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Bohrlochmeßgerät zur Untersuchung von Tiefbohrungen Die Erfindung
betrifft ein Bohrlochmeßgerät zur Untersuchung von Tiefbohrungen, insbesondere zur
Kontrolle des hinter einer Verrohrung der Tiefbohrung befindlichen Zements mit einer
Meßsonde, die, ausgehend von einer Meßstation, an einem Kabel in die Tiefbohrung
einsenkbar ist und in vertikalem Abstand liegende Sende- und Empfangsmittel für
akustische Wellenimpulse enthält. Diese Meßgeräte werden üblicherweise als »Zementlog«
bezeichnet.
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Bei bekannten Meßgeräten dieser Art hängt der Versenkkörper an einem
Kabel, das mehrere Leiter umfaßt. Hierdurch leidet die Festigkeit des Kabels. Außerdem
lassen sich mit den bekannten Geräten wegen der einfachen Meßmethode keine hinreichend
genauen Schlüsse aus den Untersuchungen ziehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bohrlochmeßgerät zu schaffen, in
dessen Kabel nur ein einziger Leiter verwendet wird. Dieses ermöglicht deshalb Vermessungen
in größeren Tiefen, außerdem hat es ein Meßsystem, das genaue Rückschlüsse auf die
Verhältnisse in -der Umgebung der Tiefbohrung. zu ziehen gestattet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Sender
zur Laufzeitmessung mit einem Empfänger über einen einzigen Leiter des Meßsondenkabels
der Meßstation verbunden ist und daß in der Meßstation Registriereinrichtungen an
den einzigen Leiter des Kabels anschaltbar sind.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine schematische Teilansicht eines Zementlogs gemäß der Erfindung,
wobei sein Versenkkörper innerhalb eines verrohrten Bohrloches dargestellt ist,
F i g. 2 einen Schaltplan der in dem Versenkkörper vorgesehenen Schaltungen, F i
g. 3 eine Gruppe von typischen Impulsformen, die zur Erklärung der Arbeitsweise
des Systems gemäß F i g. 1 dienen.
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In F i g. 1 weist das Zementlog gemäß der Erfindung einen Versenkkörper
10 auf, der innerhalb eines Bohrloches 11 angeordnet ist. In das Bohrloch
11 sind Rohre 12 eingelassen, die an ihrem Ende miteinander durch Muffen 13 verschraubt
sind.
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Zwischen .den Rohren 12 und den Wänden des Bohrloches 11 ist Zement
15 eingegossen. Er veibindet sich nicht stets fest mit dem äußeren Umfang der Rohre
12. Es können dabei Stellen entstehen, wie sie bei 16 angedeutet sind, wo die Bindung
sehr gut ist, und ferner auch Stellen, wie bei 17 angedeutet, wo wenig oder kein
Zement vorhanden ist, und ferner noch Stellen, wie bei 18 angedeutet, wo die Zementbindung
eine mittlere Qualität aufweist. Zur Anzeige der Qualität der Zementbindung in verschiedenen
Bohrlochtiefen wird gleichzeitig eine Amplituden- oder Dämpfungskurve, eine Geschwindigkeits-
oder Laufzeitkurve und eine Gehäusemuffenkurve zur Anzeige der Tiefe des Bohrloches
erzeugt. Um diese drei Kurven zu erzeugen, weist der Versenkkörper 10 eine zum Feststellen
einer Muffe dienende Baugruppe 20, eine Senderbaugruppe 21, eine Empfängerbaugruppe
22, eine akustische Isolierbaugruppe 23, wodurch 'die Senderbaugruppe 21 und 22
im Abstand gehalten und elektrisch isoliert sind, und schließlich eine elektronische
Baugruppe 24 auf, die die elektronischen Bauelemente des Versenkkörpers enthält:
Die oberste Baugruppe 20 ist am Kabelkopf 25 befestigt, der seinerseits am unteren
Ende eines Kabels 26 vorgesehen ist, das im Bohrloch hängt und an der Erdoberfläche
mit der Übertageeinrichtung verbunden ist, die als Ganzes mit 27 bezeichnet ist.
