DE157908C

DE157908C -

Info

Publication number: DE157908C
Application number: DENDAT157908D
Authority: DE

Description

'■wtctfa (α-Ma ''■ wtctfa (α-Ma' - - . - S- -. - S.

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um den Verlauf von Bohrlöchern, d. h. ihre Abweichungen von der Senkrechten in jeder Höhenlage fortlaufend festzustellen. Bei dem bisherigen Verfahren zum Messen der Bohrlochneigung wird an einem Lotungsseil ein Gewicht von Tage aus eingelassen und im Bohrloch befestigt, so daß ein Spannen des Meßseiles derart ermöglichtThe present invention relates to a method for the course of boreholes, d. H. continuously determine their deviations from the vertical at any altitude. In the previous method for measuring the borehole inclination, a weight from days is inserted into a plumbing cable and fastened in the borehole so that the measuring cable can be tensioned in this way

ίο wird, daß aus der Abweichung des gespannten Meßseiles am Fadenkreuz sich die Abweichung des Bohrloches feststellen läßt. Diese Vorrichtung ist nur dann verwendbar, wenn das Lotungsseil nicht an der Bohrlochwandung anliegt, denn sobald das Rohr eine Krümmung macht, wird die Abweichung an dem am Kopf des Bohrloches befestigten Fadenkreuz stets dieselbe bleiben, wenn das am Lotungsseil hängende Gewicht tiefer geht, da das Seil sich an die Bohrlochwandung anlegt und so eine gerade Verbindung zwischen dem Mittelpunkt der betreffenden Bohrlochstelle und dem Lotungsseilaufhängepunkt nicht mehr möglich ist. Die letztere Bedingung ist aber für die richtige Bestimmung von solchen Bohrlöchern, deren Richtung sich verschiedentlich ändert, unbedingt erforderlich.ίο becomes that from the deviation of the strained The deviation of the borehole can be determined using the measuring rope on the crosshair. This device can only be used if the plumbing rope is not in contact with the borehole wall, because as soon as the pipe has a Makes curvature, the deviation at the crosshair attached to the head of the borehole will always remain the same if that The weight hanging on the plumbing rope goes deeper as the rope attaches to the wall of the borehole creates a straight connection between the center point of the borehole in question and the plumbing rope suspension point is no longer possible. The latter condition, however, is for the correct determination of such boreholes, the direction of which changes differently, absolutely necessary.

Ferner wurde bisher eine unter dem Namen Stratameter bekannte Vorrichtung benutzt, durch die das .Aufstellen eines erbohrten Kernes in seiner früheren Richtung gegenüber dem Meridian ermöglicht wird. Bei dieser Vorrichtung ist in einem in das Bohrloch gesenkten Zylinder eine Magnetnadel angeordnet, die durch ein Uhrwerk zu einer gewissen Zeit festgestellt wird, so daß der im Kernrohr enthaltene, abgerissene Kern über Tage in die Stellung gebracht werden kann, die er im Bohrloch inne hatte. Diese Vorrichtung ist durch Hinzufügen eines abschnellenden Lotes so verbessert worden, daß mit ihr neben dem Streichen auch das Fallen der Schichten in Bohrlöchern bestimmt werden kann. Der Mangel dieser Vorrichtung besteht darin, daß sie nur dann zuverlässig wirkt, wenn Eisen in naher Entfernung nicht vorhanden ist. Die Vorrichtung ist bezüglich der Feststellung des Streichens dann nicht zu verwenden, wenn es sich um Messungen in Löchern mit Futterrohren handelt, also bei Bohrlöchern im weichen und schwimmenden Gebirge; denn hier üben die Eisenmassen der Futter- bezw. Bohrrohre einen so starken Einfluß auf die Magnetnadel aus, daß diese bei mehreren Messungen an derselben Stelle häufig verschiedene Angaben macht.Furthermore, a device known under the name Stratameter has been used so far, by setting up a drilled core in its previous direction the meridian is made possible. This device is in one in the borehole lowered cylinder arranged a magnetic needle, which is determined by a clockwork at a certain time, so that the The torn core contained in the core tube can be brought into position for days that he had in the borehole. This device is by adding a snap-off Plumb bobs have been improved so that in addition to painting, the falling of the layers in boreholes can also be determined can. The shortcoming of this device is that it is only reliable works when iron is not available at close range. The device is re not to use the finding of the deletion when it comes to measurements acts in holes with casing pipes, i.e. in drill holes in soft and floating ones Mountains; because here the iron masses of the fodder and Drill pipes such a strong one Influence on the magnetic needle from the fact that it takes several measurements at the same point often gives different information.

