DE3423158A1

DE3423158A1 - Verfahren und einrichtung zur feststellung des einstroemens von stroemungsmittel, insbesondere gas, in bohrloecher

Info

Publication number: DE3423158A1
Application number: DE19843423158
Authority: DE
Inventors: G. Robert Middletown Conn. Feeley jr.; Donald S. West Hartford Conn. Grosso
Original assignee: Teleco Oilfield Services Inc
Current assignee: Teleco Oilfield Services Inc
Priority date: 1983-06-23
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1985-01-10
Also published as: NO162881C; CA1218740A; FR2549132B1; FR2549132A1; GB8415968D0; GB2142679B; GB2142679A; NO162881B; NO842442L

Description

DORNER & HUFNAGEL PATENTANWALTS

um rr »ooo mOnchbn»

TKL. O SVZe* «784

München, den 20. Juni 1984 /J Anwaltsaktenz.: 194 - Pat. 96

TELECO OILFIELD SERVICES INC., Med-Way Office Park, 105 Pondview Drive, Meriden, Connecticut 06450, Vereinigte Staaten von Amerika

Verfahren und Einrichtung zur Feststellung des Einströmens von Strömungsmittel, insbesondere Gas, in Bohrlöcher.

Die Erfindung betrifft die Suche nach Lagerstätten von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen und insbesondere die Erhöhung der Sicherheit beim Niederbringen von Bohrungen zu Öl- oder Gaslagerstätten. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zur Feststellung des Einströmens von Gas in ein Bohrloch, wobei die überwachung kontinuierlich während des Bohrens vorgenommen wird, um einen Schutz gegen ein sogenanntes Blowout oder ein Ausblasen zu schaffen.

Beim Bohren von Erdöl- oder Erdgasbohrlöchern sind die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Bohrvorganges ausschlaggebende Gesichtspunkte. Ein wirtschaftlicher Betrieb der Bohreinrichtungen, insbesondere, nachdem tiefere Bohrlöcher gebohrt werden und die Unternehmungen vor der Küste zunehmen, erfordert, daß die für die Bohrmanschaft interessanten Daten nahe dem Grunde des Bohrloches gesammelt und aufgenommen und dann an die Oberfläche gemeldet werden, was kontinuierlich zu geschehen hat, d. h., ohne die beträchtlichen Verzögerungen, welche auftreten, wenn der Bohrvorgang unterbrochen werden muß und Meßinstrumente in das

Bohrloch abgesenkt werden müssen. In den letzten Jahren sind beträchtliche Fortschritte bezüglich der Messung während des Bohrens (MWD-Technologie) erzielt worden. Beispiele für Systeme zur Messung während des Bohrens zur Ermittlung von Bohrloch-Richtungsparametern sind den US-Patentschriften 3 982 431., 4 013 945 und 4 021 774 zu entnehmen. ·

Die Meßsysteme nach den soeben genannten Patentschriften benützen die Bohrschlamm-Impulsfernmeßtechnik zur übertragung der Informationen von einem Bereich in der Nachbarschaft des Bohrlochgrundes zur Bohrplattform an der Oberfläche. Die Bohrschlamm-Impulsfernmeßtechnik sieht die Übertragung der Informationen über eine strömende Säule von Bohrflüssigkeit, d. h., Bohrschlamm, vor, wobei die Informationen, welche den am Bohrlochgrund aufgenommenen Parametern entsprechen, gemäß einem Binärcode in Druckimpulse umgewandelt werden, die sich in der Bohrflüssigkeit innerhalb des Bohrrohres oder Bohrstranges ausbreiten und an der Oberfläche aufgenommen werden können. Diese Druckimpulse werden durch periodische Modula- ; tion der strömenden Bohrschlammsäule an einem Punkt nahe dem ι Bohrlochgrund durch mechanische Mittel erzeugt und die resul- |

ι tierenden periodischen Druckimpulse erscheinen an dem ober- \ flächennahen Ende der Bohrschlammsäule, um dort von einem Druckwandler aufgenommen zu werden, der in geeigneter Weise

im Standrohr angeordnet ist. Der Bohrschlamm wird durch das !

Bohrrohr oder- den Bohrstrang nach abwärts gepumpt und strömt |

dann zurück zur Oberfläche über den Ringraum zwischen Bohr- |

strang und Bohrlochwand, um die Bohrspitze zu kühlen, das I

Bohrklein, welches durch den Betrieb" des Bohrwerkzeugs ent- ^:

steht, aus dessen Bereich zu entfernen und um der Forma- i

tion Gegendruck zu bieten. ■

Wie bereits erwähnt, ist die Sicherheit beim Bohren ein ganz wesentlicher Gesichtspunkt. Ein Problem in dieser Hin- ■ sieht ist der sogenannte Blowout. Gelegentlich trifft man j

während des Bohrens unvorbereitet auf eine Zone hohen For-

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mationsdruckes, der im Deckgestein auftritt. Wenn dieser Druck den hydrostatischen Druck übersteigt, der von dem Bohrschlamm ausgeübt wird, und wenn die Formation eine ausreichende Durchlässigkeit aufweist, um eine Strömungsmittelströmung zuzulassen, dann hat das aus der Formation austretende Strömungsmittel das Bestreben, den Bohrschlamm zu verdrängen. Dieser Vorgang wird als "Schlag" bezeichnet und bewirkt, wenn er unkontrolliert auftritt, daß ein "Blowout" stattfindet. Demgemäß ist ein Bohrlochzustand, dessen überwachung die Bohrmanschaft interessiert, das Einströmen von Gas, um sich gegen einen "Blowout" zu sichern.

