DE2941104A1 - Verfahren und vorrichtung zum untersuchen von erdbohrloechern - Google Patents

Description

29A1104

Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen von Erdbohrlöchern

Die Erfindung bezieht sich auch Verfahren und Vorrichtungen zum Untersuchen von Bohrlöchern im allgemeinen und auf solche Verfahren und Vorrichtungen, die mehrere funktionsmäßig integrierte, auf die Tiefe bezogene Erdbohrflächenmessungen ermöglichen, im besonderen.

Es ist allgemein bekannt, daß Ol oder Gas in Erdformationen gefunden werden und aß Bohrlöcher in diese Formationen gebohrt werden, um diese Stoffe zu fördern. Es ist jedoch gewöhnlich notwendig die ganze Länge des Bohrlochs zu erforschen oder "aufzunehmen", um zu ermitteln, ob einige der Formationen erhebliche abbauwürdige Mengen von öl und Gas enthalten, die den Ausbau des Bohrlochs rechtfertigen.

In den ersten Tagen der öl-und Gasförderung waren Bohrlöcher nicht besonders tief und die Kenntnis in bezug auf die physikalischen Parameter der Formationen war nicht kompliziert. Demnach wurde ein Bohrloch durch ein Aufnahmewerkzeug oder eine Sonde untersucht, die am Boden des Bohrlochs am Ende eines Kabels hing und dann durch das Bohrloch gehoben wurde, wenn es Messungen eines oder mehrerer Parameter aufgenommen hatte. Gewöhnlich im Werkzeug wurde eine Schaltung zum Umwandeln dieser Messungen in entsprechende elektrische Signale vorgesehen, die wiederum über einen oder mehrere Leiter auf die Erdoberfläche übertragen wurden.

030018/0724

2SA1:04

Nach Jahren wurde jedoch diese frühen Lager ausgebeutet und mit der weiteren Such nach öl und Gas wurden Bohrungen immer tiefer und teurer, verlangten raffinierte Bohrtechniken und bessere Kenntnis der höheren Zuverlässigkeit von Einzelteilen der Erdformationen, durch die die Bohrung hindurchgeht. Diese Paktoren haben zu sekundären und auch tertiären Förderprojekten und besonders der eingeschlossenen Flüssigkeiten geführt.

Als die Bohrungen tiefer wurden, wurden auch die Aufnahmekabel länger und dementsprechend heißer und ihre Verluste sowohl an hohen und niedrigen Frequenzen wurde höher. Ale Ergebnis wurden elektrische Signale, die die physikalischen Eigenschaften betreffenden Informationen enthalten, die durch die Aufnahmeinstrumente entwickelt wurden geschwächt, verserrt und ungenauer hinsichtlich der erhaltenen Information. Ferner bewirkte eine begrenzte Bandbreite des Kabels Probleme, auch wenn Impuls-Digitaltechniken angewandt wurden, die das digitale Kodieren der Meßdaten im Werkzeug und vor der Übertragung zur Oberfläche benutzten.

Um diese Probleme zu bewältigen, wurden neue Aufnahmeinstrumente vorgesehen, die mehrere physikalische Parameter messen konnten. Außerdem entstand die Praxis, durch die mehr als ein Werkzeug in einem gemeinsamen Chassis untergebracht wurde. Beispielsweise ist es in der bisherigen Technik allgemein bekannt, ein Aufnahmewerkzeug ait bis su drei Datenquellen vorzusehen, die auch zum überwachen des Betriebes, z.B. der Temperatur oder anderer ähnlicher Parameter notwendig werden können, die das Behandeln von Hehrfachdatenquellen notwendiger machten.,

030018/072* - 16 -

OWGiNAL INSPECTED

294

Diese Datengewinnungsprobleme sind durch die Notwendigkeit zum Aufstellen dünner Formationszonen mit öl und Gas bedingt. Es gibt jedoch keine einzige Bohraufnahmetechnik oder Geräte für diese, die eine direkte Anzeige und Auswertung von öl oder Gas in einer jeweiligen interessierenden Formation ermöglicht. Stattdessen wurden verschiedene Techniken entwickelt, die verschiedene physikalische Parameter der Erdsubstanzen neben dem Bohrloch messen, durch die diese Information dann entsprechend der gewählten funktioneilen Beziehung zum Bestimmen dieser Formationen auf wahrscheinlichen oder möglichen Wert benutzt werden können.

Beispielsweise ist leicht zu erkennen, daß, wenn öl oder Gas in den Hohlräumen zwischen den Poren in einer Formation verteilt oder zerstreut wird, dann eine Formation größerer Porosität bedeutende förderbare Ätengen von öl und Gas als eine Formation geringerer Porosität enthält. Demnach sind Techniken und Vorrichtungen zum Ableiten einer Anzeige der verhältnismäßigen Porositäten der Erdmaterialien am Bohrloch beim Bestimmen der Tiefen offensichtlich von Wert, bei dem öl und Gas wahrscheinlicher in wirtschaftlichen Mengen gefunden wird.

Von Wert sind auch Techniken und Geräte, die zum Messen des elektrischen Widerstandes der Erdsubstanzen entlang dem Bohrloch benutzt werden, und andere Geräte und Techniken, die zum Messen der Bewegungsdauer oder Geschwindigkeit eines akustischen Impulses benutzt werden, der sich durch diese Materialien bewegt. In diesen Fällen werden die Messungen gewöhnlich in der Form eines Stromes oder einer Spannung gewonnen, die die zu erforschenden Erdparameter darstellen.

- 17 0300 1 8/0724

ORIGINAL INSPECTED

Eine andere Untersuchungstechnik enthält das Messen nuklearer Strahlung, die in einer Formation auftritt. Die Strahlung kann natürlich auftreten oder durch Bombardieren des Bohrlochinneren mit Strahlungen, z.B. Neutronen- oder Gammastrahlen erzeugt werden, die danach in verschiedenen Zwischenwirkungen mit den Nuklei der Formationsmaterialien in Eingriff gelangen. Messungen erfolgen somit durch Strahlen, die in das Bohrloch natürlich oder als Ergebnis einer Bombardierung eintreten und die dann gezählt werden, um Anzeigen der einzelnen interessierenden Erdparameter zu erhalten. Insbesondere können die sich ergebenden interessierenden Strahlungen von einem Scintillationszähler oder dergl. festgestellt, die elektrische Impulse als Funktion dieser festgestellten Strahlungen zu erzeugen. Diese Impulse können dann entweder an der Erdoberfläche oder durch entsprechende Schaltungen im Bohrlochwerkzeug gezählt werden.

Da kein Erdparameter selbst eine definitive und folgerichtige Anzeige des Vorhandensein von Öl und Gas in abbauwürdigen ^engen liefern kann, wurden weitere Messungen notwendig, die auf verschiedene Weise möglich sind.

Bei raffinierteren Untersuchungswerkzeugen, wie die Neutronengeneratoren, die schnell ein- und ausgetastet werden können, erhöht sich das Problem des Behandeins von Vielfachdatenquellen. Demnach enthält die bisherige Technik Neutronenlebensdauerwerkzeuge, Porositätswerkzeuge , Widerstandswerkzeuge, Chlorin-Bohrberichte und viele andere Spezialwerkzeuge. Jedoch liefert kein einziges Werkzeug mehr als nur wenige dieser Funktionen,

- 18 -

030018/0724

ORIGINAL INSPECTED

-ie- 2 9 A1

während in einer einzigen Ölquelle viele dieser Parameter von Bedeutung sind.

Das Fehlen von Messungen einiger von diesen hat bisher zu unrichtigen Auswertungen der physikalischen Parameter der Formationen geführt. Dadurch hatten die bisherigen Techniken Daten vorgesehen, die nicht eindeutig und zuverlässig beim Fehlen anderer, aber funktionell in Beziehung stehender Messungen interpretiert werden konnten. Dies erforderte wiederum Instrumente und Systeme, durch die die Felder solcher Messungen hinsichtlich der Eigenschaft der interessierenden Erdmaterialien bessere Informationen liefern.

Jedoch können Instrumente nicht nur am Ende angebracht werden, um die Informationen der Ausbaumessungen zu vergrößern. Physikalische und betriebliche Zwänge erfordern sorgfältiges Aufstellen der einzelnen Instrumente, die ein Vielinstrumentwerkzeug ergeben. Beispielsweise trägt die physikalische Festigkeit, die zum Ausbilden mancher Instrumente verwendet wird, nicht das Gewicht anderer Instrumente. Außerdem müssen betriebliche Zwänge beim Aufstellen der Instrumente im Werkzeug beachtet werden, so daß der Betrieb des jeweiligen Werkzeugs nicht die Messungen stört, die durch andere Instrumente erhalten werden. Ferner können manche Instrumente, insbesondere die nukleare Strahlungen messen, als Einheit geeicht werden und sollen als solche eingeschaltet werden.

Unglücklerweise wird mit der Zahl der verschiedenen ,Ausbaumessungen, die von einem einzigen Werkzeug geliefert werden, das Wiedergewinnen des Meßsignals sowohl

030018/072*

in analoger als auch in digitaler Form schwieriger. Die meisten Instrumente laufen frei, d.h. sie erzeugen dauernd Meßdatensignale, die übertragen werden. Wie erwähnt können verschiedene Probleme auftreten, wenn die Meßdaten zur Erdoberfläche übertragen werden, die die Signale herabsetzen, die Verluste beim Auftreten von Daten bewirken und behandeln. Ein anderes Problem besteht darin, daß verschiedene Instrumente verschiedene Zeitfolgen zum Liefern bedeutungsvoller Messungen erfordern. Insbesondere, wo die Instrumente frei laufende Messungen erzeugen, können, wie erwähnt, die einzelnen Meßsignale, die an die Erdoberfläche gelangen, nur annähernd und schwierig synchronisiert werden. Ein noch anderes Problem ist das, daß manche Instrumente bis zu fünf Leitungen für ihren Betrieb benutzen. Beispielsweise verwendet eine Untersuchungstechnik ein Instrument, das mit zwei Energieleitungen, einem Übertragerwählleiter, einen Aufnahmewählleiter und einen Signalleiter zum Übertragen der Daten zur Erdoberfläche versehen ist.

Somit ist zu erkennen, daß die Verwendung dieses Instruments auch mit einem genormten Ausbaukabel mit sieben Leitern die Benutzung einer Zahl anderer Instrumente in Kombination ausschließt.

In letzter Zeit kommt hierzu noch die äußerste Bedeutung des Leitens von Bohroperationen in tiefen Bohrlöchern mit einem Minimum an besonderen Durchquerungen des Bohrlochs. Dieses Erfordernis ist aus vielen Gründen entwickelt worden. Ein Grund ist die Tatsache, daß beim Bohren tiefer Bohrlöcher eine sehr große und teuere Bohranlage notwendig ist. Diese Anlage muß an ihrem Platz am Bohrloch bleiben, aber ist während der Untersuchungen nicht in Betrieb.

- 20 030018/0724

-20- ₂g

Somit kann jede für das Messen notwendige Stunde als Unkosten gezählt werden, die hunderte oder auch tausende von Dollar verschlingt.

Ein anderer Grund zum Vermeiden von langen und ausgedehnten Meßverfahren ist die Gefahr, daß das neu gebohrte Loch zusammenfallen, aushöhlen oder in anderer Weise beschädigt werden kann, so daß Hilfsmaßnahmen oder auch Nachbohren des Lochs notwendig sein könnten. Ferner hat sich gezeigt, daß viele Durchquerungen des Kabels durch das Bohrloch eine Beschädigung des Gehäuses im oberen oder mittleren Teil des Lochs ergeben kann, wo das Gehäuse gewöhnlich zum Vorbereiten des Bohrens des oberen Teils des Bohrlochs installiert ist, wo potentielle Zonen von Kohlenwasserstoffprodukten gesucht oder erwartet werden. Bei aufeinanderfolgenden Durchquerungen des Bohrlochs kann die Hartstahlhülle des Kabels in das Gehäuse unter Beschädigung aufspleißen.

Außerdem ist es wichtig, daß die Messungen, schnell wie möglich nach Beendigung des Bohrens erlangt werden, damit die unerwünschten Wirkungen des progressiven Eindringens von Bohrschlammfiltrat in durchlässige Formationen so klein wie möglich erhalten werden. Das Eindringen dieses Filtrats macht das Feststellen von Kohlenwasserstoffen beim Zeitablauf schwieriger und ungenau. Auch ist erwünscht, alle Ausbaumessungen unter denselben Bedingungen von Bohrloch- und üOrmationstemperatur zu beschaffen, was auch für alle gleichzeitigen Messungen gilt.

Wichtiger als die erwähnten Gründe ist auch das, daß jede der einzelnen Messungen genau mit jeder anderen in bezug auf die Tiefe des Bohrlochs in Beziehung gebracht werden

- 21 -

0 3 0018/072*

muß. Unglücklicherweise ergeben sich bei einem elastischen Kabel Schwankungen, die solche schwierigen Beziehungen zwischen Instrumenten bewirken, die in einem einzigen Ghassis untergebracht sind und für einen einzigen Vorgang verwendet werden, nicht zu erwähnen die Schwierigkeiten, die beim Inbeziehungsetzen auftreten. Trotzdem besteht der wesentliche Vorteil beim Herstellen verschiedener Meßvorgänge bei ^ehrfachdurchgängen.

Gewöhnlich wird, wenn eine Messung erhalten wird diese abgeleitet und in zeitliche Beziehung gebracht. Wenn jedoch die Werkzeuge, die verschiedene Messungen während desselben Durchlaufs ermöglichen, verwendet werden, muß die Tiefenannäherung konstant gehalten werden, während das Werkzeug an dem Punkt vorbei geführt wird, der durch die Tiefe dargestellt wird. Dadurch kann das Instrument für die Beziehung der einzelnen Messungen derselben Formation abgeschaltet werden. Unglücklicherweise führt dieses Verfahren in die Beziehung zwischen den Messungen und in die zeitliche Beziehung zur Tiefe Fehler ein.

Gewöhnlich war die übliche Einrichtung zum Bestimmen der Länge des in das Bohrloch gesenkten Kabels das Verfahren des Bestimmens der Tiefe eines Untersuchungswerkzeugs im Bohrloch. Es wurden viele Geräte zum Hessen dieser Länge vorgeschlagen. Einige davon waren mechanisch mit dem Auflaufrad gekoppelte Einrichtungen, während andere zu der Verwendung von Feststellgeräten Zuflucht nahmen, die auf magnetische Markierungen am Kabel oder am Auflaufrad selbst ansprechen.

Jedoch wirken auf die Meßeinrichtung oder auf das Kabel im Bohrloch Kräfte, die Änderungen in der Kabellänge bewirken, die nicht von den Meßgeräten an der Erdoberfläche

- 22 03001 8/0724

angezeigt werden. Einige dieser Kräfte enthalten das Gewicht des Werkzeugs und das des Kabels, das das Werkzeug mit der Haspeleinrichtung an der Erdoberfläche verbindet, wobei dieses Gewicht ein Strecken im Kabel bewirkt, wobei das Werkzeug tiefer als vom Meßgerät angezeigt liegt. Außerdem wirken die verschiedenen Kräfte im Bohrloch auf das Instrument, um es zu verlangsamen. Wenn dies bei einem Aufwärtsdurchgang des Bohrlochs geschieht, beginnt das Kabel sich zu dehnen und das Instrument befindet sich wieder in einer Stellung, die nicht die vom Oberflächenmeßgerat angezeigte ist. Wenn das Instrument frei kommt, kann es in die vom Oberflächenanzeigegerät angezeigte Stelle übergehen und gelangt durch eine Reihe von Schwingungen, die in der Technik "Yo-Yo" genannt werden, bis es sich wieder in der Stelle befindet, die annähernd vom Oberflächenmeßinstrument angezeigt wird. Wenn eine Öl führende Schicht 0,6 bis 1,5 Meter oder weniger dick ist, kann der durch ungenaue Tiefenanzeigen eingeführte Fehler für eine genaue Ortsbestimmung einer solchen Formation zu groß sein, wenn versucht wird, die aus den verschiedenen Instrumenten erhaltenen Meßungen zueinander in Beziehung zu setzen.