Das Kabel 26 stellt die notwendigen elektrischen Verbindungen zwischen dem
im Bohrloch befindlichen Versenkkörper 10 und der Oberflächeneinrichtung 27 her,
und zwar unter Verwendung eines einzigen inneren Leiters 28, der in einem äußeren
leitenden Mantel 31 "angeordnet ist. Der äußere Mantel ist bei 29 am Versenkkörper
10 und bei 30 an der Oberflächeneinrichtung geerdet. Über Tage wird das Kabel 26
über eine Seilscheibe 33 geführt, die motorangetrieben ist und den Versenkkörper
10 innerhalb des Bohrloches anheben oder absenken kann.
Die elektrische
Energie für die Schaltungen des Versenkkörpers 10 wird von einem handelsüblichen
Wechselstromgenerator 32 der Oberflächeneinrichtung 27 geliefert. Sein Strom fließt
.durch ein entsprechendes Filter 34 und durch den Leiter 28. Die Rückleitung wird
durch den äußeren Mantel 31 gebildet. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
wird .die Wechselstromenergie einem Mischstromkreis 35 (F i g. 2) zugeführt, der
nicht nur Energie dem Werkzeug zuführt, sondern auch zur Weitergabe an die Oberflächeneinrichtung
27 die Muffensignale, die Synchronisierimpulse und die vom Empfänger 22 aufgenommenen
Signale kombiniert. Zu diesem Zweck weist der Mischstromkreis vier Zweige 36, 37,
38 und 39 auf, die an vier Klemmen 40, 41, 42 und 43 miteinander verbunden sind.
Die Klemme 42 ist geerdet und mit dein Mantel 31 leitend verbunden. Die Klemme 41
ist mit dem einzigen Leiter 28 des Kabels verbunden. Die von der Muffensignalbaugruppe
kommenden Muffensignale werden über zwei groß in Reihe liegende Kondensatoren 45
und 46 von je 80 uF, die den Zweig 39 bilden, so angelegt, daß diese Signale der
Oberflächeneinrichtung zugeführt werden können. Die vom Empfänger 22 kommenden Signale
werden über einen Verstärker 47 geleitet, dessen Ausgang einer Wicklung 48a eines
Transformators 48 zugeführt wird, während die andere Wicklung 48b in Reihe mit einem
relativ großen Kondensator 44 liegen und den Zweig 36 bilden. Die Synchronisierimpulse,
die zusammen mit den akustischen Impulsen vom Sender 21 entwickelt werden, werden
an einen relativ kleinen Widerstand 49 des Zweigs 37 weitergegeben. Einer der Synchronisierimpulse
49 ß ist in p' i g. 3 dargestellt. Das Empfängerausgangssignal ist in F i g. 3 mit
22a bezeichnet. Der dort gezeigte Spannungsverlauf stellt ein kombiniertes Signal
dar, wie es zwischen der Klemme 41 und Masse erscheint.