Zwar wurden verschiedene Methoden bereits vorgeschlagen und in bestimmten Fällen auch verwirklicht, um eine Gaseinströmung in ein Bohrloch zu messen, doch waren die bisher vorgeschlagenen Verfahren nicht zur Messung während des Bohrens geeignet und waren oft entweder kompliziert, schwierig in der praktischen apparativen Ausbildung oder aber verhältnismäßig langsam. Bisher verwendete Methoden zur Bestimmung des Einströmens von Gas waren in vielen Fällen auch nicht in der Lage, unzweideutige Informationen zu liefern, so daß wiederholte Versuche und/oder die Verwendung einer Mehrzahl von Meßtechniken erforderlich war. Die Verfahren zur Messung eines Gaseintrittes in ein Bohrloch nach bisher bekannter Technik sahen die Messung des Druckes im Bohrlochringraum, die Messung des Druckdifferentiales zwischen dem Innenraum des Bohrgestänges und dem Ringraum sowie die Messung der Geschwindigkeit der Schallausbreitung im Bohrschlamm und die Messung des spezifischen Widerstandes des Bohrschlammes sowie verschiedene andere Untersuchungen vor, wobei man versuchte, den Druck der Formation zu bestimmen, durch welche hindurch das Bohrgestänge vordringt oder vorgedrungen ist. Wie oben bemerkt, haben die früher vorgeschlagenen Methoden zur Bestimmung des Einströmens von Gas und insbesondere diejenigen, welche auf Druckmessung basieren, sämtlich Nachteile solcher Art, welche die Verwendung für die Messung

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während des' Bohrens ausschließen oder in anderer Weise die Verwendbarkeit stark einschränken.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zur Feststellung des Einströmens von Strömungsmittel, insbesondere von Gas, in Bohrlöcher so auszubilden, daß zuverlässige überwachungs- bzw. Meßergebnisse während des Bohrbetriebes erzielt werden können. Diese Aufgabe wird durch -die im anliegenden Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung zur Feststellung eines Strömungsmitteleintrittes oder Gaseintrittes in ein Bohrloch geschaffen, in welchem sich ein Bohrstrang befindet, der mit der Bohrlochwand einen Ringraum begrenzt, wobei die Bohrflüssigkeit von der Oberfläche durch das Inntere des Bohrstranges sowie über den Ringraum zurück zur Oberfläche zirkuliert. Die Einrichtung zur Feststellung des Einströmens von Strömungsmittel enthält Mittel zur Erzeugung eines kohärenten Signales bestimmter Energie in einem Bereich nahe dem Bohrlochgrund, wobei sich dieses Signal als Primärsignal in der Bohrflüssigkeit innerhalb des Bohrstr-anges ausbreitet und sich als ein Sekundärsignal in der Bohrflüssigkeit im genannten Ringraum fortpflanzt. Weiter sind Mittel zur Untersuchung zumindest des genannten Sekundärsignales vorgesehen. Das festgestellte Signal wird zu einem Vergleich herangezogen, um ein Einströmen von Gas in den genannten Ringraum feststellen zu können.

Eine Frequenzmodulation oder Amplitudenmodulation der Bohrschlammströmung im Standrohr oder Bohrstrang durch eine kohärente Energiequelle an einem Punkt nahe der Bohrerspitze bewirkt, daß in der Bohrschlammströmung im Ringraum zwischen Bohrgestänge und Bohrlochwand eine Information in Gestalt von Reflexionen der Strömungsmodulation

im Bohrstrang oder im Standrohr vorhanden ist. Eine Oberwachung des Druckes der Bohrschlammströmung im Ringraum an der Oberfläche führt also zu der Bestimmung der reflektierten Information aufgrund der Modulation der Flüssigkeitssäule des Bohrschlammes innerhalb des Bohrstranges. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die in dem genannten Ringraum festgestellten Druckschwankungen mit den Druckveränderungen verglichen, welche innerhalb des Bohrstranges gemessen werden. Eine wesentliche Änderung des Phasen- und/oder Amplitudenverhältnisses zwischen den Druckschwankungen im Bohrstrang und im Ringraum, insbesondere eine Änderung des Phasen- und/oder Amplitudenverhältnisses, welche eine wesentliche Abweichung von einer zuvor festgehaltenen Entwicklung, zeigt an, daß ein Strömungsmitteleintritt in den Ringraum stattfindet, da das Strömungsmittel, beispielsweise das Gas, welches in den Bohrschlamm einströmt, eine Abschwächung der aufmodulierten Information und/oder eine Beeinflussung der Ausbreitungsgeschwindigkeit herbeiführt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform eines Meßsystems dernier angegebenen Art werden die Druckänderungen in dem : Bohrschlamm, welcher im genannten Ringraum aufwärts strömt, _; mit den Verhältnissen in jüngster Vergangenheit bezüglich der Druckänderungen im Ringraum verglichen und nach geeig- ι neten Kompensationsmaßnahmen bezüglich solcher Änderungen, j

welche auf dem Bohrvorgang beruhen, werden die Vergleichs- ι ergebnisse zur Bestimmung eines Gaseintrittes ausgewertet. j Wenn das aus dem Ringraum bezogene Signal verloren geht _; oder entweder hinsichtlich Amplitude oder hinsichtlich Ankunftszeit oder hinsichtlich beider Kriterien stark geändert wird, so kann ein Alarm gegeben werden, welcher anzeigt, daß in das Bohrloch ein Strömungsmittel, insbesondere ein Gas, eingebrochen ist. Der Signalgenerator erzeugt Druckimpulse, insbesondere Impulse im Infraschallbereich oder im Schallfrequenzbereich. Die hier angegebenen Einrichtungen enthalten weiter Mittel an der Oberfläche zur

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Feststellung der Druckimpulse im Ringraum und, gemäß einer Ausführungsform, auch innerhalb des Bohrgestänges oder Bohrrohres." Ein elektrisches Signal entsprechend der Druckmodulation im Bohrschlamm wird von einem Fühler oder von Fühlern an der Oberfläche bereitgestellt und so behandelt, daß Störsignale, beispielsweise Signalveränderungen, welche außerhalb des Energiespektrums des erwarteten Signales liegen, ausgesondert werden. Vorzugsweise erfolgt danach eine Umwandlung in Digitalform zur Weiterverarbeitung in einem Rechner.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Rechner mit Informationen versorgt, welche anderen Parametern der Bohrstelle entsprechen und welche einen Einfluß auf die Amplitude und/oder die Phase des Signales oder der Signale haben können, welches bzw. welche an der Oberfläche aufgenommen werden. Diese anderen Bohrparameter können, um nur ein Beispiel zu nennen, die Temperatur des Bohrschlammes enthalten, welche einen Einfluß auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalles im Bohrschlamm hat. Bei einem Ausführungsbeispiel bestimmter Art werden die behandelten Drucksignale aus der Flüssigkeitssäule im Bohrstrang und aus dem Ringraum miteinander verglichen und der Rechner analysiert die _; Ergebnisse des Vergleiches, um Änderungen festzustellen, welche nicht durch eine Änderung der übrigen regulären Bohrparameter erklärt werden können.

Bei einer anderen Ausführungsform richtet sich der Rechner nur nach dem Signal, welches aus Messungen im Bohrschlamm gewonnen wurde, der im Ringraum aufwärts strömt und vergleicht diese Signale mit ihrer eigenen eingespeicherten jüngsten Vergangenheit, um unerwartete Veränderungen feststellen zu können.

