers zur Verfügung stehen. Zu diesem Zeitpunkt würde der Steuerimpuls C1 ' fortfahren neue m.. Meßwerte dem Speicher zuzuführen wie auch dem Zähler Nr. 2 über Gatter 393.

Wie bereits erläutert wurde der Zähler Nr. 2 vorher vor C1 konditioniert um nachfolgende Eingänge in Abwärtszählrichtung zu verwerten. Wenn demgemäß C1 dem Speicher Nr. Ausgangsgatter 396 zugeführt wird, wird iru* entsprechend der vorher gespeicherten m * Messung bei d zum Zähler Nr. 2 gegattert. Bei einer verzögerten Version von C1, mit C1' bezeichnet, wird auch das laufende m zum Zähler Nr. 2 und zum Speicher durchgegattert. Auf diese Weise werden m..* bei d_T und m. bei d_T zum Zähler Nr. 2 gegattert und in dem gleichen Sinne kombiniert, das heißt entweder durch Fortsetzen des Abwärts zählen s für deren kombinierte Zählung oder aufaddiert und negativen Vorzeichen. Demgemäß befindet sich im Zähler Nr. am Ende des C1 Zyklus -m., bei d_L -m-i* bei d_. Der nächste Taktzyklus C2 würde m₂* bei d^. übergatterter 396 zum Zähler Nr. 2 addieren, der jedoch nun so konditioniert ist, daß er Eingangssignale in positivem Sinne interpretiert und damit aufwärts zählt. Dann würde das laufende n^ bei d. gespeichert werden. Deshalb würde am Ende eines jeden C2 Zyklus der Zähler Nr. 2 m„^ bei d_T - _mi bei d_T - m.,* bei d_T enthalten. Während des nächsten Taktzyklus C3 würde die Messung m bei der laufenden Tiefe d_T übergatterter 393 dem Zähler Nr. 2 zugegattert, der immer

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noch in seinem Additionsmodus arbeitet, derart, daß das Resultat wird: m, bei d + m^ bei d - m₁ bei d_T -Hi₂* bei d . Danach wird bei einem nachfolgenden passenden Taktimpuls hier als C4¹ illustriert, der Zählstand des Zählers Nr. 2 ausgegattert übergatterter 39 7 zum Punkt A als das kompensierte Signal. Wo die Senderempfängerauswahl in Übereinstimmung mit Tabelle II erfolgt war, entspricht das kompensierte Signal A einer kurzen Sender-Empfänger-Distanz Untersuchung. Zähler Nr. 2 wird danach rückgesetzt und die Verarbeitung für ein anderes kompensiertes Signalmuster entsprechend dem nächsten sequentiellen Tiefeninkrement begann in der obenbeschriebenen Weise _a

Für eine Untersuchung B mit großen Sender-Empfängerabstand kann die entsprechende Schaltung 24B dargestellt in Fig. 3A mit getrenntem Speicher Nr. 2 und Zähler Nr. 3 zugeordneten Gattern verwendet werden. In 24B wurden diese Komponenten mit den gleichen Zahlen wie in 24A markiert, die jedoch nun eine zusätzliche Markierung "A" aufweisen. Natürlich werden diese "A" Gatter durch andere Steuerimpulse gesteuert wie oben angegeben, da sie unterschiedliche Messungen umfassen, die zu unterschiedlichen Zeiten ablaufen. Wie in dem Zeitdiagramm nach Fig. 3C für die Zeitlagen der Schaltkreise nach Fig. 3A faßt Tabelle III die Arbeitsgänge beider Schaltkreise 24A und 2 4B in Ausdrücken der Steuerimpulse der Zählrichtungen und Zählstände der verschiedenen Zähler und Speicher nach Fig. 3A und verwendet zur Ableitung der beiden kompensierten Signale A und B zusammen.

Man erkennt, daß wenn beide Werte A und B gewünscht werden, die Speicher 1 und 2 ohne weiteres kombiniert werden können, da ihre Eingangs-und Ausgangsfunktionen mit getrennten Steuerimpulsen ablaufen und die xMessungen m- bis m. in der Reihenfolge gespeichert werden können und in derselben Reihenfolge wiedergewonnen werden können. Ein geeigneter Speicher ist beschrieben in der US-Patentanmeldung S.N. 571 497 (1975), einer CIP von S.N. 384 228 (1973). Immer dann wenn eine neue Messung wie zum Beispiel m. fertig ist, wird die älteste entsprechende Messung aus dem Speicher abgezogen, derart, daß die neueste Messung die älteste Messung ersetzt und der Speicher auf Austauschbasis arbeitet, womit die Speicherkapazität erhalten wird.

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Man erkennt ohne weiteres wie die zusätzlichen Messungen nu bis m. gewonnen werden und verarbeitet werden und zwar aus der obigen Erläuterung zu In₁ , wobei die Steuerlogik und Definitionen um diese Messungen zu gewinnen aus Tabelle II entnommen werden können und die Verarbeitungslogik aus Tabelle III. Es sollte festgehalten werden, daß die Erfindung praktiziert werden kann durch Lieferung einer einzigen kompensierten Messung hier entweder als A oder als B illustriert, wobei demgemäß nur ein einziger Speicher oder zusätzlicher Zähler zusätzlich zu Zähler Nr. 1 erforderlich wäre. In diesem Falle können zwei Messungen kombiniert werden, wie sie gewonnen wurden und nur das Ergebnis kann gespeichert werden. Die beiden laufenden Messungen würden nicht gespeichert werden müssen.

Es sollte ferner festgehalten werden, daß die durch Schaltungsanordnung 2 4A und 2 4B vorgenommene Verarbeitung durch einen digitalen Mikroprozessor erfolgen kann, mit dem ihm normalerweise zugeordnete Speicher als Ersatz für die Speicher 395 und 395A und unter Ersatz der Zähler 394 und 394A durch die ihm ebenfalls üblicherweise zugeordneten arimetischen Register wobei sein Steuerprogramm die Steuerimpulse verwendet um die angegebenen Übertragungen zu und von den Speichern und Registern zu bewirken. Wie oben angegeben können diese Verarbeitungen auch bewirkt werden durch Verwendung des Ausgangs C aufgezeichnet auf einem digital Bandspeicher, dessen Daten dann später als Eingänge einem Digitalrechner für allgemeine Zwecke zugeführt werden und mit einem entsprechenden Steuerprogramm bearbeitet werden.

In Fig. 4A ist ein Wandlerschlittensupport dargestellt, der relativ zu der gewünschten Wandlungskontaktposition parallel zur Bohrlochwandung gekippt ist. Eine solche Schrägstellung kann bewirkt sein durch eine Mehrzahl von mechanischen Problemen etwa bei dem Gestänge zwischen Schlitten und Dorn, durch unrichtige Seitenwandlungsdruck usw. . Leider kann es passieren, daß das Auftreten dieses Schrägstellungsproblems sich nicht auswirkt auf die Gestängedurchmessermessung oder Druckmessung gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung kann jedoch nicht

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"-"-so

nur die Schrägstellung erfaßt werden sondern auch gleich ihr Effekt kompensiert werden.

Das Wandlerfeld nach Fig. 4A ist so angeordnet, wie es zur Erläuterung für Fig. 2A und 2B unterstellt worden war, das heißt, das Empfängerpaar T. und T₂ befindet sich an der oberen Seite und das Senderpaar T^. und T. an der Unterseite des Schlittens.

Wie in Tabelle I die bereits erläutert wurde, niedergelegt, erfolgen vier Messungen zwischen unterschiedlichen Kombinationen dieser Wandler. Zwei Binärmodus ' M und N werden verwendet um die Sender-und Empfängerselektion zu codieren welche die Signalpfade steuert. Gemäß einem Vorteil der neuartigen Wandleranordnung erfolgt eine Kompensation für Bohrlochpfadlängenunterschiede infolge entweder Schrägstellung oder Bohrlochauswaschung zwischen den naheliegenden und den fernliegenden Wandlern in dem Paar durch Umkehrung der Meßrichtung der nahen und fernen Wandler das heißt der ferne Wandler wird zum nahen Wandler und umgekehrt. Diese Möglichkeit ist vorgesehen durch Verwendung eines Paares von Sendern in dem gleichen Sinne wie ein Paar von Empfängern verwendet wird um eine von zwei Sätzen von Wandlermessungen zu erzielen. Fig. 4A und 4B illustrieren wie diese Kompensation erzielt wird für einen Schlittentyp und Fig. 4C und 4D zeigen dies für nicht Schlittentyp-Anordnungen.

Man betrachtet die Pfade nach Fig. 4A nach Tabelle II. Signale vom Wandler T laufen durch den Pfad A durch das Bohrloch in die Formation und dann Richtung der Empfängerllängsjpf ad B erreichen T_? über den Bohrlochpfad D und T. über den zusätzlichen Formationspfad C und Bohrlochpfad E. Wenn die Bohrlochpfade E und D gleich sind, so sind die Differenzen zwischen dem Signal von T. und T~ im wesentlichen eine Messung der Laufzeit durch den Formationspfad C entsprechend dem Intervall zwischen T₂ und T₁. Wenn jedoch der Pfad D erheblich abweicht vom Pfad E, verzerrt dies die kurze Sender-Empfänger-Empfängermessung von der man annahm, daß sie dem Formationspfad C entsprach wie in dem dargestellten Falle wo D größer ist als E. Die Kurzabstands-

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laufzeitmessung m ist gleich m_? - nu = C + (E-D) weil die gemeinsamen Pfade A und B einander subtrahieren. Im Idealfalle wäre E=D und es gäbe keine Fehler. In dem oben dargestellten Fall jedoch ist der Fehler gleich ihrer Differenz E-D, was negativ ist und erkennen läßt, daß die Laufzeit zu kurz wird.