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Der Wechselstrom vom Wechselstromgenerator 32 fließt über den Leiter
28 durch eine Hochfrequenzdrossel 50, durch die Primärwicklung 51a eines
Transformators 51 und durch die Kondensatoren 45 und 46 und dann. zu dem an Masse
liegenden Mantel 31. Der Transformator 51 hat eine erste Sekundärwicklung 51 b zur
Stromversorgung der Muffenbaugruppe 20 und eine zweite Wicklung 51 e zur Stromversorgung
des Senders 21. Die Drossel 50 und die Primärwicklung 51a liegen in Reihe zwischen
den Klemmen 41 und 43 und bilden den Zweig 38. Die Hochfrequenzdrossel50 stellt
eine hohe Impedanz für die 20 000-Hz-Ausgangsfrequenz des Empfängers 22 und ferner
für die Synehronisierimpulse dar, so daß der Transformator von diesen beiden Signalen
getrennt ist. Andererseits stellt diese Drossel eine niedrige Impedanz für die 60
oder 50 Hz aufweisende Stromversorgung dar. Bei einer Ausführungsform der Erfindung,
bei der sich sehr befriedigende Resultate ergaben, hatte der Kondensator 44 ungefähr
die Größe von 1,u F, während der Widerstand 49 ungefähr 2 Sä betrug. Für die 60-
oder 50-Hz-Stromversorgung hatte der Kondensator 44 einen Blindwiderstand von 6700
9, so daß er die gewünschte Frequenzsperrung an der Wicklung 48 b des Transformators
erzielt. Hierdurch gelangt die Frequenz nicht zu den Kollektorstromkreisen der Transistoren
des Verstärkers 47. Bei der charakteristischen Frequenz des akustischen Signals
oder bei ungefähr 20 kHz hat der Kondensator einen Blindwiderstand von 8 52 und
bietet daher dein vom Verstärker 47 kommenden akustischen Signal oder den am Widerstand
49 stehenden Synchronisiersignalen nur einen geringen Widerstand.
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Wie in F i g. 2 dargestellt ist, umfaßt der Sender 21 einen akustischen
Signalgeber und eine Hochleistungs-Impulsquelle 52. Die Impulsquelle 52 erhält ihre
Gleichstromversorgung über einen üblichen Doppelweggleichriehter 53 und strahlt
akustische Impulse mit einer geeigneten Frequenz von 15 bis 30 Impulsen pro Sekunde
aus. Bei der nachfolgenden Beschreibung ist eine solche Frequenz von 20 Impulsen
pro Sekunde angenommen, so daß also zwischen aufeinanderfolgenden-Impulsen eine
Zeitdauer von 50Millisekunden vorhanden ist. Zwar kann der Empfänger 22 vom Sender
21 irgendeinen geeigneten Abstand haben, und zwar vorzugsweise 1,20 bis 2,50 m,
was durch Einfügen eines akustischen Teilstückes 23 geeigneter Länge hergestellt
werden kann. Auf jeden Fall ist der Abstand derart, daß die ganze für die Erzeugung
der Gesehwindigkeits- und Amplitudenkurven notwendige Energie am Empfänger 22 innerhalb
einiger weniger Millisekunden nach dem akustischen Impuls ankommt und daher die
Geschwindigkeits- und Amplitudenmessungen während dieses kurzen. Intervalls gemacht
werden, das im folgenden als Meßintervall bezeichnet werden soll, Bei den Impulsdiagrammen
gemäß F i g. 3 wurden nur die Ereignisse dargestellt, die während des Meßintervalls
auftreten, da die übrigen Teile des betreffenden 50-Millisekunden-Intervalls nicht
von Bedeutung sind. Der Signalgeber und die mit ihm zusammenwirkende Impulsquelle
52 weisen Mittel auf, um eine Reihe von akustischen Impulsen zu erzeugen, die durch
die Bohrlochflüssigkeit über die Rohre 12 und den Zement 15 in das Gebirge geschickt
werden. Es wird ein kleiner Teil der einzelnen Impulse des Signalgebers dazu verwendet,
den Synehronisierimpuls 49 a zu erzeugen, der an einer Leitung
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erscheint, die an die Klemme 40 angeschlossen ist. Der Synehronisierimpuls
fließt durch die Wicklung 48 b, die wie ein 50-9-Widerstand wirkt, wenn die Primärwicklung
des Transformators 48 an einem entsprechenden Verstärker 47 liegt. Der Synchronisierimpuls
fließt dann durch die Wicklung 48 b und durch den Kondensator 44 der Klemme 41,
wo er an die hochohmige Drossel 50 gelangt und daher nicht durch die Zweige 38 und
39 zur Erde abfließen kann. Der Impuls fließt daher über den Leiter 28 zur Oberflächeneinrichtung
27, wo er als Zeitimpuls benutzt wird, wie dies weiter unten noch näher beschrieben
wird.
