AT202092B - Vorrichtung zum Messen und Überwachen der Drehzahl von vor Ort angeordneten, hydraulischen Antriebsmotoren für Tiefbohrer - Google Patents

Description

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  Vorrichtung zum Messen und überwachen der Drehzahl von vor Ort angeordneten, hydraulischen Antriebsmotoren für Tiefbohrer 
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen und Überwachen der Drehzahl von vor Ort angeordneten, hydraulischen Antriebsmotoren für Tiefbohrer. 



   In der Tiefbohrtechnik werden Bohrturbinen verwendet, die von der Spülflüssigkeit beaufschlagt werden. Die Turbine befindet sich unmittelbar über dem Bohrer, also tief unten im Bohrloch. Die Spülflüssigkeit, welche zugleich als Arbeitsflüssigkeit dient, wird durch das röhrenförmige Bohrgestänge von den übertage stehenden Pumpen den Bohrturbinen zugeleitet. Sobald diese Arbeitsflüssigkeit ihre Energie an die Bohrturbine abgegeben hat, steigt sie in dem Ringraum zwischen dem röhrenförmigen Bohrgestänge und der Bohrlochwand wieder nach oben, wird dort gereinigt und von den Pumpen wieder angesaugt. 



   Das Bohren tief in der Erde ist eine sehr komplizierte Arbeit. Die Laufcharakteristik einer Bohrturbine ist stärkstens von der Drehzahl abhängig. Die Turbinendrehzahl stellt sich immer nach der Turbinenleistung und dem Bohrdruck ein. Die Turbinenleistung ist proportional der Pumpenenergie und wird normalerweise konstant gehalten. Der Bohrdruck dagegen ist dauernd Änderungen durch den nicht sofort erkennbaren Bohrfortschritt unterworfen und muss laufend einreguliert werden. Hieraus ist ersichtlich, dass mit einer zuverlässigen Drehzahlanzeige die Arbeitsweise im Bohrloch so gesteuert werden kann, dass stets der beste Nutzeffekt erzielt wird. 



   Bekanntgeworden ist die Anzeige auf elektrischem Wege. Dieses Anzeigeverfahren ist jedoch nicht sehr zuverlässig. 



   Nach der Erfindung ist nun eine wesentliche Verbesserung dadurch erzielt, dass mit dem Antriebsmotor ein hydraulischer Impulsgeber verbunden ist, dessen frequenzmässig von der Drehzahl des Antriebsmotors abhängige Impulse über die Arbeitsflüssigkeit ein   Überwachungsgerät   beaufschlagen, das ausserhalb des Bohrloches an die hydraulische Leitung angeschlossen ist. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit von Schallwellen in der Flüssigkeit beträgt ca.   1400 m/s.   Die Impulse gelangen also sehr schnell nach übertage, wo sie von der ausreichend empfindlichen Empfangsapparatur aufgenommen werden. 



   In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch den Kopf einer mit einem erfindungsgemässen Impulsgeber ausgestatteten Bohrturbine ; Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Scheiben des Impulsgebers ; Fig. 3 ist ebenfalls ein Schnitt durch als Turbinenstufe ausgebildete Scheiben des Impulsgebers ; Fig. 4 zeigt einen Teil der Apparatur übertage, u. zw. einen Zungenfrequenzmesser, der an die hydraulische Leitung angeschlossen ist ; Fig. 5 veranschaulicht eine andere Anzeigevorrichtung übertage. 



   Fig. 1 zeigt den Kopf einer Bohrturbine, welche im Bohrloch unmittelbar über der Bohrlochsohle arbeitet. a ist die Turbinenwelle, die unten den Bohrer trägt, b ist das Turbinengehäuse, c sind Einbauten im Turbinengehäuse, die durch   öffnun-   gen d die   Spül- und Arbeitsflüssigkeit   in Pfeilrichtung durchlassen und nach innen ragende Scheiben e aufweisen, die dazu dienen, die auf der Turbinenwelle a sitzenden   Scheiben f zu   tragen und damit den in der Längsrichtung der Welle a entstehenden Druck des Bohrers und der Turbinenbeschaufelung übernehmen, g ist die feststehende gelochte Scheibe des Impulsgebers,   h   ist die mit der Turbinenwelle a umlaufende Scheibe des Impulsgebers. 