Bei wieder einer anderen Ausführungsform werden die aufgenommenen Drucksignale entweder vor oder anstelle einer

Umwandlung in Digitalform bezüglich Amplitude und Phasenlage so eingestellt, daß unter normalen Betriebsbedingungen die Signale, welche den Druckänderungen im Ringraum und in der Flüssigkeitssäule innerhalb des Bohrstranges entsprechen, einander aufheben. Demgemäß zeigt nur ein Unterschied der behandelten Signale, welcher größer als ein vorbestimmter Wert ist, einen Gaseinbruch aus der Formation, welche durchbohrt wird, in den Ringraum hinein an.

Nachfolgend werden Einzelheiten unter Angabe weiterer Vorteile unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher einander entsprechende Teile jeweils mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Bohrstelle mit einer Einrichtung der hier angegebenen Art,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer am Bohrlochgrund vorgesehenen Energiequelle,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer anderen

Ausführungsform der am Bohrlochgrund vorgesehenen Energiequelle,

Fig. 4 ein funktionelles Blockdiagramm der an

der Oberfläche befindlichen Bauteile einer Einrichtung zur Feststellung des Einströmens von Gas nach dem hier beschriebenen Prinzip,

Fig. 5 ein Diagramm des Verlaufes von Drucksignalen, welche mit einer Einrichtung nach Figur 4 aufgenommen werden, nach einer vorbereiteten Behandlung der Signale, j

Fig. 6 ein funktionelles Blockdiagramm der an der ' Oberfläche befindlichen Bauteile einer Ein- | richtung zur Feststellung des Einströmens von Gas gemäß einem anderen Ausführungsbei- ' spiel und !

.43. 3423153

Fig. 7 ein funktionelles Blockschaltbild der

an der Oberfläche befindlichen Bauteile einer Einrichtung zur Feststellung des Einströmens von Gas in ein Bohrloch gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform.

Figur 1 zeigt eine Bohrstelle, an welcher ein Bohrturm 10 installiert ist, an dem ein Bohrgestänge oder Bohrstrang aufgehängt ist, der allgemein mit 12 bezeichnet ist und in einem Bohrmeißel 14 endet. Wie auf diesem Gebiete der Technik allgemein bekannt, kann entweder das ganze Bohrgestänge in Umdrehung versetzt werden oder aber das Bohrgestänge wird stillstehend gehalten, während nur der Bohrmeißen rotiert. Das Bohrgestänge 12 ist aus einer Reihe von miteinander verbundenen Rohrabschnitten zusammengesetzt, wobei neue Rohrabschnitte angefügt werden, wenn die Tiefe des Bohrloches zunimmt. Das Bohrgestänge hängt von dem beweglichen Rollenblock 16 einer Winde 18 herab, welche den oberen, stillstehenden Rollenblock 19 aufweist. Der gesamte Bohrstrang der Anlage wird über einen im Querschnitt quadratischen Profilgestängeabschnitt 20 in Umdrehung versetzt, der verschieblich durch den Drehtisch 22 geführt ist und von diesem angetrieben wird. Der Drehtisch 22 befindet sich am Fuße des Bohrturmes. Ein Antriebsaggregat 24 ist sowohl mit der Winde 18 als auch mit dem Drehtisch 22 gekuppelt.

Im unteren Teil kann das Bohrgestänge einen Abschnitt oder mehrere Abschnitte 26 mit gegenüber den übrigen Bohrgestängeabschnitten größerem Durchmesser enthalten. Wie allgemein bekannt, können diese Bohrgestängeabschntte größeren Durchmessers Fühler und elektronische Schaltungen aufweisen, um die Signale vorbereitend zu verarbeiten, welche von den Fühlern bereitgestellt werden. Die Bohrgestängeabschnitte 26 können außerdem Energiequellen enthalten, beispielsweise durch den Bohrschlamm angetriebene Turbinen., die ihrerseits wieder Generatoren antreiben, um elektrische Energie zur Ver-

fügung zu haben, welche zum Betrieb der Fühler und etwaiger datenverarbeitender Schaltungen notwendig ist. Ein Beispiel eines Systems, bei welchem eine von dem Bohrschlamm angetriebene Turbine, ein Genei'atox' und Fühlerelemente vorgesehen sind, welche in einem unteren Bohrgestängeabschnitt untergebracht sind, ist der US-Patentschrift 3 693 428 zu entnehmen.

Das Bohrklein, welches beim Betrieb des Bohrmeißels oder der Bohrkrone 14 entsteht, wii"d von einem Bohrschlammstrom oder Trübestrom fortgetragen, der durch den freien Ringraum 28 zwischen dem Bohrgestänge und der Wand 30 des Bohrloches hochsteigt. Die Trübe oder der Bohrschlamm wird über eine Leitung 32 in eine Filtereinrichtung und ein Absetzbecken abgegeben, welche schematisch in Gestalt eines Tanks 34 in der Zeichnung angegeben sind. Die gefilterte Trübe wird dann mittels einer Pumpe 36 über eine Einrichtung 38 zum Absorbieren von FörderSchwankungen abgesaugt und über eine Leitung 40 unter Druck zu einem umlaufenden Injektorkopf gefördert und gelangt von dort in das Innere des Bohrgestänges 12, von wo die Trübe zu der Bohrerspitze bzw. dem Bohrmeißel 14 und zu der von der Trübe angetriebenen Turbine innerhalb des Bohrgestängeabschnittes 26 gefördert wird.

In einer Einrichtung-zur Messung während des Bohrens gemäß Figur 3 dient die Bohrschlammsäule innerhalb des Bohrgestänges 12 als Übertragungsmedium zur Fortleitung der Signale entsprechend der für den Bohrvorgang bestimmenden Parameter am Bohrlochgrund hinauf zur Oberfläche. Diese Signalübertragung wird in an sich bekannter Weise dadurch bewirkt, daß in dem Bohrschlamm oder der Trübe Impulse erzeugt werden, so daß Druckimpulse (welche manchmal auch als Primärimpulse bezeichnet werden), wie schematisch bei 11 angedeutet innerhalb der Flüssigkeitssäule im Bohrgestänge 12 angeregt werden, wobei diese Druckimpulse die Parameter darstellen, welche am Bohrlochgrund gemessen wurden. Die Bohrparameter können mittels einer Fühlereinheit 44

aufgenommen werden, welche sich innerhalb eines Bohrgestänge- j abschnittes 26 gemäß Figur 1 nahe der Bohrerspitze oder Boh- ; rerkrone befindet. Die Druckimpulse 11, welche in dem Strom ! des Bohrschlammes innerhalb des Bohrgestänges 12 angeregt \ werden, können an der Oberfläche durch einen Druckwandler empfangen werden, welcher resultierende elektrische Signale abgibt, die dann zu einer Signalempfangs- und -Verarbeitungseinrichtung 48 übertragen werden, die eine Aufzeichnung, Darstellung und/oder berechnende Auswertung der Signale vornimmt, um Informationen über verschiedene Zustände am Bohrlochgrund zu gewinnen.

