DE1142811B - Tourenzaehler fuer Bohrturbinen - Google Patents

Tourenzaehler fuer Bohrturbinen

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DE1142811B
DE1142811B DED34004A DED0034004A DE1142811B DE 1142811 B DE1142811 B DE 1142811B DE D34004 A DED34004 A DE D34004A DE D0034004 A DED0034004 A DE D0034004A DE 1142811 B DE1142811 B DE 1142811B
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shut
pressure
piston
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drilling
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DED34004A
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English (en)
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John D Jeter
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Dresser Industries Inc
Original Assignee
Dresser Industries Inc
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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/02Fluid rotary type drives
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
    • E21B47/18Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
    • E21B47/24Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry by positive mud pulses using a flow restricting valve within the drill pipe

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Description

  • Tourenzähler für Bohrturbinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, welches besonders zur Bestimmung der Geschwindigkeit von Bohrmotoren, beispielsweise Turbobohrern, die beim Bohren von Tiefbohrungen verwendet werden, nützlich ist. Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Erzeugung von Druckstößen oder Druckschwankungen in einer strömenden Bohrflüssigkeit und insbesondere die Erzeugung solcher Stöße mit einer Geschwindigkeit, die der Geschwindigkeit des von der Bohrflüssigkeit angetriebenen Bohrmotors proportional ist, so daß die in dem Bohrloch strömende Flüssigkeitssäule zur Übertragung der Stöße zur Erdoberfläche hin benutzt werden kann.
  • Es ist bereits bekannt, einen flüssigkeitsgetriebenen Tiefbohrmotor, beispielsweise einen Turbobehre#r, für das Bohren eines Bohrloches zum Drehantrieb eines Bohrineißels zu verwenden. Im allgemeinen handelt es sich bei solchen Motoren um eine Turbine, und folglich hängt ihre Drehgeschwindigkeit wesentlich von dem zur Drehung des Meißels erforderlichen Drehmoment ab. Dieses Drehmoment kann während eines normalen Bohrvorganges in weiten Grenzen schwanken, und in der gleichen Weise kann daher auch die Geschwindigkeit der Turbine in weiten Grenzen schwanken, wenn sie nicht überwacht wird. Damit der Bohrvorgang richtig abläuft, ist es erwünscht, daß der Bedienungsmann die Geschwindigkeit der unten in der Bohrung laufenden Bohrturbine feststellen kann. Es gibt bereits einen Tourenzähler für Bohrturbinen, bei dem die Bohrturbine ein Kurvenstück antreibt, welches ein in den Spülflüssigkeitsstrom eingeschaltetes Absperrorgan periodisch betätigt. Der Spülflüssigkeitsstrom wird auf diese Weise entsprechend der Geschwindigkeit der Bohrturbine periodisch unterbrochen, und die sich daraus ergebenden Druckschwankungen können über Tage gemessen und zur Errechnung der Geschwindigkeit der Bohrturbine ausgewertet werden. Dieser Tourenzähler hat unmittelbare mechanische oder elektrische Verbindiin2en von der Bohrturbine nach über Tage befindlichen Anzeigegeräten hin zwar überflüssig gemacht, ist aber dort nicht anwendbar, wo die Spülflüssigkeit mit sehr großer Geschwindigkeit nach unten strömt. Wenn das der Fall ist, entstehen nahe der Sohle der Bohrung, wo der Tourenzähler angebracht ist, Drücke von mehreren hundert Atmosphären. Wenn diese Strömung unterbrochen werden soll, um eine genügende Druckschwankung zu erzeugen, sind sehr hohe Kräfte erforderlich. Diese können aber von einer Kurvensteuerung der obengenannten Art nicht aufgebracht werden.