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Der Empfänger weist einen akustischen Signalempfänger üblicher Konstruktion
zum Umwandeln der aufgenommenen akustischen Energie in entsprechende elektrische
Signale auf, die dann durch den Verstärker 47 durch den Zweig 36 über den Kondensator
44 an die Klemme 41 gelangen. Wie oben angedeutet, verhindert die Drossel 50 das
20 000-Hz-Empfängersignal daran, durch die Zweige 38 und 39 hindurchzufließen. Es
fließt deshalb durch den Leiter 28 zur Oberflächeneinrichtung 27.
Die Baugruppe 20
ist vorzugsweise von bekannter Bauart und hat zwei symmetrische
Abnahmespulen 55 und 56, die eine gleiche Anzahl von Windungen haben. Die Spulen
sind miteinander verbunden, und ihr Verbindungspunkt ist, wie bei 59 angedeutet,
an Erde angeschlossen. Die zur Erregung der Spulen erforderliche
Wechselspannung
wird von der Sekundärwicklung 51b geliefert und erscheint an zwei gleich großen
Widerständen 57 und 58. Damit werden den beiden Spulen gleiche Spannungen von der
Sekundärwicklung 51 b zugeführt.
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Wenn der Versenkkörper 10 durch das Bohrloch bewegt wird, so ändert
sich die an den Spulen liegende Spannung, wenn sie sich einer Muffe 13 nähern, und
zwar deswegen, weil dort die Verrohrung durch ihre erhöhte Dicke eine Wirkung auf
den gegenseitigen Fluß zwischen den beiden Spulen ausübt. Diese Verstimmung erzeugt
ein Steuersignal, das über einen Wechselstromverstärker 60 einem Halbweggleichrichter
61 zugeführt wird. Das Gleichstromausgangssignal des Halbweggleichrichters 61 wird
durch einen Gleichstromverstärker 62 verstärkt ,dessen Ausgang über eine Leitung
63 mit der Klemme 43 verbunden ist. Die Gleichstrommufffensignale oder die eine
sehr niedrige Frequenz aufweisenden Muffen-Signale, wie sie auf der Leitung 63 erscheinen,
werden natürlich durch die Kondensatoren 45 und 46 gesperrt, doch fließen sie durch
die Primärwicklung Sla und durch die Hochfrequenzdrossel50 zu dem Anschluß weiter.
Der Kondensator 44 trennt die Muffensignale von der Wicklung 481 oder dem Widerstand
49, so daß diese Signale von der Klemme 41 durch den Leiter 28 zur Oberflächeneinrichtung
27 fließen. Wenn der Versenkkörper mit konstanter Geschwindigkeit durch,das Bohrloch
bewegt wird, so Werden die Muffen 13 jeweils nach gleichmäßigen Zeitintervallen
fetsgestellt, da die Rohre 12 eine gleiche Länge aufweisen. Da normalerweise die
Rohre etwa 1,8 m lang sind, ergibt sich, daß die Mufffenhäufigkeit im Vergleich
zu der Impulsfrequenz des Senders 21 verhältnismäßig selten sind, Damit werden die
meisten der Meßperioden durch die Anwesenheit der Muffen nicht beeinflußt.