Ein Fehler läge auch vor für die lange Sender-Empfänger-Empfängermessung m die relativ zu T. erfolgt, da die Bohrlochpfadlängen H und J ebenfalls ungleich sind. Hier ist m_T = m. - m-, = I + (J-H) da die gemeinsamen Pfade F und G einander subrahieren. Wie dargestellt ist H größer als J was auch hier den Fehler infolge ihrer Differenz negativ macht und dies bedeutet, daß auch diese Laufzeit zu kurz gemessen würde.

Trotz der Separation der Pfade dargestellt in Fig. 4A sind die Formationspfade C und I für das Formationsintervall zwischen T„ und T₁ und die Bohrlochpfade D und H bei T~ jeweils beinahe dieselben wie auch E und J bei T₁. Selbst Formationen die sich regelmäßig in ihren akustischen Eigenschaften radial von der Bohrlochwandung ändern, können als immer noch nahezu identische Empfängerbohrlochpfade aufweisend angenommen werden, für Signale, die über entweder die lange oder die Kurze Sender-Empfänger-Empfängerdistanz empfangen werden. Demgemäß können sowohl der Kurzdistanzwert m bei Verwendung von T„ als auch der Langdistantwert m. unter Verwendung von T. als mit dem gleichen fehler behaftet angesehen werden.

Man betrachte in Fig. 4C die Natur des Fehlers, wenn das Wanderfeld aus Position (a) wo sich das Empfängerpaar nahe dem Intervall I befindet, zur Position (b) bewegt wird, wo das Senderpaar sich nahe Intervall I befindet. Die Bohrlochpfade für Position (a) sind wie in Fig. 4A markiert und für Position (b) durch den gleichen Buchstaben mit einem Indexstrich z.B. A bzw. A¹ bei T-. Mit dem interessierenden Intervall zwischen T, und T ist die Kurzdistanzmessung für Position (b) m' =m'-m^l bei Verwendung von T_ und die Langdistanzmessung ist

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ORIGINAL INSPECTED

-K- ς₂

^m'l ^=m'4 ~ ^m*2 ^unter Verwendung von T.. Aus Tabelle I kann man erkennen, daß der Fehler für beide m ' und m ' F'-A¹ beträgt. Wenn F¹ größer ist als A¹ ist der Fehler positiv und demgemäß entgegengerichtet den Fehlern in Position (a). Wie die Figur 4B und 4D erkennen lassen hat der Fehler auch die gleiche Größe.

Man betrachte Fig. 4B für den Schlittenfall dargestellt in Fig. 4A und rufe sich ins Gedächtnis, daß die Fehler aus Position (a) betrugen (E-D) oder (J-H) . Man kann dann ohne weiteres erkennen, daß angesichts des gleichen Schrägstellwinkels ν die Pfade E oder J bei T.. zur Position (a) im Verhältnis zum Pfad A¹ bei T₃ für Position (b) in Proportion steht zu Pfaden D oder H bei T_ für Position (a), genommen im Verhältnis zu F¹ bei T. für Position (b) infolge der geometrischen Ähnlichkeit. Demgemäß ist (E-D) = -(F¹ - A') und tatsächlich kann der schrägstellige^f berechnet werden. Wenn m (oder m,) kleiner ist als m ' (oder m,') liegt der

Sx SX

dargestellte Fall der Schrägstellung vor, wo das obere Paar von gleichartigen Wandlern näher der Bohrlochwandung ist als das untere Paar. Wenn m größer ist als m ' wäre der umge-

s s

kehrte Fall angezeigt. Dies wird noch verdeutlicht durch Fig. 4D.

In Fig. 4D sind Pfade illustriert mit den Wandlern einander überlagert zur Darstellung der Differenzen in Parallelpfaden A¹ und F¹ und den Pfaden E (oder J) und D (oder H). Man kann erkennen, daß jeder Pfad bezogen ist auf den Schrägstellungswinkel^f den Abstand von dem Bohrlochkontaktpunkt der Wandleranordnung und dem Refraktionswinkel ß. Da ^ und ß konstant sind und die Distanz die gleichartigen Wandler voneinander trennt dieselbe ist (hier als I dargestellt) kann gezeigt werden, daß die Differenz zwischen den Pfadlängen für gleichartige Wandler ebenfalls gleich ist derart, daß D-E (oder H-J) = F¹ -A'.

Aus Obigem kann man entnehmen, daß Messungen zwischen dem ersten Empfängerpaar und dann dem Senderpaar die Richtung des Schragstellungsfehlers umkehrt der in diese Messungen eingeführt wird.

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Die Einflüsse der Bohrlochform anstelle der Schrägstellung werden in Fig. 5A und 5B illustriert. In Fig. 5A ist im Horizontalschnitt die Idealposition eines Wandlers T angedeutet/ das heißt, zentriert in einem runden Loch. Der Pfad 1 von einem Sender und der Pfad 2 zu einem Empfänger haben gleiche Länge und dies gilt für alle Pfade rings um den Wandlerumfang. Dies führt dazu, daß die in unterschiedlichen Richtungen ausgestrahlten Energien im wesentlichen gleichzeitig empfangen werden und einander demgemäß verstärken um die beste Signalamplitude und Pfadenstabilität zu erzielen.

Fig. 5B zeigt denselben Wandler T parallel zur Bohrlochwandlung wie in Fig. 5A (nicht schräggestellt) doch ist das Bohrloch nun unrund wobei seine Form an zwei einander durchsetzten-de Zylinder erinnert mit unterschiedlichen Durchmessern und nicht zusammenfallenden Zentren. Diese Form wird typischerweise in Riehtlöchern gefunden. Man kann ohne weiteres erkennen, daß der Bohrlochpfad 5 von einem Sender und 6 zu einem Empfänger sich nicht nur in ihrer Länge unterscheiden sondern häufig nicht einmal die Wandler schneiden. Dies führt zu einer merkbaren Verringerung der übertragenen Energie, die auf die Formation gekoppelt wird und zu einer zerstörerischen Phasenfehlbeziehung für die Signale,die am Empfänger eintreffen,da ein Signal, das über Pfad 7 läuft viel schneller eintrifft als über Pfad 8 bspw.. Infolgedessen beobachtet man erhebliche Amplitudenverringerungen unter solchen Bedingungen.

In geringerem Maße tritt das obige Signalproblem auch im Falle der Schrägstellung auf, da in solchen Fällen es unmöglich ist, alle Wandler in der Idealposition zu haben. Bspw. würden wie in Fig. 4C dargestellt verschiedene Grade der Dezentrierung selbst in einem runden Bohrloch für jeden der vier Wandler auftreten. Demgemäß würden die Messungen m₂ und m^ unter den Idealbedingungen gemäß Fig. 5A gleich sein, jedoch ungleich unter den Bedingungen der Fig. 5B mit unrundem Loch oder der Exzentrierung bei einem Schrägstellen der Sonde. Auf diese Weise kann dieser Vergleich von unterschiedlichen Meßwerten bei unterschiedlichen Tiefen tatsächlich unterschiedliche

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Wandlerbetriebsbedingungen verursache durch die Umgebung erkennen lassen, etwa solche, die durch Sondenschrägstellung verursacht sind.

In den Sender-Empfänger-Sender-Empfänger - Anordnungen nach dem Stand der Technik befinden sich die Sender an den Enden des Wandlerfeldes. Infolgedessen arbeiten, wenn die Schrägstellung ein Ende exzentrisch stellt die beiden sehr weit voneinander entfernten Sender unter erheblich unterschiedlichen Positionen selbst in einem runden Loch.

Demgegenüber sind die entsprechenden Wandler in der Sender-Sender-Empfänger-Empfänger-Anordnung die hier vorgesehen ist, in dichten Abstand und arbeiten vorteilhafterweise im wesentlichen in derselben Position relativ zur Bohrlochwandung.

Wie oben erwähnt ist es wünschenswert, insbesondere bei akustischen Untersuchungen große Sender-Empfänger-Abstände vorzusehen um die Einflüsse bspw. der Schieferveränderungen auszuschließen. Dasselbe Bedürfnis liegt bei Schlittenanordnungen vor und in anderen Arten von Messungen, wie etwa hochfrequenten elektromagnetischen Untersuchungen usw.