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Tourenzähler für Bohrturbinen od. dgl. zu schaffen, der in bekannter Weise in der Spülflüssigkeit der Geschwindigkeit der Bohrturbine entsprechende pulsierende Druckschwankungen erzeugt und dessen Arbeitsweise dabei unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit und dem Druck der Spülflüssigkeit ist.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein Tourenzähler für Bohrturbinen mit einem von der Bohrturbine steuerbaren Absperrglied, welches den Spülflüssigkeitsstrom entsprechend der Geschwindigkeit der Bohrturbine periodisch unterbricht, erfindungsgemäß so gestaltet, daß zur Steuerung des Absperrgliedes ein druckmittelbetätigter Kolbenantrieb vorgesehen ist, dessen Kolben sich in einem Zylinder befindet und auf der einen Seite laufend dem Druck stromabwärts von dem Absperrglied und auf der anderen Seite in dem Zylinder dem Druck stromaufwärts des Sitzes für das Absperrglied ausgesetzt ist, wobei ein Hilfsabsperrorgan, welches von der Bohrturbine periodisch geöffnet und geschlossen wird, den Druck in dem Zylinder abwechselnd entlastet und steigert, um das Absperrorgan hin und her gehen zu lassen. Vorzugsweise trägt das Absperrglied einen hohlen Ansatz, der einen Strömungsweg von der stromaufwärts gelegenen Seite des Absperrgliedes zu dem Zylinder bildet. Der Druck stromaufwärts des Absperrgliedes wird also der Unterseite des Kolbens zugeführt, während der niedrigere Druck stromabwärts von dem Absperrglied auf die Oberseite des Kolbens einwirkt. Wenn sich das Absperrglied auf seine Schließstellung zu bewegt, fällt der Druck stromabwärts ab, und das fährt zu einer Steigerung des an dem Kolben anliegenden Druckgefälles. Wenn also das Absperrglied näher an seinen Sitz herankommt und mehr Kraft zu seiner Verlagerung erforderlich ist, so wird diese Kraft auch durch Steigerung des Druckgefälles zur Verfügung ge- stellt. Das zur Steuerung des Druckes in dem Zylinder dienende Hilfsabsperrorgan kann von einer sehr kleinen Kraft in seiner Schließstellung gehalten werden. Aus diesem Grunde kann die Kraftübertragungsvorrichtung zwischen der Bohrturbine und dem Hilfsabsperrorgan viel kleiner und schwächer sein, als die Kraftübertragungsvorrichtung bei Tourenzählern der vorher genannten Art sein mußte, bei denen die Kraft von der Behrturbine unmittelbar auf das die Druckschwankungen erzeugende Absperrorgan übertragen werden mußte.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand von Zeichnungen. In diesen stellen dar Fig. la und lb ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung (die beiden Darstellungen bilden Fortsetzungen voneinander), Fig. 2 einen senkrechten Halbschnitt zur weiteren Veranschaulichung einer bevorzugten, in Fig. 1 a und 1 b in kleinerem Maßstab gezeigten Betätigungsvorrichtung für ein Steuerventil, Fig. 3 einen vergrößerten Halbschn#itt des Stoßgeberventils und der auf Druck ansprechenden Einrichtung zur Betätigung desselben, wobei das Ventil in der zurückgezogenen oder voll geöffneten Lage gezeigt ist, Fig. 4 eine Abwicklung eines Nockenarbeitsspieles der in Fig. 2 gezeigten Nocken, Fig. 5 ein Schema der gegenseitigen Bewegung des Nockens und des Steuerventils und Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 1 b.