Es sei weiterhin auf Figur 3 Bezug genommen. Der in dem Bohrgestänge 12 abwartsströmende Bohrschlamm oder die Trübe strömt durch eine steuerbar veränderliche öffnung 50 und wird dann zum Antrieb einer Turbine 52 verwendet. Die Turbine 52 ist mechanisch mit einem Generator 54 gekuppelt und treibt diesen an. Der Generator 54 liefert elektrische Leistung zum Betrieb der Fühler in der Fühlereinheit 44. Der informationshaltige Ausgang der Fühlereinheit 44, welcher im allgemeinen die Gestalt eines elektrischen Signals hat, wird zur Betätigung eines Ventilantriebs 58 einge- . setzt, der wiederum einen Ventilkörper 56 betätigt, der die Größe der steuerbaren öffnung 50 beeinflußt. Der Ventilkörper 56 kann elektrisch oder hydraulisch betätigt werden. Änderungen der- Größe der Öffnung 50 verursachen die Druckimpulse 11 in dem StXOm des Bohrschlamms und diese Druckimpulse werden an der Oberfläche durch den zuvor erwähnten Wandler 46 aufgenommen, um jeweils eine Anzeige der verschiedenen Bedingungen und Zustände zu erhalten, welche von den Fühlern der Fühlereinheit 44 überwacht werden. Die Richtung des Stromes des Bohrschlamms ist in den Figuren 2 und 3 durch Pfeile deutlich gemacht. Die Druckimpulse 11 wandern in der nach abwärts strömenden Flüssigkeitssäule des Bohrschlamms innerhalb des Bohrgestänges 12 nach aufwärts.

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Die Fühlereinheit 44 enthält charakteristischerweise Mittel zur Umwandlung der Signale entsprechend den verschiedenen Parametern, welche überwacht werden, in binäre Form und die auf diese Weise codierte Information dient sodann zur Steuerung des Ventilkörpers 56. Der Wandler 46 an der Oberfläche stellt die Druckimpulse im Bohrschlammstrom fest, wobei die Druckimpulse eine binäre Codierung aufweisen. Praktisch stellt sich der binäre Code in einer Serie von informationshaltigen Bohrschlammimpulsen in zwei unterschiedlichen zeitlichen Längen dar, wobei die Impulsamplitude beispielsweise im Bereich von 2·10τ bis 25·10* Pa liegt. Die übertragung der Information zur Oberfläche über den modulierten Bohrschlammstrom wird beispielsweise durch Erzeugung von Vorlaufimpulsen als Präambel vorbereitet, denen die Serienübertragung der codierten Signale entsprechend den jeweiligen Bohrlochparametern folgt, welche überwacht werden.

Wie oben bereits gesagt, umspült der Bohrschlamm, nachdem er über die Gestängeabschnitte 26 des Bohrstranges nach abwärts geströmt ist, die Bohrerspitze oder den Bohrmeißel und kehrt dann über den Ringraum 28 zwischen Bohrstrang und Bohrlochwand 30 zur Oberfläche zurück. Es hat sich gezeigt, daß die Druckimpulse, welche von den Bewegungen, welche dem Ventilkörper 56 mitgeteilt wurden, resultieren, auch in dem Bohrgestänge nach abwärts laufen und von dem unteren Ende des Bohrloches reflektiert werden, wenngleich sie dabei stark abgeschwächt werden, und daß dann reflektierte Impulse auftreten, die in Figur 3 schematisch bei 55 angedeutet sind und sich im Ringraum 28 fortpflanzen, so daß sie an der Oberfläche aufgenommen werden können. Die Impulse 55 werden manchmal als Sekundärimpulse oder reflektierte Impulse bezeichnet. Für diese Impulse nun ist, wie in Figur 1 gezeigt, ein weiterer Druckwandler 60 an der Oberfläche und mit Bezug auf die Bohrschlammrückströmung, stromauf von der Ausmündung der Leitung 32 angeordnet. Die Größe der von dem Wandler 6 0 aufgenommenen Druckimpulse

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ist Charakteristischerweise mindestens eine Größenordnung kleiner als die Größe der entsprechenden oder gleichzeitig auftretenden Druckimpulse, welche von dem Wandler 46 aufgenommen werden. Durch geeignete Filterung können trotzdem diese geringe Amplitude aufweisenden Druckimpulse des Ringraumes 28 festgestellt und untersucht werden.

Wie ebenfalls oben schon angemerkt, kann die am Bohrlochgrund befindliche Quelle zur Erzeugung der Impulse 11 und der reflektierten Impulse 55 entsprechend dem hier angege-benen Prinzip von dem Bohrschlämmimpulsventil einer vorhandenen Einrichtung zur Messung während des Bohrens gebildet sein, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die am Bohrlochgrund befindliche kohärente Energiequelle, wie schematisch in Figur 2 angegeben ist, einen Schwingungsgenerator enthalten, welcher die Bohrschlammströmung in dem Bohrgestänge mit einer Frequenz im Schallfrequenzbereich moduliert. Hierzu ist gemäß Figur" 2 in einem eine öffnung bestimmenden Einsatz 50' ein Klappenventil 56' angeordnet, wobei sich der Einsatz 50" innerhalb des Bohrgestänges bezogen auf die Richtung der Bohrschlammströmung etwas stromauf von dem Bohrmeißel oder der Bohrerspitze 14 befindet, um Primärimpulse 11' und Sekundärimpulse oder reflektierte Impulse 55' anzuregen.