Fig. 6A zeigt eine dem Stand der Technik bekannte Bohrlochkompensationsanordnung. Der Sender-Empfänger-Abstand ist als zweimal auftretend dargestellt einmal von T₁ und zum zweiten von T₂ zu dem Anordnungsmittelpunkt zwischen R₁ und R₂-Zu Vergleichzwecken zeigt Fig. 6B die Kompensationsanordnung gemäß der Erfindung angewandt auf einen Bohrlochseitenwandschlitten. Die gleiche Entfernung oder dasselbe Empfängeruntersuchungsintervall und die gleiche Schlittenlänge sind sowohl in Fig. 6A als auch in Fig. 6B vorgesehen. Für die gleiche Wandlerfeldlänge jedoch, liefert die neuartige Anordnung nach Fig. 6B eine erhebliche Vergrößerung des Sender-Empfänger-Abstandes selbst für das kürzeste Sender-Empfänger-Untersuchungsintervall. Für die längste Sender-Empfänger-Untersuchung ist dieser Abstand die gesamte Anordnungslänge verringert nur um eine Hälfte des Intervalls. Im Gegensatz dazu

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beträgt die maximale Sender-Empfänger-Entfernung bei der Anordnung nach dem Stand der Technik nur die Hälfte der gesamten Anordnungslänge. Durch die neuartige Überlappung sowohl der kurzen als auch der langen Sender-Empfänger-Abstände liefert die Anordnung nach Fig. 6B aufgebaut gemäß der Erfindung, nicht nur längere Sender-Empfängerabstände für die gleiche Gesamtlänge der Anordnung, sondern auch zwei unterschiedliche Sender-Empfängerabstände innerhalb dieser Länge. Typische Intervalls zwischen gleichartigen Wandlern für akustische Laufzeitmessungen · sind 30 oder 60 cm während der kürzesten Sender-Empfänger-Abstände mindestens 120 cm betragen vorzugsweise jedoch 180 oder 240 cm. Demgemäß ist die Längenverringerung, die man mit der Sender-Sender-Empfänger-Empfänger-Anordnung gemäß der Erfindung erhält, in der Größenordnung von 180 cm oder mehr wie grafisch zwischen Fig. 7A und 7B dargestellt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7A und 7B sind weitere Merkmale der Erfindung gezeigt. In Fig. 7A sind beide Schaltungsverbindungen und die Verwendung von Richtwandlern in der Kompensationsanordnung nach dem Stand der Technik illustriert. Um Richtempfänger zu verwenden muß man zwei getrennte Sätze von Empfängerpaaren verwenden, R und R_ für den Empfang von Signalen aus der Richtung von T , dem oberen Sender und R ' und R_f ^! für Signale von T , dem unteren Sender. Zu der Kompliziertheit, die durch zwei Extraempfänger hervorgerufen wird, kommt das übliche elektronische Rauschproblem wegen der Verbindungen zwischen den oberen Schaltkreisen oberhalb des Wandlers zu den unten angeordneten Wandfern. Für den unteren Sender bspw. müssen diese Verbindungen durch die oberen Wandler oder außen um diese herum laufen. Ein Hochspannungsgenerator befindet sich üblicherweise nahe einem der Sender, der hier nicht dargestellt ist, sich jedoch oberhalb T befindet.

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In jedem Falle muß eine Hochspannungsleitung - hier F, - an den Empfänger vorbei zu dem entfernten Sender laufen. Hochspannungsimpulse, die üblicherweise verwendet werden, um solche Wandler zu "feuern", müssen abgeschirmt werden, um elektrisches übersprechen in die Empfänger oder die Empfängerleitungen R , R¹, R,. und RL zu vermeiden, und trotzdem kann das Übersprechenproblem noch auftreten.

Durch Vergleich von Fig. 7B, die die Anordnung gemäß der Erfindung darstellt mit der bisher üblichen Anordnung gemäß Fig. 7A, die oben beschrieben wurde, erkennt man ohne weiteres, wie die Vorteile des erfindungsgemäßen Wandlerfeldes verwendet werden können, um dieses Problem hinsichtlich der elektrischen Verbindungen und des Übersprechens zu lösen. Da beide Sender beisammen liegen und vorteilhafterweise auf der gleichen Seite des Empfängerpaares angeordnet werden, brauchen keine Hochspannungsleitungen nahe an den Empfängern oder an der Empfängerelektronik vorbeigeführt zu werden. Der Hohchspannungsgenerator kann unterhalb der Empfänger angeordnet werden und deren zugeordneten Schaltkreisen. Deshalb braucht nur eine relativ niedrige Gleichspannung führende Leitung von oben durchgeführt zu werden. Diese Anordnung bewirkt eine gute elektrische Signalisolation und das Fehlen von übersprechen in die auf viel niedrigerem Pegel liegenden Empfängersingale.

Ferner gestattet die neuartige Wandleranordnung die Verwendung von Richtsendern und Richtempfängern, ohne Notwendigkeit, ein zusätzliches Paar von Wandlern vorzusehen, um die gewünschte Richtcharakteristik zu erzielen. Da sich beide Empfänger auf der gleichen Seite beider Sender befinden, hat jeder Sender und jeder Empfänger eine ihm eigene Richtcharakteristik, womit keine zusätzlichen Wandler, wie bei der bekannten Anordnung, benötigt werden. Da darüber hinaus die gleichen Paare von Wandlern immer benutzt werden, werden Unterschiede in zusätzlichen Paaren von sonst benötigten Wandlern,um die Richtcharakteristiken in beiden

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SI

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Richtungen zu erzielen, nicht auftreten und die Messung beeinflussen.

Ein zusätzlicher Vorteil der Anordnung vom Sender-Sender-Emfpänger-Empfänger-Typ ist ihre Fähigkeit, Refraktionseffekte zu kompensieren. Wie man ohne weiteres aus der Kompensationsanordnung nach Fig. 7A - wie sie bisher benutzt wurde - erkennt, nähern sich die Signale den Empfängern von unterschiedlichen Richtungen und unter unterschiedlichen Neigungen. Diese Inklination beruht auf dem bekannten Refraktionseffekt, der den Eindruck vermittelt, daß der Bohrlochsignalpfad die Formation unter einem Winkel durchsetzt, der etwas geringer ist als 90 , wobei der jeweils tatsächlich auftretende Winekel abhängt von dem Formations/Bohrlochfluidgeschwindigkeitskontrast.

Zwei Paare von Empfängern R und R, bzw. R¹ und Rl sind in Fig. 7A dargestellt, um mit dem Refraktionseffekt fertig zu werden. Jeder Empfänger ist mit seiner empfindlichen Richtung auf einen in bestimmter Weise geneigt verlaufenden Bohrlochpfad gezielt. Jedes Paar ist zersetzt, um eine wirksamere Anpassung an die Position des Formationsintervalls zu erzielen, das gleichzeitig zwischen den beiden Paaren ufcntersucht wird. Diese Versetzung kann als Refraktionsversetzung bezeichnet werden und bestimmt den kleinen Zwischenraum zwischen den beiden Empfängern, die hier dargestellt sind, die verwendet werden, um den üblichen einzigen Empfänger zu ersetzen, damit man einen Richtempfang von oberhalb und unterhalb erzielt, d.h. zwischen

entweder R und Ri oder R¹ und R... Leider ändert sich aber η T η f

die Refraktionsversetzung nicht nur mit der Bohrlochgröße, sondern auch mit der Formationsgeschwindigkeit derart, daß ein fester Abstand zwischen diesen beiden Empfängern eigentlich nur für eine Versetzung ausgelegt werdnen kann, die mehr oder weniger am günstigsten einer nominellen Bohrlochgrö.Se, Formationsgeschwindigkeit etc. entspricht.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch können Veränderungen in der Refraktionsversetzung kompensiert werden durch Veränderung des Verzögerungsabstandes oder der Anzahl von Tiefeninkrementen zwischen den Messungen, die vorgenommen werden zwischen den verschiedenen Wandlerpaaren vom gleichen Typ. wie man unter Bezugnahme auf Fig. 7B erkennt, "sieht" das untere Paar von gleichartigen Wandlern das Formationsintervall etwas oberhalb der tatsächlichen Bohrlochtiefe für diese Wandler, während das obere Paar die Intervalle etwas unterhalb d ihrer tatsächlichen Tiefe "sieht". Demgemäß kann die Refraktionsversetzungskompensation ohne weiteres vorgesehen werden durch einfaches Justieren der Verzögerung zwischen den Messungen, die erfolgen zwischen diesen Paaren, bevor sie kombiniert werden, wie beispielsweise Verringerung der Verzögerung für größere Versetzungen zwischen der tatsächlichen Position und der wirksamen Position eines Wandlers, hervorgerufen durch größeres Bohrloch, höhere Formationsgeschwindigkeit usw..

Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung ergibt sich aus einem Vergleich der FormationsIntervalle, die untersucht werden, wie in Fig. 7A bzw. 7B dargestellt. Bei der bekannten Kompensationsanordnung nach Fig. 7A wird nur das Intervall I zentriert um den Anordnunqsmittelpunkt untersucht. Dies schließt demgemäß jede Möglichkeit der Untersuchung des kritischen Intervalls zwischen dfesem Punkt und dem Boden des Bohrlochs aus. Wie man jedoch in Fig. 7B erkennt, liegt das untere Intervall I, bei der Sender-Sender-Empfänger-Empfänger-Anordnung sehr nahe dem Boden des Loches und kann untersucht werden durch Messungen, die erfolgen zwischen dem B bodenseitigen Paar der Wandler. Zwar erfolgt hier keine Kompensation, doch kann man die Kurz- und die Langsenderempfänger-untersuchung durchführen.

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Schaltkreise für das Vornehmen der^t Messung von den oberen

und unteren Intervallen, Δί für I und ^t₁ für I₁ sind in

' u u 11

gestrichelten Linien in Fig. 3A angedeutet. Beispielsweise können die m.. und nu Messungen, die zum Speicher Nr. 1 über Gatter 392 gegattert werden, auch zu dem Aufwärts/Abwärts-Zähler Nr. 2A gegattert werden, der als 398 in Fig. 24A dargestellt ist. Dieser Zähler ist - wie der Aufwärts/Abwärts-Zähler Nr. 2, der bei 394 gezeigt ist - gerichtet durch Steuerimpulse von der Steuerlogik 332, um abwärts zu zählen oder aufwärts mit negativen Vorzeichen für m,, während Cl¹ und aufwärts oder im additiven Sinne mit einem positiven Vorzeichen für m_ während C2¹. Demgemäß ist am Ende von C2' der Zählstand des Zählers Nr. 2A m_-m. für das Intervall, das gerade zwischen T_ und T. liegt oder ^t . Da m_ und m. beide bezogen sind auf den Kurzabstandsender T₃, ist dies ein ^t biei kurzem Sender/Empfänger-Abstand, wie man Fig. 2A bei Position I entnehmen kann. Die Zeitlagen und die Steuerung lassen sich aus Fig. 3C entnehmen.