  • Das dargestellte Werkzeug enthält, allgemein gesprochen, ein rohrförmiges Gehäuse oder einen Körper 10, der als ein Bestandteil in ein Bohrgestänge eingebaut werden kann. So kann er an seinem oberen Ende an dem Bohrgestänge 11 angeschraubt und an seinem unteren Ende an ein Verlängerungsstück 12 angeschlossen sein, welches seinerseits mit einem Turbobohrer oder einem anderen Tiefbohrmotor verbunden ist. Das Stoßerzeugungsgerät enthält in dem Gehäuse ein Stoßgeberventil 13, welches so betätigt werden kann, daß es den Fluß der Bohrflüssigkeit durch das Gehäuse in gewissen Zeitabständen einschränkt und dadurch Druckstöße oder Druckschwankungen in der strömenden Bohrflüssigkeit hervorruft. Es ist gezeigt, daß das Stoßgeberventil durch eine auf Druck ansprechende Einrichtung 14 betätigt wird, die so auf das Stoßgeberventil einwirkt, daß es sich in gewissen Zeitabständen in die geschlossene Stellung bewegt, um Stöße zu erzeugen. Die Betätigung der auf Druck ansprechenden Einrichtung wird ihrerseits durch ein Steuerventil 15 überwacht, welches den Druckabfall an der auf Druck ansprechenden Einrichtung in einem Maße steigert oder absenkt, welches der Geschwindigkeit proportional ist, mit der das drehbare Glied 16 durch den Turbobohrer gedreht wird. Der Turbobohrer treibt also ein drehbares Glied, welches das Steuerventil zeitlich abgestimmte Veränderungen des Druckgefälles an der auf Druck ansprechenden Einrichtung vornehmen läßt, so daß das Stoßgeberventil in gewissen Zeitabständen die Strömung in der Bohrflüssigkeitssäule einschränkt, um dadurch in einem Maße Stöße zu erzeugen, welches der Drehgeschwindigkeit des Turbobohrers proportional ist.
  • Es folgt nun eine ins einzelne gehende Beschreibung der dargestellten Ausführungsform. Das Stoßgeberventil besitzt einen ringförmigen Sitz 20 und ein damit zusammenwirkendes Ventilglied 21 zur Einschränkung der Strömung durch das Gehäuse. Aus einem später näher zu erklärenden Grunde sind der Sitz und das Ventilglied so ausgelegt, daß auch dann, wenn sich das Ventilglied in seiner voll geöffneten Stellung nach Fig. 3 befindet, ein Druckabfall über den Ventilsitz erfolgt.
  • Um die Wahrscheinlichkeit von Wasserschlägen zu vermindern, können in den Sitz oder das Ventilglied eine oder mehrere Nebenschlußrillen 22 eingeschnitten sein, so daß die Flüssigkeit auch dann weiterströmen kann, wenn das Ventilglied geschlossen ist.
  • Das Ventilglied ist so angebracht, daß es von der auf den Druck ansprechenden Einrichtung 14 auf den Sitz hin oder von diesem fort hin- und herbewegt werden kann. Die Ventillagerung enthält eine in dem Gehäuse 24 verschiebbare Kolbenstange 23 mit einem Kolben 25 an ihrem unteren Ende. Der Kolben 25 geht in einem Zylinder 26 hin und her. Die obere Seite des Kolbens ist über Durchlässe 27 laufend dem in Strömungsrichtung unterhalb des Sitzes 20 herrschenden Flüssigkeitsdruck ausgesetzt. Es sind auch Einrichtungen vorgesehen, um die untere Fläche des Kolbens laufend dem in Strömungsrichtung über dem Sitz herrschenden Druck auszusetzen. Zu diesen Einrichtungen gehört ein hohler Abschnitt der Kolbenstange 23, der über einen Durchlaß 28 des Ventilgliedes in einem Ansatz oder Zapfen 29 des Ventilgliedes mündet. Dieser Zapfen bildet eine Fortsetzung des Durchlasses 28 und besitzt mehrere enge Schlitze 30. Die Schlitze 30 sind genügend klein gemacht. um Sand oder andere in der Bohrflüssigkeit befindliche Partike.Ichen auszusieben, wenn die Bohrflüssigkeit durch die Schlitze fließt. Die Schlitze werden durch diese Partikeln nicht verstopft, weil die nach unten hinter den Zapfen strömende Hauptmenge der Bohrflüssigkeit die Teilchen fortwäscht.
