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Differential-Tiefendruckmesser
Zur Tiefendruckmessung eines Erdöl-oder Erdgaslagers werden Tiefendruckmesser gebraucht, die sich voneinander, sei es durch die Art der Druckmessung (elektrisch, mechanisch oder hydrostatisch), sei es durch das Druckregistrierungselement (Entspannen und Komprimieren einer"Bourdoa"-Röhre, Komprimie-
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einerden. Die Empfindlichkeit der bestehenden Tiefendruckmesser ist verschieden und gestattet eine Registrerung des Tiefendruckes mit einer Fehlmessung von 0, 1 bis zu 1, 5 at.
In jüngster Zeit aber entstand eine Reihe von Problemen, die das Studium der Kurven bzw. des Anstieges des Tiefendrucks, die Bestimmung der Permeabilität der Zone um die Sondenbohrung, die Zunahme der Verstopfung der Verrohrungsbohrung (Skineffekt) und die Feststellung der Interferenz zwischen Sonde und den umliegenden Schichten betreffen, die einen Tiefendruckmesser sehr grosser Empfindlichkeit erforderlich machen, geeignet, auch sehr geringe Druckanstiege (unter 0, 01 at) aufzuzeichnen.
Verschiedene Typen von Tiefendruckmessern sind bekannt. So besteht das von H. Hügel konstruierte Gerät aus einer zentralen Röhre (Aussendurchmesser 32mm), in deren Innerem sich eine spiralförmige Stahl- feder befindet. Die Enden der Feder sind mit je einer Spindel verbunden. Die obere Spindel ist mit einem Uhrwerk gekuppelt.
Die untere Spindel trägt an ihrem Ende einen innenregistrierenden Schreibstift, der sich auf einem Papierblatt bewegt, das in einem an dem Apparat vorgesehenen Zylinder (Registrierkammer) befestigt ist.
In dem unteren Teil der zentralen Röhre befindet sich ein durchbohrter Nippel, umgeben von einem Faltenbalg aus Gummi. Die zentrale Röhre, der Nippel und der Gummibal sind mit Öl gefüllt. Der auf den Balg ausgeübte Druck komprimiert das Öl in der zentralen Röhre, der resultierende Druck aber wirkt auf die obere Spindel und verschiebt sie. Der Schreibstiftregistriert die Verschiebung. Während das Diagrammblatt feststeht, übermittelt das Uhrwerk eine Drehbewegung der unteren Spindel, der Feder, der oberen Spindel und dem Schreibstift. Auf diese Weise führt der Schreibstift eine kombinierte Bewegung aus, u. zw. nach einer geradlinigen und einer Kreiskomponente.
Gemäss der Erfindung erhält man die Aufzeichnung des Tiefendruckes mittels eines Tiefendruckmessers bis zu einer Grössenordnung einer Tausendstel Atmosphäre, indem man als druckanzeigendes Element eine, während der Messung von einem Uhrwerk mit konstanter Drehzahl in Umdrehung versetzte Kolbenstange benutzt, die sich zwischen zwei Kammern verschiebt, die unter einem etwas geringeren Druck als der Sondendruck stehen und zwischen welchen während der Messzeit eine zu messende Druckdifferenz herrscht.
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schnitt dargestellt.
Der Apparat zeigt an seinem Oberteil eine Befestigungsöse 1 für einen Metalldraht, an dem er in die Sonde eingelassen werden kann. Unter der Öse befindet sich die Kammer für das Uhrwerk 2, darunter die Kammer für das eigentliche Druckelement 3 und sodann die Registrierkammer 4. Das Uhrwerk 5 besitzt an seinem unteren Ende eine vierkantige Muffe. In der Kammer 3 für das Druckelement befindet sich eine
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Spiralfeder 7, die mit der Spindel 8 und dem Kolben 9 verbunden ist. Die Spindel 8 wird mittels der Dichtung 10 abgedichtet und geht in einem Vierkant aus, der mit der Muffe 6 des Uhrwerks gekuppelt ist. Zwischen dem oberen Ende der Spiralfeder und der Dichtung 10 befindet sich ein mit Bohrungen 18 versehener Körper 11, an dem die Hülse 12 sitzt.
Durch das Rückschlagventil 13 und den mit Bohrungen 18 versehenen Körper 11 kommuniziert die Presskammer 3 mit der Aussenluft. Der Kolben ist mittels der Dichtung 14 abgedichtet und trägt an seiner Unterseite den Schreibstift 15. In der Kammer 4 befindet sich die Innen- registriertrommel 16. versehen mit in geeigneter Weise sensibilisiertem Papier, auf dem ein entsprechender Schreibstift läuft. Im unteren Teil der Kammer 4 ist ein Rückverschlagventil 17 vorgesehen. Während die Registriertrommel stillsteht, erteilt das Uhrwerk der Spindel 8, der Spiralfeder 7, dem Kolben 9 und dem Schreibstift 15 eine Drehbewegung.
Die Arbeitsweise des Apparates ist folgende :
Durch die Rückschlagventile 13 und 17 wird in die Kammern 3 und 4 Pressluft eingebracht von einem geringeren als der in der Tiefe der Sonde herrschenden Druck. Nach Überprüfung des Dichthaltens wird der Apparat bis zur Sondensohle eingeführt. Sobald der Druck in der Sonde grösser ist als der in dem Apparat, öffnet sich das Rückschlagventil 13 und der Schreibstift verzeichnet die Druckänderung, da nun der Kolben 9 gegen die Kraft der Feder 7 nach oben gedrückt wird. Das erhaltene Diagramm wird mittels eines Mikroskops mit Millimeterteilung ausgewertet, das Ablesungen bis zu 0, 02 mm gestattet.
Es sei bemerkt, dass in Abhängigkeit des zu messenden Differenzdrucks Spiralfedern mit Gängen verschiedenenDrahtdurchmessers verwendet werden.
Die Kalibrierung des Apparates erfolgt mittels eines Gewichtsmanometers und braucht erst nach einer grossen Anzahl von Messungen wiederholt zu werden.
Der erfindungsgemässe Differentialtiefenmesser verzeichnet sehr kleine Druckänderungen (Tausendstel einer Atmosphäre) und ist dennoch einfach in seiner Bauart.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Differential-Tiefendruckmesser zur Messungund Aufzeichnung kleinster Druckänderungen bis zu einer Grössenordnung einer Tausendstel Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, dass als druckanzeigendes Element eine, während der Messung von einem Uhrwerk (5) mit konstanter Drehzahl in Umdrehung versetzte Kolbenstange (9) benutzt wird, die sich zwischen zwei Kammern (4 und 10) verschiebt, die unter einem etwas geringeren Druck als der Sondendruck stehen und zwischen welchen während der Messzeit eine zu messende Druckdifferenz herrscht.