Ein ^t mit langem Sender/Empfänger-Abstand wird in ähnlicher Weise erzeugt unter Verwendung der verbleibenden Messungen in einem anderen Aufwärts/Abwärts-Zähler Nr. 3A, dargestellt bei 398A in Fig. 3A. Dieser Zähler, gesteuert ähnlich dem Aufwärts/ Abwärts-Zähler Nr. 3, mit m und m. Eingängen vom Gatter 392A in Schaltung 24B liefert In₄-In₃ für das Intervall, das gerade zwischen T_ und T, liegt oder **t , wie man Fig. 2B bei Position I entnehmen kann.

Für die Position L und das untere Intervall I, wird das ύ t, für den kurzen Sender/Empfänger-Abstand geliefert vom Aufwärts/Abwärts-Zähler Nr. 2B bei 399, gesteuert wie Zähler Nr. 2 mit m, und nu Eingängen vom Gatter 393, um nu-m.. fc zu liefern; und für das ^t, bei langem Sender/Empfänger-Abstand arbeitet Aufwärts/Abwärts-Zähler Nr. 3B bei 399A, gesteuert wie Zähler Nr. 3 mit m- und m. Eingängen vom Gatter 393 A in Schaltung 24B. Demgemäß erhält man Δ t Werte mit langem und kurzen Sender/ Empfänger-Abstand für beide oberen und unteren Intervalle, die in Fig. 7B erkennbar ind.

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Obwohl weder 4 t noch ^t, Bohrlochkompensiert sind, sind sie offensichtlich verwendbar, um die Bohrlochintervalle zu untersuchen, die jeweils gerade unterhalb der Bohrlochauskleidung liegen und am Boden des Bohrlochs. Wenn sie gemeinsam verwendet werden, kann man sie auswerten als Bohrlochkompensationsindikatoren, da ihre Differenz den Grad der Sondenschrägstellung angibt, z.B. ^t <"&■! entspricht der Lage gemäß Fig. 4C.

In Fig. 8A und 8B sind alternative Schaltkreise für einen Abschnitt des Signalkompensationsschaltkreises 24 dargestellt, der oben schon unter Bezugnahme auf Fig. 3A erläutert wurde. Wie oben erwähnt, ist es manchmal vorteilhaft, die Messungen zu vergleichen und zu kombinieren. Durch Vergleich verschiedener Messungen, die im wesentlichen gleich sein sollten, beispielsweise Messungen zwischen unterschiedlichen Sender/Empfängerpaaren über das gleiche Bohrlochintervall, kann man bestimmte Bohrlochbetriebsbedingen erkennen, die zu einer Abweichung der Meßwerte führen. Wenn die Messungen in vernünftigem Maße übereinstimmen, können die Unterschiede statistischen Änderungen zugeschrieben werden derart, daß man sie kombinieren kann, um eine verbesserte oder kompensierte Messung zu erzielen. Wenn jedoch der Vergleich zur Entdeckung einer sonst unerklärbaren Differenz führt, kann dies eine Anzeige für Betriebsbedingungen sein, die diesen Fehler hervorrufen.

Demgemäß ermöglicht der Schaltkreis gemäß Fig. 8A beim Auftreten eines Tiefenimpulses die Gatterung bei 181 der verzögerten Messung m entsprechend einer früheren Position und Wanderkombination, erhältlich am Ausgang des Speichers, wie in Fig. 3A dargestellt, zum Übertragen zum Komparator 182. In ähnlicher Weise ist auch die laufende Messung m, die direkt vergleichbar ist mit dem gespeicherten Meßwert m , ebenfalls Eingang zum Komparator 182.

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Wenn beispielsweise der verzögerte Eingang m_ biei d_T entspricht und der direkte Eingang der Messung m_ biei d_T entspricht, wie in Fig. 2C dargestellt, kann erwartet werden, daß unter normalen Bedingungen die Messungen im wesentlichen gleich wären. Wenn jedoch ein Erfassungsfehler in einer der Messungen aufgetreten ist, so ergibt sich eine erhebliche Differenz.

Wie in Fig. 8A dargestellt, liefert eine zu große Differenz ein Vergleichsausfallsignal, das verwendet werden kann, um ein Erfassungsproblem anzuzeigen, etwa Zykluskippen. Wenn jedoch der Vergleich vernünftig ist, wird diese Anzeige benutzt, um die Messungen m„ und m_. zum Addierkreis 183 zu gattern für die Kombination, um so eine kompensierte Mittelwertmessung aus den Meßwerten zu bilden.

Die alternative Schaltung gemäß Fig. 8B ist besser geeignet zur Anzeige der Bohrlochkompensation,die erforderlich ist, um entweder Zeit-oder Amplitudenmessungen zu kompensieren. Die Speicher verzögerten und die direkten (laufenden) Messungen wercen zu 182A durchgegattert und verglichen. Wenn der Vergleich ein vernünftiges Ergebnis zeigt, können die beiden Meßwerte dann kombiniert werden, wie oben beschrieben. Wenn jedoch der Vergleich ein unvernünftiges Ergebnis zeigt, kann diese Anzeige verwendet werden, um über Gatter 181C und 18ID die Messungen zum Differenzverstärker 183A durchzuschalten, dessen Ausgang bei 184 aufsummiert wird und verwendet wird, um den relativen Fehler in den beiden Messungen anzuzeigen.

Die Schaltung nach Fig. 8A und 8B kann auch verwendet werden für andere Kompensationszwecke. Wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 4C und 5B beschrieben, führt eine Sondenschrägstellung zu unterschiedlichen Graden der Exzentrizität für die verschiedenen Wandler und entsprechenden Unterschieden in den Eintreffzeiten und Amplitudenmessungen, die angezeigt werden durch den Relativmeßwertindikator 184A. Wenn die Schrägstellung dazu führt, daß

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ein oberes Wandlerpaar stärker exzentrisch steht als das untere Wandlerpaar, wäre zu erwarten, daß die obere oder speicherverzögerte Messung eine kürzere Zeit und eine niederigere Amplitude aufwiese, relativ zu der direkten Messung. Demgemäß liefert die Differenz zwischen den verzögerten und den direkten Meßwerten eine Negativanzeige. Wenn, umgekehrt, das untere Wandlerpaar stärker exzentrisch steht, ware die Anzeige positiv. Dies ergibt sich aus dem folgenden Beispiel.

Man betrachte die Meßwerte m_ und m_, wie oben in Tabelle II definiert, wenn ihre bekannten Positionen längs des Bohrlochs dem gleichen Formationsintervall zugeordnet sind. Dies trifft zu, wenn die Wandleranordnung bewegt wird, beispielsweise von Position d_T nach d_T in Fig. 2C. Der Wandler β T_ ersetzt nämlich T₁ und T ersetzt T.. Die Formationspfade B und C for m_ bei d (hier m₂ ) sind im wesentlichen gleich dem Pfad G für m_ biei d_T (hier nu)

^ J d J

und irgendwelche Fehler zwischen m„ und m, beruhen auf Unterschieden in den vergleichbaren Pfaden A und F in Kombination mit E und H, wie man aus Fig. 4A oder 4C erkennt. Demgemäß wird die Differenz m^k - In₃ gleich A + (B + C)+E - F - G - H = (A-F) + (E - H),mit der Annahme, daß B + C = G.

Wie in Fig. 4A oder 4C illustriefc, ist A kleiner als F und E ist kleiner als H derart, daß die Differenzen (A - F) und (E - H) einander nicht auslöschen, sondern gleiches Vorzeichen haben (hier beide negativ) und zu der Anzeige kombiniert werden sowohl hinsichtlich der Natur des Fehlers zwischen diesen beiden Messungen, als auch hinsichtlich seiner Größe.

Während sich die obige Erläuterung allgemein auf akustische Messungen bezog, sind zusätzliche Verfahren und Vorrichtungen bezüglich anderer Typen von Messungen, wie etwa hochfrequenzelektromagentische Messungen usw., möglich, und werden beschrieben. Zunächst ist dabei auf bestimmte typische Unterschiede in den

⁵²~

Meßtechniken bei diesen zusätzlichen Verfahren einzugehen.

Fig. 9A zeigt die Art der Erfassung, die typischerweise vorgesehen wird, bei akustischen Laufzeitmessungen oder anderen Messungen, wo die Signalperiode oder Wellenlänge lang ist im Vergleich mit der erforderlichen Auflösung. Das Signal breitet sich normalerweise als ein Impuls aus mit positiven und negativen Schwingungen, beginnend iAt seinem Eintreffen und relativ kleinem Signal vor diesem Zeitpunkt. Wie demgemäß bei I und II dargestellt, was jeweils den Empfangssignalen entspricht, die erwartet werden beim nahen und entfernten Empfänger, liegt vor diesem Signaleintreffen ein relativ kleiner Signalpegel vor. Durch konstruktive Auslegung erhält der erste und relativ schwache Halbzyklus eine Polarität entgegengesetzt derjenigen, die für die Erfassung benutzt wird. Eine Erfassungsschwellenamplitude, die von Null abweicht, um Rauschen auszuschließen, und in der entgegengesetzten Polarität vom ersten Halbzyklus liegt, wird vorgesehen. Die Erfassung entspricht dem Punkt Τ_χ, wenn die Amplitude zum ersten Mal über diese Schwelle hinausgeht.