Es sei nunmehr wiederum Figur 1 betrachtet. Unabhängig von der Art der am Bohrlochgrund befindlichen Energiequelle wird jedenfalls der Trübestrom oder die Bohrschlammströmung in dem Bohrgestänge moduliert, d.h., es werden die Primärimpulse erzeugt, und es erfolgt eine Modulation im Ringraum 28 durch die vom Bohrlochgrund reflektierten Impulse, welche nach der Reflexion ebenfalls als Druckänderungen in Erscheinung treten. An der Oberfläche werden die innerhalb des Bohrgestänges auftretenden Druckänderungen in Form der Primärimpulse durch den Wandler 46 aufgenommen,

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so daß ein Signal Pg erzeugt wird. In entsprechender Weise werden die Druckveränderungen aufgrund der reflektierten Impulse im Ringraum durch den Wandler 60 aufgenommen und die resultierenden Signale P_R werden in einer Schaltung verarbeitet, welche einen Verstärker 62 und ein Filter 64 enthalten kann.

Die den Drucksignalen im Ringraum entsprechenden Signale P_R und, bei bestimmten Ausführungsformen des hier vorgeschlagenen Systems, auch die den Drucksignalen in der Flüssigkeitssäule innerhalb des Bohrgestänges entsprechenden Signale Pg, werden in der nachfolgend im einzelnen angegebenen Art und Weise weiterverarbeitet. Diese Signalverarbeitung kann einen Vergleich der Signale in einem Vergleicher 66 vorsehen, gefolgt von einer Verarbeitung in einem j

Rechner 68. Es kann aber auch eine unmittelbare Eingabe , des Signales P_R und gegebenenfalls auch des Signals Pg in j den Rechner 68 vorgesehen sein. Um die Genauigkeit der ' Rechnung im Rechner 68 zu erhöhen, wird ein Bohrparameter | oder werden mehrere Bohrparameter entsprechend einer Mes- j sung an der Oberfläche und/oder wird ein Bohrparameter j oder werden mehrere Bohrparameter entsprechend Messungen j am Bohrlochgrund ebenfalls in den Rechner 68 eingespeist. Der Rechner 68 bearbeitet dann ein Programm zur Feststellung eines Gaseinbruches. Die Oberflächen-Meßwerte, welche in den Rechner 68 eingegeben werden, sind unter anderem die Zeit, der Abstand zum Bohrlochgrund, der" Druck im Bohrgestänge, die Temperaturen des Bohrschlamms am oberen Ende des Bohrgestänges und am oberen Ende des genannten Ringraumes, der spezifische Widerstand des Bohrschlamms am oberen Ende des Bohrgestänges und am oberen Ende des Ringraumes, das Gewicht und/oder die Dichte des Bohrschlamms im Bohrgestänge bzw. Standrohr und im Ringraum, die Drehzahl des Bohrgestänges, der Arbeitstakt der Pumpe 36, die Strömungsgeschwindigkeit des Bohrschlamms und der Vortrieb der Bohrung. Die am Bohrlochgrund gemessenen

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Informationen, welche dem Rechner 68 zugeführt werden, können unter anderen die Temperatur, der Druck und der spezifische Widerstand sein, die nahe der Bohrerspitze ermittelt werden. Wenn die Analyse der Informationen, welche in den Rechner 68 eingegeben werden, beim Abarbeiten des Programms zur Feststellung einer Gaseinströmung eine Abnormität ergeben, löst der Rechner 68 ein Alarmgerät 70 aus.

Aus Figur 4 ist zu ersehen, daß das Analogsignal entsprechend den Druckänderungen, welches von dem am Bohrgestänge installierten Druckfühler 46 bereitgestellt wird, zu einer Signalaufbereitungsschaltung 80 geführt wird, welche einen Verstärker 82 und ein Filter 84 enthält. Die Signalaufbereitungsschaltung 80 scheidet Störungen außerhalb des Energiespektrums der zu erwartenden Signale aus, um ein gleichsam gereinigtes Signal Pg zu erzeugen. Das Signal Pg wird in einem Analog-/ Digitalumformer 86 in Digitalform umgewandelt und danach an den Rechner 68' weitergegeben. In entsprechender Weise wird das Analogsignal aus dem Ringraum 28, welches von dem Wandler 60 bereitgestellt wird, in der Signalaufbereitungsschaltung 88 behandelt, welche den Verstärker 62 und das Filter enthält. Das resultierende Signal P_R wird in dem Analog-/ Digitalumformer 90 in digitale Form gebracht und erreicht dann den Rechner 68'.

Beide Digitalsignale werden in den Rechner 68' mit geeigneter Geschwindigkeit, beispielsweise mit dem Zehnfachen der Nyquist-Geschwindigkeit, eingegeben und die eingegebenen Daten werden chronologisch in einem Speicher 68" für die weitere Verarbeitung gespeichert. Wie zuvor erwähnt, werden auch die Bohrparameter, beispielsweise der Pumpentakt, die Strömungsgeschwindigkeit der Trübe bzw. des Bohrschlamms, die Vortriebsgeschwindigkeit, die Temperatur des Bohrschlamms usw. in den Rechner eingegeben, um die Bestimmung des Zustandes der Gaseinströmung zu erleichtern, indem Einflüsse aufgrund des Bohrbetriebes auf die Digitalsignale

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ausgeschieden werden. Die Temperatur des Bohrschlammes ist selbstverständlich von Interesse, da die Geschwindigkeit der Schallausbreitung sich mit der Bohrschlammtemperatur ändert und daher die Phasenbeziehung zwischen den Signalen Pg und P_R ί eine Funktion der Bohrschlammtemperatur und der Bohrlochtiefe ist. Es sei bemerkt, daß zusätzlich zu den Signalaufbereitungsschaltungen 80 und 88 zur Bearbeitung der Analogsignale weitere Filtermittel zur an sich bekannten digitalen Filterung vorgesehen sein können, um unerwünschte Energieeinflüsse von äußeren Energiequellen zu vermindern und vorhersehbare Effekte, beispielsweise den Pumpentakt, zu berücksichtigen.

