DE852722C

DE852722C - Verfahren zur Messung der Neigung von Gebirgsschichten

Info

Publication number: DE852722C
Application number: DEP4606A
Authority: DE
Inventors: Eugen Dr-Ing Blum
Original assignee: PREUSSISCHE BERGWERKS und HUET
Current assignee: PREUSSISCHE BERGWERKS und HUET
Priority date: 1950-11-21
Filing date: 1950-11-21
Publication date: 1952-10-16

Description

Verfahren zur Messung der Neigung von Gebirgsschichten Zur Bestimmung der Neigung von Gebirgsschichten sind zwei Verfahren üblich. Entweder gewinnt man einen vor der Entnahme in bekannter Richtung markierten Bohrkern, stellt ihn über Tage so, wie er unter Tage saß, und bestimmt daraufhin an ihm den Einfallswinkel, die Einfallsrichtung und das Azimut, oder man mißt mit Hilfe eines besonderen Elektrodensystems, welche in das Bohrloch versenkt wird, die Einfallsrichtung und das Azimut und findet den Einfallswinkel über Tage an einem Bohrkern. Bei beiden Verfahren wird die Bohrlochneigung durch besondere Messung berücksichtigt.
Das erste Verfahren ist ziemlich umständlich und wird deshalb kaum angewendet. In der Natur des zweiten Verfahrens liegt es, daß der Einfallswinkel der Schicht nur an einem Bohrkern über Tage festgestellt werden kann und die Bestimmung der Einfalisrichtung und des Azimuts nur im unverrohrten Teil des Bohrlochs durchführbar ist.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diese Mängel zu beseitigen. Das erflndungsgemäß Verfahren beruht im wesentlichen auf der Ermittlung der Lage der Schnittfläche, welche eine Schichtgrenze mit dem Bohrloch erzeugt und nach Berücksichtigung der Bohrlochneigung die tatsächliche räumliche Lage der Schichtgrenze ergibt.
Nährend also das bekannte elektrische Verfahren innerhalb einer homogenen Schicht durchgeführt werden muß, ist das vorliegende an eine Ubergangsstelle zweier Schichten gebunden.
Die vorliegende Erfindung geht dabei von einem vorgeschlagenen Verfahren zur Ermittlung der Schichtgrenzen einer fertiggestellten verrohrten oder unverrohrten Bohrung oder einer Bohrung während ihrer Herstellung aus, bei welchem die Eigenschaft des Gesteins, eine für jede Gesteinsart verschiedene Gammastrahlung auszusenden, zur Bestimmung der Schichtgrenzen benutzt wird. Bei diesem Verfahren wird jedoch wegen der allseitigen Einwirkung der Gammastrahlung auf die üblichen Nachweisgeräte erheblicher Länge (Ionisationskammer und Geiger-Müller-Zählrohr) nur ein Mittelwert der in verschiedenen Richtungen unterschiedlichen Tiefen einer zum Bohrloch nicht senkrechten Schnittfläche einer Schichtgrenze mit der Bohrung erhalten. Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, diese Unterschiede festzustellen und zu messen.
In Weiterbildung der obengenannten Verfahren besteht vorliegende Erfindung im wesentlichen darin, daß die räumliche Lage der Schnittfläche einer Schichtgrenze mit dem Bohrloch durch Messung der Gammastrahlung des Gesteins bestimmt wird. In besonders vorteilhafter Weise kann die Erfindung derart durchgeführt werden, daß die Schnittfläche durch Messung der Gammastrahtlung eines oder mehrere Raumwinkel gewonnen wird, welche in verschiedenen Tiefen um die Bohrloch achse drehend bewegt werden. Die räumliche Lage der Schnittflächen der Schichten und damit die Messung der Neigung von Gebirgsschichten wird also bei der vorliegenden Erfindung durch die Ausblendung eines Raumwinkels erreicht, mit welchem unter verschiedenen Winkeln zur Nord-Süd-Richtung die jeweilige Tiefe der Schnittfläche aufgesucht wird.
Die Bildung eines bestimmten Raumwinkels zur Durchführung einer derartigen Messung kann durch teilweise Abschirmung des Nachweisgerätes mit einer entsprechend ausgeschnittenen Hülle aus Stoffen großen Atomgewichts, wie z. B. Blei, geschehen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die neuen Kristall- und Szintillationszähler, ihrer Kleinheit und ihres guten Wirkungsgrades wegen, für den vorliegenden Zweck besonders vorteilhaft sind.
Mit einem oder mehreren solcher Raumwinkel kann nun die Schnittfläche auf verschiedene Art bestimmt werden.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in welcher die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert ist. Es zeigt Abb. I ein Gerät zur Messung der Gammastrahlung eines in verschiedenen Richtungen zur Nord-Süd-Richtung einstellbaren Raumwinkels imLängsschnitt, Abb. 2 eine um go0 versetzte Ansicht zur Abb. 1, Abb. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, Abb. 4 eine Draufsicht des Gerätes nach Abb. 3.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. I und 2 befindet sich ein Zahlrohr I innerhalb der Bleihülle 2 mit dem Ausschnitt 3, welcher nur innerhalb eines bestimmten Raumwinkels die Gammastrahlung des Gesteins auf das Zählrohr i fallen läßt. Die zylindrische Bleihülle 2 wird mit Hilfe des Uhrwerks oder Elektromotors 4 sehr langsam um die Bohrlochachse gedreht. Auf diese Weise tastet also der Raumwinkel einen Gesteinszylinder bestimmter Höhe mit einer mit der Bohrlochachse zusammenfallenden Achse ab. Verläuft nun die Schichtgrenze zu diesem Gesteinszylinder geneigt, dlann lassen sich die Schnittstellen beider an der sprunghaften Änderung der bis dahin konstant gebliebenen Intensität der Gammastrahlung erkennen. Die betreffende Stellung des Ausschnittes 3 der Hülle 2 gegenüber der Nord-Süd-Richtung wird in bekannter Weise festgestellt. Durch Ablassen der Anordnung in verschiedene Tiefen können mehrere dieser Schnittflächen und damit die Schnittfläche bestimmt werden. Mißt man noch die Bohrlochneigung, dann ergibt sich die tatsächliche Lage der Schichtgrenze.
Um einen leichteren Lauf der Bleihülle 2 zu gewährleisten, ruht diese auf Kugeln 5. Die Zählrohrspannung wird an 6 angeschlossen und gelangt über den zwischen den Platten 7 isoliert angebrachten Bleizylinder 2, bzw. über die mit Quecksilber gefüllte Glasröhre 8 an das Zählrohr I.
Das beschriebene Verfahren läßt sich vervollkommnen, wenn man z. B. mehrere übereinanderliegende Raumwinkel mit je einem getrennten Zählrohr um die Bohrlochachse rotieren läßt und die Meßwerte getrennt feststellt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 und 4 wird die Schnittfläche mit Hilfe mehrerer unter verschiedenen Winkeln zur Nord-Süd-Richtung orientierter Raumwinkel gewonnen, welche sich längs des Bohrloches bewegen. Drei um I20° versetzte und übereinanderliegende Ausschnitte 1, II, III einer Bleihülle 9 ergeben drei Raumwinkel, deren Gammastrahlung auf das Zählrohr Io fällt.
Durch stückweises Ablassen des Gerätes gelangen dz drei Raumwinkel nacheinander an die Schnitt fläche der Schichtgrenze mit dem Bohrloch, vorausgesetzt, daß der Abstand der richtig dimensionierten Ausschnitte genügend groß ist. In einem Diagramm der Intensität der Gammastrahlung in Abhängigkeit von der Tiefe wird das Erreichen der Schnittfläche durch einen Raumwinkel jeweils an einem Sprung der Intensität erkennbar. Aus den, dem Diagramm entnehmbaren Tiefen der Sprünge und dem gegenseitigen Abstand der Ausschnitte I, II und III kann dann auf die Lage der Schnitt fläche geschlossen werden. Bei der beschriebenen Anordnung wird vorausgesetzt, daß sich während der Meßzeit die Orientierung der Ausschnitte zur Nord-Süd-Richtung nicht ändert. Sie wird in bekannterWeise gemessen. Ein weiteresAusführungsbeispiel der Erfindung besteht noch darin, die Schnittfläche mit Hilfe eines oder mehrerer Raumwinkel zu gewinnen, welche gleichzeitig um die Bohrlochachse rotieren und sich längs des Bohrloches bewegen.
Diese Anordnung bietet gegenüber den vorhergehenden nichts besonderes.
Bei allen Anordnungen ist die auf die Nachweisgeräte fallende Strahlung sehr gering. Es empfiehlt sich deshalb, die Tiefe einer zu untersuchenden Schichtgrenze zunächst nach einem der obengenannten hekannten Verfahren mit einem nicht abgeschirmten Nachweisgerät (Ionisationskammer oder Geiger-Müller-Zählrohr) festzustellen, welches in das Meßgerät eingebaut und bei der eigentlichen Messung der Gammastrahlung der Raumwinkel abgeschaltet wird.