Demgemäß erscheint für I in Fig. 9A die Erfassung am ersten Empfänger, wie dargestellt bei T ., und die entsprechende Erfassung für II hei T ~. Diese Erfassungspunkte stehen in zeitlicher Beziehung entweder zueinander, wie beispielsweise dann, wenn T . zu einem Zeitintervall beginnt und T _ das Zeitintervall abschließt für den Fall von Differenzmessungen oder im Falle von einzelnen sequentiellen Messungen kann T bezogen werden auf irgendeinen vorher liegenden Zeitpunkt, wie etwa T₀. Auf diese Weise würde die Messung m, bei III entsprechend dem Signal, das bei T_ empfangen wird, bei T beginnen und bei Τ_χ1 enden, während für T- und m- bei IV die Messung beim Referenzzeitpunkt T-begänne und bei Τ_χ2 beendet würde. Auf diese Weise liefert die Differenz m- - m, den Intervallmeßwert At, der bei V dargestellt ist.

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In elektromagnetischen Messungen laufen die Signale mit erheblich höheren Geschwindigkeiten und ihre Periodendauern sind sehr kurz, vergleichen mit der erforderlichen Zeitauflösung. Infolgedessen wird anstelle der Erfassung der Null-Durchgänge oder der Schwellenmethode gemäß Fig. 9A die Phasenerfassung verwendet. Die Phasenbeziehung kann gemessen werden zwischen Signalen, empfangen von den nahen ede und den entfernten Empfängern, um eine Differenzmessung zu erzielen, oder wenn Einzelmessungen bevorzugt werden, wird die Beziehung bezüglich eines bekannten Referenzsignals gleicher Frequenz ausgewertet. Wie bei I und II der Fig. 9B dargestellt, sind die beiden Signale etwas zueinander verschoben, wie man erkennt durch Vergleich der Durchgangserfassungspunkte bei III für das Signal auf Zeile I>mit IV für das Signal auf Zeile II. Wie demgemäß auf Zeile V illeustriert, entspricht die Phasenverschiebung φ zwischen den dargestellten Null-Durchgangspunkten in weitgehend der gleichen Weise der Δ: Messung gemäß Fig. 9Ά. Besondere Schaltkreise zur Durchführung der obigen Differenzphasenmessung sind dargestellt in dem oben erwähnten US-PS 3 849 721 und US-PS 3 944 910.

Zur Erläuterung einer Anwendung der neuartigen Wandlerfeldanordnung auf eine elektromagnetische Messung soll auf Fig. bezug genommen werden. Die neuartige Sender-Sender-Empfänger-Empfänger-Kompensationsanordnung hat die Form von Sender T und Empfänger R Antennen, angeordnet auf einem Bohrlochseitenwandschlitten 37. Wie bei der bereits beschriebenen akustischen Anordnung, werden zwei Abstände identifiziert zwischen gleichartigen Wandlergruppen, hier I zwiskchen Empfängern T, und T₂ und I- zwischen Sendern T- und T-. Für die elektromagnetischen Messungen liegen I und I-, in der Größenordnung von wenigen Zentimetern. Zwei Sender/Empfänger-Abstände entsprechen zwei bzw. vier Mal I, können auf Schlittenlängen vernünftiger Größe vorgesehen werden. Die tatsächlichen Abstände ändern sich, wie durch die Teilung zwischen T- und Tj angedeutet, in Abhängigkeit

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von der Frequenz, die bei der Messung verwendet wird. Diese Frequenzabstandsbeziehung wird in den oben genannten Druckschriften weiter ausgeführt. Wenn die Phasenerfassung verwendet wird, muß darauf geachtet werden, daß die Abstände, die richtige Basis für den Phasenvergleich Ueirn. Beispielsweise sollten Kombinationen von Frequenzen und Abständen, die zu Null-Durchgangsphasendifferenzen führen, vermieden werden.

Ein großer S Teil der Schaltung gemäß Fig. IO ist in den oben zuletzt erwähnten US-PS 3 849 721 bzw. 3 944 910 beschrieben und braucht deshalb hier nicht näher ausgeführt zu werden. Vorsorgemaßnahmen sind hinzugefügt, um einzelne Sender/Empfänger-Messungen durchführen zu können, anstelle der üblichen Empfänger/Empfänger-Differenzmessungen. Dies erfolgt durch Vorsehen eines Senderbezogenen Signals für die Verwendung als ein Referenzsignal anstelle eines fehlenden Empfängersignals. Die Modus-Steuersignale M und N, die oben bereits unter Bezugnahme auf die akustische Ausfuhrungsform beschrieben wurden, werden auch gemäß 3g. 10 verwendet, und zwar hier zur Steuerung der Sender- und Empfänger-Signale und der Verarbeitungsschaltkreise. Diese Steuersignale können erzeugt werden durch die in üblicher Weise aufgebauten Rechteckwellengeneratoren 6OA und 6OB.

Wie in Fig. 10 dargestellt, werden die Sendersignale umgeschaltet vom Hochfrequenzoszillator 45 durch Schalter 47, gesteuert durch den Modus M auf entweder Leitungen 47A oder 47B und jeweils zu T- bzw. T. übertragen. Gleichzeitig werden die Signale auch verzögert und gedämpft zur Simulation der Formationsbedingungen für kurze bzw. lange Senderempfängerabstände durch Verzögerungsglieder D bei 40 A und D, bei 4OB, und umgeschaltet durch Schalter 41, um als Referenzeingänge 4IA zum Mishcer 50 zu dienen.

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-satt

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Die ausgesaugten Signale breiten sich durch die Formation aus und werden bei beiden Wandlern T- und T. empfangen, doch nur eines dieser Signale wird dem Mischer 51 zugeschaltet, abhängig von Schalter 43, der durch N 8 gesteuert wird. Diese Phasendifferenzmessung erfolgt unter Verwendung der Mischerschal tkreise 48 und 4 9 der Null-Durchgangsdetektoren 71 und und des Vorzeichenumkehr-Flip-Flop 77 mit Ingtegrator 78, um bei 78A die Phasen oder Laufzeitmessung zu erzeugen für die jeweilige Sender/Empfänger-Kombination. Weitere Änderungen in den Modus' M und N führen zu einer Abfolge solcher Messungen, welche jeweils in der obigen Weise erfolgt durch Verwendung von Verzögerungen D und D₁, um den bevorzugten Bereich der

s χ

Phasendifferenzen für die entsprechenden Sender/Empfänger-Abstände vorzusehen. Die vier Sender-Empfänger-Kombinationen wurden bereits in Verbindung mit M und N unter Bezugnahme auf Tabelle II erläutert.

Anstatt die Senderreferenzsignallösung zu benutzen als Phasenvergleichsbasis, wie durch Schaltkreise 40, 41 und 48 illustriert, können alternative Schaltkreise 44 bis 44E verwendet werden. Wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 10 angedeutet, kann ein 100 kHz Oszillator 44 in Verbindung mit dem Hochfrequenzoszillator 52 verwendet werden, um synchrone 100 kHz Taktimpulse 44A zu erzeugen, die dann verzögert werden entweder durch Verzögerung D , um das Signal 44B zu erzeugen, oder Verzögerung D. , um Signal 44C zu schaffen. Diese selektiv verzögerten Signale werden dann mittels Schalter 44D verteilt, festgelegt durch die Steuerimpulse M derart, daß Ausgang 44E verwendet wird, um die ähnlichen Impulse zu ersetzen, die normalerweise bei 71A von dem Null-Durchgangsdetektor 71 als Ausgang a erscheinen.

Wie in den zuletzt erwähnten US-Patenten offenbart, ist es vorteilhaft, zusammen mit der Phasendifferenz oder der Laufzeitmessung auch die Amplitude oder die Dämpfung der elektromagnetischen Signale zu bestimmen. Demgemäß ist ein zweiter

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Satz von Meßwerten entsprechend den Spitzenamplituden erwünscht. Diese erzielt man gleichzeitig mit den einzelnen Phasenmessungen durch Schaltkreise 8Θ bis 90, dargestellt in Fig. 10 derart, daß eine kontinuierliche entsprechende Sequenz von Amplitudenmessungen für jede Sender/Empfänger-Kombination bei 9OA erfolgt.

Da die Sender/Empäfnger-Kombinationsmessungen bei unterschiedlichen Tiefen erforderlich sind, kann ein Speicher- und Gatterschaltkreis ähnlich dem nach Fig. 3A verwendet werden. Da die Kompensation, bewirkt durch die Verwendung der Sender-Sender-Empfänger-Empfänger-Anordnung bei beiden Zeit- oder Phasentypmessungen und Amplituden- oder Dämpfungstypmessungen anwendbar ist, ist es erwünscht, daß für diese verschiedenen Typen von Messungen mit jedem Typ mit zwei unterschiedlichen Sender-Empfänger-Abständen die Kompensation vorgesehen wird.