  • Bei dem vorstehenden Aufbau, bei dem laufend ein Druckabfall über den Sitz 20 erfolgt und die oberen und unteren Seiten des Kolbens 25 laufend dem Druck der Flüssigkeit stromabwärts bzw. stromaufwärts des Sitzes ausgesetzt sind, drückt der stromaufwärtige Druck das Ventilglied nach oben, um den Strom der Flüssigkeit einzuschränken. Dadurch. daß der Zylinder 26 in noch näher zu beschreibender Weise periodisch zu einem Punkt stromabwärts des Sitzes geöffnet wird, kann eine hin- und hergehende Bewegung des Ventilgliedes in zeitlicher Abstimmung mit dem periodischen öffnen hervorgerufen werden. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die wirksame Querschnittsfläche des Kolbens 25 größer ist als die wirksame Fläche des Durchlasses 31, so daß dann, wenn der Zylinder 26 nicht geöffnet ist, das Ventilglied immer zwangläufig C nach oben gegen seinen Sitz gedrückt wird. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um die von der auf den Druck ansprechenden Einrichtung auf das Ventilglied 20 in Richtung nach oben ausgeübte Kraft so zu begrenzen, daß sie einen vorbestimmten Höchstwert nicht überschreitet. Anders gesprochen begrenzen diese Einrichtungen den Druckabfall über den Sitz 20 bei der Schließbewegung des Ventilgliedes 21 so, daß dieses Druckgefälle niemals einen vorbestimmten Höchstwert überschreiten kann. Die Amplitude der in dem fließenden Flüssigkeitsstrom durch die Bewegung des Ventilghedes 21 auf seinen Sitz zu erzeugten Stöße hält sich folglich unabhängig von Änderungen der Strömungsstärke durch das Werkzeug auf einem verhältnismäßig gleichbleibenden Wert.
  • Die Einrichtungen, mit denen das erreicht wird, enthalten nachgiebige Mittel, wie eine Feder 321 deren eines Ende an einem von der Kolbenstange 23 getragenen Ring 33 anstößt, während das andere Ende an dem Kolben 25 anliegt. Der Kolben 25 kann auf der Kolbenstange entlanggleiten. Durch geeignete Vorspannung der Feder 32 wird dann die durch den Kolben 25 nach oben ausgeübte Kraft durch einen Wert begrenzt, der von der Vorspannung und der Belastungsgröße der Feder abhängt. Wenn ein Gefälle anfänglich auf den Kolben 25 einwirkt, bewegen sich so der Kolben, die Feder und die Kolbenstange als Ganzes nach oben. Wenn das geschieht, steigt das Gefälle über den Sitz 20, was zum Ansteigen der nach unten gerichteten, dem Schließen des Ventilgliedes 21 entgegenwirkenden Kraft führt. Sobald diese nach unten gerichtete Kraft der Kraft gleicht, die der Vorspannung der Feder 32 gleicht, beginnt der Kolben 25 auf der Kolbenstange zu gleiten, bis er den Anschlag 34 erreicht. Während dieser gleitenden Bewegung bewegt sich das Ventilglied nur gerade genug nach oben, um das Druckgefälle über das Ventilglied und daher die auf das Ventilglied nach unten einwirkende Kraft so weit zu steigern, um die Belastungshöhe der Feder 32 aufzuheben und dadurch die Schließ- und öffnungskräfte im Gleichgewicht zu halten. Da die Belastungshöhe der Feder klein gehalten werden kann, kann die Vorspannung der Feder 32 so gewählt werden, daß sie die Amplitude der erzeugten Stöße bestimmt.