Es sind verschiedene Techniken des Standes der Technik zum geneueren Feststellen der Lage des Werkzeugs im Bohrloch zur Zeit des Messens eines Parameters einer Formation entwickelt worden, mit Genauigkeit die jeweilige Lage des Instruments festzustellen, so daß eine Messung genau bei dem Oberflächengerät angezeigten Tiefe erfaßt. Wenn, wie es bei der bisherigen Technik oft der Fall ist, das Instrument bei einer Tiefe lag, die sich von der angezeigten unterscheidet, kann versucht werden, ein zweites Instrument am Strang in die Stellung zu bringen, was fehlerhafte Daten ergeben kann.

- 23 -

030018/072*

Zusammengefaßt: Obwohl versucht wird, eine Technologie zum Vergleichen von Meßdaten anzuwenden, die von derselben Formation aus verschiedenen Ausbauinstrumenten stammen, leidet die bisherige Technik, an Begrenzungen an Menge und Qualität der erhaltenen Daten, was eine genaue Beziehung der einzelnen erhaltenen Parameter ausschließt.

Demnach werden Fehler der bisherigen Technik durch die Erfindung überwunden, wobei verbesserte Bohrlochuntersuchungsverfahren und -Geräte für diese Vorgänge angegeben werden, durch die die erhaltenen Parameter von Tiefe und Formation mit einer Tiefenbeziehung nicht mit der Zeitbeziehung verglichen werden.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine verbesserte Untersuchungsanlage angegeben, die auf das Erhalten von Messungen von Formationsparametern als Funktion der Tiefe gerichtet ist. Insbesondere werden verbesserte Einrichtungen zum Entwickeln eines Signals angegeben, das unmittelbar auf die Tiefe des Ausbauinstruments bezogen ist und danach eine Folge von Messungen physikalischer Eigenschaften der dem Instrument bei der erreichten Tiefe benachbarten Formationen auslöst und Signale zur Oberfläche für die Weiterbehandlung überträgt, die funktionell die Ergebnisse dieser Messungen darstellen.

Die Anlage enthält drei größere Elemente mit einem verbesserten !Piefenmeß- und Bezugssystem, ein Oberflächenbefehlserzeugungselement und ein Bearbeitungselement, sowie einen Oberflächen-Fernkodierer-Sender.

- 24 030018/0724

29 A 1

Im Betrieb liefert die Tiefenmeßanlage eine Tiefenanzeige des Meßinstruments im Bohrloch, ermöglicht die Korrektur von Variablen, wie die Kabelspannung, und das Schwingen des Instruments ("Yo-Yo"), und Instrumentenversetzungen ermöglicht.

Wenn die korrigierte Tiefeninformation in das Befehlsgabesystem des Oberflächenelements eingekoppelt ist, wodurch ein tiefenabhängiger Befehl auf das Unterober flächeninstrument übertragen wird, um unter anderem, die Parametermeßfolgen, die Meßdatenkodierung und die übertragung der Meßdaten an den Behandlungsabschnitt des Oberflächenelements auszulösen.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel enthalten die Verbindungen zwischen dem Unteroberflächenfernmeßsystem und dem Oberflächenelement das Übertragen analoger Signale als eine analoge Darstellung eines akustischen Kennzeichens zwischen den Übertragungen bestimmer Rahmen digitaler Daten.

Es ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, die verschiedenen Messungen so zu koordinieren, daß mehr Informationen erhalten werden. Demnach enthält das bevorzugte Ausführungsbeispiel das Umwandeln aller analoger Signale, wie das erwähnte akustische Kennzeichungssignal, in digitaler Form, wodurch die tatsächlichen Zeitdatensignale aus dem Instrument leichter als Funktion der Formation Tiefe in Beziehung gesetzt werden können.

Demnach enthält das Oberllächengerät einen "primären" Speicher, durch den die Realzeitdatensignale des Werkzeugs

- 25 030018/0724

2 9 4 1 ■ Π

auch auf das tiefenabhängige Befehlssignal vor der Behandlung gespeichert werden. Außerdem wird ein "sekundärer" Datenspeicher vorgesehen, durch den diese Realzeitsignale, die alle von digitaler Form sind, auch für die spätere Reproduktion und Wiederverwendung gespeichert werden können.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist das korrelative mischen der Realzeitdaten, die von mehreren Instrumenten erhalten worden sind, die in einem einzigen Chassis oder Werkzeug zusammengefaßt sind und Messungen der Formationen als Funktion der Bohrlochtiefe liefern. In dieser Hinsicht können die Meßdaten aus verschiedenen Instrumenten gesondert, aber korrelativ in einer gemeinsamen Anzeige oder Aufzeichnung erhalten sein oder eine Funktion solcher Daten kann entsprechend auf einer Realzeitbasis abgeleitet und mit den einzelnen Meßsignalen erhalten werden, die angezeigt oder aufgezeichnet sind. Um diese Realzeitdaten aus den einzelnen Instrumenten besser in Beziehung zu setzen, sind neuartige Schaltungen und Techniken vorgesehen, die die informativen Aussichten verbessern.

Demnach ist es ein Merkmal der Erfindung, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Liefern von tiefenabhängigen integrierten Messungen von Erdformationen anzugeben.

Hierzu gehören auch das Verbessern der Verfahren und Vorrichtungen zum genauen Bestimmen der Tiefe des Meßinstruments im Erdbohrloch und das Verbessern von Abweichungen, die durch Kabeldehnungen, Instrumentenschwingungen und dergl entstehen, und ferner verbesserte Bohrlochuntersuchungs-

- 26 030018/0724

verfahren und Vorrichtungen zum Ableiten von Unteroberflächenmessungen in digitaler oder analoger Form auf Befehlssignale hin, die als Funktion der Tiefe erzeugt werden. Ferner sollen die Realzeitmeßungen entsprechend gewählten funktioneilen und physikalischen Beziehungen abgeleitet werden und mehrere Realzeitmessungen werden ständig auf einer tiefenabhängigen Basis geprüft. Die Meßungen, die in verschiedenen Tiefen im Bohrloch aufgenommen worden sind, werden zueinander in Beziehung gesetzt. Die Formationen, die von einem Bohrloch durchquert werden, werden dadurch untersucht, daß eine Anzeige der untersuchten Tiefe und eine Anzeige einer gewählten Eigenschaft der Formationen hergestellt werden. Das Untersuchen der Erdmaterialien eines Bohrlochs erfolgt durch Herstellen eines Kommunikationskanals von der Oberfläche in das Bohrloch und entlang diesem, durch Erzeugen eines elektrischen Befehlssignals, das funktionell eine gewählte Tiefe im Bohrloch anzeigt, durch elektrisches Messen von mindestens einer physikalischen Eigenschaft von Erdmaterialien in gewählter Bohrlochtiefe entsprechend diesem Befehlssignal und durch übertragen der elektrischen Messung·, die durch das Kommunikationssignal und zur Oberfläche gelangt .

Das elektrische Befehlssignal zeigt die Tiefe eines Meßwerkzeugs im Bohrloch fundktionell an und mißt mindestens eine physikalische Eigenschaft der Erdmaterialien in dieser Tiefe und überträgt die so erhaltene Meßung auf das Befehlssignal hin zur Erdoberfläche. Das elektrische Befehlssignal zeigt funktionell eine gewählte Tiefe des Werkzeugs im Bohrloch an und leitet vom Datensignal eine digi-

- 27 030018/0724

tale Darstellung der Eigenschaften der Erdmaterialien bei der gewählten Tiefe und entsprechend dem Befehlssignal ab.

Die Untersuchung der Materialien erfolgt in Verbindung mit einem Werkzeug, das im Bohrloch am Ende eines elektrischen Kabels hängt und durch das Bohrloch hindurchgeht und eine Befehlsschaltung zum Erzeugen und übertragen eines Befehlssignals durch das Kabel zum Werkzeug, das funktionell die Tiefe des Werkzeugs in der Bohrlochmeßschaltung zum elektrischen Messen von mindestens einer Eigenschaft der Erdmaterialien anzeigt, und eine Prüfschaltung enthält, die auf die so durch das Kabel und zur Oberfläche erhaltenen Messungen bezogenen Signale kodiert und überträgt. Eine Abtast-Schaltung erzeugt eine elektrische Meßung einer physikalischen Eigenschaft von Erdmaterialien in der Bohrlochtiefe und eine Prüfschaltung kodiert die Meßungen und überträgt sie zur Erdoberfläche auf das Befehlssignal hin.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen ist:

Figur 1 eine einfache Funktionsdarstellung der Bohrlochuntersuchungsanlage nach der Erfindung;

Figur 2 eine andere Funktionsdarstellung nach der Erfindung mit besonderer Darstellung von Einzelheiten der Grundfunktionen der Oberflächenregel- und Datenschaltung der örtlichen Bohrlochanlage;

Figur 3 eine detailliertere Funktionsdarstellung des Tiefenregelteils der Vorrichtung nach Figur 2;

- 28 030018/0724

Figur 4 eine detailliertere Funktionsdarstellung einer typischen Datenkodierschaltung, die einen Teil der Sonde nach Fig. 1 bildet;

Figur 5 eine detaillierte Funktionsdarstellung einer typischen Analogschaltung die einen Teil der Sonde nach Figur 1 bildet;

Figur 6 eine detaillierte Funktionsdarstellung der Vorrichtung nach Figur 2 in einer Betriebsart zum Empfang und zur Bearbeitung von zur Oberfläche übertragenen Analogdaten ; und

Figur 7 eine -Vereinfachte Funktionsgesamtdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Schaltung nach Figur 4- zum Liefern von Daten und zur Befehlsübertragung zwischen der Oberfläche und den Unteroberflächengeräten.

Figur 1 zeigt ein einfaches Diagramm einer Bohrlochuntersuchungsanlage bei einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, bei dem besonders eine Ausbausonde 2 zu sehen ist, die Formationsmeßinstrumente wie den radioaktiven Abschnitt 3 einen Induktionsmeßabschnitt 4-, einen akustischen Abschnitt 5» einen Widerstandsabschnitt 13 und einen Datenkodierer oder Impulskodemodulationsabschnitt 6 enthalten kann, die alle entsprechende Meßungen der das Bohrloch umgebenden Formationen liefern (nicht dargestellt). Die Messungen aus diesen Abschnitten können in üblicher Weise aus dem Bohrloch zur Oberfläche über ein gewöhnliches Kabel 7 übertragen werden, das ein Auflaufrad 8 oder dergl. dreht und so eine korrelative Anzeige der Bohrlochtiefe liefert.

- 29 0300 18/0724

Insbesondere kann das Auflaufrad 8 in üblicher Weise über eine mechanische Verbindung 9 an eine Tiefenkodierschaltung 10 gekoppelt sein, wodurch diese eine funktionell korrelativesTiefenmeßsignal 12 an den Oberflächenteil der Bohrlochanlage 11 liefert, die, wie im einzelnen noch beschrieben werden wird, das Signal 12 liefert, um ein Befehlssignal zum Auslösen einer Messung der Formationen als Funktion des Tiefenmeßsignals 12 zu erzeugen.

Beim Erzeugen des Tiefenmeßsignals 12 ist die an Bohrlöchern angelegte Grundmeßung die der Tiefe, wobei die Tiefe der Formationen gewöhnlich auf eine bestimmte und sich nicht ändernde Oberflächenstelle bezogen ist. Demnach wird die Tiefe auf die Oberflächenmerkmale bezogen, die während des Bohrens und wenn ein anderer Parameter für den primären Zweck des späteren Aufstellens eines Instruments gemessen wird, sich in einem gewünschten Merkmal oder nahe diesem wie eine ölführende Formation nur durch Senken des Gerätes in die erforderliche Bohrlochtiefe befindet.

Bohrlöcher werden gewöhnlich mit einem an einer Rohranordnung befestigten Meißel gebohrt. Die Tiefe wird somit ursprünglich durch Messen der Länge jedes Rohres in dieser Anordnung bestimmt, bevor es in das Bohrloch gebracht wird. Nachfolgende mechanische Operationen im Bohrloch sind häufig mit Absenkeinrichtungen an ähnlichen Teilen des Rohres versehen, so daß das Wiedereinstellen der Lagen im Bohrloch eine einfache Arbeit ist.

Es gibt jedoch eine andere Gruppe von Vorgängen, bei denen verhältnismäßig kleine Geräte oder Einrichtungen mit-

- 30 030018/0724

tels einer fortlaufenden Länge einer Leitung oder eines Kabels in das Bohrloch gesenkt werden. Gewöhnlich wird die mit diagnostischen Formationsmeßungen durchgeführt. Um die Tiefe zu finden, auf die ein Bohrlochinstrument abgesenkt worden ist, muß die Länge des Kabels zwischen der Oberfläche und dem Instrument festgestellt werden.

Das traditionelle Verfahren und das heute noch meistens benutzte Verfahren ist das Durchführen des Kabels beim Absenken oder Anheben über ein Rad bekannten Umfangs, so daß die gezählten Umdrehungen des Rades eine Anzeige der Kabellänge ergeben, die in das oder aus dem Bohrloch geführt worden ist. Es sind verschiedene Verfeinerungen dieser Techniken zum Erhöhen der Genauigkeit der Übertragung von Radumdrehungen in die lineare Länge des Kabels oder die im Bohrloch erzielte Tiefe hergestellt worden.

Wie die Technologie der Formationsauswertung in Umfang und Vielseitigkeit angestiegen ist, so ist die Bedeutung der genauen Kenntnis der Tiefe, bei der jede Meßung vorgenommen wird, höher geworden. Beispielsweise soll, wenn eine Messung, die bei einer Gelegenheit in einem Bohrloch durchgeführt worden ist, mit einer zweiten Meßung bei einer anderen'· Gelegenheit zum Berechnen eines dritten Parameters vorgenommen werden. Dann müssen zwei Meßungen genau synchron zur Tiefe verlaufen.

Die Erfindung ist auf eine Anlage gerichtet, durch die eine Folge diskreter Meßungen eines Bohrlochformationsparameters auf der Grundlage der Tiefe unmittelbar bei einer besonderen erzielten Tiefe ausgelöst werden kann.

- 31 030018/072*

Demnach muß bei der Tiefenmessung die Genauigkeit beachtet werden, selbst um sicherzustellen, daß alle späteren diskreten Formations- oder Bohrlochmeßungen genau der Lage im Bohrloch entsprechen, in der die erste Meßung vorgenommen worden ist.

Die Erfindung ist auf eine Anlage gerichtet, die diese Genauigkeit der Tiefenmeßung erfordert, um das korrelative Tiefensignal 12 zu erzeugen, das über einen Signalkonditionierempfanger I90 in die Tiefenlogik 34 und zum Tiefenregler 33 gekoppelt wird. Danach wird die aus der Logik 34 abgeleitete korregierte Tiefenmessung aus dem Regler 33 in den Systemregler 40 gekoppelt, um es beim Erzeugen von Befehlen zu verwenden, die auf die Tiefe bezogen sind, die auf die Sonde 2 übertragen werden, um die erwähnte Meßung auszulösen, was anhan der Figur 2 im einzelnen erläutert werden wird.

Ferner ergibt das Anbringen mehrerer Instrumente in einem einzigen Chassis, das durch die Sonde dargestellt ist, eine erste grobe Tiefenbeziehung zwischen den einzelnen dort enthaltenen Instrumenten. Demnach ist es einfach, die Sonde 2 auf die Radioaktivitätsabschnitt 3 neben derselben Formation zu bringen, wenn erst einmal eine Meßung einer Formation, beispielsweise durch den akustischen Abschnitt 5» erfolgt ist. Die Schwierigkeit tritt auf, wenn während eines zweiten Durchgangs eines Instruments durch ein Bohrloch ein Versuch zum Aufstellen eines akustischen Abschnitts 5 neben derselben Formation bei einer besonderen, während des ersten Durchgangs gemessenen Tiefe versucht worden ist. Dies kann nur mit Präzision bei der Tiefenmeßung durchgeführt werden.

- 32 030018/0724

Figur 2 zeigt ein einfaches Funktionsdiagramm der Schaltungen, die den Oberflächenteil der Bohrlochanlage 11 enthalten. Wie noch erläutert werden wird, sind die Abschnitte der Sonde 2 vorzugsweise zum Liefern ihrer Jeweiligen Meßungen an die Leiter geeignet, die das Kabel 7 in einer Weise bilden, durch die alle Meßungen an die Oberfläche in aufeinanderfolgender Beziehung entsprechend dem gewählten Format gegeben werden. Die Information oder die Befehle können auch von der Oberflächenschaltung auf das Instrument übertragen werden. Beispielsweise können die einzelnen Sinder und Empfänger des Abschnitts 5 von der Oberfläche aus geregelt werden. Demnach kann zu entsprechenden Zeiten und bei einem Befehlssignal 4A aus einem Bohrlochhauptregler 40 die den Sender einschaltende Schaltung 66 Einschaltsignale 66a zum Regeln der jeweiligen Schaltung im Akustikabschnitt 5 der Sonde 2 erzeugen. Das Signal 66a kann vorzugsweise von einer üblichen Leitungsregelschaltung 23 abgeleitet werden, die das Signal 66a auf die jeweiligen Leiter im Kabel 7 koppelt.