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Die Synchronisierimpulse 49a, die Muffensignale und das Empfängerausgangssignal
22a werden in der Oberflächeneinrichtung 27 einem Amplitudenmeßkanal64, einem Zeitmeßkana165,
einem Geschwindigkeitsmeßkanal 66 und einem Mufffenanzeigekanal 67 zugeführt. Letzterer
spricht auf die Mufffensignale an, so daß diese vermessen werden können. Der Amplitudenmeßkanal64
gibt eine Amplitudenmessung, und der Geschwindigkeitskanal 66 ergibt die
Geschwindigkeit oder eine Laufzeitmessung. Der Zeitmeßkanal65 wirkt als Torschaltung
sowohl für den Amplitudenmeßkanal als auch für den Geschwindigkeitsmeßkanal, so
daß diese Kanäle nicht durch falsche Geräusche od. dgl, geschaltet werden und daher
nur auf die gewünschten Signale ansprechen, die am Empfänger 22, vom Sender 21 ausgehend,
ankommen. Der Amplitudenmeßkanal64 weist einen Verstärker 68 zum Empfängerausgangssignal22a
auf, worauf dann diese Signale einem Vollweggleichrichter 69 zugeführt werden, der
Gleichstromsignale zur Weitergabe an ein Amplitudentor 70 erzeugt. Das Amplitudentor
70 wird für ein kurzes bestimmtes Zeitintervall leitend gemacht, um gleichgerichtete
Signale einem üblichen Amplitudendetektor 71 zuzuführen, der ein Gleichstromausgangssignal
abgibt, das proportional der Spitzenamplitude der vom Empfänger 22 während des Zeitintervalls
aufgenommenen Signale ist. Das Gleichstromausgangssignal vorn Amplitudendetektor
71 wird einem ersten Antrieb eines üblichen Registriergerätes 72 zugeführt. Dieses
kann eine Vielzahl von Galvanometern aufweisen, von denen eines durch den ersten
Antrieb zum Ablenken eines Lichtstrahles angetrieben ist, der auf ein sensibilisiertes
Registriermedium auftrifft, das am Strahl synchron zeit der Seilscheibe 33 vorbeibewegt
wird. Die Ablenkung des Strahles ist natürlich proportional der Gleichstromspannung
des Amplitudendetektors 71. Damit entwickelt das Registriergerät eine erste fortlaufende
Kurve entsprechend der Spitzenamplitude der am Empfänger während des Zeitintervalls
ankommenden Impulse. Gegebenenfalls kann der erste Antrieb auch einen Schreibgriffel
steuern, der auf ein. Registriermedium schreibt. In beiden Fällen stellt die von
dem ersten Registriergeräteantrieb entwickelte Kurve eine übliche Amplitudenkurve
dar, und die Registrierung kann gegebenenfalls als Funktion der Dämpfung dargestellt
werden,, und zwar, weil die Amplitude des aufgenommeneu Signals umgekehrt proportional
der durch das Gebirge und das Rohr bewirkten Dämpfung ist.
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Der Zeitmeßkana165 weist einen monostabilen Multivibrato- 73 auf,
der auf die einzelnen Synchro,-nisierimpulse 49a in der Weise anspricht, daß er
einen rechtwinkligen Ausgangsimpuls 73 a erzeugt, der einem. Tor 74 zugeführt wird.
Die rechteckigen Ausgangsimpulse 73 a haben eine Dauer, die etwas größer als die
Zeit ist, die die akustischen Impulse für ihren Lauf vom Sender 21 bis zum Empfänger
22 benötigen. Sie können beispielsweise eine Breite von 2 Millisekunden haben. Das
Tor 74 ist normalerweise nichtleitend, wird jedoch durch den Ausgangsimpuls 73a
leitend gemacht. Damit haben Geräusch- und Fehlersignale, die nach dem Ausgangsimpuls
73 a ankommen, keine Wirkung auf den Zeitmeßkanal 65. Die von dem Multivibrato-
kommende Rechteckspannung wird einem Sägezahngenerator 75 zur Entwicklung eines
sich allmählich und monoton ändernden Ausgangssignals 75a zugeführt. Vorzugsweise
ist der Generator 75 ein üblicher Sägezahngenerator, der zeit dem Synchronisierimpuls
49 a beginnt und linear während der Dauer des Ausgangsimpulses 73 a ansteigt.