  • Man sieht also, daß bei dieser Anordnung eine durch das Druckgefälle über den Ventilsitz aufgebrachte Ventilöffnungskraft so weit gesteigert wird, bis sie einer vorbestimmten, von der auf Druck ansprechenden Einrichtung erzeugten Ventilschließkraft das Gleichgewicht hält, und daß eine weitere Bewegung der auf den Druck ansprechenden Einrichtung im Sinne einer Steigerung der Ventilschließkraft sich kaum in einer Steigerung des Druckgefälles über den Ventilsitz auswirkt. Der Schließgrad des Ventils verändert sich allerdings mit der Flüssigkeitsstromstärke insofern, daß bei hohen Werten ein geringer(-r Schließgrad erreicht wird als bei geringerer Strömungsstärke. Auf diese Weise bleiben die Stoßamplituden bei Veränderungen der Strömungsstärke eher gleich, als es dort der Fall sein würde, wo das Stoßgeberventil ohne Rücksicht auf die Strömungsstärke vollkommen geschlossen würde.
  • Es sind Einrichtungen vorgesehen, um das Druckgefälle, dem die auf Druck ansprechende Einrichtung ausgesetzt wird, so zu steuern, daß das Stoßgeberventil mit einer der Geschwindigkeit des Turbobohrers proportionalen Geschwindigkeit betätigt wird. Diese Einrichtungen können solche sein, die den Zylinder 26 und damit die stromaufwärtige Druckseite des Kolbens 25 in bestimmten Zeitabständen gegenüber einem Punkt stromabwärts des Sitzes 20 öffnen, um dadurch abwechselnd höhere und niedrigere Druckgefälle auf die auf den Druck ansprechende Einrichtung einwirken zu lassen. Die öffnungsfrequenz ist der Geschwindigkeit des Tiefbohrmotors proportional, und daher ist auch die Betätigung des Stoßgeberventils 13 dieser Geschwindigkeit proportional. Die öffnungseinrichtung enthält ein Steuerventil mit einem Ventilsitz 35 mit einem in den Zylinder 26 mündenden inneren Durchlaß 36. Ein Ventilglied, wie eine Kugel 37, wird von einem hin- und hergehenden Ventilkopf 38 so getragen, daß sie abwechselnd auf den Sitz 35 aufgesetzt bzw. davon abgehoben wird. Auf diese Weise wird der Zylinder 26 auf Grund der hin-und hergehenden Bewegung des Kopfes 38 periodisch über den Durchlaß 39 an eine stromabwärts des Sitzes 20 gelegene Stelle angeschlossen.
  • . Es sind Einrichtungen vorgesehen, um das Ventilglied (Kugel 37) im Kreislauf mit einer Geschwindigkeit zu schließen und anzuheben, die der Drehgeschwindigkeit des Turbobohrmotors proportional ist. So ist am unteren Ende des Gerätes eine Welle 40 angebracht, die von einem Ausleger 41 berührt wird, der seinerseits von einem mit der Turbinenwelle des nicht näher dargestellten Turbobohrers verbundenen Antriebsglied 42 getragen wird. Das obere Ende der Welle 40 treibt durch eine überholkupplung 44 ein geeignetes Reduziergetriebe 43. Die überholkupplung 44 hat den Zweck, sicherzustellen, daß das Getriebe und der darüberliegende Mechanismus nur in einer Richtung betrieben werden können. Die Ausgangsseite des Getriebes ist mit der unteren Kurve eines Paares von Kurvenstücken 45 und 46 verbunden. Das untere Kurvenstück 45 ist drehbar im Gehäuse 24 gelagert, während das obere Kurvenstück 46 darin eine hin-und hergehende Bewegung ausführen kann, jedoch mittels eines Stiftes 47 an einer Drehung gehindert wird. Der Stift 47 läuft in einem Schlitz 48 in einem Kolben 49. Der Kolben 49 ist über ein Verlängerungsstück 50 mit dem Ventilkopf 38 verbunden.
  • Eine Sicherung des Kolbens 49 gegen Drehung ist durch den Stift 51 gegeben, der in dem Schlitz 52 des Kolbens gleitet und von einem in dem Gehäuse befestigten Lager 53 getragen wird.