Den genauen Stand des Bohrloches zu wissen, ist aber von größter Wichtigkeit, besonders bei dem Abteufen von Schächten nach der Gefriermethode, da hier die Gefrierrohre, die in die vorher fertig gestellten Bohrlöcher gesteckt werden, nur um ein bestimmtes Maß voneinander entfernt sein dürfen. Wird dieses überschritten, so schließt sich die Frostmauer an der betreffenden Stelle nicht und es erfolgt daher beim Abteufen hier ein Durchbruch. Kennt man jedoch den genauen Stand der Löcher, so kann man an der gefährlichen Stelle ein weiteres Loch niederbringen und so dem Übel vorbeugen.Knowing the exact position of the borehole is of the utmost importance, especially when sinking shafts according to the freezing method, since here the freezing pipes, which are inserted into the previously completed drill holes, just to make a specific one Measure away from each other. If this is exceeded, the frost wall closes on the relevant one Do not place and therefore there is a breakthrough here when sinking. One knows but the exact position of the holes, so you can dig another hole at the dangerous place and so that Prevent evil.

Bei dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung werden die Abweichungen des Bohrlochs von der Senkrechten dadurch ermittelt, daß durch eine in dem BohrlochIn the method according to the present invention, the deviations of the Borehole from the vertical determined that through one in the borehole

hinabgleitende Vorrichtung der Verlauf der Abweichungen selbsttätig aufgezeichnet wird. Hierbei wird ein die Aufzeichnungsvorrichtung tragender Behälter mittels eines Längs-Schlitzes an einem in dem Bohrloch verankerten Seil so entlang geführt, daß eine unbeabsichtigte Drehung des Behälters bei seinem Abwärtsgleiten vermieden \vird. In dem Behälter ist ein mit seiner Spitze diedownward sliding device the course of the deviations is automatically recorded. Here, a container carrying the recording device is opened by means of a longitudinal slot guided along a rope anchored in the borehole so that inadvertent rotation of the container at its downward slide \ v is avoided. In the container is one with its tip

ίο Abweichungen des Bohrlochs von der Senkrechten auf einer kugelförmigen Kappe aufreißendes Pendel in einem Kugellager o. dgl. aufgehängt.ίο Deviations of the borehole from the vertical Suspended on a spherical cap tearing pendulum in a ball bearing or the like.

Eine Vorrichtung zur Ausübung des neuen Verfahrens ist auf den Zeichnungen veranschaulicht. An apparatus for practicing the new method is illustrated in the drawings.

Fig. ι ist ein Längsschnitt durch den dieFig. Ι is a longitudinal section through the

Aufzeichnungsvorrichtung tragenden Behälter.Container carrying recording device.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch diesen Behälter nach der Linie A-B in Fig. 1.FIG. 2 is a cross section through this container along the line AB in FIG. 1.

Fig. 3 zeigt das zum Aufzeichnen dienende Pendel und den Pendelträger in größerem Maßstabe.Fig. 3 shows the pendulum used for recording and the pendulum carrier on a larger scale Scale.

Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie C-D in Fig. 3.FIG. 4 is a cross section along the line CD in FIG. 3.

Fig. 5 ist ein Schnitt nach Linie E-F der Fig. ι in größerem Maßstabe.Fig. 5 is a section along line EF of Fig. Ι on a larger scale.

Fig. 6 zeigt ein Bohrloch und das in ihm verankerte Führungsseil, wobei die Abweichungen übertrieben groß gezeichnet sind. Fig. 7 ist das Diagramm einer durch das Pendel bewirkten Aufzeichnung der Bohrlochabweichungen. Fig. 6 shows a borehole and the guide rope anchored in it, the deviations are drawn exaggeratedly large. Fig. 7 is a graph of a pendulum plotting of borehole deviations.