Wie noch erläutert werden wird, wird auch das Sendereinschaltsignal 66a als Befehlssignal zum Auslösen einer Folge zum übertragen digitaler Daten zur Oberfläche benutzt. Durch das Auslösen dieser Folge können Rahmen von digitalen und radioaktiven Impulsdaten zur Oberfläche in springender Beziehung zu Analogsignalen übertragen werden, wie sie aus dem Akustikabschnitt 5 erhalten werden.

Wie Figur 2 zeigt wird der Ausgang des Kabels 7» wenn von der Sonde 2 Meßsignale aufgenommen werden, vorzugsweise auch auf die Leitungsregelschaltung 23 gegeben, die wie-

- 33 030018/0724

derum die Signale als ihren Ausgang 24 an eine entsprechende Anordnung von Signalkonditionierschaltungen 25 legt. Je nach der Signalart werden die konditionierten Signale 26 über einen entsprechenden Schaltkreis auf eine geeignete Verarbeitungsschaltung gekoppelt. Somit werden die digitalen oder PCM-Daten in eine PCM-Puffer-Empfängerschaltung 29 und Analogdaten in einen binären Verstärker 28 oder als weitere Alternative, in einen Niedriggeschwindigkeits- Hochgeschwindigkeits-Analog-Digitalkonverter 3I gekoppelt und radioaktive Impulse werden über Signalleiter 27a, 27b bzw. 27c in entsprechende Radioaktivitätsimpulszähler 20 gezählt.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Schalten durch die Schaltung 27 von den gewählten Meßsignalen bestimmt, die aus der Abwärtsinstrumentierung erwartet werden. Somit werden bei diesem Ausführungsbeispiel die Schaltwege vom Datenrückgewinnungsformat bestimmt. Entgegengesetzt der Technik kann bei anderen Ausführungsbeispielen unter Steuerung des Bohrlochhauptreglers 40 die Regelzeit geschaltet werden, wodurch der Regler 40 das Schalten in einer Folge des Datenformats befiehlt.

Es ist allgemein bekannt, daß die Ausgänge einer üblichen Sonde 2 entweder in analoger Form oder bei radiologischen Meßungen aus Impulsen besteht, die in willkürlicher Weise auftreten. Es ist jedoch besonders erwünscht, daß diese Signale in die Oberflächenschaltung in digitaler Form gegeben werden. Wie Figur 2 zeigt, enthält die Sonde 2 vorzugsweise Datenkodier- oder Impulskodemodulations(PCM)-Daten, die die Schaltung 6 zum Kodiern dieser Signale in digitaler Form

- 34 030018/0724

vor dem Weitergeben an die PCM-Puffer-Empfänderschaltung 29 (Figur 2) bildet und als Multiplexer betreibt. Wenn die Signale nicht so kodiert werden, kann können sie auf die Oberfläche als Analogsignal übertragen und danach in üblicherweise an einen entsprechenden Analog-Digitalkonverter 3I oder dergl. vor dem Verarbeiten und Aufzeichnen angelegt werden.

Figur 2 zeigt weiter, daß die aus radiologischen Meßungen abgeleiteten Impulse als rohe Impulszahl übertragen und in üblicher Weise an Zähler 30 und dergl. zum Verarbeiten und Aufzeichnen angelegt werden können. Demnach entstehen die vom radioaktiven Abschnitt 3 der Sonde 2 gelieferten Signale als ein Zug elektrischer Impulse, die das Auftreten von Strahlungen aus den Bohrlochmaterialien stammen, die die Sonde 2 umgeben, und erzeugen eine entsprechend digitalisierte Darstellung dieser Daten als Ausgangssignal 30a.

Andererseits können typische Analog-Ausgangssignale, wie sie vom Akustikabschnitt 5 der Sonde 2 erzeugt werden, in üblicher Weise zur Oberfläche in Form analoger Meßungen gegeben werden, die die physikalischen Eigenschaften des Bohrlochmaterials an der Sonde 2 darstellen. Solche Ausgangssignale aus dem Schaltkreis 27, die das Signal 27c bilden, werden somit wiederum in digitale Darstellungen der zu erhalten gesuchte Daten umgewandelt. Diese Darstellungen, die als Ausgang 31a angezeigt werden, werden somit an den Eingang 32a des Rückgewinnungsregler 32 gelegt.

Vorzugsweise können, wie auch vorstehend erwähnt, die analogen Signale digital in die PCM-Schaltung kodiert, an die

- 35 030018/072*

Oberfläche überführt und vom Schaltkreis 27 direkt in die PCM-Puffer-Empfangsschaltung 29 gekoppelt werden.

Der Analog-Digital-Konverter 31 nimmt die Eingangssignale 27c und 28a sowohl aus dem Schaltkreis 27 als auch aus dem binären Verstärker 28 auf. Dies geschieht in manchen Fällen, weil die vom Induktionsabschnitt 4 und dem Akustikabschnitt 5 der Sonde 2 erzeugten Signale, die in analoger Form auf die Oberfläche übertragen werden, in ihrer Amplitude ausreichen, um unmittelbar an den Analog-Digital-Konverter zu gelangen. Andererseits haben diese Signale oft eine große Amplitude oder können auch durch das Kabel 7 so geschwächt sein, daß sie nicht in den dynamischen Bereich des Konverters 31 fallen und dementsprechend geschwächt bzw. verstärkt werden müssen, bevor sie vom Konverter 31 richtig behandelt werden können. Der Schaltkreis 27 spricht demnach auf den Lauf dieser Signale zum binären Verstärker 28 vor dem Umwandeln des Analogsignals in digitale Form am Konverter an.

Der Bohrlochhauptregler 40 kann zum Erzeugen eines Befehlssignals 44 am Schaltkreis 27 dienen, um seinen Ausgang entweder in der Form eines Digitalsignals 27a an die PCM-Puffer-Empfängsschaltung 29 oder in Form eines Analogsignals 27c zu führen, das an den Konverter 31 oder an den Impulszähler 30 gegeben wird. Wenn nun das Signal 27c eine ausreichende Amplitude besitzt, um vom Konverter 31 richtig behandelt zu werden, oder wenn die Amplitude zu groß für den dynamischen Bereich des Konverters 31 ist, dann wird der Hauptregler 40 entsprechend dem Programm ein Befehlssignal 40a erzeugen, das den Schaltkreis 27 sein Ausgangesignal 27b (anstelle des Signals 27c) an den binären Ver-

030018/0724 ~³⁶~

stärker 28 gelangen läßt. Der Verstärker 28 kann mit einem entsprechenden Verstärkungsregelsignal 45 versehen sein, das zum laufenden Einstellen des Verstärkungsgrades des binären Verstärkers 28 entsprechend dem Befehlssignal 44 dient, vom Hauptregler 40 zum Rückgewinnungsregler 32 gelangt. Weil der Eingang des Analog-Digital-Konverters 31 vom Hauptregler 40 periodisch in einer noch zu beschreibenden Weise abgefragt wird, kann dieser durch ein Verstärkungsgradregelsignal 45 die Verstärkung des binären Verstärkers 28 so einstellen lassen, daß es sicherstellt, daß das Eingangssignal 28a im dynamischen Bereich des Konverters 31 gehalten wird. Das verstärkte Signal 28 gelangt dann an Stelle des Ausgangssignals 27c an den Konverter 31·

Figur 1 zeigt, daß die ^onde 2 aus mehreren Meßinstrumenten wie dem Radioaktivitätsabschnitt 3j dem Induktionsabschnitt 4, dem Akustikabschnitt 5 und dem Widerstandsabschnitt 13 besteht die alle ständig und gleichzeitig wertige Meßdatensignale erzeugen und an das Kabel 7 abgeben. Die Bohrlochanlage 11 sortiert und behandelt diese Signale so, daß sie sich voneinander unterscheiden, wie auch zum Behandeln dieser Signale in Beziehung zur jeweiligen Anzeige der Tiefe, bei der diese Signale entstehen. Der Analog-Digitalkonverter 31» der Impulszähler 30 und die PCM-Puffer-Empfangsschaltung 29 enthalten durchweg eine entsprechende Pufferschaltung, durch die diese Signale gespeichert werden, bis der Hauptregler 40 sein Befehlssignal 44 liefert, das den Rückgewinnungsregler 32 die gewählten Komponenten abfragen läßt. Bei diesem Abfragen, das in Figur 2 vom Abfragesignal 32c dargestellt ist, läßt der Rückgewinnungsregler 32 entsprechende oder gewählte Komponenten

- 37 -

0300 1 8/0724

ORIGINAL INSPECTED

294 1 -Ή4

einen der Ausgänge 29a, 3^a oder 30a auf den Rückgewinnungsregeler 32 übertragen, der wiederrum diese Information an den Hauptregler 40 in der Form des Ausgangs 32b gibt. Bei Aufnahme des Ausgangs 32b leitet der Hauptregler 40 den Ausgang entweder mittels des Ausgangssignals 58 an den primären Speicher 56 oder an den sekundären Speicher 57·

Die Meßungen durch die Sonde 2 müssen mit der berichtigten Tiefe in Beziehung gebracht werden, bei der diese Messungen aufgenommen worden sind. Der Hauptregler 40 erzeugt sein Befehlssignal 44, und zu erst ein entsprechendes Anfrage- oder Tiefendaten-Steuersignal 46, das den Tiefenregler 33 die Information ausliefern läßt, die er vorher vom Ausgang 34a der Tiefenlogik aufgenommen hat. Diese Daten, die auch über das Tieferrdaten-Regelsignal 46 an den Regler 40 gelangen, werden vom Regler 40 zum Erzeugen von tiefenbezogenen Befehlssignalen benutzt. Ferner wird die abgefragte Information im Regler gespeichert, um mit den Meßsignalen des Rückgewinnungsreglers 32 in der Form des Ausgangs 32b in Beziehung gesetzt zu werden.

Die tiefenbezogenen Datensignale der einzelnen Meßinstrumente können dann je mit den anderen in Beziehung gesetzt werden, wobei die Tiefenbeziehung jedes Datensignals wie auch die bekannte physikalische Trennung zwischen den einzelnen Instrumenten im gemeinsamen Chassis verwendet wird. Die in Beziehung gesetzten Signale können über die Leitung 47 und durch eine Systemregler-Anzeigenebensystemabschnitt 68 zur sichtbaren Anzeige eines der einzelnen bekannten Anzeigenebensystemen 70 gekoppelt werden. Unter diesen befinden sich beispielsweise CRT-Anzeigen, sowie Schreib- und Filrekorder. Außerdem können die tiefenbezogenen Signale über einen Kom-

- 38 030018/072*

munikations-MODEM 55 mittels Leitungen 4-7 und 43 zum Übertragen durch einige oder mehrere bekannte Verfahren an entfernte Stellen gekoppelt werden.

Damit für die Tiefenlogik 34 eine entsprechende Information an den Tiefenregler 33 gelangt, kann die Information der Tiefenkodierschaltung 10 mittels des Tiefenmeßsignals 21 in üblipher Weise auf den Empfänger 190 und von dort zur Tiefenlogik 34- am Empfängerausgang 190a übertragen werden. Figur 3 zeigt ein besser detailliertes Funktionsdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Tiefenlogik 34- nach Figur 2. Beim üblichem Bohren eines Bohrlochs ist es oft erwünscht, zu einem gegebenen Zeitpunkt oder auch in gewählten Tiefenabständen eine auf die Tiefe der Sonde 2 bezogene Information im Bohrloch, beispielsweise die Geschwindigkeit und Richtung, bei der die Sonde 2 im Bohrloch bewegt wird, zu erhalten, weil ein Merkmal der Erfindung, auf einer tiefenabhängigen Grundlage Meßungen vornimmt, müssen bei einem Bohrlochsystem 11 entsprechende Tiefenmeßsignale erzeugt werden, die dem Hauptregeler 4-0 anzeigen, wenn die Sonde 2 sich in einer gewählten Tiefe befindet.

Um diese Tiefen-Geschwindigkeits- und Richtungsmeßungen genau innerhalb vernünftiger Grenzen aufzunehmen, müssen die eigenen Ungenauigkeiten, die in der Bohrtechnik bekannt sind, berichtigt werden. Diese Ungenauigkeiten können beispielsweise - aus dimensionalen Veränderungen des Auflaufrades 8 Dehnungen des Kabels 7 und uneinheitliche Bewegungen der Sonde 2 durch das Bohrloch entstehen, die ein Schwingen des messenden Auflaufrades 8 ergibt, das allgemein als "Yo-Yo"-Effekt bekannt ist, weil die stark

- 39 030018/072*

2941:G

ändernden Spannungen auf das Kabel 7 übertragen werden. Demnach ist es Zweck der Tiefenlogik 34, eine Information zu liefern, die beim Bohren in bezug auf die Ausbaugeschwindigkeit, die Tiefe, die Richtung und dergl. wie auch beim Weitergeben an den Hauptregler 40 von beispielsweise Tiefenunterbrechungssignale verlangt werden, die bei bestimmten Tiefen den Hauptregler 40 in Kenntnis setzen, wenn die einzelnen Komponenten der Anlage über den Rückgewinnungsregler 32 abgefragt werden sollen. Weiter soll die Tiefenlogik 34 in dieser Information Ungenauigkeiten, wie die hier beschriebenen kompensieren und bestimmte Einstellungen dieser Information vornehmen, damit der Mischer von zwei oder mehreren Sätzen von beispielsweise zu verschiedenen Zeiten aufgenommenen Daten in Tiefenversatz korregiert, was noch beschrieben werden wird.

Figur 2 zeigt einen Tiefenkodierer 10 mit einem elektronischen Aufnahmeachsenkodierer, der eine Reihe Tiefenimpulse erzeugt, die funktionell auf die Winkelbewegung der Kodiererantriebsachse 9 und das Auflaufrad 8 bezogen ist. Diese Tiefenimpulse können auch auf die Bewegung des Kabels 7 über das Auflaufrad 8 und somit auf den Weg der Sonde 2 im Bohrloch bezogen werden, weil dieser 'Weg das Auflaufrad 8 entsprechend drehen käßt. Der Kodierer benutzt ein rundes Rad mit einem Licht-Ubertragungsfenster, das sich zwischen einer Lichtquelle und einem Empfänger befindet, so daß sich das Rad in Funktion zur Drehung der Achse 9 dreht und der lichtempfindliche Empfänger das von der Quelle durch die Fenster hindurch übertragene Licht feststellt und entsprechende Impulse erzeugt. Diese Fenster an jedem Kodierer ergeben einen Zug von Ausgangsimpulsen für ein Fuß oder einen Meter Kabelbewegung. Auf diese Wei-

- 40 03001 8/0724

ORIGINAL INSPECTED

se wird nur ein Rad benötigt, damit das System entweder für das englische oder das metrische System geeicht werden kann. Die beschriebenen Fenster ergeben außerdem zwei Sätze von Impulsen für die Winkelinstrumente der Drehung bezogen sowohl auf das engliche als auch auf das metrische Maßsystem. Diese Impulse werden mit einem Satz erzeugt, der mit 90° vor oder nacheilender Phase verschoben ist. Dadurch kann die Drehrichtung des Rades 8 und somit die Richtung der Kabelbewegung aufgebaut werden. Nachdem der Kodierer 10 diese tiefenbezogenen Impulse erzeugt hat, werden sie über eine Signalleitung 12 an einen Empfänger 190 gegeben, der vor der Übertragung dieser Impulse über die Leitung 12 am Empfängerausgang 190a Signalkonditionierimpulse an die Tiefenlogik 34 weitergibt. (Figur 3).

Die Tiefenlogik 34 arbeitet auf der Impulsinformation, die auf die Tiefe der Sonde 2 bezogen ist, die im Empfängerausgang enthalten ist, und die Ausgangsdaten anderer Quellen in einer noch zu beschreibenen Weise verarbeitet, damit sie an den Tiefenregler 33 am Ausgang 3^-a jede Tiefen- und Geschwindigkeitsinfromation liefert, die für das richtige Arbeiten der Anlage notwendig'ist.