  • Die einander berührenden Flächen 54 und 55 der Kurvenstücke sind so gestaltet, daß bei Drehung des unteren Kurvenstückes 45 das obere Kurvenstück 46 wie ein Kurventaster eine hin- und hergehende Bewegung vollführt. Die Kurvenstücke können beispielsweise zueinander passende, symmetrische Axialbewegungsmantelkurven mit folgenden Abschnitten sein: plötzlicher 6-mm-Abfall, 15' Ruhe, gleichmäßiges Ansteigen um 6 mm über 150', 15' Ruhe und plötzlicher Abfall im genannten Maße. Fig. 4 zeigt eine Abwicklung eines Kurvenkreislaufes. Man sieht daraus, daß der Kurventaster 46 allmählich angehoben wird, um die Kugel 37 aufsitzen zu lassen, und dann plötzlich zurückgezogen wird, um die Kugel vom Sitz zu entfernen. Durch die vorstehende Anordnung wird die Drehbewegung des Drehgliedes 40 in eine hin-und hergehende Bewegung umgewandelt, und diese wird ausgenutzt, um die öffnung der auf den Druck ansprechenden Einrichtung zu steuern. Die Anordnung arbeitet insofern zwangläufig, als zwischen der Drehzahl der Welle 40 und der Anzahl der unter Steuerung durch das Steuer- oder Pilotventil 15 erzeugten Stöße eine bekannte, zahlenmäßige Verbindung besteht.
  • Es sind Einrichtungen vorgesehen, um die Schließdauer des Steuerventils während jedes Kurvenkreislaufes einzustellen und damit die Stoßlänge oder -dauer zu regeln, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, daß das Steuerventil zuverlässig geschlossen wird. Diese Einstellbarkeit wird dadurch geschaffen, daß der Sitz 35 in den Körper 14 eingeschraubt wird, so daß der Zeitabschnitt, während dessen die Kugel 37 während jedes Kurvenkreislaufes sich in geschlossener Stellung befindet, einstellbar ist. So wird bei Verstellung des Sitzes 35 nach oben die Kuge,1 37 während eines kleineren Teiles des Kurvenkreislaufes in der geschlossenen Stellung gehalten, während bei Verstellung des Sitzes nach unten die Kugel für längere Zeit in der geschlossenen Stellung bleibt. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Kurven die Fähigkeit haben, die Kugel um einen Abstand D (Fig. 4) zu bewegen. Wenn die Kugel während des BewegungskreiS7 laufes eher aufsetzt, so bleibt sie für einen längeren Teil des Kurvenkreislaufes geschlossen, und umgekehrt. Um den Sitz in der eingestellten Lage festzuhalten, ist eine Anschlagmutter 56 vorgesehen.
  • Man kann auch die Kugel nach oben und unten verstellbar machen, um die Stoßdauer in ähnlicher Weise zu steuern.
  • Um die vorstehend erwähnte Einstellung des Sitzes oder der Kugel zu gestatten und gleichzeitig das Aufsetzen der Kugel zu gewährleisten, ohne daß es erforderlich wäre, die Anordnung mechanisch in sich zu verbinden, ist der Kurventaster 46 gegenüber dem Kolben 49 verschiebbar angeordnet, wobei er durch eine Feder 58 nach unten gegen eine Schulter 57 an den Kolben gedrückt wird. Das andere Ende der Feder stößt gegen einen von dem Kolben 49 getragenen Ring 59. Man erkennt, daß bei dieser Anordnung die obere Kurve, die Feder und der Kolben 49 während des ersten Teiles des Kurvenkreislaufes so lange als Ganzes nach oben gehen, bis die Bewegung durch Aufsetzen der Kugel (angezeigt bei A in Fig. 5) aufgehalten wird. Im Anschluß daran setzt der Kurventaster 46 die Aufwärtsbewegung fort und drückt die Feder 58 zusammen, bis Punkt B des Kreislaufes erreicht wird (Fig. 5). Zu dieser Zeit wird der Kurventaster zur Anlage an die Schulter 57 zurückgezogen und die ganze aus Kurventaster, Kolben und Kugel bestehende Anordnung unter dem Einfluß der Feder 67 plötzlich nach unten bewegt. Der Abstand zwischen den Punkten A und B bestimmt die Stoßlänge, und da die Stellung des Punktes A auf dem geneigten Teil der Kurve der Fig. 5 durch Einstellung des Ventilsitzes 35 verändert werden kann, kann die Stoßlänge eingestellt werden.