Sollen die Abweichungen eines Bohrloches nach dem neuen Verfahren festgestellt werden, so wird zunächst ein Seil α in das Bohrloch hinabgelassen und auf der Bohrlochsohle einseitig durch Widerhaken o. dgl. verankert. Über Tage wird das Seil α ebenfalls mögliehst exzentrisch zur Bohrlochöffnung angespannt. Dieses gespannte Seil stellt entsprechend den Windungen und Krümmungen des Bohrloches einen gebrochenen Linienzug dar, dessen Ecken abgerundet sind. An diesem gespannten Führungsseil α entlang wird mittels eines Hängeseiles b ein luftdicht verschlossener, zweckmäßig zylindrischer Behälter c hinabgelassen. Um den Behälter genau in der Mitte des Loches zu halten, sind oben und unten in Ansätzen d federnde Führungen e angebracht (Fig. 5). Unten ist der Behälter mit einem Gewicht f versehen, um ein schnelles Hinablassen des Behälters entgegen dem Auftrieb des Wassers zu ermöglichen. If the deviations of a borehole are to be determined according to the new method, a rope α is first lowered into the borehole and anchored on the bottom of the borehole by barbs or the like. Above ground, the rope α is also tensioned as eccentrically as possible to the borehole opening. This tensioned rope represents a broken line, the corners of which are rounded, corresponding to the windings and curvatures of the borehole. On this tensioned guide rope α along an airtight, suitably cylindrical container c is lowered by means of a suspension rope b. In order to keep the container exactly in the middle of the hole, resilient guides e are attached at the top and bottom in lugs d (Fig. 5). At the bottom of the container is provided with a weight f to enable the container to be lowered quickly against the buoyancy of the water.

Der Behälter c mit den Ansätzen d am oberen und unteren und dem Gewicht / am unteren Ende ist in der ganzen Länge mit einem Ausschnitt g versehen, der um die Hälfte des Durchmessers des Seiles α bis über die Mitte des Behälters reicht und an beiden Enden zur Vermeidung der Seilabnutzung abgerundet ist. Der Behälter c wird so in das Loch hineingelassen, daß das gespannte Führungsseil α durch den Schlitz g hindurchgeht, und es wird hierdurch verhindert, daß der Behälter sich unbeabsichtigterweise drehen kann, da das Seil α nie genau in der Mitte des Rohres sich befindet. Der Behälter wird dagegen zwangläufig gedreht, wenn das Führungsseil in seinem Verlauf auf die andere Seite des Schlitzes kommt; in diesem Falle muß sich der Behälter so drehen, daß die Öffnung des Schlitzes stets nach der Seite zeigt, wo das Seil α sich befindet. Das gespannte Führungsseil α ist für das neue Verfahren von wesentlicher Bedeutung; es dient nicht zum Loten, sondern zur Drehung des Behälters entsprechend den Abweichungen' des Bohrloches. The container c with the lugs d at the upper and lower and the weight / at the lower end is provided in its entire length with a cutout g , which extends by half the diameter of the rope α to over the middle of the container and at both ends to Avoidance of rope wear is rounded. The container c is let into the hole so that the tensioned guide rope α passes through the slot g , and this prevents the container from rotating inadvertently because the rope α is never exactly in the center of the pipe. The container, however, is inevitably rotated when the guide rope comes in its course to the other side of the slot; in this case the container must rotate so that the opening of the slot always points to the side where the rope α is located. The tensioned guide rope α is essential for the new method; it is not used for plumbing, but for rotating the container according to the deviations of the borehole.