Es wird angenommen, daß keine Korrekturen des Tiefenimpulsausgangs 190 notwendig sind und jeder Impuls somit genau auf eine gewählte Zusatzbewegung der Sonde 2 im Bohrloch bezogen ist. Der Impulsausgang 190a führt dann über den Addierer-Subtrahiererausgang 199b durch den Addierer-Subtrahierer 199 an der Impulsleitung 19Oe zum Addierer 203 und von dort werden diese Impulse, die aus dem Impulsausgang 190a stammen, an den Addiererausgang 203a

- 41 -

03001 8/0724

zu einem üblichen Multipleser 205 und von diesem mittels des Multiplexerausgangs 2O5d zu einem Tiefenzähler 240 geführt.

Wenn das Untersuchen in einer vorwiegenden Abwärtsrichtung von der Erdoberfläche aus (Bezugshöhe von 0) begonnen hat, sammelt der Tiefenzähler 240 am Impuls 190a entstandene Impulse und zählt sie. Die im Tiefenzähler 240 enthaltene Impulszahl ist funktionell auf die laufende Tiefe der Sonde 2 im Bohrloch bezogen, weil jeder Impuls am Impulsausgang 190a einem bekannten Zuwachs der Drehbewegung des Ablaufrades 8 entspricht, das wiederum auf einen bekannten Zuwachs linearer Bewegung des Kabels 7 und somit auf eine bekannte entsprechende Bewegung der Sonde 2 bezogen ist. Diese im Tiefenzähler 240 angesammelte Zahl von Tiefenimpulsen kann über den Leiter des Tiefenzählerausgangs 240a an eine ühliche visuelle Anzeigeeinrichtung 36 gelangen, die beispielsweise beim tiberwachen der Tiefe der Sonde 2 verwendet wird. Es kann aber auch die im Tiefenzähler 240 enthaltene Tiefeninformation über die Reglerleitung 3^-a und den Tiefenregler 33 beim Abfragen von Anfragen vom Hauptregler 40 an die Bohranlage 11 gegeben werden, Diese Anfragen werden beispielsweise an den Tiefenregler 33 auf der Datenregelsignalleitung 46 gegeben. Die Anzeige der im Tiefenzähler 240 enthaltene Tiefenanzeige kann auf einen gewählten Tiefenwert eingestellt werden. Dies kann beispielsweise bei Beginn eines Meßvorgangs bei einer gewählten Tiefe im Bohrloch zweckmäßig sein. Es ist aus abgeleiteten historischen Daten bekannt, daß die vorliegende Anzeige der Tiefe auf einer Anzeigevorrichtung 36 nicht mit Tiefenanzeigen dieser historischen Daten in Beziehung steht. Eine entsprechende Voreinstell-Logik erzeugt bei einen Voreinstelleingang 217 aus dem Hauptregler 40 über

- 42 030018/0724

den Tiefenregler 33 am Ausgang 3^-a oder auch bei einer Handvoreinstellung 217a» einen Voreinstell-Logikausgang 206a, der den Tiefenzähler 240 und die jeweilige Anzeigevorrichtung 36 auf die gewünschte eingestellte Tiefe einstellt. Weil ein Meßvorgang entweder die in Aufwärts- oder in Abwärtsrichtung möglich ist, muß der Tiefenregler 33 davon instruiert werden, wie die Bewegungsrichtung der Sonde 2 im Bohrloch verläuft. Dies ist notwendig, damit der Tiefenzähler 240 richtig zählt und die am Multiplexerausgang 205a aufgenommenen Impulse angesammelt werden, was der Bewegung der Sonde 2 in das Bohrloch abwärts entspricht, oder auch, um die bestehende im Tiefenzähler enthaltene Zahl auf die Tiefenimpulse am Multiplexerausgang 205a zu verringern, was der Bewegung 2 in Aufwärtsrichtung entspricht.

Wie bereits erwähnt bestimmt der Tiefenregler die Bewegungsrichtung der Sonde 2 im Bohrloch durch Vergleich der Phasenverzögerung oder Phasenvoreilung des Zweiphasenimpulses, der von dem beschriebenen Digitalwellenkodierer geliefert wird. Diese Phasen (hier als Phase A und B) verändern die Beziehungen, so daß die Bewegung der Sonde 2 im Bohrloch einen Phasenwinkel von 90° zwischen den beiden Phasen erzeugt. Umgekehrt verschiebt die Aufwärtsbewegung der Sonde im Bohrloch die Phase A zur Nacheilphase B um 90°.

Es ist ein entsprechender Richtungsflip-flop 191 zum Feststellen der Phaseninformation des Impulsausgangs 190b vorgesehen, der die Bewegungsrichtung der Sonde 2 anzeigt. Diese Richtungsinformation wird auf dem Flip-Flopausgang 191a über den Multiplexer 205 zum Tiefenzähler 240 am Multiplexerausgang 205a gefördert und somit wird der Tiefen-

- 43 030018/0724

Zähler 204 davon in Kenntnis gesetzt, ob die Impulsausgangsinformation, die am Multiplexerausgang 205 empfangen wird, addiert oder subtrahiert wird.

Wie bereits erwähnt, ist es zusätzlich zur auf die Tiefe bezogenen Information, bei der Daten erzeugt worden sind, beim Messen oft erwünscht, eine entsprechende Anzeige der Geschwindigkeit, bei der gemessen wird, und insbesondere die Geschwindigkeit, bei der die Sonde 2 sich im Bohrloch bewegt, zu erhalten. Die Information des Tiefenimpulsausgangs am Multiplexerausgang 205a kann an einen Geschwindigkeitszähler 35 gegeben werden, der die Geschwindigkeit der ankommenden Impulse pro Zeiteinheit zählt und danach an seinem Ausgang 35a die sich ergebende Meßgeschwidigkeit zum Beobachten auf einem Anzeigegerät 37 gibt· Wie erwähnt, sollen die einzelnen Meßungen und dergl. beim geben eines Regelsignals geführt werden, das funktionell auf die Tiefe der Sonde 2 bezogen ist, und es soll ein Regelsignal zu in bestimmten Tiefenabständen erzeugt werden. Figur 3 zeigt, daß ein Tiefenunterbrechergenerator 219 die Tiefenimpulse, die am Multiplexerausgang 205a auftreten, aufnimmt. Dieser Generator erzeugt einen Regelsignalausgang 219a beim Empfang einer gewählten Zahl von Tiefenimpulsen aus dem Multiplexerausgang 205a. Dieser Regelsignalausgang 219a wird auf der Tiefenregelleitung 3^a an den Tiefenregler 33 geführt und kann danach auf den Bohrlochregler 40 und die Sonde 2 für Zwecke gegeben werden, die noch beschrieben werden. Der Regelsignalausgang 219a wird vom Tiefenunterbrechergenerator 219 abgeleitet, der in gewünschter Weise zum Liefern eines Regelsignalausgangs 219a in einem gewählten Tiefenänderungsintervall eingestellt werden. Dies ge-

_ 44 -

030018/0724

2341 1Π4

schieht beispielsweise dadurch, daß der Tiefenregler 33 einen Ausgang auf die Tiefenregelleitung 34a bei einem Daten-Regelsignal 46 des Hauptreglers 40 gibt. Auf die Abfragebefehle vom Hauptregler 40, die an den Tiefenregler 33 auf der Datenregelleitung 46 gegeben werden, kann der Tiefenregler abfragen und entsprechende Informationen auf der Tiefenregelleitung 34a vom Geschwindigkeitszähler 35» dem Tiefenzähler 240 und dem Tiefenunterbrechergenerator 219 aufnehmen.

Die Tiefenlogik 34 arbeitet in einer Weise, in der die der Umdrehung des Auflaufrades 8 entsprechenden Tiefenimpulse an den Empfängerausgang 190a zur Weiterverarbeitung gegeben werden. Für Irufzwecke und dergl. kann die Korrektur und Kompensationsschaltung in der Tiefenlogik 34 unwirksam gemacht werden, um am Ausgang 34 eine Tiefeninformation zu erhalten, die auf einem inneren Oszillator oder einem äußeren Taktgeber und nicht auf den von der Umdrehung des Auflaufrades 8 abgeleiteten Impulsen basiert. Demnach kann ein innen oder außen liegender Kodierschalter 216 vorgesehen sein, der in der Kodierstellung die Tiefenlogik 34 in der angegebenen Weise arbeiten läßt.

Wenn jedoch der Schalter 216 sich in der inneren oder äußeren Lage befindet, wird die Korrekturschaltung der Tiefenlocik, 34 unwirksam und die Tiefeninformation am Ausgang 34a wird dann auf die Impulse bezogen, die in einem inneren mit dem Oszillatoreingang 214 verbundenen Oszillator erzeugt werden bzw. auf die Taktgebergeschwindigkeit eines Taktgebereingangs ?A^lj bezogen sind.

Es wird angenommen, daß die Zahl der Tiefenimpulse auf der Impulsleitung 19Oe vor der Auslieferung am Iwultiplexer-

- 45 -t) 3 Γ 0 1 8 / 0 7 ? I

ausgang 205a zum Geschwindigkeitszähler 35 den Tiefenzähler 240 und den Tiefenunterbrechergenerator 219 ändert und zusätzliche Tiefenimpulse auf der Impulsleitung 190e fortlaufend für die Dauer hinzugefügt werden, über die dieser Impulsausgang 190a besteht. Es ist allgemein bekannt, daß es hierfür viele Gründe gibt. Beispielsweise ist es bekannt, daß der Umfang des Auflaufrades 8 infolge des Reibungsverschleißes durch das Kabel 7 um einen bestimmten Betrag verringert worden ist, so daß sich die funktioneile Beziehung zwischen dem Abstand zwischen Tiefenimpulsen, die durch die Drehung des Rades 8 am Impulsausgang 190a erzeugt werden, und dem Weg des Kabels 7 über dem Rad 8 geändert hat und demnach diese Abnutzung kompensiert-werden muß. Beispielsweise soll auch eine bestimmte Zahl von Impulsen von den Tiefenimpulsen, die durch Drehung des Auflaufrades erzeugt werden, abgezogen werden, um den Umstand zu kompensieren, daß wegen der Dehnung des Kabels 7 die Zahl der Tiefenimpulse, die vom Rad 8 erzeugt worden sind, die dem Weg des Kabels 7 über das Rad 8 entspricht, nicht mit dem Weg der Sonde 2 im Bohrloch in Beziehung steht, während die Sonde aus dem Bohrloch zurückgezogen wird. Die Tiefenlogik 3^ kann deshalb mit einer ständigen Korrekturschaltung 196 versehen sein, die eine Zahl Tiefenkorrekturimpulse am Ausgang 190a für eine gegebene Zahl von Tiefenimpulsen erzeugt, die durch Drehung des Rades 8 erzeugt werden, die sich am Impulsausgang 190a befinden.

Diese Korrekturimpulse am Ausgang 196a werden an eine übliche Impulsumformerschaltung 200 und danach an deren Ausgang 200a an den Addierer- Subtrahierer 199 gegeben. Auch

- 46 -

ü 'i 0018/0724

kann ein Logikregler 198 vorgesehen werden, der bei einer entsprechenden Schalterstellung auf den Nicht-Korrektur-Addition-Subtraktions-Eingang 210 einen logischen Regelausgang 198a erzeugt, der wiederum den Addierer-Subtrahierer 199 entweder keine Korrekturen der auf der Impulsleitung 199e liegenden Tiefenimpulse machen läßt, oder den Addierer-Subtrahierer 199 Korrekturimpulse am Impulsformerausgang 200a zu bzw. von den Tiefenimpulsen auf der Leitung 19Oe addiert oder subtrahiert. Danach wird die sich ergebende Tiefenimpulsinformation, die jetzt korregiert worden ist, wie bereits erwähnt, an den Addierer-Subtrahierer-Ausgang 199b für eventuelles Anzeigen zu den Anzeigegeräten 36-37 und dergl. geführt oder kann am Addierer-Subtrahierer-Ausgang 199a auf einen "Yo-Yo"-Detektor 202 gelangen, der noch beschrieben werden wird. Damit die Schaltung 196 für die fortlaufende Korrektur eine bestimmte Zahl von Korrekturimpulsen erzeugt, die in Beziehung zu einer anderen gegebenen Zahl von Tiefenimpulsen steht, die durch die Drehung des Rades 8 erzeugt wird, muß die Schaltung 196 mit der Information, die auf die Zahl der Tiefenimpulse, die erzeugt werden, und die Zahl der gewünschten Korrekturimpulse bezogen ist, versehen werden.

Figur 3 zeigt, daß die auf die Zahl der Korrekturimpulse bezogene Information durch einen Ausgang 194a des Tiefenkorrekturschal ters 194 an die Schaltung 196 für die ständige Korrektur gegeben wird, wobei der Schalter durch den Eingang 209 auf die gewünschte Zahl von Korrekturimpulsen eingestellt worden ist. In gleicher Weise wird die Information, die auf die Zahl der Tiefenimpulse bezogen ist, die durch die Drehung des Rades 8 erzeugt worden sind, an die

- 47 -

030018/0724

29 Al 104

Schaltung 196 am Eingang 195c geführt. Die "Yo-Yo"-Korrekturschaltung 195» ähnlich der Schaltung 196 für die ständige Korrektur, erzeugt Korrekturimpulse, die zu der Tiefenimpulsinformation auf der Impulsleitung 19Oe addiert oder von ihr subtrahiert werden, um das "Yo-Yo"-Phänomen und dergl. zu korregieren. Diese Korrekturimpulse, die von der Korrekturschaltung 195 und 196 erzeugt werden, müssen nicht mit jedem anderen interferieren, in dem sie dieselbe Impulsinformation auf der Impulsleitung 19Oe ändern, Die Korrekturschaltung 196 liefert ihre notwendige, auf die Erzeugung der Tiefenimpulse auf der Leitung 195c aus der Schaltung 195 bezogene Information, um das gleichzeitige Entstehen von Korrekturimpulsen zu verhindern. Die Korrekturschaltung 196 nimmt noch Tiefenimpulseinformationen aus dem Ausgang 190a auf, in dem diese Information an der augenblicklichen "Yo-Yo-Korrekturschaltungseingang 19Od auf die Korrekturschaltung 195 und danach auf die Korrekturschaltung 196 übertragen wird.

Gewisse Kräfte im Bohrloch wirken auf die Untersuchungsvorrichtung oder das Kabel ein und bewirken Änderungen der Kabellänge, die von den Oberflachenmeßinstrumenten nicht angezeigt werden. Unter diesen befinden sich das Gewicht des Werkzeugs und das des Kabels sowie die Verbindung des Werkzeugs mit der Kabelspule an der Erdoberfläche, die je eine Spannung im Kabel bewirken, dieses dehnen, was das Werkzeug unter der vom Meßinstrument an der Oberfläche angezeigten Lage einstellt. Durch dauerndes Überwachen der Spannung des Kabels an der Oberfläche und in bezug auf die vorher zusammengestellten Spannungsstabellen die auf der Elastizität des Kabels basieren, können Korrekturen für fehlausgerichtete Instrumente über den Korrekturschalter 193 eingeführt werden.

0:: 0 018/07?*

_ 48 -

Außerdem kann eine unabhängige Tiefenmeßanlage in die Sonde eingesetzt werden, die aus einer schwerkraftempfindlichen und in Beschleunigungsgraden geeichten Einrichtung besteht, die im Unteroberflächenwerkzeug an dessen Längsachse angebracht ist. Die Anlage enthält eine Einrichtung zum Übertragen der aus dem Beschleunigungsgerät erhaltenen Information auf die Oberfläche und in den Hauptregler 40. Diese Information wird in bezug zur Zeit zum Messen des vom Instrument entlang dem Bohrloch geführten Strecke doppelt festgestellt und integriert. Bei Benutzung des Reglers 40 zum Liefern der notwendigen Impulse können dann die Korrekturimpulse erzeugt und über den Eingang in den Korrekturschalter 195 zusammengefaßt werden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das vom Beschleunigungsmeßgerät erzeugten Signals in den Hauptregler 40 gekoppelt, wo es einmal in bezug zur Zeit integriert wird, um die Geschwindigkeit des Werkzeugs herzustellen. Diese Geschwindigkeit wird mit der des Kabels verglichen, wenn es in den Meßzustand ausgefahren ist. Zwischen der Kabelgeschwindigkeit, die anzeigt, daß sich das Oberflächeninstrument sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Kabel an der Oberfläche bewegt, besteht eine Nulldifferenz. Jedoch dient ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen diesen in entweder in Aufwärts- oder in Abwärtsrichtung zum Erzeugen von Impulsen, die zum Impulsstrom aus dem Achskodierer 9 addiert oder von ihm subtrahiert werden. Die Zahl der subtrahierten oder addierten Impulse sind der Größe der Beschleunigung proportional, so daß die Änderungsgeschwindigkeit direkt proportional der Geschwindigkeitsänderung der Instrumentgeschwindigkeit ist.