  • Es wird nun auf Fig. 1 b und 6 Bezug genommen, aus denen man ersehen kann, daß das wellenartige Drehglied 40 im oberen Ende gleichachsig mit dem Gehäuse 24 liegt, während sein unterer Teil nach außen abgebogen ist, so daß das untere Ende der Welle 40 seitlich von der Gehäuseachse liegL Wie Fig. 6 erkennen läßt ', ist die Anordnung so getroffen, daß eine die Achse der Welle 40 enthaltende Ebene auch die Achse des Gehäuses 24 und die Achse des Turbobohrers enthält. Der Ausleger 41 liegt seitlich von dieser Ebene und ist parallel dazu angeordnet, so daß er eine im rechten Winkel zu der obenerwähnten Ebene gerichtete Drehkraft auf die Welle einwirken läßt. Bei dieser Anordnung wird die Kraft auf einem Mindestwert gehalten, welche dazu neigen würde, die Welle in bezug auf das Gehäuse oder den Turbebohrer radial unter Druck zu setzen.
  • Es sind auch Vorkehrungen getroffen, um die überholkupplung, das Reduziergetriebe und die Kurven in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse wirksam abzudichten. So ist das untere Ende des Gehäuses mittels einer biegsamen Hülle 60 dicht an die Welle 40 angeschlossen. Das obere Ende der Hülle sitzt abdichtend an einem Lager 61, welches am Gehäuse 24 befestigt ist. Das untere Ende der HWIe sitzt abdichtend an einem Lager 62 des unteren Endes der Welle 40. An der Hülle ist zur Berührung mit dem Ausleger 41 ein Verschleißring 63 aus Gummi od. dgl. befestigt. Man sieht, daß das untere Ende der Hülle eine Abdichtung mit dem Kopf des Lagers bei 64 herbeiführt und daß der Verschleißring sich über den Kopf des Lagers 62 erstreckt, um bei 65 eine weitere dichte Stelle zu bilden. Durch diese Anordnung ist die b#iegsame Hülle abdichtend über dem Ende der Welle angebracht. Der Gleitvorgang tritt zwischen dem Hüllenabschlußlager und der Welle und zwischen dem Verschleißring und dem Ausleger auf. die Gleitflächen erstrecken sich je- doch nicht vom Inneren zum Äußeren der Dichtungsstellen.
  • Das andere Ende ist durch einen sogenannten hy- drostatischen Kompensator abgedichtet. Dieser enthält einen Balg 66, dessen eines Ende abdichtend an dem Gehäuse 24 sitzt und dessen anderes Ende abdichtend an dem Ventilkopf 38 sitzt. Dieser Balg dehnt sich aus und zieht sich zusammen, um Änderungen des Bezugsdruckes zu gestatten, so daß die Gesamtdrücke außerhalb und innerhalb des abgedichteten Gehäuses die gleichen sind. Auf diese Weise verursachen Ausdehnungen und Volumenverminderungen der Flüssigkeit innerhalb des abgedichteten Gehäuses hohe Bezugsdrücke und die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 49 und des Verlängerungsstückes 50 keine merklichen Druckgefälle. Da sich die Arbeitsweise des Gerätes aus dem Vorstehenden ergibt, braucht hier nur noch eine kurze Erläuterung gegeben zu werden.