Da die Signale bei 78A und 9OA als Abfolgen von analogen Spannungspegeln erscheinen können, können sie aus der Analogform in Digitalmeßwertsequenzen durch Analog-Digital-Wandler 94 umgeformt werden, der synchronisiert ist, um die Eingangssequenz unter Verwendung des Muliplexers 93 zu multiplexen. Die Tiefensynchronisation erfolgt für die Zwecke der Speicherverzögerung durch Tiefenimpulse 92 und die Meßsequenzsynchronisation wird gesteuert durch Steuerimpulse M und N. Der resultierende Digitalausgang wird dann von dem Analog-Digital-Wandler se zu einzelnen Gatter- , Speicher- und Zählerschaltkreisen 24C bis 24F durchgegattert, jeweils aufgebaut wie in Fig. 3A für Schaltkreise 24A und 24B dargestellt. Diese Kompensationsschaltkreise liefern jeweils erste und zweite Unter suchungs aus gänge, die unterschiedliche Sender/Empfänger-Abstände repräsentieren, entsprechend zu Ausgang A und Ausgang B, wie oben beschrieben unter Bezugnahme auf Schaltkreise 24A und 24B. In diesem Falle jedoch repräsentieren die Untersuchungen getrennte Phasen- und Dämpfungsmeßwerte, wie bei 96 mit 99 der Fig. 10 angedeutet.

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- vr -4*

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In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung dargestellt, entsprechend der Art von Messung, wo ein gegebener Wandler entweder als Sender oder als Empfänger betrieben werden kann, wie etwa eine Antenne, die elektromagnetische Wellen aussenden oder empfangen kann. Danach sind in Fig. 11 die Wandlerpaare als Antennen A bzw. A, bezeichnet für eine Lang- und Kurzdistanzantenne in jeweils einem Paar, und A' und Kl für das andere Paar.

S J.

Die Fähigkeit, einen gegebenen Wandler eines Typs in einen anderen Typ umzuschalten, bringt den Vorteil von Differenzmessungen und einem besseren Tastverhältnis mit sich. Demgemäß kann eine gegebene Sendung gleichzeitig von beiden Empfängern empfangen werden und gemessen werden entweder als Differentialmessung oder individuell relativ zu dem gleichen Referenzsignal. Da nämlich zwei Messungen geleichzeitig erfolgen, kann jede Messung über eine längere Periode gemittelt werden.

Abwandlungen der Schaltkreise aus der bereits erläuterten Fig. 10, dargestellt in Fig. 11, sind vorgesehen #ür das Umschalten des Sendesignals, erzeugt vom Oszillator 45 auf entweder 47A oder 47B. Der Schalter 4IA, der getrennt, jedoch synchron gesteuert wM vom Steuerimpuls N, legt das Kurzdistanzsendersignal an entweder A oder A* und das Langdistanzsendersignal an entweder A, oder A.J. In ähnlicher Weise wählt der Schalter 42A zwei benachbarte Antennen für die Verwendung als Empfängerpaare und verteilt die empfangenen Signale auf die getrennten Mischkreise 48 und 49, die oben beschrieben wurden.

Auf diese Weise kann man eine Differenzempfängeruntersuchung erzielen, alternativ von dem oberen Intervall I unter Verwendung von A und A₁ als naher bzw. ferner Empfänger bei gleichzeitigem Wechsel zwischen A^ und A^ als Kurz- und Langdistanzsender. Dann kann man ohne Bewegung der Sonde

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Doifferentialempfängeruntersuchungen erzielen, von dem unteren Intervall I. durch Verwendung von A¹ und Aj als Empfängerpaar, während man zwischen A und A, als Sendern umschaltet. Danach wird g emäß der Erfindung die Wandleranordnung so bewegt, daß Aj und A' sich nahe dem Intervall I befinden, das vorher von A und A₁ untersucht wurde. Die Verarbeitungsschaltkreise 95 synchroniseren gemäß der Tiefe die Messungen und kombinieren sie zur Erzeugung der kompensierten ersten und zweiten Ufcntersuchungspahasen und Untersuchungsdämpfungsmeßwerte, wie oben bereits unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben.

Verfahren und Vorrichtungen wurden erläutert für die Maximierung der Verwendung einer Vierwandleranordnung oder eines Vierwandlerfeldes und der Messungen, die zwischen unterschiedlichen Kombinationen der Wandler vorgenommen werden. Durch Verwendung in einer neuartigen Anordnung derselben vier Wandler, die normalerweise verwendet werden, um Bohrlochkompensationsmessungen zu gewinnen, können diese Wandler verwendet werden, um Messungen zu erzielen zur Bestimmung nicht einer, sondern zweier bohrlochkompensierter Messungen, welche beide dasselbe FormationsintervalI mit einem unterschiedlichen Sender/Empfänger-Abstand untersuchen. Da beide Untersuchungen in derselben Weise kompensiert werden, erhöht diese Kompensation die Aussagekraft aller etwa auftretenden Differenzen zwischen diesen unterschiedlichen Untersuchungsergebnissen und der ihnen zuzumessenden Ausdeutbarkeit, beispielsweise hinsichtlich der Anzeige des Vorhandenseins von Gas in einer unterirdischen Formation.

Allgemein gesagt, gestattet die neuartige Wandleranordnung die Doppelverwendung der von ihnen gewonnenen Meßwerte. Die zwei Empfängermeßwerte werden zweimal in jedem Tiefeninkrement verwendet, jeweils einmal in Beziehung auf den nahen und auf den entfernten Sender. Dann werden wiederum die zwei Sendermeßwerte zweimal verwendet, jeweils einmal relativ zum nahen und zum entfernten Empfänger. Selbst die Sender/Empfänger-Distanz wird nämlich zweimal

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verwendet durch überlappen dieser Distanz, was eine erwünschte Vergrößerung der Sender/Empfänger-Abstände gestattet, ohne unerwünschte Vergrößerung der Anordnungslänge, wie bei den bisher üblichen Anordnungen zu erwarten wäre.

Da ferner alle Sendertypwandler sich auf der gleichen Seite der Empfängertypwandler befinden, erfolgt die Ausbreitung der Signale in derselben Richtung für alle Messnungen, was ohne weiteres die Verwendung von Richtempfängern erleichtert. Da schließlich Wandler gleichen Typs zusammengruppiert sind, arbeiten sie unter im wesentlichen ähnlichen Bohrlochumgebungsbedingungen, was es gestattet, einzelne Meßwerte, gewonnen mit verschiedenen Wandlerkombinationen, sowohl zu kombinieren, wie auch zu vergleichen.

Zwar wurden die Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf akustische und elektromagnetische Messungen beschrieben, doch lassen sich die neuartigen Merkmale der Erfindung auch auf andere Arten von Messungen anwenden. Darüber hinaus wurde zwar das Empfängerpaar als das obere Paar der Wandler beschrieben und das Senderpaar als das untere Paar, doch versteht es sich, daß bestimmte Vorteile der Erfindung sich auch ergeben, wenn man die Anordnung umgekehrt wählt. In ähnlicher Weise kann man die Meßwerte gewinnen, wenn die Wandleranordnung aufwärts bewegt wird, wie beschrieben, oder aber abwärts im Bohrloch. Obwohl die beschriebenen Ausführungsbeispiele die Kombination von Meßwerten vorsehen, wenn sie an dem Ort des Bohrlochs gewonnen worden sind, versteht es sich, daß die einzelnen Meßwerte auch aufgezeichnet werden können und zu einem anderen Zeitpunkcan einem anderen Ort miteinander kombiniert werden können.

Aus all diesen Gründen sind die beschriebenen Ausführungsformen nur als Beispiele anzusehen, und alle erwähnten Abwandlungen und Modifik*.ionen machen von dem Grundgedanken der Erfindung wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert Gebrauch.

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Claims (29)

Patentansprüche

1)J Verfahren zum Gewinnen von Meßwerten geeignet für die Bestimmung eines kompensierten Meßwerts von physikalischen Kennwerten von unterirdischen Medien nahe einem in die Erde abgetäuften Bohrloch unter Verwendung mehrerer Wandler vom Senderund Empfängertyp , getragen auf einem in Richtung generell parallel zu dem Bohrloch langgestreckt ausgebildeten Support für die Bewegung durch das Bohrloch gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Vorsehen eines ersten Paares von Wandlern eines ersten Typs, positioniert unter einem vorgegebenem Abstand längs des

Supports,

b) Vorsehen eines zweiten Paares von Wandlern eines

zweiten Typs positioniert mit dem vorgewählten Abstand längs des Supports und auf nur einer Seite des ersten Paares von Wandlern in Richtung der Längserstreckung des Supports gesehen,

c) erzeugen einer ersten Messung der physikalischen Kennwerte von unterirdischen Medien, wenn zwei der Wandler an einer vorgewählten Position im Bohrloch positioniert sind, die Speicherung des ersten Meßwerts für die Kombination mit einem späteren Meßwert der physikalischen Kennwerte der unterirdischen Medien und

d) späteres des genannten ersten Meßwerts zur Kombination mit einem späteren Meßwert der physikalischen unterirdischen Medien und

e) erzeugen der letztgenannten Messung, wenn zwei andere der Wandler vom ersten und zweiten Typ in dem Bohrloch an der genannten vorgewählten Position positioniert sind für die Kombination mit dem ersten Meßwert zwecks Gewinn eines kompensierten Meßwerts. 709847/0966

ORIGINAL INSPECTED

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Erzeugung der späteren Messung die Speicherung der späteren Messung umfaßt für nachfolgende Kombinationen mit dem ersten Meßwert zwecks Erzeugung eines kompensierten Meßwertes.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Paar von Wandlern ein Paar von Sendewandlern ist und das zweite Paar von Wandlern ein Paar von Empfängerwandlern ist, daß der Meßwerterzeugungsschritt die Kombinationen von unterschiedlichen Sendern und Empfängern umfaßt für das Erzeugen einer einzelnen Messung, wenn eine einzelne Kombination der Sender und Empfänger eine vorgewählte Position längs des Bohrlochs einnimmt und einer anderen einzelnen Messung, wenn eine andere Kombination in diese vorgewählte Position bewegt worden ist, und daß der Schritt der Erzeugung des späteren Meßwertes die Kombination dieses einen einzelnen und dieses anderen einzelnen Meßwertes umfaßt zum Erzeugen einer bohrlochkompensierten Messung von physikalischen Kennwerten der unterirdischen Medien nahe dem Bohrloch für die genannte ausgewählte Position.