Claims

PATENTANsPRÜcHE: I. Verfahren zur Bestimmung der Neigung von GeI)i rgsschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Lage der Schnittfläche einer Schichtgrenze mit dem Bohrloch durch Messung der Gammastrahlung des Gesteins bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittfläche durch Messung der Gammastrahlung eines oder mehrerer Raumwinkel gewonnen wird, welche in verschiedenen Tiefen um die Boh riochachse drehend bewegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittfläche mit Hilfe eines oder mehrerer unter verschiedenen Winkeln zur Nord-Süd-Richtung orientierter Raumwinkel gewonnen wird, welche längs des Bohrloches bewegt werden.
4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittfläche mit Hilfe eines oder mehrerer Raumwinkel gewonnen wird, welche gleichzeitig um die Bohrlochachse rotiert und längs des Bohrloches bewegt werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Tiefe der Schichtgrenzen durch Ermittlung der Gammastrahlung gemessen und dann die Lage der Schnittfläche bestimmt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 4 mit Hilfe eines bestimmten Raumwinkels der Gammastrahlung des Gesteins, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachweisgerät mit einem Material großen Atomgewichts, wie z. B. Blei, umgeben wird, welches mit einem oder mehreren Ausschnitten versehen ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht abgeschirmtes Nachweisgerät in das Meßgerät eingebaut ist, das während der Messung der Schichtenschnittfläche abgeschaltet wird.