Die vollständig aufbereiteten Signale werden in dem Rechner ' 68' nach einem Korrelationsprogramm weiterverarbeitet. Im einzelnen werden die aufbereiteten Signale P_g und P_R miteinander verglichen, wobei der Vergleich in einer Korrelation zwischen den beiden Funktionen V^(t) für Pg und V2(t) für P_R nach folgender Formel besteht:

Hierin bedeutet R]^f 7~ ) die Korrelation zwischen den beiden Signalen V-^ und V2·

Die beiden Signale Pg und P_R besitzen Gleichheit der Frequenz f(s), nachdem sie durch Betrieb derselben nahe dem Bohrlochgrund befindlichen Energiequelle erzeugt werden. Die Signale P₅ und P_R haben außerdem eine charakteristische Amplitude der

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Größe A(s) bzw. A(a). Weiter haben die gemessenen Drucksi- _;

gnale aus dem Ringraum aus der Flüssigkeitssäule innerhalb ' des Bohrgestänges eine feste Zeitbeziehung, d. h., eine ge- j genseitige Verzögerung *?" (d), welche durch das Signalüber- ^! tragungsmedium, im vorliegenden Falle den Bohrschlamm, bestimmt wird. Durch die Korrelation können die charakteristischen Eigenschaften der Signale Pg und P^ während des Bohrvorganges kontinuierlich präzise bestimmt werden. Wenn ein Gas oder ein anderes. Strömungsmittel in das Bohrloch eindringt, werden die charakteristischen Eigenschaften durch das Vorhandensein des eindringenden Strömungsmittels verändert bzw. versetzt. Wenn eine charakteristische Eigenschaft oder mehrere charakteristische Eigenschaften der Signale Pg und Po über eine bestimmte Grenze hinaus gestört werden, so löst der Rechner 68' das Alarmgerät 70 aus.

Um Obiges noch genauer auszuführen, sei darauf hingewiesen, daß die Schallgeschwindigkeit in einem Strömungsmittel, beispielsweise dem Bohrschlamm, durch die folgende Gleichung gegeben ist:

^C * S

Hierin bedeutet: c die Geschwindigkeit in cm/s,

?die Dichte des Strömungsmittels in g/cnr und

K der Volumenelastizitätsmodul (Reziprokwert der adiabatischen Kompressibilität) in dyn/cnr .

Die Absorption von Schall in einer Flüssigkeit ist durch die '■ folgende Gleichung gegeben:

f6 V^Z

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Hierin bedeuten:: ^ den Absorptionskoeffizient in l/cm,

M₅ die Viskosität in Poise, Q die Dichte in g/cm , c die Geschwindigkeit des Schalls in

cm/s und
f die Frequenz in Hz.

Wie oben angegeben, beeinflußt ein Strömungsmitteleinbruch aus der Formation in das Bohrloch bzw. in den Bohrschlamm hinein die Geschwindigkeit des Schalles sowie die Abdämpfung des Schalls in dem Strömungsmittel. Beispielsweise ist das spezifische Gewicht von öl, Gas und Salzwasser geringer als dasjenige von Bohrschlamm auf Wasserbasis und demgemäß ist die Dichte einer Mischung aus Bohrschlamm und einem der vorgenannten anderen Strömungsmittel geringer als die Dichte des nicht versetzten oder reinen Bohrschlamms.

Normalerweise sind die die Drücke repräsentierenden Signale Pg und P_R, welche von dem im Bohrgestänge befindlichen Druck- ^; wandler 46 bzw. von dem im Ringraum befindlichen Druckwandler 60 bereitgestellt werden, in Amplitude und Phase aufgrund ei- i nes kleinen Unterschiedes der übertragungsfunktionen verschie- j den. Diese Unterscheide werden in dem Speicher 68'' gespei- . chert. Wenn ein Strömungsmitteleinbruch aus der Formation in j den Ringraum stattfindet, so wird die Übertragungsfunktion , und somit das Signal P_R entsprechend dem Druck im Ringraum geändert. Die Übertragungsfunktion für die Flüssigkeitssäule \ im Bohrgestänge und damit das Signal Pg, bleibt ungeändert. | Nimmt man beispielsweise an, daß ein Gaseintritt von der For- : mation in den Ringraum auftritt, so bewirkt die Vermischung ' des eintretenden Gases mit dem Bohrschlamm eine Verminderung der Dichte des Strömungsmittels im Ringraum, so daß die Amplitude des Signales P_R am Ausgang des Druckwandlers 60 abnimmt. Die Tatsache, daß das Signal Pg am Ausgang des Druckwandlers ; 46 nicht in demselben Maße geändert worden ist wie das Signal P_R ist eine Anzeige dafür, daß ein Strömungsmittelein-

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bruch in das Bohrloch hinein aufgetreten ist. Es tritt ausserdem eine Änderung in der Phasenlage zwischen den Signalen Pg und P_R auf, welche darauf beruht, daß die Schallgeschwindigkeit im Strömungsmittel sich umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Dichte ändert. Eine Änderung des Phasendifferenz oder der relativen Amplituden über ein vorbestimmtes Maß hinaus führt dazu, daß der Rechner 68' ein Signal abgibt, welches die Alarmeinrichtung 70 auslöst.

Figur 5 zeigt in einem Diagramm den Verlauf von Signalen, welche im Idealfall am Ausgang der Signalaufbereitungsschaltungen 80 und 88 auftreten, wenn beispielsweise am Bohrlochgrund eine Modulation durch ein Klappventil mit der Frequenz f(s) vorgenommen wird, welche dem Bohrschlamm aufgeprägt wird. In praktischen Fällen ist der Unterschied der Amplitude der Signale aus der Flüssigkeitssäule innerhalb des Bohrgestänges und dem genannten Ringraum bedeutend größer als dies in Figur 5 dargestellt wird. Dieser Unterschied der charakteristischen Amplitude wird vermittels der Verstärker in den Signalaufbex"eitungsschaltungen 80 und 88 herabgesetzt.

Die Schaltung nach Figur 6 kann als vereinfachte apparative Ausführung des Systems nach Figur 4 angesehen werden. Bei der Ausführungsform nach Figur 6 werden die Ausgangssignale der Signalaufbereitungsschaltungen 80 und 88 nicht in Digitalform umgewandelt. Vielmehr wird das Signal P₅ der Signalaufbereitungsschaltung 80 in einem invertierenden Verstärker 92 invertiert und dann an eine veränderliche Verzögerungsschaltung 93 abgegeben, um das Signal Pg so zu verzögern, daß es gleichzeitig mit dem Signal P-^ an einem Summationsverstärker 94 eintrifft. Das Signal P^ wird von der Signalaufbereitungsschaltung 88 aus einer Schaltung 96 mit veränderbarem Verstärkungsgewinn zugeführt. Die Verstärkung des Signales P_R wird in der Schaltung 9 6 so eingestellt, daß der Ausgang der Schaltung 96, welche den

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zweiten Eingang zum Summationsverstärker 94 bedient, das Signal vom Inverter 92 und der veränderlichen Verzögerungsschaltung 93 aufhebt, wenn die richtigen Amplituden- und Verzögerungswerte eingestellt sind. Der Verstärkungsgrad des Signales P_R und die Verzögerung des Signales Pg erfolgen unter Steuerung durch einen Rechner 98, welcher mit der Verzögerungsschaltung 93 und der Schaltung 96 mit einstellbarem Verstärk ungsgew inn verbunden ist, wobei der gewählte Verstärkungsgewinn und die·gewählte Verzögerung den charakteristischen Informationen entsprechen, die aus dem System gewonnen werden. Der Ausgang des Summationsverstärkers 94 wird in einen Detektor 100 eingegeben, der einen Gleichspannungs-Ausgangssignalpegel entsprechend dem mittleren Fehlersignal erzeugt, das am Ausgang des Summationsverstärkers 94 auftritt. Ist entweder der Phasenunterschied oder das Amplitudenver'-hältnis oder sind beide Werte der Drucksignale in der Flüssigkeitssäule innerhalb des Bohrgestänges und der Drucksignale innerhalb des genannten Ringraumes Änderungen über ein vorbestimmtes Maß hinaus unterworfen, so werden die Änderungen von dem Detektor 100 festgestellt und es wird ein Alarm in dem Alarmgerät 70 ausgelöst.