Außerdem wirken verschiedene Kräfte im Bohrloch am Meßinstrument, um es zu verlangsamen. Wenn dies beim Aufwärts-

03001 8/0724

- 49 -

bewegen geschieht, beginnt das Kabel sich zu dehnen und das Instrument befindet sich wieder in einer Lage, die anders als die vom Oberflächengerät angezeigt ist. Wenn das Instrument frei liegt, kann es die vom Oberflächenanzeigegerät angezeigte Lage überlaufen und durch eine Reihe von Schwingungen hindurchgehen, die in der Technik "Yo-Yo" genannt werden, bis es noch einmal an der Stelle liegt, die annähernd vom Oberflächenmeßinstrument angezeigt wird.

Dieses Phänomen ergibt eine -"ück- oder Gegendrehung des Auflaufrades 8, das der Richtung entgegenwirkt, in der das Kabel 7 läuft. Dann ändern das Rad 8 anstelle des ruhigen und ständig in einer Richtung gerichteten Drehens sich mit der kurzen Gegendrehung zur Richtung des auslaufenden Kabels. Dies ergibt Phasenänderungen bei den durch Drehen des Rades 8 erzeugten Impulse, die über den Richtungsflip-flop auf den Signalleitungen 191 und 205b in den Richtungsänderungsdetektor 201 gekoppelt werden. Vorzugsweise befindet sich im Richtungsänderungsdetektor 201 ein Fenster, durch das das über das Rad 8 laufende Kabel die Richtung um einen gegebenen Wert der Kabelbewegung ändern kann, bevor die Tiefenlogik die Art ändert, in der die Impulse durch die Korrekturschaltung behandelt werden.

Als Beispiel, aber nicht als Beschränkung ist dieses Fenster um etwa 15 cm der Zähldrehstrecke des Kabels 7 versetzt, bevor die Logikschaltung eine entgegengesetzte Funktion wieder einführt, wo beim Addieren von Impulsen diese beginnen, subtrahiert zu werden, und umgekehrt. Bis zu dieser Grenze addiert der Yo-Yo-Üetektor 202 ausreichend Impulse oder subtrahiert sie, um die Größe der Zählerbewegung des Kabels durch Einstellen eines Zählers und Addieren oder

- 50 030018/0724

Subtrahieren der Zahl von Impulsen in Rechnung zu stellen, die den Zähler auf Null stellen muß.

Bei normalem Betrieb werden die bei 19Oa aufgenommenen Impulse durch den Multiplexer 205 und zu den Geschwindigkeitszählern 35», den Tiefenzählern 240 und zum Tiefenunterbrechergenerator 219 zur Verwendung als Tiefenanzeige über den Hauptregler 40 gekoppelt. Wenn von einer anderen Tiefe als Null ausgegangen werden soll, wird außerdem die Einstell-Logik 206 zum Auslösen der Tiefenzähler 240 zum gewünschten Zustand benutzt. Dies geschieht durch Hand über den Eingang 217a oder unter Steuerung des Hauptreglers, der einen Befehl durch den Tiefenregler über die Leitung 34a in die Logik 206 koppelt. Die Impulse an 190a werden durch den Richtungsflip-flop geprüft, um die Phase festzustellen, die eine Richtung des Weges der Sonde im Bohrloch anzeigt. Dieses Prüfen wird über den Logikregler 198a in den Addierer-Subttrahierer gekoppelt, wodurch die ankommenden Impulse je nach Richtung der Sondenbewegung im Bohrloch addiert oder subtrahiert werden. Beispielsweise werden beim Abwärtsbewegen der Sonde im Loch die bei 19Oe aufgenommenen Impulse über den Addierer-Subtrahierer 199, den Addierer 203 und den Multiplexer gekoppelt, um ein Ausgangssignal 205a zu erhalten. Bei Aufwärtsbewegung der Sonde behandeln die Logik 198 und die Addierer-Subtrahierer-Schaltung 199 die positiven Impulse bei 19Oe algebraisch, so daß das Ausgangssignal 205a die Anzeige der Tiefe im Tiefenzähler 240 verringert. Das Addieren und Subtrahieren von Korrekturimpulsen und augenblicklichen Yo-Yo-Korrekturimpulsen wird entsprechend der Richtung der Sondenbewegung algebraisch behandelt.

- 51 03001 8/0724

Besser als das Einstellen des Ausgangs 34· auf einen fortlaufenden und festen Kompensationswert für die Kabeldehnung machen es Abmessungsveränderungen des Rades 8 und dergl. das bei diesem Beispiel notwendige Präzisionstiefensignal das Einstellen des Ausgangs 3^-a bei einer augenblicklichen dynamischen Basis während des Meßvorgangs erwünscht, diese Abmessungeveränderungen durch die beschriebene Verwendung eines Unteroberflächen-Beschleunigungsmessers zu kompensieren.

Außerdem ergibt dieses Auführungsbeispiel die Kompensation, mit der die Mischer von zwei oder mehreren Sätzen von Meßdaten aus den einzelnen Instrumenten die im Werkzeug oder die zu verschiedenen Zeiten aufgenommenen Daten ermöglichen, wobei während des Meßvorganges und der fehlerhaften Tiefenversetzung in der graphischen Anzeige diese beiden Datensätze beobachtet werden. Wenn eine gewählte Zahl von Korrekturimpulsen zu einer anderen gewählten Zahl von Tiefenimpulsen zu einer beliebigen Zeit entsprechend einem handbetätigtem Eingang addiert oder subtrahiert werden, kann, wie Figur 3 zeigt, die Tiefenlogik 34- mit einem Korrekturschalter 193 versehen sein, der einen Tiefenadditionseingang 207 und einen Subtraktionseingang 208 besitzt. Bei einem der Eingänge 207 oder 208 erzeugt der Korrekturschalter 193 einen Ausgangsimpuls 193a, der die augenblickliche Yo-Yo-Korrekturschaltung 195 eine gewählte Zahl von Korrekturimpulsen am Ausgang 195b für jede gewählte Zahl von Tiefenimpulsen erzeugen läßt, die von der Korrekturschaltung 195 am Eingang 19Od aufgenommen werden. Die Korrekturschaltung 195 besitzt einen Rückstellzähler 197, der die Zahl von Korrekturimpulsen zählen soll, die von der Schaltung 195 geliefert werden, die am Korrekturschaltungsausgang 195 zum

- 52 030018/0724

Rückstellen des Zählers 197 dargestellt werden. Nach dem Erzeugen der gewählten Zahl von Korrekturimpulsen liefert der Rückstellzähler 197 einen Rückstellzählerausgang 197b, der den Korrekturschalter 193 jeweils einen anderen Eingang 207 oder 208 annehmen läßt, wenn weitere Korrekturimpulse erwünscht sind. Bei Verwendung dieses Beispiels kann im Laufe eines Meßübertragungsvorgangs aus der graphischen Anzeige der Daten bestimmt werden, daß die Tiefenanzeigen der Daten fehlerhaft und somit z.B. um 1,5 Meter aus ihrer richtigen Höhe versetzt sind. Deshalb soll dieser Fehler über einen Anteil der künftigen zu empfangenden Meßdaten von 300 Meter verteilt werden und somit eine ausreichende Zahl von zusätzlichen Tiefenkorrekturimpulsen dem nächsten Zug von Tiefenimpulsen angefügt werden, die eine Bewegung von 300 Meter Bewegung der Sonde anzeigen, die durch das Rad 8 erzeugt wird, um die notwendige Korrektur durchzuführen. Bei einem Tiefenadditionseingang 207 und beim Korrekturschalterausgang 193 beginnt die sofortige Yo-Yo-Korrekturschaltung 195 die Impulse am Korrekturschaltungsausgang 19Od zu überwachen und erzeugt an seinen Ausgängen 195b und 195a Korrekturimpzlse, die ausreichen und die Korrektur von 0,3 Meter für die Tiefenimpulse zu liefern, die 120 Meter entsprechen und am Korrekturschaltungseingang 19Od empfangen werden. Nach dem Erzeugen dieser Impulse und dem Zählen durch den Rückstellzähler 197» betätigt letzterer den Korrekturschalter 193, wodurch angezeigt wird, daß der Vorsatz von 1,5 Meter korregiert worden ist und die Korrekturschaltung wieder für weitere Korrekturen zur Verfügung stellt. Die Tiefenkorrekturimpulse am Ausgang 195b gelangen an eine Impulsformschaltung 200 und dann als Impulsformerausgang an den Addierer-Subtrahierer. Die Tlefenadditions und Subtraktionseingänge 207 und 208 ergeben am Eingang 210 zum Logikregler 198 eine Information, so daß der Logikreglerausgang 198a dem Addierer-

030018/0724 -53-

2941 -04

Subtrahierer 199 instruiert, entweder die Impulse am Formerausgang 200a zu addieren oder zu subtrahieren je nachdem, ob der Tiefenadditions oder der Tiefensubtraktionseingang 207 bzw. 208 aktiviert war. Die Tiefenlogik 34 kann in üblicher Weise angeordnet sein, so daß bei Abwärtsrichtung im Bohrloch die so erzeugten Tiefenimpulse angesammelt werden, während bei Aufwärtsrichtung von einer gewählten Tiefe ab die erzeugten Tiefenimpulse von der gewählten Zahl subtrahiert werden. Der Addierer-Subtrahierer 199 muß somit eine Anzeige der Richtung der Sondenbewegung erhalten, um richtig die Tiefenkorrekturimpulse, die von der Korrekturschaltung 195-196 erzeugt worden sind, und sich am Impulsformerausgang 200a der Tiefenimpulsen auf der Impulsleitung 19Oe befinden, zu addieren oder zu subtrahieren. Deshalb ist der Logikregler 198 die Tiefenlogik 34 mit einem Richtungseingang 205c versehen, der am Flip-Flop-Ausgang 191a eine von dem Richtungs-Flip-Flop 191 abgeleitete Information aufnimmt, die die Bewegungsrichtung der Sonde 2 anzeigt. Der Logikregler 198 erzeugt auf diese Information hin den jeweiligen Logikreglerausgang 198a, der den Addierer-Subtrahierer davon in Kenntnis setzt, ob die Impulse am Impulsformerausgang 200a zu den Tiefenimpulsen auf der Leitung 19Oe addiert oder subtrahiert werden.

Die Tiefenlogik 34 ist ferner mit einem Richtungsänderungsdetektor 201 versehen, der auf den Flip-Flop-Ausgang 19"Ia des Flip-Flops I9I der zum Eingang 205b des Richtungsänderungsdetektor geführt wird, einen Detektorausgang 201a erzeugt, der auf den Yo-Yo-Detektor 202 übertragen wird. Dieser Detektor liefert einen Ausgang 202b bei einer Anzeige am Detektorausgang 201a, daß die Bewegungsrichtung der Son de 2 geändert worden ist. Der Ausgang 202b des Yo-Yo-Detek-

030018/0724

29A11

tors bewirkt, dass am Ausgang 199b des Addierers-Subtrahierers oder des Impulsformers enthaltene Tiefenim·» pulse im Tiefenzähler 240 gezählt werden.

Der Detektor 202 soll somit einen Durchgang von Tiefenimpulse durch den Addierer 203 bei einem Detektorausgang 201a verhindern. Beispielsweise kann die Sonde 2 die Richtungen umkehren, wie einen Teil des Bohrlochs wieder zuteilen. Es kann das geringste Zeitintervall notwendig werden, während dessen die Sonde 2 bei einem Tiefenintervall vor der beabsichtigten Richtungsumkehrung pausiert. Somit kann der Yo-Yo-Detektor 202 mit einer Schaltung zum Verhindern seiner Tätigkeit bei einem solchen Ausgang 201a die Sonde 1 eine bestimmte Dauer vor dem Gelangen in die umgekehrte dichtung, pausiert hat. Der Yo-Yo-Detektor 202 kann ferner einen Auf-Ab-Zähler aufweisen, der das Ansteigen und Zählen der Tiefenimpulse am Yo-Yo-Detektoreingang 199a beginnt, wenn eine am Detektorausgang 201b angezeigte Richtungsänderung aufgenommen worden ist. Wenn die Sonde 2 wieder ihre Richtung ändert und sich in der gewünschten Richtung zu bewegen beginnt, reflektiert der Detektorausgang 201a diese Richtungsänderung und bewirkt somit, daß der Auf-Ab-Zähler des Yo-Yo-Detektors 202 von der letzten Zahl abwärts zu zählen beginnt, die auf die Tiefenimpulse am Yo-Yo-Detektoreingang 199» angesammelt worden ist. Wenn der Auf-Ab-Zähler des Detektors 202 Null erreicht hat, zeigt dies an, daß die Sonde 2 sich jetzt an dem Punkt befindet, an dem sie die Bewegungsrichtung geändert hat und die Bewegung in der unerwünschten Richtung begonnen hat. Wenn somit der Auf-Ab-Zähler des Detektors 202 Null erreicht, wird ein Ausgang 202b erzeugt, der den Addierer 203 so betätigt, daß dieser

- 55 030018/0724

beginnen kann, die Tiefenimpulse an seinem Ausgang 203a zum Tiefenzähler für richtiges Zu-oder Abnehmen zu führen. Somit bestimmen der Richtungsanderungsdetektor 201 und der Yo-Yo-Detektor 202, wann die Sonde 2 begonnen hat, in eine unerwünschte Richtung zu schwingen, und verhindert außerdem, daß während dieses Verlaufs der Sonde 2 in der unerwünschten Richtung erzeugte Tiefenimpulse zum Zählen herangeführt werden. Die Detektoren 202-201 ermöglichen ferner das Leiten von Tiefenimpulsen zum Zählen in dem Moment, in dem die Sonde 2 zu dem Punkt zurückkehrt, an dem sie sich in der unerwünschten Richtung zu bewegen begann, und besitzt jetzt die wiederaufgenommene Bewegung in der gewünschten Richtung. Der Yo-Yo-Detektor 202 dient somit allgemein zum Ausfiltern erzeugter Tiefenimpulse, während die Sonde 2 von einem festgestellten Punkt aus im Bohrloch schwingt.

Der Yo-Yo-Detektor 202 kann so beschaffen sein, daß, wenn der Lauf der Sonde 2 nach einer Richtungänderung eine bestimmte Strecke überschreitet, entsprechend dem Auf-Ab-Zähler des Yo-Yo-Detektors 202, der eine gegebene Zahl überschreitet, der Detektor 202 auf Null zurückgestellt wird und der Addierer 203 trotzdem Tiefenimpulse weiter an den Tiefenzähler 24-0 gelangen läßt. In diesem Fall sollen ferner Tiefenkorrekturimpulse zum Ersetzen der Tiefenimpulse erzeugt werden, die nicht durch den Addierer 203 gelangen können, während der Auf-Ab-Zähler des Detektors 202 zählt. Demnach kann dieser Detektor einen Ausgang 202a aufweisen, der den Korrekturschalter 193 in ähnlicher Weise wie durch die Tiefenaddition und -Subtraktionseingänge 207 bzw. 208 betätigt. Der Schalterausgang 193a des Schalters 193» der auf den Ausgang 202a des Yo-Yo-Detektors hin ent-

- 56 030018/0724

standen ist, betätigt augenblicklich die Yo-Yo-Korrekturschaltung 195* die wiederum die Tiefenkorrekturimpulse ähnlich den Korrekturimpulsen erzeugt, die durch die Eingänge 207 und 208 bewirkt worden sind. Diese Korrekturimpulse die am Korrekturschaltungsausgang 195a auftreten, werden dann an eine übliche Impulsformschaltung 204 gegeben, deren Ausgang 204a den Addierer 203 die so erzeugten Tiefenkorrekturimpulse zu den Tiefenimpulsen am Addiererausgang 199b addieren läßt.