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Der Zeitmeßkanal 65 weist ferner ein erstes Tor 76 zum Entwickeln.
eines verhältnismäßig schmalen Impulses 76a zur Steuerung des Leitzustandes des
Amplitudentores 70 und ferner ein zweites Tor 77 zum Entwickeln einer breiteren
Rechteckspannung 77a zum Schaltcri des Geschwindigkeitsmeßkanals 66 auf. Die Tore
76 und 77 weisen ähnlich wie der Multivibrato- 73 vorzugsweise monostabile Multivibratoren
auf. Um die Impulse 76a und 77a zur richtigen Zeit zu erzeugen, wird das Ausgangssignal
des Multivibrators 73 durch eine einstellbare Varzögerungsschaltung 78 zur Verzögerung
:der Impulse 76a und 77a für eine vorbestimmte, jedoch einstellbare Zeit
t, nachdem der Synchronisierimpuls 49 a
hindurchgeschickt worden ist.
Die Verzögerungsperiode t kann durch die Verzögerungsschaltung 78 so eingestellt
werden, daß sie mit dem Durchmesser der Verrohrung übereinstimmt und Unterschiede
in. der Laufzeit der Impulse durch das Bohrlochfluidum kompensiert, wenn Bohrlöcher
mit unterschiedlichen Rohrdurchmessern geortet werden. Während der Ortung eines
bestimmten Bohrloches wird die Verzögerungsschaltung 78 nicht eingestellt und führt
daher eine bestimmte Zeitverzögerung ein. Auf jeden Fall wird die Verzögerungsperiode
t so gewählt, daß sie um ein weniges kleiner als die Zeit ist, die der akustische
Impuls für seinen Durchgang vom Sender
21 durch die Bohrlochflüssigkeit,
durch die Rohre 12 und zurück durch die Flüssigkeit zum Empfänger 22 benötigt. Die
beiden Tore 76 und 77 weisen je einen monostabilen Multivibrator auf, der durch
die Vorderflanke der verzögerten Rechteckspannung der Verzögerungsschaltung 78 getriggert
wird. Die Dauer des Impulses 76a kann in bekannter Weise eingestellt werden, doch
hat vorzugsweise dieser Impuls eine feste Länge, die zwischen 65 und 265 Mikrosekunden
liegt. Die Geschwindigkeiten der durch das Rohr durchgehenden Signale sind natürlich
konstant, und deshalb kommen diese Signale am Empfänger 22 manchmal in der Nähe
der Mitte des Impulses 76a an. Das Amplitudentor 70 ist so lange nichtleitend, bis
es den Impuls 76a erhält, und folglich werden sowohl während der Verzögerungsperiode
t als auch nach Beendigung des Impulses 76 a keine Signale dem Amplitudendetektor
71 zugeführt. Hierdurch spricht der Amplitudenmeßkana164 nicht auf Geräusche oder
andere Signale an, die nicht innerhalb des Torintervalls des Impulses 76a ankommen.
Signale, die von dem Empfänger 22 während der Periode des Impulses 76a aufgenommen
werden, werden dann an den Amplitudendetektor 71 zur Durchführung der Amplitudenmessung,
wie oben beschrieben, weitergegeben.