Es sei bemerkt, daß die Ausführungsform nach Figur 4 statt ι

der Durchführung eines Korrelationsprogramms vom Rechner 68 ,

auch mit einer Summation und einer Prüfung eines Minimal- ί grenzwertes arbeiten kann, so daß dann die Ausführungsform

nach Figur 4 das digitale Äquivalent der Ausführungsform ^: nach Figur 6 ist.

Figur 7 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher nur das dem Druck im Ringraum entsprechende Signal P_R für den Vergleich verwendet wird, wobei dieser Vergleich zwischen den augenblicklichen charakteristischen Werten des Signals P_R und den charakteristischen Werten der jüngsten Vergangenheit von beispielsweise einer halben Stunde von diesem Signal durchgeführt wird. Das Signal P_R wird an eine Signalaufbe-

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reitungsschaltung 88 abgegeben, deren Ausgangssignal durch den Analog-/Digitalumformer 90 in ein Digitalsignal umgeformt wird. Das Digitalsignal wird als Eingangssignal in den Rechner 68''' eingegeben, der unter Steuerung eines in dem Speicher 68¹¹¹¹ gespeicherten Autokorrelationsprogramm arbeitet. In der Ausführungsform nach Figur 7 wird das Alarmgerät 70 ausgelöst, wenn die charakteristischen Eigenschaften des Signals P_R sich in einer Art und Weise ändern, welche nicht durch Änderungen der. Bohrparameter, beispielsweise der Strömungsgeschwindigkeit des Bohrschlamms oder der Bohrschlammtemperatur, erklärt werden kann. Wenn beispielsweise die Amplitude des Signals P_R sich in solcher Weise vermindert, daß dies nicht durch die Bedingungen des Bohrbetriebs erklärt werden kann, so beruht dies mit großer Wahrscheinlichkeit auf einer starken Dämpfung, welche durch den Strömungsmitteleintritt oder Gaseintritt aus der Formation in das Bohrloch verursacht ist. In entsprechender Weise ist dann, wenn eine unerklärliche Phasenverschiebung des Signals P_R relativ zu dem Signal in der jüngsten Vergangenheit auftritt, die Ursache aller Wahrscheinlichkeit nach der Eintritt von Strömungsmittel aus" der Formation in das Bohrloch.

Im Zusammenhang mit der Messung während des Bohrens und mit Systemen der vorliegend angegebenen Art bietet die Untersuchung der Phasenverschiebung eine besondere Möglichkeit der Überwachung eines Gaseinbruches. Eine Phasenverschiebung zwischen dem Signal Pg und P_R tritt auf, wenn Strömungsmittel in den Ringraum 28 eintritt, da die Übertragungszeit für" das Signal P_R sich aufgrund der Dichteänderung des Bohrschlamms im Ringraum ändert. Diese Phasenverschiebung tritt auf, unabhängig davon, ob das Signal P_R konstante oder veränderliche Frequenz besitzt. Es tritt jedoch auch eine bestimmte Phasenverschiebung auf, wenn das erzeugte Signal eine Frequenzänderung erfährt. Wenn somit im Signal Pg ein Wechsel von dem Digitalwert 1 zu dem Digitalwex^t 0 oder vom

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Digitalwert O zum Digitalwert 1 stattfindet, so ist eine Phasenverschiebung im Signal Pg entsprechend den Verhältnissen innerhalb des Bohrgestänges 12 und im Signal P_p entsprechend ^! den Verhältnissen im Ring 28 vorhanden. Eine erkennbare Beziehung herrscht zwischen diesen bestimmten Phasenverschiebungen in Abwesenheit eines Strömungsmitteleinbruchs in den Ringraum 28. Wenn nun ein Strömungsmitteleinbruch erfolgt, so ändert sich die Beziehung zwischen den genannten Phasenverschiebungen, wodux'ch eben dieser Strömungsmitteleinbruch angezeigt wird. Diese Phasenbeziehung und die Abweichung hiervon ist also eine zusätzliche Signaleigenschaft, die in Anlagen der hier angegebenen Art in der oben beschriebenen Weise für den Signalvergleich verwertbar ist. i

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Claims

P at.e η ta η sprüch e

1. Verfahren zur Feststellung des Einströmens von Strömungsmittel, insbesondere Gas, in Bohrlöcher, welche mittels eines rohrförmigen Bohrgestänges, dessen Durchmesser geringer als derjenige des Bohrloches ist, vorgetrieben werden, wobei die Überwachung des Bohrloches während des Bohrvorganges durchgeführt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Hinabpumpen einer Trübe im Inneren des Bohrrohres in solcher Weise, daß der Bohrschlamm nahe dem unteren Ende des Bohrrohres austritt und über den im wesentlichen ringförmigen Raum zwischen Bohrrohr und Bohrlochwand zur Oberfläche zurückströmt,

- Modulieren der Strömung der Trübe im Bohrrohr an einem Punkt nahe dem Bohrlochgrund derart, daß in der Trübe bzw. dem Bohrschlamm Druckimpulse erzeugt werden,

- Aufnahme der Druckimpulse in der Trübe bzw. dem Bohrschlamm, welche über den Ringraum zur Oberfläche zurückströmt und

- Auswertung der aufgenommenen Druckimpulse aus dem Ringraum zur Bestimmung eines Strömungsmitteleinströmens in das Bohrloch.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt einer Überwachung von Druckimpulsen, welche innerhalb des Bohrrohrs zur Oberfläche gelangen, wobei die Auswertung der aufgenommenen Druckimpulse aus dem Ringraum zur Bestimmung eines Strömungsmitteleintrömens in einem Vergleich mindestens eines Parameters der aufgenommenen Druckimpulse aus dem Ringraum mit dem entsprechenden Parameter bzw. den entsprechenden Parametern der aufgenommenen Druckimpulse aus dem Inneren des Bohrrohres besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu vergleichende Parameter die Impulsamplitude ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu vergleichende Parameter bzw. einer der zu vergleichenden Parameter die Phasenlage der Druckimpulse ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt einer Modulation der Strömung der Trübe bzw. des Bohrschlamms die Betätigung von Druckerzeugungsmitteln zur Erzeugung informationshaltiger Primärsignale vorsieht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der Modulation der Strömung der Trübe bzw. des Bohrschlamms die Durchleitung der Trübeströmung oder Bohrschlammströmung durch eine Öff*- nung und die Erzeugung einer gleichförmigen Folge von Druckimpulsen vorsieht.