Das korregierte Tiefensignal 34a wird, wie Figur 2 zeigt, in den Tiefenregler 33 gekoppelt, der als Puffer wirkt und das richtige Tiefensignal beibehält, bis es vom Hauptregler 40 abgefragt worden ist. Dann wird dieses Signal in den Hauptregler zur Verwendung beim Erzeugen von Befehlen und Regelsignalen zum Ausführen von Unteroberflächenmessungen übertragen, die mit den so erhaltenen Daten ausgelöst werden sollen.

Figur 4 zeigt eine Funktionsdarstellung des Impulskodemodulationsabschnitts 6 der Sonde 2. Die Schaltung des Abschnitts 6 kann eine digitale Darstellung der aus den einzelnen Meßabschnitten mit der Sonde 2 und dem Radioaktivitätsmeßabschnitt 3, dem Induktionsmeßabschnitt 4 und dem Widerstandsmeßabschnitt 15 in der Bohranlage 11 erhaltene Messungen ergeben, die entsprechend dem Tiefenbefehls- und Regelsignalen aus dem Hauptregler 40 durch das Kabel 7 erhalten werden. Die in der Sonde 2 aufgenommenen Meßungen können aber auch zum Oberflächenteil der Anlage 11 in üblicher Weise als Analogoder Impulssignale gelangen, ohne daß sie zuerst vom Impulskodemodulationsabschnitt 6 behandelt werden. Der Abschnitt dient, wie Figur 4 zeigt zur Aufnahme von Befehlen aus dem Hauptregler 40 auf der Leitung 7a des Kabels 7, die zur

- 57 -

0300 1 8/0724

Synchronisierdetektorschaltung geschaltet sind. Die Detektorschaltung 120 dient zum Feststellen von auf der Leitung 7a geführten leitung, die auf die von der Sonde 2 zu empfangende Information durch die Anlage 11, wie auch auf die Zeit, in der sie empfangen werden soll, bezogen ist, beispielsweise, wenn die letzten in einer bestimmten Zahl verlangten akustischen Ubertragungseinschaltsignale von der Auslöseschaltung 66 erzeugt worden sind. Diese Information kann auf der Leitung 7a erhalten werden, die, durch die Synchronisierschaltung 120 festgestellt wird. Die Information hinsichtlich des Einschaltens des Akustikabschnitts 5 liegt an der Leitung 7^a· Weil die die Sender des Akustikabschnitts 5 einschaltenden Signale von der Bohrlochanlage 11 in bestimmten Tiefenabständen erzeugt werden, wird ein akustisches Signal am Ausgang 115a des Akustikabschnitts 5 auf die Oberfläche übertragen und dort verarbeitet. Nach Peststellen des letzten der Folge von EinschaltSignalen durch die Synchronisierschaltung 120 am Kabel 7 löst die Schaltung 120 eine Folge aus, die aus dem Taktgeber 121 zu entnehmen ist. Diese Folge läßt den Abschnitt 6 die von anderen Abschnitten erhaltene Information zu einer Zeit übertragen, zu der kein akustisches Kennzeichensignal am Ausgang 115 liegt, wodurch das bekannte Nebensprechen vermieden wird.

Außerdem weisen übliche Meßkabel 7» eine begrenzte Bandbreite auf. Durch Zwischenlegen der Meßdaten in Form von analogen, digitalen und Impulssignalen während der übertragung zur Oberfläche wird die begrenzte Bandbreite des Kabels nicht überschritten und so eine Verschlechterung des Signals vermieden.

- 58 030018/0724

29A1104

Es soll eine andere Übertragung eines analogen Ausgangs des Akustikabschnitts 5 den Daten im Impulsmodulationsabschnitt 6 folgen, Wenn nun von der Synchronisierschaltung 120 ein Impuls festgestellt worden ist, der beispielsweise das Vorliegen des letzten akustischen Einschaltsignals auf der Leitung 7a darstellt, wird dieser Impuls am Synchronisierausgang 120a auf eine Taktgeberschaltung 121 übertragen, die auf die Information auf der Leitung 7a viele Punktionen liefern kann. Erstens liefert die Schaltung 121 eine gegebene Zeitverzögerung, um akustische Schwingungen, die in die Formation eingeführt sind, aus-schwingen zu lassen. Dann erzeugt sie Zeitgebersignale 121a und 121b zum Weitergeben an den Analogkanal-Multiplexer 122 bzw. den Impuls-Digital-Kanalmultiplexer 125· Die analogen Messungen aus den einzelnen Meßabschnitten in der Sonde 2 können vorzugsweise in den Analogkanalmultiplexer 122 eingeführt werden, der dann in üblicher Weise den gewünschten Analogkanaleingang entsprechend einem Taktsignal 121a zur Konversion in Digitalform durch den Analog-Digital-Konverter 123 nach Weitergabe an den Multiplexerausgang 122a wählt. Figur 4- zeigt, daß Analogsignale vorzugsweise in den Multiplexer 122 eingeführt werden, der das Ausgangssignal 95 aus dem Induktionsmeßabschnitt 4- sowie ein Ausgangssignal 95 bzw. Eich-,Temperatur- und KabelkopfSpannungssignale 128 aufweisen kann. In gleicher Weise kann eine ^igitalmeßung in der Sonde 2 in üblicher Weise in den Impuls-Digitalkanalmultiplexer 125 zum übertragen zur Oberfläche gekoppelt werden. Beispielsweise kann der Impulskodemodulationsabschnitt 6 Strahlungszähler 126 und I3I enthalten, die die Kurzraumdatenausgangsleitung 80 bzw. die Langraumdatenausgangsleitung 82 aus dem Radioaktivitätsabschnitt 3 aufnehmen. Auf weitere Taktsignale 121c und 121d kann der Zähler 126 bzw.

- 59 -

030018/0724

131 am Ausgang 80a bzw. 82a eine in den Zählern 126 und 130 enthaltenen Information an den Impuls-Digital-Multiplexer 125 zur übertragung zur Oberfläche weitergeben.

Die Ausgänge 80a und 82a enthalten funktionell auf kurze und lange Raumstrahlendaten bezogene Strahlungszahlen, die in den R/A-Zählern 126 und I3I zwischen tiefenerzeugten Taktsignalen angesammelt werden können, die die Weitergabe der Impulszahlen aus den Zählern an den Impuls-Digital-Multiplexer 125 einleiten. Beim Übertragen zur Oberfläche - nach Figur 2 - werden die langen und die kurzen ^aumstrahlungsdaten in die R/A-Zähler 30 gekoppelt, die unter der Steuerung des Hauptreglers 40 eine Tiefe zur Zeitkonversion auslöst, wodurch die Zählgeschwindigkeit der Raumstrahlung über einen gewählten Teil der Bohrlochtiefe erhalten werden kann.

Die einzelnen Taktsignale, die von der Taktschaltung 121 erzeugt werden, können vorzugsweise funktionell auf die gewünschte Zeit und Reihe zum Prüfen der gemessenen Parameter sowie auf Tiefenanzeigen bezogen sein, die von der Anlage 11 erzeugt und auf der Leitung 7a zum Abschnitt 6 übertragen werden, so daß das Prüfen der Parameter im Bohrloch in bestimmten Abständen, Zeiten und Folgen erfolgt.

Die Taktschaltung 121 kann auch ein Prüfgeschwindigkeitssignal 122e liefern, das die Geschwindigkeit regelt, bei der der Analog-Digital-Konverter 123 die analoge Information an den Eingängen des Analogkanalmultiplexers 122 umwandelt.

Wie Figur 4 zeigt, ist der Impulskodemodulationsabschnitt 6 mit einer Rückstellschaltung I35 versehen. Die Taktschal-

- 60 -

030018/0724

tung 121 darf keine Taktsignale erzeugen, die das Prüfen und tibertragen von Daten in den Multiplexern 122, 125 bewirken, bis die akustische Information am Ausgang 115a des Abschnitts 5 nicht mehr vorliegt. Außerdem müssen für das Übertragen analoger Signale wie auch digitaler Signale das Übertragen digitaler Datenangehalten werden, damit die Analogdaten übertragen werden kennen. Somit muß die Taktschaltung 121 in entsprechenden Abständen zurückgestellt werden, wodurch die Übertragung digitaler Daten angehalten wird. Demnach nimmt die Rückstellschaltung 135 aus der Taktschaltung 121 auf der Leitung 135b Impulse auf. Bei Empfang einer gebenen Zahl von Impulsen gibt die Rückstellschaltung 135 über die Leitung 135a ein Rückstellsignal an die Taktschaltung 121, das die Schaltung wieder in den Ruhezustand versetzt, um eine Auslöseimpuls aus der Synchronisierdetektorschaltung 120 über die Leitung 120 zu erwarten. Die Zahl der Taktimpulse, die zum Auslösen des Rückstellimpulses aus der Rückstellschaltung 135 notwendig ist, hängt vom Datenformat und der Datenmenge ab, die zur Oberfläche übertragen werden sollen. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind sechs Datenkanäle zum Pulsieren und neun Datenkanäle im Analogmultiplexer 122 zur Aufnahme und zum Koppeln von Analogdaten in den Analog-Digital-Konverter 123 vorgesehen.

Die Taktfolge zum Übertragen digitaler Daten zur Oberfläche wird durch den Empfang eines Synchronisierimpulses in der Taktschaltung 121 ausgelöst. Bei Empfang dieses Impulses beginnt die Taktschaltung eine innere Zählung, damit akustische oder analoge Spannungen, die in den Oberflächenleitungen der Sonde 2 verbleiben. Während dieser Zeit beginnt die Taktschaltung 121 Taktimpulse in die Rückstellschaltung

- 61 030018/0724

135 über die Leitung 135b zu koppeln. Am Ende der Ruheperiode schaltet die Taktschaltung 121 die Synchronisierschaltung 134- ein, die ein Synchronisierwort auslöst, das von der Taktschaltung 121 in den Leitungstreiber 127 getaktet wird und von dort über die leitung 7a zur Bearbeitung zur Oberfläche gelangt. Unmittelbar nach dem Synchronisierwort beginnt die Taktschaltung 121 das Takten des Datenwortes eines jeden der sechs Impuls-Digital-Kanä-Ie, die der Eingang in den Multiplexer 125 sind. Jedes Wort wird anschließend in einen Leitungstreiber 127 zur Übertragung wie mit einem Synchronwort getaktet. Wenn das letzte Impuls-Digitalwort in dem Leitungstreiber 127 getaktet worden ist, beginnt die Taktschaltung 121 eine anschließende Aufeinanderfolgen analoger Kan-äle durch den Analogmultiplexer 122 in den Analog-Digital-Konverter 123. Der Konverter 123 nimmt die Analogdaten aus jedem Kanal auf und wandelt sie in Digitaldaten um, die in den Prozessor 124 gekoppelt und dort in Digitalworte mit gewählter Länge umgewandelt werden. Die Digitaldatenworte werden dann aus dem Prozessor 124 an der Leitung 124a heraus und in die Leitungstreiber 127 hinein getaktet, wo sie über die Leitung 7b zur Oberfläche übertragen werden. Wenn das letzte Datenbit des letzten Analogkanals aus dem Prozessor zur Übertragung zur Oberfläche herausgenommen worden ist, erreicht die Zahl der Taktimpulse, die in die Rückstellschaltung 135 gekoppelt ist, den gewählten Rückstellpunkt und das Rückstellsignal wird auf die Taktschaltung 121, die Neutralisierschaltung 121 und die Halteimpulsübertragung gelegt.

Es ist zu erkennen, daß bei den einzelnen Taktsignalen aus der Taktschaltung 121, die wiederum aus der Tiefeninformation und dergl., die auf der Leitung 7a liegen, erzeugt

030018/0724 -62-

werden, der Impulskodemodulationsabschnitt 6 am Prozessorausgang 124a liegt, und daß die digitalisierten Darstellungen einer Kombination oder Reihe analoger Meßungen in der Sonde 2 entstehen. In gleicher Weise enthält der Ausgang 153 des Multiplexers 125 eine gewünschte Folge und bei einer gewünschten Tiefe oder einem gewünschten Zeitintervall die digitalisierten Darstellungen gewünschter Impulse oder digitale Meßungen aus der Sonde 2. Diese Ausgänge 124a und 133 werden an einen üblichen Leitungstreiber 127 zur Weitergabe an die Leitung 7b des Kabels 7 zum Oberflächenbearbeitungsabschnitt der Anlage 11 gegeben.

Zum Dekodierer der digitalen Darstellungen der einzelnen Parameter auf der Leitung 7b müssen die Oberflächenschaltungen der Anlage 11 synchronisiert werden. Die Taktschaltung 121 liegt an der Synchronisierschaltung 134 und löst vor dem Einleiten der übertragung der Impuls-Digital-Daten ein Synchronisierwort zur Weitergabe an die Oberfläche aus. Beim Feststellen des Synchronwortes durch die Oberflächenschaltungen löst der Hauptregler 40 das richtige Schalten und Bearbeiten der nachfolgenden Impulse und digitalen Datenworte aus.

Es können mehrere verschiedene physikalische Parameter der Unteroberflächenformationen in einem einzigen Zuge gemessen werden. Bisher konnten besondere Meßübertragungsinstrumente wegen der einzelnen betrieblichen Zwänge nicht in derselben Sonde verwendet werden, unter denen sich Leitungsnebensprechen und der Umstand, daß eine übermäßige Zahl von Leitern zum Erhalten von wichtigen Daten aus dem einzelnen Instrument notwendig ist. Beispielsweise können bei gleichzeitiger Ver-

- 63 030018/0724

wendung von zwei Instrumenten bei der bisherigen Technik niemals zwei Instrumente gleichzeitig betrieben werden, hauptsächlich eine Doppelinduktionsanzeige und eine Doppelseitenanzeige .

Beide erwähnten Instrumente sind allgemein bekannt und jedes erfordert Mehrfachleitungen, um die notwendigen Messungen zu liefern, die in wichtige Daten berichtigt sind. Bei Kombination mit den Leitungserfordernissen für die Energie zum Betreiben der Unteroberflächeninstrumente besitzt das Siebenleiterkabel nicht genug Leiter, damit zwei Instrumente gleichzeitig betrieben werden können. Außerdem ist das beschriebene Ausführungsbeispiel auf ein System gerichtet, das den Erwerb von Daten sowohl in analoger als auch in digitaler Form ermöglicht. Nach Figur 4- wird die in den Analogkanalmultiplexer 122 gekoppelte Information zur Übertragung zur Oberfläche in das digitale Format umgewandelt. Für manche Parameter ist es jedoch erwünscht, dielithologische Information in analoger Form zu erhalten. Beispielsweise soll das akustische Kennzeichen der Unteroberflächenlithologie in der Form eines analogen Signals erhalten werden.

Figur 5 zeigt den Akustikmeßabschnitt 5 der Sonde 2, der mit der Anlage 11 zum Messen von Tonübertragungscharakteristiken der Gesteinsschicht verwendet wird, die vom Bohrloch durchdrungen wird. Diese Charakteristiken können wiederum funktionell auf physikalische Parameter bezogen werden, die zum Bestimmen des Kohlenwasserstoffgehalts als Porosität zweckmäßig ist. Demnach werden bei einem Ausführungsbeispiel eines Akustikabschnitts 5 in der Sonde 2 zwei akustische Übertrager 100 und 101 zum Weitergeben von Ausbrüchen aku-

- 64 030018/072*

stischer Energie auf die umgebende Formation vorgesehen, wie es bei aus der Anlage 11 erzeugten Signalen erwünscht ist, oder sie können auch in der Sonde 2 erzeugt werden. Ein entsprechendes Paar akustischer Empfänger 102 und 103 dienen zum Empfang der akustischen Energie aus der umgebenden Formation bei akustischen Ausbrüchen, die von den Sendern 100-101 gesendet werden. Bei der bevorzugten Betriebsart des Abschnitts 5 können Steuersignale aus der Anlage 11, die das Takten des Einschaltens der Sender 100 und 101 regeln, vorzugsweise an einen entsprechenden Leiter 104a des Kabels 7 gelegt werden. In gleicher Weise kann die logische Empfangsschaltung 110 zum Empfang von Signalen vorzugsweise aus der Anlage 11 am Leiter 110a des Kabels dienen. Nach dem Bearbeiten des Signals auf der Leitung 104a, das die Information der Reihe des Einschaltens der Sander und dergl. enthält, kann die logische Schaltung

104 zum Liefern eines Ausgangs 104b zum NOR-Tor 105 dienen.