   Fig. 2 zeigt einen Ringschnitt durch die Scheiben des Impulsgebers. In der feststehenden Scheibe g sind die Öffnungen i in Achsenrichtung vorgesehen, damit die Flüssigkeit in gerader Richtung hindurchziehen kann. In der Umlaufscheibe h sind die Öffnungen k schräg vorgesehen, damit die hindurchfliessende Flüssigkeit nach Möglichkeit nicht oder nur um ein geringes in der durch einen Pfeil angegebenen Drehrichtung mitgenommen wird. 



   Fig. 3 stellt die Impulsgeberscheiben dar, ausgebildet als Turbinenstufe, u. zw. h als Laufrad und g als Leitrad. Auch hier sind die Schaufeln, der Bewegung von Flüssigkeit und Umlaufscheibe entsprechend, schräg gerichtet und gekrümmt, um bereits als Turbinenstufe, d. h. drehmomenterzeugend zu wirken. 

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   In den Fig. 4 und 5 werden in einem kleineren Massstab im Schema die Apparate übertage gezeigt. In der Pfeilrichtung durchfliesst die Spülund Arbeitsflüssigkeit die Rohrleitung.   l   ist die Membran, welche die Impulse aus der Flüssigkeit aufzunehmen hat. 



   In Fig. 4 ist diese Membran unmittelbar mit dem mechanischen Zungenfrequenzmesser m verbunden. 



   In Fig. 5 ist im Gehäuse n der telefonartige Apparat untergebracht, welcher die mechanischen Schwingungen der Membran   l   in bekannter Weise in elektrische Spannungsstösse verwandelt. Diese elektrischen Spannungsstösse werden in ebenfalls bekannter Weise in dem Verstärker o verstärkt und alsdann auf die Anzeigeinstrumente p, q und z übertragen. p ist das erwähnte Zeigerinstrument bekannter Bauart, q ist ein akustisches Instrument, etwa ein Summer oder ein Lautsprecher bekannter Bauart, und z ist ein Zungenfrequenzmesser, in dem jedoch die Messzungen elektromagnetisch angeregt werden. Es kann wahlweise jedes dieser Anzeigeinstrumente allein oder in einer beliebigen Paarung verwendet werden. 



   PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Messen und überwachen der Drehzahl von vor Ort angeordneten, hydraulischen Antriebsmotoren für Tiefbohrer, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Antriebsmotor ein hydraulischer Impulsgeber verbunden ist, dessen frequenzmässig von der Drehzahl des Antriebsmotors abhängige Impulse über die Arbeitsflüssigkeit ein ausserhalb des Bohrloches an die hydraulische Leitung   angeschlossenes Überwachungs-   gerät beaufschlagen.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Impulsgeber als Schallerzeuger ausgebildet ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der als Schallerzeuger ausgebildete Impulsgeber aus zwei oder mehr relativ gegeneinander beweglichen und nahe aneinander gleichachsig angeordneten Lochscheiben besteht.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit zwei Lochscheiben, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Lochscheibe am Stator des Antriebsmotors befestigt und die andere Lochscheibe mit dessen Rotor gekuppelt ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Löcher einer, vorzugsweise der mit dem Rotor gekuppelten, Lochscheibe schräg zu den Achsen der Löcher der andern Lochscheibe stehen. EMI2.1 kennzeichnet, dass die Scheibenteile zwischen den Löchern turbinenschaufelartig ausgebildet sind.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das überwachungsgerät als membrangesteuerter Zungenfrequenzmesser ausgebildet ist.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das überwachungsgerät aus einer die Schallimpulse aufnehmenden Membran, einer die Membranausschläge in elektromagnetische Stösse umwandelnden Vorrichtung, einem Verstärker und einem dahintergeschalteten, die Frequenzen sichtbar oder hörbar machenden Anzeiger oder einem auf die Frequenzen ansprechenden Regelgerät für den Bohrer besteht.