  • Wenn der Turbobohrer gedreht wird, wird die Welle 40 mit einer entsprechenden Geschwindigkeit gedreht. Die Wellengeschwindigkeit wird in dem Reduziergetriebe 43 herabgesetzt, was dazu führt, daß sich das untere Kurvenstück 45 mit verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit dreht. Wenn sich dieses Kurvenstück dreht, ],ißt es das Kurvenstück 46 hin-und hergehen. Das Kurvenstück, die Feder 58 und der Kolben 49 bewegen sich als Ganzes so weit nach oben, bis die Kugel 37 aufsitzt. Danich fährt das Kurvenstück- mit seiner aufwärts gerichteten Bewegung fort. Das daraus resultierende Schließen des Steuerventils 15 läßt den Druck im Zylinder 26 ansteigen und treibt dadurch den Kolben 25 nach oben, um das Ventilglied 21 nach oben zu bewegen und den Flüssigkeitsstrorn durch die öffnung einzuschränken. Bei weiterer Drehung der Kurve 45 kann das Kurvenstück, unterstützt durch die Feder 67, nach unten abfallen, um ein Steuerventil zu öffnen, welches den Zy- linder 26 zu einem Punkt unterhalb des Sitzes 20 hin öffnet.
  • Die Reihe der von dem Stoßgeberventil erzeugten Stöße wird in Form von Druckwellen in der strömenden Flüssigkeitssäule in dem Bohrgestänge nach oben übertragen. Diese Stöße können an der Erdoberfläche, beispielsweise mit einem Mikrophon od. dgl., festgestellt und dann durch dem Fachmann bekannte Instrumente in eine Anzeige der Drehzahl des Turbobohrers umgewandelt werden.

Claims (2)

  1. PATEN TAN.S PR 0 CH i-1. Tourenzähler für Bohrturbinen niit einem von der Bohrturbine steuerbaren Absperrglied, welches den Spülflüssigkeitsstrom entsprechend der Geschwindigkeit der Bohrturbine periodisch unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Absperrgliedes (21) ein druckmittelbetätigter Kolbenantrieb vorgesehen ist, dessen Kolben (25) sich in einem Zylinder (26) befindet und auf der einen Seite laufend dem Druck stromabwärts von dem Absperrglied und auf der anderen Seite in dem Zylinder dem Druck stromaufwärts des Sitzes für das Absperrglied ausgesetzt ist, wobei ein Hilfsabsperrorgan (15), welches von der Bohrturbine periodisch geöffnet und geschlossen wird, den Druck in dem Zylinder abwechselnd entlastet und steigert, um das Absperrorgan hin und her gehen zu lassen.
  2. 2. Tourenzähler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen hohlen Ansatz (29) des Absperrgliedes (21), der einen Strömungsweg von der stromaufwärts gelegenen Seite des Absperrgliedes zu dem Zylinder bildet. i. Tourenzähler nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (25) in iedernder Verbindung (32) mit dem Absperrglied (21) steht, um die das Absperrglied gegen seinen Sitz drückende Kraft zu begrenzen. 4. Tourenzähler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (25) gegen die Kraft einer Feder (32) auf einer Kolbenstange (23) im Schließsinne des Absperrorgans verschiebbar ist. 5. Tourenzähler nach Ansprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Hilfsabsperrorgans (15) einstellbar ist, um die Länge der Schließzeit verändern zu können. 6. Tourenzähler nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Kurvenstücke (45, 46) für das Hilfsabsperrorgan, von denen die eine in federnder Verbindung mit dem Absperrglied (37) des Hilfsabsperrorgans steht. 7. Tourenzähler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Kurvenstücke (46) gegenüber dem Absperrglied (37) des Hilfsabsperrorgans verschiebbar ist, wobei eine Feder (58) das Absperrglied (37) bis zum Aufsetzen auf seinen Sitz zusammen mit dem Kurvenstück (46) bewegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1208 418.
DED34004A 1960-03-21 1960-08-11 Tourenzaehler fuer Bohrturbinen Pending DE1142811B (de)

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