In gleicher «/eise kann die logische Empfangsschaltung 110 ein Signal 110b an das NOR-Tor 105 mit der auf die Reihenfolge des Einschaltens der Empfänger und dergl. bezogene Information übertragen, die auf der Leitung 110a zum Empfang der logischen Schaltung 110 geführt wird. Auf das logische Übertragerausgangssignal 104b und das logische Empfangsausgangssignal 110b kann das NOR-Tor 105 danach einen Ausgang 105a an die Vorverstärker 112 und 113 liefern. Der Ausgang 105a hat den Zweck, daß das Steuern der Vorverstärker 112 und 113 zum Annehmen von Signalen von einem jeweiligen Empfänger 102 und 103 in gegebener Weise bewirkt wird. Das NOR-Tor

105 kann ferner ein Eingangsverzögerungssignal 105b an die Verzögerungsschaltung 106 legen, die funktionell der Zeit für Übergänge am Kabel 7 prüfen läßt, die von den logischen Impulsen auf den Leitungen 110a und 104a bedingt sind, um

030018/0724 -65-

294 ' 10 4

vor dem Einschalten der Sender 100 oder 101 zu verschwinden. Die Verzögerungsschaltung 106 kann ferner dazu ermöglichen, daß für die Sender und Empfänger in den Vorverstärkern 112 und 113 und im Sendertreiber 109 die Zeit für das richtige Einsetzen und das Verschwinden aller von diesem erzeugten Übergängen einzustellen. Am Ende der von der Schaltung 106 bewirkten Verzögerung gelangt ein Verzögerungsausgang 106a an ein übliches Doppel-NAND-Tor 107, das ein Übertragungschaltsignal 107a an den Senderschalter 114 gibt, der wiederum dann ein Übertragerschaltsignal 114a auf den Sendertreiber 109 überträgt. Der Zweck des Treibers 109 ist es, die Energie am Ausgang 109a und 109b auf die Sender 100 bzw. 101 auf das Übertragerschaltsignal hin zu übertragen. Dadurch werden wiederum die Sender 100 und 101 in üblicher Weise, Ausbrüche akustischer Energie in die umgebenden Formationen übermitteln. Der Treiber 109 ist zum Liefern von Energie an die Sender 100 und 101 mit einer Energie auf der Leitung 108a aus einerüblichen Energiequelle 108 versehen, die vorzugsweise aus der Anlage 11 Energie auf der Speiseleitung 108b liefert. Bei Aufnahme akustischer Energie aus der umgebenden Formation auf Ausbrüche akustischer Energie hin, die von den Sendern 100 und 101 gegeben wird, geben die Empfänger 102, 103 ihre Ausgänge, die funktionell auf ihre empfangene Energie bezogen sind, auf den Leitungen 102a und 103ä am Vorverstärker 112 bzw. 113· Die Ausgänge dieser Vorverstärker werden dann auf den Leitungen 113a bzw. 112a an den Verstärkerpuffer 111 weitergegeben, in dem sie weiter verstärkt und an eine PGM-Schaltung am Verstärkerausgang 115 weitergegeben werden, so sie dann digitalisiert und verarbeitet oder direkt auf die Anlage 11 auf der Leitung 115a des Kabels 7 übertragen, digitalisiert und bearbeitet werden. Der Torsignalausgang 105a liegt an den Vor-

- 66 030018/0724

verstärkern 112, 113, die in gegebener V/eise die Zeit regeln, zu der Antworten der Empfänger 102 und 103 an den Verstärkerpuffer 111 weitergegeben werden. Außer dem Verstärken der akustischen Signale auf den Leitungen 112a und 113a für eine eventuelle 'übertragung auf die Anlage 11 kann der Verstärker-Puffer 111 auch einen Markierungsimpuls auf den Ausgang 107b des NAND-Tores 107 erzeugen. Der Zweck dieses Impulses ist das Anzeigen, daß ein Sender eingeschaltet worden ist, um das Verarbeiten und dergl. des akustischen Signals am Ausgang 115 und 115a zu erleichtern.

Figur 6 zeigt ein einfaches Funktionsdiagramm eines Teils der Schaltung mit dem Oberflächengerät der Figur 2 und einer besonderen Ausbildung eines Teils der Bohrlochanlage 11 zum Halten, Verarbeiten, Aufzeichnen, Speichern usw. der Information der akustischen Meßungen und besonders den Akustikabschnitt 5· Wie in Figur 2 kann der Regler 40 vorzugsweise Datenbefehlssignale 44 erzeugen, die an einen Einschaltkreis zum Auslösen der Sender 100 und 101 und der Empfänger 102 und 104 geschaltet sind.

Auf ein Einschaltsignal 66a hin, das vom Akustikabschnitt 5 am Kabel 7 empfangen worden ist, wird akustische Energie an die Formation durch den Akustikabschnitt 5 weitergegeben und von ihr aufgenommen und erscheint am Kabel 7· Dieses akustische Ansprechen kann in üblicher Weise auf dem Kabel 7 an die Leitungsregelschaltung 23 angelegt werden, die den jeweiligen Leiter des Kabels wählen kann. Die gewählten Meßsignale können dann als Ausgang 24 auf den Signalkonditionierschalter 24 übertragen werden, wo sie verarbeitet werden.

- 67 03001 8/0724

Es können verschiedene Informationen des Akustikteils 5» wie die akustischen Kennzeichen zu der tatsächlichen Zeit zum überwachen und dergl. zur Anzeige gebracht werden. Insbesondere kann die akustische Information am Ausgang 26 als akustisches Kennzeichnungssignal 180a an einen Verstärker 184- und danach am Ausgang 184a an das Oszilloskop 185 übertragen werden. F_emer kann in einer Markiergeneratorschaltung eine !information zusätzlich zum akustischen Kennzeichnungssignal 180a und funktionell hierauf bezogen gleichzeitig in der ^'orm sichtbarer Markierungen oder Anzeigen am Oszilloskop 185 aufgezeigt werden. Diese Schaltung kann somit vorzugsweise aus einem Taktgeber bestehen, der Taktsignale am Ausgang 181a an einen Abwärtszähler 182 weiterleitet, der wiederum in üblicher Weise angeordnet ist, so daß er die Signale des Taktgebers 181 mit der Information des Hauptreglers 40 vergleicht, die mit dem Ahwärtszähler 182 im Datenbefehlssignal 44 in Verbindung steht. Bei diesem Vergleich kann der Zähler 182 vorzugsweise ein Zählsignal 186 an einen Univibrator 183 geben, der wiederum einen üblichen Impulsausgang 187 erzeugt, der auf den Verstärker 184 zur Anzeige auf das Oszilloskop 185 übertragen wird.

Das tiefenabhängige Einschaltsignal zum Antrieb der Senderlogik 104 ist außerdem in den Synchronisierdetektor 120 als Befehl zum Auslösen der digitalen Kodierung und als Überglied der Meßung durch die PCM-Datenschaltung 6 gekoppelt. Somit kann das Ausführungsbeispiel nach der Erfindung tiefenabhängig? Befehle erzeugen und diese an das Oberflächeninstrument, um gleichzeitig mehrere unterschiedliche, tiefenbezogene Meßungen der Unteroberflächenforma-

- 68 -

030018/0724

tionslithologie und der so erhaltenen Daten auf einer tiefenabhängigen Basis in Beziehung setzen.

Wie erwähnt, ist eine dichtung der bisherigen Technik zum Digtalisieren aller Meßdaten im Instrument angenommen worden. Dies geschieht jedoch im allgemeinen in asynchroner Weise, was das Verringern der Meßgeschwindigkeit erfordert, so daß die ganze Menge von Meßdaten nicht schneller in den Puffer eingeführt wird, als die Schaltung sie verarbeiten kann, wodurch Daten entweder durch das Schreiben ankommender Daten über bereits in den Puffern oder dem Puffer verloren v/erden, der die ersten eingeschriebenen Daten hält und den eingang zusätzlicher Daten sperrt, bis die Daten in den Puffern übertragen sind. Dieses Problem wird mit einem anderen Ausführungsbeispiel einer Kodierschaltung zum Liefern einer Doppelweitergabe von Daten und Befehlen von der Oberfläche zu den Meßinstrumenten und zum digitalen Kodieren aller ^eßdaten zur übertragung an die Oberfläche auf abwärtsgerichtete Befehle hin gelöst.

Es ist zu erkennen, daß ein Werkzeug mit einem Mehrfachmeßinstrument vereinigt und mit der Anlage zum Liefern je der gewünschten Information auf einem einzigen Weg benutzt werden kann. Jedoch werden bestimmte Zwänge beim Zusammenbau mehrerer üblicher Meßinstrumente in ein einziges Werk zeug offensichtlich. Beispielsweise erfordert mindestens eine Instrumentenklasse einen Kern aus einem nicht metallischen Material, das zum Tragen des Gewichts unter ihm hängender zusätzlicher Instrumente nicht fest genug ist, wenn beim Zusammenbauen eines Mehrfachinstrumentwerkzeugs diese Instrumentenklasse am entfernten Ende des Werkzeugs an der Verbindung mit dem Kabel angebracht wird. Ferner

-69 030018/0724

2941*04

gibt es den üblichen akustisch, logischen Kern aus
schlitztem Stahl, damit die akustische Energie in die
umgebenden Informationen abgegeben werden kann. Während der geschlitzte Stahlkern des akustischen Instruments
fester als die beschriebenen nicht metallischen Kerne
ist, reicht seine Festigkeit zum Tragen mehrerer an ihm hängender anderer Instrumente nicht aus. Das akustische Instrument soll nahe dem unteren Ende des Werkzeugs und vorzugsweise neben dem Instrument angeordnet sein, das
den nicht metallischen Kern besitzt. Als anderer Zwang
führen einige der üblichen Instrumente, die das Mehrinstrumentwerkzeug ergeben, keine besonderen elektrischen Leitungen durch die Länge des Werkzeugs.

Außerdem ist das Arbeiten beim Meßübertragen von großer Bedeutung. Wie die einzelnen üblichen Feststell einrichtungen für nukleare Strahlung in einer besonderen Einheit geeicht werden können, ist es auch erwünscht, sie aneinanderstoßend zusammenzusetzen. Nach dem Eichen können sie mit dem Akustiksinstrument verbunden werden und so das
Werkzeug mit mehreren Instrumenten bilden.

Es ist deshalb ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, ein Mehrinstrumentwerkzeug aufzubauen, wobei die einzelnen
Instrumente auf jeder S_eite des Fernmeß-PGM-Kodierabschnitts liegen. Bei einem besonderen Beispiel werden die folgenden Instrumente in Ausdrücken absteigender Ordnung in das Bohrloch von der Verbindung mit dem Kabel aus in ein Mehrinstrumentwerkzeug eingebracht: Dichtemesser, kompensiertes Neutroneninstrument, Gammastrahleininstrument, Fernmesser des PCM-Anpaß-Kodierers, akustisches Instrument und Induktionsinstrument. Die im Werkzeug enthaltenen Instrumente

-70-030018/0724

ORIGINAL INSPECTED

29Λ1104

sind jedoch so beschaffen, daß eines aus dem Strang abgenommen werden kann und die übrigen Teile zu einem zweiten Ausführungsbeispiel eines ^ehrinstrumentwerkzeugs zusammengeschaltet werden könnten. Außerdem können zusätzliche Werkzeuge am Werkzeugstrang angebracht werden, wie der Einschluß eines Doppelseitenmeäsers zwischen den PCM-Anpaß-Kodierer und das Akustikinstrument, oder durch Anbringung eines Gehäusebundortnungsgerätes, das sich zwischen dem Kabel und dem Dichtemeßinstrument befindet. Dies ergibt, daß der Gesamtgedanke der Erfindung auf Verfahren und auf Vorrichtungen zum Erhalten von Informationen von Unteroberflächenformationen während eines einzigen Meßdurchganges und Nutzung von einem oder mehreren Instrumenten, die so verbunden sind, daß sie ein Meßwerkzeug ergeben, gerichtet ist.

Figur 7 zeigt ein Blockdiagram eines anderen Ausführungsbeispiels der Schaltung zum Verbinden von Oberflächen- und Unteroberflächengeräten. Die Bohrlochanlage 11 liegt an einem Oberflächenverbindungsuntersystem 17» das als Fernmeß-Befehls-Zwischenschaltung 39 wirkt (Figur 1). Das siebenadrige Kabel 7 dient zum Übermitteln der Datenbefehle zwischen dem Oberflächengerät und der Unteroberflächensonde 2.

Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Sonde 2 ein Unteroberflächenhauptregler 18 auf, der als einziges Fernmeßglied zwischen der Oberfläche und dem unter ihr liegenden Raum dient. In der Sonde 2 befinden sich ferner mehrere entfernte Geräte, die je mit einem jeweiligen Bohrlochmeßinstrument in Berührung stehen, wobei jedes entfernte Gerät mit den Unteroberflächenregler 18 durch eine Instrumenten-

- 71 030018/072*

schiene 19 verbunden ist. Die Analog-Digital-Umwandlung erfolgt im entfernten Gerät oder im jeweiligen Instrument. Universalmeßungen, wie Kabelkopfspannung, Bohrtemperatur und dergl. werden im Hauptregler 18 vorgenommen.

Fernmeßgeräte sind im wesentlichen ein Haupt- und Nebenregler (Slave to the master). D.h. sie nehmen an der Instrumentenschiene nicht ohne einen direkten Befehl aus dem Hauptregler teil. Demnach sind aufeinanderfolgende Befehle zum Erhalten der Daten und Steuerbefehle alle Funktionen, die aus dem Hauptregler 18 stammen.

Der Hauptregler 18 bildet eine halbe Doppelverbindung mit der Oberfläche über das Kabel 7 durch den Oberflächenübermittler 17· Die Kabelübermittlungen basieren auf der Verwendung von Daten-Kodierer-Dekodierer. Beispielsweise dienen Manchester-Kodierer-Dekodierer, ausgebildet als UARTS, als Ubermittler 17 bzw. 18 zwischen Oberfläche und darunter. Dies ermöglicht die Doppelübertragung von Meß,-und Regel-und Befehlsdaten vom Bohrlochsystem zum Unteroberflächenregler 18. In ähnlicher Weise dienen UARTS der Übermittlung vom Gerät 18 zu den fernen Geräten 20 für das Regeln der Instrumente 3,4 und 13, die sich in der Sonde 2 befinden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich dem Fachmann, daß viele Abänderungen und Variationen über die erwähnten hinaus in Technik und Aufbau ohne Abgehen vom Gedanken der Erfindung sind. Beispielsweise benutzt die beschriebene Anlage Instrumente zum Erhalten von Messungen in unterirdischen öl- und Gasablagerungen. Auch können Instrumente, die die Bohrtechnik vervollkommnen, anstelle

030018/0724 -72-

29411OA

der beschriebenen benutzt werden. Die Herstellung von Instrumenten wie sie zum Darstellen von Druck, Temperatur und andere Parametern benutzt werden, die zum Herstellen eines Bohrlochs gehören, können aber ebenfalls mit der beschriebenen Anlage benutzt werden. Demnach ist eindeutig zu erkennen, daß die beschriebenen und dargestellten Formen der Erfindung nur als Beispiel zu werten sind und keine Beschränkungen darstellen.