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Der Geschwindigkeitsmeßkanal 66 weist einen Verstärker 79 zur Verstärkung
des Empfängerausgangssignals 22a auf. Das Ausgangssignal des Verstärkers
79 wird einem Geschwindigkeitstor 80 zugeführt, dessen Leitfähigkeit
durch die Rechteck-Spannung 77a gesteuert wird. Diese Spannung hat eine Länge und
eine Dauer, die erheblich größer als die des Impulses 76a ist, beispielsweise ungefähr
1;5 Millisekunden. Das Geschwindigkeitstor 80 ist normalerweise nichtleitend, wird
jedoch durch die Rechteckspannung 77a leitend gemacht, so daß nun die Signale
an den Sperrschwinger 81 weiterwandern können. Das Geschwindigkeitstor 80 kann offensichtlich
keine Signale an den Sperrschwinger sowohl während der einstellbaren Verzögerungsperiode
t als auch nach der Beendigung der Rechteckspannung 77 a weitergeben, und der Geschwindigkeitsmeßkanal
spricht daher nur auf Signale an, die am Empfänger 22 während des Intervalls der
Rechteckspannung 77a ankommen. Bei seinem Ansprechen auf den ersten am Empfänger
während des zuletzt genannten Intervalls ankommenden Impuls erzeugt der Sperrschwinger
81 einen scharfen Triggerimpuls und steuert einen Gleichrichter 82 an, der von dem
Sägezahngenerator 75 eine lineare Sägezahnspannung 75 a empfängt. Der Gleichrichter
bewirkt eine Steuerung der Ladung und Entladung- des Kondensators 83, die am Ausgang
angeschlossen ist. Es ergibt sich, daß der Sperrschwinger 81 den Gleichrichter.82
so triggert, daß der Kondensator 83 auf eine Höhe entsprechend der Amplitude des
Ausgangssignals 75a zu einer Zeit aufgeladen wird, die dem Augenblick der
ersten Ankunft des akustischen Impulses vom Sender 21 am Empfänger 22 während der
Rechteckspannung 77 a entspricht. Der Sperrschwinger 81 wird entweder durch
die Rohrsignale, wie sie am Empfänger ankommen, oder durch Signale getriggert, die
durch das Gebirge hindurchgehen und am Empfänger entweder kurz vor den Gehäusesignalen
oder etwas danach ankommen. Während des nächsten darauffolgenden Zyklus, wenn die
erste Reflexion am Empfänger 22 früher als die vorhergehende auftritt, wird eine
höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit angezeigt, und das Ausgangssignal 75 a
hat eine niedrigere Höhe zu der Zeit erreicht, wenn der Sperrschwinger 81 getriggert
wird, so daß .der Kondensator 83 sich auf eine etwas geringere Höhe entlädt. Wenn
andererseits die erste am Empfänger während des nächsten Zyklus ankommende reflektierte
Energie später als die vorhergehende ist, so wird die Ladung des Kondensators 83
auf einen höheren Wert gebracht.
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Damit ist die Spannung am Kondensator proportional der Zeit, die zwischen
der Aussendung eines Impulses vom Sender 21 und. der Ankunft des ersten Teiles der
ergebenden Energie am Empfänger 22 verstreicht. Diese Spannung wird einem zweiten
Registrierantrieb des Registriergeräts 72 zur Entwicklung einer üblichen fortlaufenden
Kurve zugeführt, die als Funktion der Bohrlochtiefe die Ausbreitungsgeschwindigkeiten
der verschiedenen Gebirgeformationen darstellt, die zwischen dem Sender 21 und -dem
Empfänger 22 vorhanden sind, wenn der Versenkkörper 10 innerhalb des Bohrloches
11 bewegt wird. In den Bohrlochtiefen, in denen das Gebirge eine hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit
hat, kommen die Reflexionssignale am Empfänger 22 vor den durch die Rohre 12 gehenden
Signalen an, und als Ergebnis ist eine eine hohe Geschwindigkeit andeutende Anzeige
vorhanden. In Gegenden, in denen die im Gebirge reflektierten Signale nach den Rohrsignalen
ankommen, haben die Gebirgesignale keine Wirkung auf die Geschwindigkeitskurve,
sofern natürlich die Rohrsignale eine solche Amplitude aufweisen, daß sie den Sperrschwinger
81 triggern. Wenn die Amplitude der Rohrsignale sehr niedrig ist, wodurch eine gute
Zementverbindung angedeutet wird, so ergeben die nachträglich ankommenden Signale
eine eine niedrige Geschwindigkeit andeutende Anzeige, d. h. eine Geschwindigkeit,
die kleiner ist als die im Rohr.