7. Verfahren nach Anspruch 6,' dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der gleichförmigen Folge von Druckimpulsen ein in der genannten Öffnung befindliches Klappenventil betätigt wird.

8. Einrichtung zur Feststellung des Einströmens von Strömungsmittel, insbesondere von Gas, in Bohrlöcher, vornehmlich zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich in dem Bohrloch ein Bohrstrang (12) befindet, welcher mit der Wand des Boht^lochs (30) einen Ringraum (28) begrenzt und wobei eine Trübe bzw. Bohrschlamm von der Oberfläche über das Innere des Bohrstrangs (12) in den Ringraum (28) zurück zur Oberfläche gepumpt wird, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (50, 56, 58 bzw. 50', 56') zur Erzeugung eines kohärenten Signales an einem Ort nahe dem Bohrlochgrund in solcher Weise, daß sich dieses

Signal als Primärsignal (Pg) in der Flüssigkeitssäule innerhalb des Bohrstrangs (12) ausbreitet und als Sekundärsignal (P_R) sich innerhalb des Bohrschlamms bzw. der Trübe in dem , genannten Ringraum (28) ausbreitet, ferner gekennzeichnet durch Mittel (60) zur Aufnahme mindestens des Sekundärsignales (Pp) sowie durch Einrichtungen (68 bzw. 68', 68"' bzw. 68¹¹¹, 68¹¹¹¹) zur Auswertung des aufgenommenen Signales unter Durchführung eines Vergleichs zur Bestimmung eines Strömungsmitteleintrittes in den Ringraum (28). j

9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine j

weitere Vorrichtung (46) zur Aufnahme der Primärsignale (Pg) sowie durch einen Vergleicher (68 bzw. 68' bzw. 94) zur Durchführung des Vergleichs zumindest eines ausgewählten Parameters des Primärsignals (Pg) mit dem entsprechenden Parameter des Sekundärsignals (P-n) ·

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

daß der ausgewählte Parameter die Signalamplitude ist. i

11. Einrichtung nach Anspruch'9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte Parameter bzw. einer der aus- ' gewählten Paramter die jeweilige Phasenlage der Signale

ist. I

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11 und/oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Auf nahme der Primärsignale (Pg) einen ersten Wandler (46) enthalten und ein erstes Ausgangssignal entsprechend den Primärsignalen abgeben, daß die Mittel zur Aufnahme der Sekundärsignale (Pr) einen zweiten Wandler (60) zum Empfang der Sekuhdärsignale enthalten und ein zweites Ausgangssignal entsprechend den Sekundärsignalen abgeben und daß der Vergleicher einen Rechner (68 bzw. 68' bzw. 98, 93, 94, 100) enthält, welcher die beiden Ausgangssignale entsprechen einem Programm zur Feststellung des

EinstrÖmens von Strömungsmittel in das Bohrloch analysiert.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen ersten Verstärker (82), ein erstes Filter (84) und einen ersten Analog-/Digitalumsetzer (86), welche zwischen den ersten Wandler (46) und den genannten Rechner (86¹) eingeschaltet sind, sowie ferner einen zweiten Verstärker (62), ein zweites Filter (64) und einen zweiten Analog-/Digitalumsetzer (90), welche zwischen den-zweiten Wandler (60) und den Rechner (68') eingeschaltet sind.

14. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11 und/oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Aufnahme des Primärsignals (Pg) einen ersten Wandler (46) zum Empfang des Primärsignals enthalten und ein diesem entsprechendes erstes Ausgangssignal abgeben, daß die Mittel zur Aufnahme des Sekundärsignales (P_R) einen zweiten Wandler (60) zum Empfang des Sekundärsignals enthalten und ein zweites Ausgangssignal entsprechend dem Sekundärsignal erzeugen und daß der Vergleicher eine Vergleicherschaltung (94) und einen Schwellwertdetektor (100) enthält, welcher an den Ausgang der Vergleicherschaltung angeschlossen ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen ersten Verstärker (82), ein erstes Filter (84) eine ! Umformerschaltung (82) sowie durch eine steuerbare Verzö- , gerungsschaltung (93), welche zwischen den ersten Wandler i (46) und die Vergleicherschaltung (94) geschaltet sind, sowie durch eine Verstärkerschaltung (96) mit einstellbarem Verstärkungsgewinn, welche zwischen den zweiten Wandler (60) und die Vergleicherschaltung (94) geschaltet ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Rechner (98), welcher einerseits mit dem Schwellwertdetektor (100) und andererseits sowohl mit der steuerbaren

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Verzögerungsschaltung (93) als auch der Verstärkungsschaltung (96) mit einstellbarem Verstärkungsgewinn gekoppelt ist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines kohärenten Signals einen innerhalb des Bohrstranges (12) angeordneten Wellengenerator (50, 56, 58 bzw. 50", 56') enthalten, welcher die Strömung der Trübe bzw. des Bohrschlamms im Schallfrequenzbereich moduliert.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des kohärenten Signales eine Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung informationsdatenhaltiger Primärsignale aufweisen.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des kohärenten Signales eine innerhalb des Bohrstrangs (12) angeordnete Einrichtung mit einer öffnung (50) enthalten, durch welche hindurch die Strömung der' Trübe bzw. des Bohrschlamms geleitet wird und daß innerhalb der Öffnung (50) ein Wellengenerator (56) angeordnet ist, der innerhalb der Trübe bzw. innerhalb des Bohrschlamms Druckimpulse im Schallfrequenzbereich anregt.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellengenerator ein die Trübeströmung oder Bohrschlammströmung steuerndes Klappventil (56') enthält.