- 73 -

030018/0724

Claims (1)

1. Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unser Zeichen Berlin, den

   -397 - OY./o./<?i*f

   DRESSER INDUSTRIES, INC.
   Dallas, Texas 75221, USA

   Patentansprüche

   1.) Verfahren zum Bestimmen der physikalischen Zusammensetzung einer unterirdischen Formation, die ein Erdbohrloch umgibt, mit dem Ableiten elektrischer Signale, die funktionell zu einer gewählten Tiefe des Bohrlochs gehören, gekennzeichnet durch:

   Erzeugen eines elektrischen Befehlssignals, das funktionell die gewählte Tiefe entsprechend diesem auf das abgeleitete Signal hin anzeigt,

   elektrisches Messen von mindestens einer physikalischen Eigenschaft der Formation in der Tiefe entsprechend auf das Befehlssignal hin, und

   Übertragen der elektrischen Messung aus dem Bohrloch zur Erdoberfläche.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch :

   Erzeugen eines elektrischen Datensignals auf das

   030018/072*

   BORO MÖNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: β MÖNCHEN 22 1-856 44 INVENTION BERLIN BERLINER BANK AQ. W. MEISSNER, BLN-W ST. ANNASTR. 11 INVEN d BERLIN 030/885 60 37 BERLIN 31 122 82-109 TEL: 089/22 35 44 030/886 23 82 3695716000

   ORIGINAL INSPECTED

   29A1104

   Befehlssignal hin, und funktionelles Anzeigen einer ersten gewählten Eigenschaft der Formationen, Erzeugen von mindestens einem zweiten elektrischen Datensignal auf daa Befehlasignal hin und funktionelles Anzeigen einer zweiten, anderen gewählten Eigansohaft der Formationen und
   Übertragen der beiden Datensignale zur Erdoberfläche.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet , daß mindestens eines der beiden Signale zur Erdoberfläche umgewandelt werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens zwei Datensignale zur Oberfläche funktionell auf das Befehlssignal hin übertragen werden.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Datensignal getrennt vom zweiten Signal zur Oberfläche übertragen wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Datensignale während verschiedener, diskreter Intervalle zur Oberfläche übertragen werden.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eines der diskreten Intervalle funktionell auf das Befehlssignal bezogen ist.

   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eines der diskreten Intervalle vom Befehlssignal eingeleitet wird.

   - 3 -0300 18/0724

   9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal in digitale Form umgewandelt und im Bohrloch gespeichert wird, und daß das gespeicherte und umgewandelte zweite Datensignal bei einem Befehlssignal zur Oberfläche übertragen wird.

   10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß das erste Signal während eines ersten diskreten Intervalls übertragen wird, daß das umgewandelte und gespeicherte zweite Signal während eines anderen diskreten Intervalls übertragen wird,

   daß die übertragenden Signale an der Oberfläche als Funktion des Befehlssignals empfangen und gespeichert werden, und

   daß diese Signale entsprechend einer gewählten Folge ausgewählt und verarbeitet werden.

   11. Vorrichtung zum Erforschen von unterirdischen Materialien, die von einem Bohrloch durchquert werden mittels eines Bohrlochmeßwerkzeugs, das in einem bohrloch an einem elektrischen Kabel hängt und in dem Bohrloch bewegt werden kann, nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß :

   die Meßeinrichtung auf die Bewegung des Kabels und des Werkzeugs ansprechen und ein Tiefensignal liefern, das funktionell auf die Tiefe des Werkzeugs im Bohrloch bezogen ist,

   daß Befehlseinrichtungen auf das Tiefensignal ansprechen und ein Befehlseignal liefern und es über das Kabel zum Werkzeug übertragen,

   030018/0724

   daß eine Abtasteinrichtung im Werkzeug auf das Befehls signal zum elektrischen Messen von mindestens einer physikalischen Eigenschaft der Erdtnaterialien am Werkzeug anspricht, und

   daß die Eigenschaftsmessung über das Kabel zur Oberfläche von einer Prüfvorrichtung übertragen wird.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet , daß eine erste Abtastvorrichtung auf das Befehlssignal anspricht und ein erstes Datensignal liefert, das funktionell eine erste gewählte Eigenschaft der Erdmaterialien am Werkzeug anzeigt, daß eine zweite Abtastvorrichtung auf das Befehlssignal anspricht und ein zweites Datensignal liefert, das funktionell eine zweite andere gewählte eigenschaft der Materialien am Werkzeug anzeigt, und eine Kopplung die Datensignale an die Prüfeinrichtung koppelt.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet , daß mindestens eines der Datensignale in die digitale Form umgewandelt und so an die Kopplungseinrichtung gegeben wird.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Datenregeleinrichtung auf das Befehlssignal anspricht und die Prüfeinrichtung betätigt, die das digitale Signal überträgt.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet , daß eine Trennvorrichtung das erste Datensignal getrennt vom zweiten überträgt.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die !trenneinrichtung eine Schalt-

   - 5 030018/0724

   einrichtung zum Übertragen der Datensignale während verschiedener diskreter Intervalle überträgt.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung einen Taktgeber zum funktioneilen Inbezugsetzen von mindestens einem Zeitintervall zum Befehlssignal besitzt.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß eine weitere Einrichtung mindestens eines der Zeitintervalle auf ein Befehlssignal hin auslöst.

   19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß ein Hegler an d er Oberfläche die Befehlseinrichtung betätigt, um das Befehlssignal zu erzeugen und bei Anzeige einer gewählten Bohrlochtiefe und als diese Snzeige überträgt und daß mindestens ein umgewandeltes Datensignal im Bohrloch vor der Übertragung gespeichert wird.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung die beiden Datensignale an der Oberfläche als Punktion des Befehlssignals empfängt,

   daß eine Oberflächeneinrichtung die beiden übertragenen Signale als Punktion des Befehlssignals an der Oberfläche speichert,

   daß eine Einrichtung die beiden gespeicherten Signale in einer gewählten Reihenfolge auswählt, und daß eine Einrichtung die beiden gespeicherten Signale in einer gewählten Reihenfolge verarbeitet.

   030018/0724

   21. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch das Erzeugen einea elektrischen Datensignals, das funktionell eine gewählte physikalische Eigenschaft der Erdmaterialien darstellt,

   das Erzeugen eines elektrischen Befehlssignals, das funktionell eine gewählte Tiefe des Bohrlochs anzeigt, und

   das Ableiten einer digitalen Darstellung der Eigenschaft der Erdmaterialien bei einer gewählten Tiefe auf das Befehlssignal hin aus dem Datensignal.

   22. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch das Erzeugen des Datensignale als funktioneile Darstellung der Größe der Eigenschaft der Materialien, die von einem gewählten Teil des Bohrlochs durchquert wird, das vom Befehlssignal bestimmt wird, und das Ableiten der digitalen Darstellung an der Oberfläche auf das Befehlssignal hin.

   23. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch das Erzeugen eines anderen verschiedenen elektrischen Datensignals, das funktionell auf eine andere Eingenschaft der Materialien bezogen ist, das Ableiten einer digitalen Darstellung dieses anderen Datensignale, und

   das Ableiten des anderen Datensignals an der Oberfläche in Funktion zum ersten erwähnten Datensignal.

   24-. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß die digitalen Darstellungen auf der Realzeitbasis abgeleitet werden.

   030018/0724

   25. Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch das Ableiten einer visuellen Anzeige der Datensignale von den digitalen Darstellungen.

   26. Verfahren nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch Erzeugen einer vereintarten elektrischen Darstellung der Datensignale, diefunktionell gewählte Eigenschaften der Materialien darstellen und Erzeugen von mindestens eines anderen, verschiedenen Datensignals, das funktionell auf eine noch v/eitere verschiedene Eigenschaft der Materialien "bezogen ist, Ableiten einer digitalen Darstellung von mindestens einem anderen Datensignal und

   Zusammenfassen der Darstellung und mindestens einer der anderen digitalen Darstellungen, die von der Realzeitbasis abgeleitet sind.

   27. Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch das Zusammenfassen der vereinbarten Darstellung und der einen der digitalen Darstellungen bei funktionellem Ansprechen auf das Befehlssignal.

   28. Verfahren nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch das visuelle Anzeigen der Zusammenfassung der Darstellung und einer der digitalen Darstellungen auf Realzeitbasis.

   29. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 20 und zur Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 21 bis 28, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Datensignals, das funktionell eine gewählte physikalische Eigenschaft der Erdmaterialien in einem gewählten Abschnitt der Bohrloohtiefe durch ein Befehlssignal darstellt,

   - 8 030018/0724

   29 A 1

   eine Einrichtung zum Erzeugen eines Befehlssignals, das funktionell eine gewählte Tiefe im Bohrloch anzeigt, und

   eine Einrichtung, die vom ersten Signal eine erste digitale Darstellung der Eigenschaft der Erdmaterialien bei einer gewählten Bohrlocbtiefe durch das Befehlssignal ableitet.

   30. Vorrichtung nach Anspruch 29, rekennzeichnet durch eine Einrichtung zum V/eitergeben der ersten digitalen Darstellung zur Erdoberfläche auf das Befehlssignal hin.

   31. Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten, verschiedenen Datensignals, das funktionell auf eine andere, verschiedene Eigenschaft der Materialien an einem gewählten Abschnitt des Bohrlochs bezogen ist,

   eine Kopplungsvorrichtung zum Weitergeben des zweiten Datensignals an die Umwandlungseinrichtung, die aus dem zweiten Datensignal eine zweite digitale Darstellung der Eigenschaft auf das Befehlssignal hin ableitet, und

   eine zweite Kopplungseinrichtung zur Weitergabe der zweiten digitalen Darstellung zur Einrichtung zum übertragen zur Oberfläche auf das Befehlssignal hin.

   32. Vorrichtung nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch eine Signalmischeinrichtung zum Zusammenfassen der beiden digitalen Darstellungen in funktioneller Beziehung zur gewählten Bohrlochtiefe.

   0300 1 8/0724

   33. Vorrichtung nach Ansturuch 32, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Betätigen der Signaieischeinrichtung in Funktion des Befehlssignals.

   ο Vorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch eine Übertragungseinrichtung zum Weitergeben der Zusammenfassung der beiden digitalen Darstellungen an eine visuelle Anzeigeeinrichtung„

   ο Verfahren nach den Ansprüchen 21 bis 28, gekennzeichnet durch progressives Abtasten von mindestens einer Materialeigenschaft entlang einem Teil der Bohrlochlänge,

   progressives Ableiten eines Meßsignals in Funktion der abgetasteten Materialeigenschaft entlang einem Teil des Bohrlochs,

   Erzeugen eines elektrischen Tiefensignals, das aus Markierimpulsen besteht, von denen jeder einen aufeinanderfolgenden Teil der Länge des Bohrlochs in dessen gewählten Abschnitt anzeigt,

   progressives Zählen der Markierimpulse in Beziehung zum Meßsignal, und

   Ableiten der Summe der Mark!erimpulse als Anzeige der scheinbaren Bohrlochtiefe, bei der der in Beziehung stehende Teil des Meßsignals abgeleitet wird.

   36. Verfahren nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch

   Ableiten eines Richtungssteuersignals, das funktionell die Richtung anzeigt, in der die Materialeigenschaft am Bohrloch abgetastet worden ist, und progressives Zählen und Summieren der Markierimpulse in Funktion zum Richtungsregelsignal„

   37. Verfahren nach Anspruch 35, gekennzeich-

   030018/0724 -10-

   net durch

   Messen der Beschleunigung der Werkzeugbewegung durch das Bohrloch,

   Ableiten einer Abstandsmessung von der gemessenen
   Beschleunigung,

   Erzeugen von Supplementärimpulsen als Funktion des
   abgeleiteten Abstandsmessung, und

   algebraisches Zusammenfassen der Supplementärimpulee und der aller Markier impulse als iaizeige der wirklichen Tiefe des Bohrlochs, bei der der bezogene Teil des Meßsignals abgeleitet ist.

   38. Verfahren nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch

   Aufbauen eines gewählten diskreten Zeitintervalle in Punktion einer Unterbrechung beim Auftreten der Markierimpulse,

   Ableiten einer Anzeige einer Änderung der Richtung, in der die Eigenschaft entlang dem Bohrloch abgetastet worden ist, aus dem Richtungsregelsignal und in dem diskreten Intervall, und

   Unterbrechen des progressiven Zählens der Markierimpulse auf die abgeleitete Anzeige der Richtungsänderung.

   39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekenn zeichnet , daß das Zählen der Markierimpulse während des Auftretens von nicht mehr als einer bestimmten Zahl dieser Impulse unterbrochen wird»

   40. Verfahren nach Anspruch 39, gekennzeichnet durch

   Ableiten einer Anzeige einer anderen Änderung der

   - 11 -

   030018/0724

   Richtung, in der die Eigenschaft entlang dem Bohrloch abgetastet worden ist aus einem Richtun^sregelsignal, und

   Unterbrechen des progressiven Zählens der Markierimpulse bei der Anzeige der weiteren Richtungsänderung bis zum Auftreten derselben Zahl ungezählter Markierimpulse, die einer Anzeige einer weiteren Richtungsänderung als Zahl der ungezählten Markierimpulse folgt, die der ersten Anzeige der Richtungsänderung folgt.

   ο Verfahren nach Anspruch 40, gekennzeichnet durch

   progressives Erzeugen der abgeleiteten Summen der Supplementär- und Markierimpulse in Beziehung zu den progressiv abgeleiteten Meßsignalen, und Aufzeichnen der progressiv abgeleiteten Anzeige der Summen und des Meßsignals als Funktion der wirklichen Tiefe, bei der die Materialeigenschaft entlang dem Bohrloch abgetastet worden ist.

   42. Vorrichtung nach den Ansprüchen 30 bis 34 und zum ^Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 35 bis 41, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum progressiven Abtasten von mindestens einer Materialeigenschaft an einem gewählten Teil der Bohrlochlänge,

   einer Umwandlungseinrichtung zum progressiven Ableiten eines Meßsignals in Punktion der abgetasteten Materialeigenschaft,

   einer Einrichtung zum Erzeugen eines Tiefensignals aus Markierimpulsen, die je einen folgenden Anteil der Bohrlochlänge entlang dem gewählten Teil anzeigen, eine Einrichtung zum Zählen der Markierimpulse in Beziehung zu den Meßsignalen, und

   -12 03001 8/0724

   eine Summiereinrichtung zum Ableiten einer Summe der Markierimpulse als Anzeige der scheinbaren Bohrlochtiefe, bei der der bezogene Teil des Meßsignals abgeleitet worden ist.

   43. Vorrichtung nach Anspruch 42, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ableiten eines Richtungsregelsignals, das funktionell die Richtung anzeigt, in der die Erdeigenschaft entlang dem Bohrloch abgetastet worden ist, und eine Einrichtung zum Regeln des progressiven Zählens und Summierens der Markierimpulse in funktioneller Beziehung zum Richtungsregelsignal.

   44. Vorrichtung nach Anspruch 43» gekennzeichnet durch einen Diskriminator zum Betätigen der Regelsignaleinrichtung auf einer zeitabhängigen Basis.

   45. Vorrichtung nach Anspruch 44, gekennzeichnet durch

   eine Schwerkraftabtasteinrichtung zum Messen der Beschleunigung des Sensors im Bohrloch, einer Integriereinrichtung zum Ableiten einer Abstandsmessung von der gemessenen Beschleunigung, eine Einrichtung zum Erzeugen von Supplementärimpulsen als Funktion der abgeleiteten Abstandsmessung, und einer Additionseinrichtung zum Ableiten der weiteren Summe der Supplementärimpulse und der Summe der Markierimpulse als Anzeige der wirklichen Tiefe im Bohrloch, bei der der bezogene Teil des Mefisignals abgeleitet wird.

   46. Vorrichtung nach Anspruch 45» gekennzeichnet durch

   - 13 -030018/0724

   eine Registriereinrichtung zum Speichern eines gewählten diskreten Intervalls in "Punktion einer Unterbrechung beim Auftreten der Markierimpulse, eine Vergleichseinrichtung zum Ableiten einer Anzeige einer Änderung der Richtung, in der die Erdeigenschaft entlang dem Bohrloch sb^etastet worden ist, aus dem Richtungsregelsignal und innerhalb des diskreten Intervalls, und

   einer Schalteinrichtung zum Unterbrechen des progressiven Zählens der Markeirimpulse in Punktion der abgeleiteten Anzeige der Richtungsänderung.

   47. Vorrichtung nach Anspruch 46, gekennzeichnet durch eirie Einrichtung zu"» Unterbrechen der ΖϊΜιιπρ der Markierimpulse während des .Auftretens von nioht mehr als einer gewählten Zahl Markierimpulse.

   48. Vorrichtung nach Anspruch 47, gekennzeichnet durch

   eine Anzeigeeinrichtung zum Ableiten einer Anzeige einer weiteren Änderung der Richtung, in der die Erdeigenschaft entlang dem Bohrloch abgetastet worden ist, und

   einer Verzögerungseinrichtung zum Unterbrechen des progressiven Zählens der Markierimpulse als Punktion der Anzeige der weiteren Richtungsänderung, bis zum Auftreten derselben Zahl ungezählter Markierimpulse, die der Anzeige der weiteren Richtungsänderung folgt, wenn die Zahl ungezählter Markierimpulse der ersten Richtungsänderungsanzeige folgt.

   030018/0724