4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandlertyp als Sender ausgebildet ist und der zweite Wandlertyp als Empfänger, daß der Schritt der Erzeugung von Meßwerten die Verwendung von Kombinationen von unterschiedlichen Sendern und Empfängern für die Erzeugung eines einzelnen Satzes von Meßwerten umfaßt, wenn die Empfänger eine ausgewählte Position längs des Bohrlochs einnehmen und eines anderen Satzes von einzelnen Meßwerten wenn die Sender diese vorgewählte Position einnehmen und daß der Schritt der Erzeugung der späteren Messung den Schritt der Kombination dieses einen einzelnen und des anderen einzelnen Satzes von Meßwerten umfaßt zum Erzeugen einer bohrlochkompensierten Messung von physikalischen Kennwerten der unterirdischen Medien nahe dem Bohrloch für diese ausgewählte Position.

5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte eine Satz von Meßwerten Messungen umfaßt, die getrennt auf jeden Sender bezogen sind von denen jeder näher bzw.

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weiter von den Empfängern entfernt ist, und daß der andere einzelne Satz von Messungen Messungen umfaßt, die getrennt auf jeden Empfänger bezogen sind welche jeweils näher bzw. entfernter von den Sendern angeordnet sind und daß der Schritt der Meßwerte Kombination umfaßt:

Kombination von Meßwerten von dem genannten einen Satz bezogen auf den dem Empfänger näheren Sender und von dem genannten anderen Satz bezogen auf den den Sendern näheren Empfänger um eine einzelne bohrlochkompensierte Messung zu gewinnen und Kombination der Meßwerte von dem einen einzelnen Satz von Meßwerten bezogen auf den von den Empfängern entfernteren Sender und von dem anderen einzelnen Satz bezogen auf den von den Sendern entfernteren Empfänger um eine andere einzelne bohrlochkompensierte Messung zu gewinnen, wobei die eine und die andere einzelne bohrlochkompensierte Messung zwei getrennten Untersuchungen an die vorgewählte Position mit zwei unterschiedlichen Senderempfängerabständen entspricht.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bei dem die verschiedenen Typen von Wandlern Empfänger bzw. Sender sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Meßwerterzeugung umfaßt:

Ansteuern eines ersten Senders an einer einzelnen Bohrlochposition und Messung an einem ersten Empfänger des resultierenden Signals nach Durchgang in einer vorgewählten Richtung durch einen Intervall des Bohrlochs und der unterirdischen Medien, wobei der erste Sender längs eines langgestreckten Trägers an einer Bohrlochsonde in einem vorgegebenen Abstand von dem Empfänger angeordnet ist, bewegen eines zweiten Senders und Empfängers zu der genannten Bohrlochposition derart, daß der zweite Sender und der zweite Empfänger Positionen in dem Bohrloch einnehmen, die im wesentlichen übereinstimmen mit den Positionen des ersten Senders bzw. ersten Empfängers an der genannten einen Bohrlochposition wobei der zweite Sender sich längs des langgestreckten Trägers an der Bohrlochsonde in dem genannten vorgewählten Abstand von dem zweiten Empfänger befindet , und Ansteuern des zweiten Senders und Messung an dem zweiten Empfänger des resultierenden Signals nach Durchgang in der vorgewählten Richtung durch das genannte Intervall des Bohrlochs und der unterirdischen Medien und

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daß der Schritt der Kombination die Kombination dieser gemessenen Signale umfaßt zum Gewinnen eines Signals, das repräsentativ ist für eine Fehlausfluchtung der Bohrlochsonde bezüglich des Bohrlochs und für Veränderungen in der Querschnittsform des Bohrlochs.

und

7) Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die ersten/zweiten

Gruppen von Wandler jeweils ein Paar von Wandlern umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Meßwertgewinnung umfaßt:

Erzeugung eines einzelnen Satzes von Messungen zwischen einem Wandler in dem einen Wandlerpaar und den Wandlern in dem zweiten Wandlerpaar mit einem ausgewählten Bohrlochintervall zwischen diesem zweiten Paar und Erzeugung eines Satzes von Meßwerten zwischen einem Wandler in dem zweiten Paar und den Wandlern in dem ersten Paar mit dem vorgewählten Bohrlochintervall zwischen dem ersten Paar und daß der Kombinationsschritt umfaßt:

Kombination der Sätze von erzeugten Meßwerten zum Gewinnen einer verbesserten Messung die kompensiert ist bezüglich Bohrlochmeßbedingungen an dem gewählten Bohrlochintervall.

8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Meßwertegewinn^üng ferner umfaßt:

Erzeugung zusätzlicher Sätze von Meßwerten zwischen dem anderen Wandler in dem ersten Paar von Wandlern und den Wandlern in dem zweiten Paar von Wandlern mit dem vorgewählten Bohrlochintervall zwischen dem zweiten Paar und zwischen dem anderen Wandler in dem zweiten Paar und den Wandlern in dem ersten Paar mit dem gewählten Bohrlochintervall zwischen dem ersten Paar und daß der Kombinationsschritt ferner umfaßt die Kombination der zusätzlichen Sätze von erzeugten Meßwerten zum Gewinnen eines zusätzlichen verbesserten Meßwerts der kompensiert ist bezüglich Bohrlochmeßbedingungen an dem gewählten Bohrlochintervall.

9) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Meßwertgewinnung umfaßt:

Erzeugung eines ersten Meßwerts an unterschiedlichen Bohrlochtiefen durch Bewegen des Supports durch das Bohrloch während

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ein Sender und ein Paar von Empfängern in Betrieb sind, Erzeugung eines zweiten Meßwerts an der genannten Bohrlochtiefe während ein Empfänger in dem Empfängerpaar und ein Paar von Sendern einschließlich des genannten einen Senders in Betrieb sind und daß der Kombinationsschritt umfaßt:

Kombination der einen der genannten ersten und zweiten Meßwerte die repräsentativ sind für im wesentlichen das gleiche Bohrlochintervall um einen Meßwert zu gewinnen, der repräsentativ ist für einen physikalischen Kennwert der unterirdischen Medien, kompensiert bezüglich Veränderungen in der Vorlochmeßumgebung, die nahe den Sendern und dem Empfängervorlagen wenn eine mit dem Support verbundene Bohrlochvorrichtung durch das genannte Bohrlochintervall bewegt wurde."

10) Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt der Aufzeichnung der Meßwerte und der Positionen längs des Bohrlochs.

11) Verfahren nach Ansprüchen 4 und 10, bei dem die genannten einen und genannten anderen Sätze von Meßwerten jeweils bei ersten bzw. zweiten Tiefen des Supports in dem Bohrloch gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß derKombinationsschritt umfaßt:

Verzögerung des Abrufs der aufgezeichneten Messungen, die an einer ersten Tiefe gewonnen wurden für ein Tiefenintervall, das im wesentlichen der Differenz zwischen der genannten ersten und zweiten Tiefe entspricht.

12) Vorrichtung zur Bestimmung der physikalischen/Werte unterirdischer Medien nahe einem durch das Erdreich abgetäuften Bohrloch mit einer Mehrzahl von Wandlern, die auf einem Support angeordnet sind, welcher durch das Bohrloch beweglich ist und langgestreckt ausgebildet ist im wesentlichen in einer Richtung parallel zu seiner Bewegungsrichtung durch das Bohrloch,gekennzeichnet durch:

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a) eine erste Gruppe von Wandlern eines ersten Typs, angeordnet für die Bewegung durch das Bohrloch mit benachbarten Wandlern der ersten Gruppe in einem vorgewählten Abstand voneinander in Richtung einer Linie im wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung des Supports,

b) eine zweite Gruppe von Wandlern eines zweiten Typs, angeordnet für Bewegung durch das Bohrloch und auf (nur) einer Seite der ersten Gruppe in einer Richtung von dieser parallel zu der Längserstreckung positioniert wobei benachbarte Wandler der zweiten Gruppe voneinander den gleichen vorgewählten Abstand in Richtung dieser Linie aufweisen,

c)Einrichtungen für die Erzeugung von Meßwerten der physikalischen Kennwerte von unterirdischen Medien an unterschiedlichen Tiefen des Supports in dem Bohrloch und

d) Einrichtungen für die Kombination der Meßwerte die an unterschiedlich ausgewählten Tiefen des Supports in dem Bohrloch gewonnen wurden.

13) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgewinnungseinrichtungen für die Erzeugung von Meßwerten ausgebildet sind, entsprechend dem Erreichen etwa gleicher Positionen unterschiedlicher Wandler in Bohrlochrichtung.

14) Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Wandler ersten Typs Empfänger sind und die Wandler zweiten Typs Sender sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen für die Meßwerterzeugung für die Erzeugung von Meßwerten ausgebildet sind unter Verwendung unterschiedlicher Kombinationen von Sendern und Empfängern einschließlich eines Satzes von Meßwerten mit dem Support aneiner vorgewählten Bohrlochtiefe,wenn die Empfänger eine vorgewählte Position längs des Bohrlochs einnehmen und eines anderen Satzes von Meßwerten mit dem Support an einer anderen vorgewählten Bohrlochtiefe wenn die Sender etwa diese vorgewählte Position einnehmen und daß die Kombinationseinrichtung Schaltkreise umfaßt für die Kombination des genannten einen und des genannten anderen Satzes von Meßwerten zum Erzeugen einer bohrlochkompentierten

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Messung für die physikalischen Kennwerte von unterirdischen Medien nahe dem Bohrloch für diese gewählte Position.

15) Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte eine Satz von Meßwerten Meßwerte umfaßt, die getrennt bezogen sind auf zwei Sender wobei ein Sender weniger und ein anderer Sender weiter entfernt ist von dem genannten einen Empfänger in Richtung der genannten Linie und daijein anderer Satz von Meßwerten Meßwerte umfaßt, die getrennt bezögen sind auf zwei Empfänger , wobei ein Empfänger weniger entfernt und ein anderer Empfänger weiter entfernt ist längs der genannten Linie von dem genannten einen Sender und daß die Kombinationseinrichtungen umfassen:

1) Schaltkreise für die Kombination von Meßwerten von dem genannten einen Satz, bezogen auf den genannten weniger entfernten Sender und von dem genannten anderen Satz, bezogen auf den genannten weniger entfernten Empfänger zum Erzeugen einer bohrlochkompensierten Messung und

2) Schaltkreise für die Kombination von Meßwerten von dem genannten einen Satz bezogen auf den weiterentfernten Sender und von dem genannten anderen Satz bezogen auf den weiterentfernten Empfänger zum Gewinnen einer anderen bohrlochkompensierten Messung, wobei die genannte eine bzw. andere bohrlochkompensierte Messung zwei unterschiedlichen Senderempfängerabständen entsprechen.

16) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler des ersten Typs ein Paar von Empfängern sind, wobei ein Empfänger in dem Paar weniger entfernt und ein/anderer weiter entfernt ist längs der genannten Linie von einem der Wandler vom zweiten Typ und daß die Wandler vom zweiten Typ ein Paar von Sendern sind,wobei ein Sender in dem Paar weniger entfernt und ein anderer weiter entfernt längs der genannten Linie von einem der genannten Wandler ersten Typs, daß die Meßwerterzeugungseinrichtungen für die Erzeugung einer ersten Messung ausgebildet sind unter Verwendung einer ersten Kombination,umfassend den weiterentfernten Empfänger und den weniger entfernten Sender,wenn die genannte erste Kombination eine vorgewählte Position längs des Bohrlochs einnimmt und einer zweiten Messung unter Verwendung einer zweiten

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Kombination,umfassend den genannten weniger entfernten Empfänger und den genannten weiter entfernten Sender, wenn die genannte zweite Kombination etwa die vorgewählte Kombination einnimmt und daß die Kombinationseinrichtungen für die Kombination der genannten ersten und zweiten Meßwerte ausgebildet sind, zum Erzeugen einer Anzeige einer Bohrlochkompensation,die erforderlich ist für die Kompensation von Meßwerten der genannten physikalischen Kennwerte der unterirdischen Medien nahe dem Bohrloch für die gewählte Position .

17) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen für die Meßwerterzeugung für die Erzeugung von Meßwerten ausgebildet sind, einschließlich eines Satzes von Meßwerten, wennfdie Empfänger eine vorgewählte Position längs des Bohrlochs einnehmen und eines anderen Satzes von Meßwerten, wenn die Sender etwa diese vorgewählte Position einnehmen, daß die Kombinationseinrichtungen für die Kombination der genannten einen und anderen Sätze von Meßwerten ausgebildet sind, zum Erzeugen einer bohrlochkompensierten Messung von physikalischen Kennwerten der unterirdischen Medien nahe dem Bohrloch für die gewählte Position und daß die Anzeige eineiJBohrlochkompensation die Bohrlochkompensation anzeigt, vorgesehen in der bohrlochkompensierten Messung.

18) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler ersten Typs einen ersten Typ umfassen, angeordnet in einem vorgewählten Abstand und einen anderen ersten Typ umfassen, angeordnet in einem anderen vorgewählten Abstand längs der Linie von einem der Wandler zweiten Typs und daß die Wandler zweiten Typs einen zweiten Wandler umfassen, angeordnet bei der genannten einen ausgewählten Distanz und einen anderen Wandler zweiten Typs umfassen, angeordnet bei dem anderen ausgewählten Abstand längs/der Linie von einem der Wandler ersten Typs und daß die Messungen solche umfassen, die erzeugt werden unter Verwendung unterschiedlicher Kombinationen der ersten und zweiten Wandlertypen abgestützt an der genannten einen und genannten anderen ausgewählten Distanz.

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19) Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte einen Satz von Meßwerten umfassen, erzeugt wenn die genannten Wandler ersten Typs eine vorgewählte Position längs des Bohrlochs einnehmen und einen anderen Satz von Meßwerten umfassen, wenn die genannten Wandler zweiten Typs etwa diese vorgewählte Position einnehmen.

20) Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte eine Satz erzeugt wird, wenn der Support sich an einer ersten Tiefe befindet und der genannte andere Satz, wenn er sich an einer zweiten Tiefe befindet.

21) Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Speichern mindestens einiger der Meßwerte mit Refferenz auf die genannten Tiefen.

22) Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Einrichtungen für die Reproduktion von Meßwerten,die an der genannten ersten Tiefe erzeugt wurden, aus der Speichereinrichtung durch Verzögern der Meßwerte der ersten Tiefe für ein Tiefenintervall das im wesentlichen der Differenz zwischen der ersten Tiefe und der zweiten Tiefe entspricht.

23) Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationseinrichtung Schaltkreise umfaßt für die Kombination der reproduzierten Meßwerte von einem Satz erzeugt bei der genannten ersten Tiefe und Meßwerten von dem anderen Satz erzeugt bei der genannten zweiten Tiefe zum Gewinnen einer bohrlochkompensierten Messung.

24) Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte eine Satz Meßwerte umfaßt erzeugt unter Benutzung des genannten einen Wandlers zweiten Typs angeordnet bei der genannten einen ausgewählten Distanz und der genannte andere Satz Meßwerte umfaßt, erzeugt unter Verwendung des genannten einen Wandlers ersten Typs ,angeordnet an der genannten einen ausgewählten Distanz.

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25) Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte eine Satz Meßwerte umfaßt erzeugt und zur Verwendung des genannten anderen Wandlers zweiten Typs angeordnet an der genannten anderen ausgewählten Distanz und der genannte andere Satz Meßwerte umfaßt erzeugt unter Verwendung des genannten anderen Wandlers ersten Typs angeordnet an der genannten anderen ausgewählten Distanz und daß die Kombinationseinrichtung ausgebildet ist für die Kombination von getrennt kombinierten Meßwerten von dem genannten ersten Satz erzeugt unter Verwendung der genannten Wandler ersten Typs angeordnet an der genannten einen ausgewählten Distanz und von dem genannten zweiten Satz gewonnen unter Verwendung der genannten Wandler zweiten Typs , angeordnet an der genannten einen ausgewählten Distanz zum Gewinnen einer bohrlochkompensierten Messung entsprechend der genannten einen ausgewählten Distanz, und Meßwerte von dem genannten ersten Satz erzeugt unter Verwendung der genannten Wandler ersten Typs angeordnet an der genannten anderen ausgewählten Distanz und von dem genannten zweiten Satz unter Verwendung des genannten Wandlers zweiten Typs,angeordnet an einer anderen ausgewählten Distanz zum Erzeugen eines anderen bohrlochkompensierten Meßwerts entsprechend der genannten anderen ausgewählten Distanz.

26) Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler in einem Typ der ersten und zweiten Typen Sender sind für die Aussendung von Signalen von den Sendern durch das Bohrloch und die unterirdischen Medien und daß die Wandler in einem anderen der genannten ersten und zweiten Typen Empfänger sind für den Empfang dieser Signale nach/der Übertragung durch das Bohrloch und die unterirdischen Medien.

27) Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte einen ersten Meßwert umfassen unter Verwendung einer ersten Kombination umfassen einen Empfänger angeordnet an der genannten einen ausgewählten Distanz längs der genannten Linie von einem der genannten Sender und einen Sender angeordnet an der genannten anderen ausgewählten Distanz längs der genannten Linie von einem der genannten Empfänger, und eine zweite Messung

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unter Verwendung einer zweiten Kombination, umfassend einen Empfänger angeordnet an der genannten anderen ausgewählten Distanz längs der genannten Linie von dem genannten einen der genannten Sender und einen Sender angeordnet an der genannten anderen ausgewählten Distanz längs der genannten Linie von dem genannten einen der genannten Empfänger, daß die genannte erste Messung erzeugt wird, wenn die genannte erste Kombination eine vorgewählte Position längs des Bohrlochs einnimmt und die genannte zweite Kombination im wesentlichen die genannte ausgewählte Position einnimmt, wobei die genannten ersten und zweiten Meßwerte im wesentlichen die gleichen Meßwerte unter idealen Meßbedingungen sind, und daß die genannten gespeicherten und reproduzierten Meßwerte die genannten ersten Meßwerte umfassen und die Kombinationseinrichtung ferner zusätzliche Kombinationsschaltkreise umfaßt für die Kombination der genannten reproinen dritten zusätzlichen Meßwert zu erzeugen.

28) Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte zusätzliche dritte Meßwert eine Anzeige bezüglich der Bohrlochkompensation liefert vorgesehen in den bohrlochkompensierten Meßwerten.

29) Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale akustische Signale sind und die Meßwerte Laufzeiten für die Signale sind/die sie benötigen/ um durch das Bohrloch und die unterirdischen Medien zu laufen.

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