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Sowohl die Geschwindigkeitskurve als auch die Amplitudenkurve werden
gleichzeitig entwickelt und erscheinen nebeneinander auf dem Registrierblatt, das
von dem Registriergerät 72 erzeugt wird, um so ihren Vergleich= zu erleichtern,
damit bei der Analyse ohne weiteres die Qualität der Zementbindung festgestellt
werden kann.
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Die Muffensignale im Leiter 28 werden über ein Filter 84 einem Muffensignalmeßstromkreis
85 zugeführt, der ein Gleichstromausgangssignal zum Antrieb eines dritten Registrierantriebs
des Registriergerätes 72 ergibt. Dieser dritte -Antrieb erzeugt damit eine dritte
Kurve, und zwar eine Mnffenkurve, die gleichzeitig mit den Amplituden- und Geschwindigkeitskurven
auftritt. Die Muffenkurve könnte natürlich auch auf einem getrennten Registriermedium
vorgesehen sein.
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Durch einen Kondensator 86 wird eine Beeinflussung .der Kanäle 64,
65 und 66 durch die Gleichstrommuffensignale verhindert, während das Filter 34 offensichtlich
den Wechselstromgenerator 32 von den Muffensignalen trennt. Der Kondensator 86 und
eine zugehörige Drossel 87 verhindern ein Weiterfließen der peodischen 60-
oder 50-Hz-Frequenz zu den Kanälen* 64, 65 und 66, so daß also diese Frequenz über
den Leiter 28 dem Mischstromkreis 35 zugeführt wird. Die Filter 34 und 84 trennen
den Hochfrequenz-Synchronisierimpuls und die Empfängerausgangssignale. Zusätzlich
trennt das Filter 84 den 50-oder 60-Hz-Wechselsttöm des Wechselstromgenerators
32,
so daß dieser von der Muffenschaltung 75 getrennt ist.
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Die Betätigung des oben beschriebenen Systems zur Erzeugung der Muffen,
.der Amplituden- und Geschwindigkeitskurven bei der Abwärtsbewegung des Versenkkörpers
10 auf einer vorbestimmten Länge des Bohrloches 11 durch Antrieb der Seilscheibe
33 ergibt sich deutlich aus der vorgehenden Beschreibung.
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In solchen Gegenden, in denen die Amplitudenkurve eine sehr geringe
Dämpfung zeigt, während die Geschwindigkeitskurve eine Geschwindigkeit entsprechend
der Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Energie durch die Stahlrohre oder
eine geringere Geschwindigkeit anzeigt, ergibt sich eine schlechte Zementbildung.
An Stellen, wo die Geschwindigkeitskurve eine Ausbreitungsgeschwindigkeit anzeigt,
die höher als die Geschwindigkeit im Rohr ist, wie dies beispielsweise eintreten
kann, wenn das reflektierte Signal durch Kalkstein- oder Dolomitformationen hindurchgeht,
die die akustische Energie mit höherer Energie weitergeben, so ergibt sich aus der
Analyse, daß die Amplitudenkurve die Rohrdämpfung nicht anzeigt und daher die Information
dort zweifelhaft ist und noch näher geklärt werden muß. Die Amplitudenkurve allein
kann keine vollständig zuverlässigen Ergebnisse bringen und kann dazu führen, daß
unnötige Verpressungsarbeiten oder Zementbindungen an Stellen durchgeführt werden,
wo die Bindung bereits ausreichend ist. Durch die gleichzeitige Aufzeichnung sowohl
der Amplituden als auch der Geschwindigkeitskurven des einzigen Empfängers wird
jedoch die Aussage dadurch verbessert, daß eine zuverlässigere Information gewonnen
wird, wodurch die Zementierverfahren verbessert und die gesamten Kosten für den
Verbund des Zementes herabgesetzt werden.