In dem Behälter c befindet sich die Vorrichtung zum Aufzeichnen der Abweichungen des Bohrloches von der Senkrechten. In dem Zylinder h des Behälters c ist ein oben in eine Spitze auslaufendes Pendel i mittels Stützen k in irgend einer Weise fleischwebend aufgehängt. Über der Pendelspitze ist eine Klappe / angeordnet, die innen entsprechend der kugeligen Fläche, in der die Pendelspitze schwingt, gestaltet ist. Die Kappe Z ist oben mit einem Zapfen 0 versehen und wird einerseits in einer Rinne m am oberen Ende des Zylinders h und andererseits durch die Wandungen einer Überwurfmutter η geführt. In der Rinne m stützt sich die Kappe / gegen einen elastischen Ring oder gegen eine Federp, während sie gleichzeitig mit ihrer Innenfläche die Pendelspitze berührt.The device for recording the deviations of the borehole from the vertical is located in the container c. In the cylinder h of the container c , a pendulum i tapering to a point at the top is suspended in a kind of flesh-floating manner by means of supports k. A flap / is arranged above the pendulum tip, the inside of which is designed according to the spherical surface in which the pendulum tip swings. The cap Z is provided with a pin 0 at the top and is guided on the one hand in a channel m at the upper end of the cylinder h and on the other hand through the walls of a union nut η. In the channel m , the cap / is supported against an elastic ring or against a spring p, while at the same time it touches the pendulum tip with its inner surface.

Oberhalb des Zylinders h ist in dem Gehäuse c eine Magnetspule q angebracht, deren Kern r bei Unterbrechung des durch die Spule fließenden Stromes auf den Zapfen ο der Kappe fällt. Die Magnetspule erhält ihren Strom durch ein in den Behälter c eingesetztes Element s, und in die zur Magnetspule führende Leitung ist eine Kontaktwalze t eingeschaltet, auf der mit der Leitung verbundene Kontaktfedern schleifen. Die Kontaktwalze t ist durch ein Räderwerk mit einer Windetrommel u verbunden, auf der ein über Tage befestigter Draht ν aufgewunden ist. Die Übersetzung des Räder- \verkes ist so gewählt, daß bei etwa 40 m Drahtabwickelung, d. h. 40 m Teufe, die Kontaktwalze eine halbe Umdrehung zurückgelegt hat. Für gewöhnlich ist der Stromkreis durch die Kontaktwalze geschlossen; nach jeder halben Umdrehung der Kontaktwalze kommt jedoch eine der Kontaktfedern mit einem isolierten Teil der Kontaktwalze in Berührung, so daß der Stromkreis unterbrochen wird. Der Magnetkern r fällt daher auf den Kappenzapfen 0, und die Pendel-Above the cylinder h in the housing c there is a magnetic coil q , the core r of which falls on the pin ο of the cap when the current flowing through the coil is interrupted. The magnetic coil receives its current through an element s inserted into the container c , and a contact roller t is connected in the line leading to the magnetic coil, on which contact springs connected to the line slide. The contact roller t is connected by a gear train to a winding drum u on which a wire ν fastened above ground is wound. The translation of the gears is chosen so that at about 40 m of wire unwinding, ie 40 m depth, the contact roller has covered half a turn. Usually the circuit is closed by the contact roller; after every half revolution of the contact roller, however, one of the contact springs comes into contact with an insulated part of the contact roller, so that the circuit is interrupted. The magnetic core r therefore falls on the cap pin 0, and the pendulum

spitze zeichnet auf der Innenfläche der Kappe Z einen Punkt. Beim Weiterdrehen der Kontaktwalze wird der Stromkreis wieder geschlossen und der Magnetkern gehoben.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:point draws a point on the inner surface of cap Z. When the contact roller continues to rotate, the circuit is closed again and the magnetic core is lifted.
The device works as follows:

Nachdem das Führungsseil α im Bohrloch verankert ist (Fig. 6), wird der Behälter c so in das Bohrloch eingeführt, daß das Führungsseil α in den Führungsschlitz g eingreift. Darauf wird der Behälter an dem Hängeseil b in das Bohrloch hinabgelassen. Beim Hinabrutschen wird der Behälter c durch das Führungsseil genau entsprechend den Abweichungen des Bohrloches von der Senkrechten gedreht. Zugleich nimmt der Behälter und demnach auch der Zylinder h je nach diesen Abweichungen eine bestimmte Schräglage ein. Die Spitze des stets in seiner Schwergewichtslage verbleibenden Pendels zeichnet daher auf der Innenfläche der Kappe Z einen Riß, der genau den Abweichungen des Bohrloches entspricht (Fig. 7). Beim Abwärtssteigen des Behälters c wickelt sich der über Tage befestigte Draht ν von der Trommel u ab, so daß diese in Umdrehung versetzt wird. Nach jedesmaligem Zurücklegen von 40 m Teufe hat die Kontaktwalze eine halbe Umdrehung gemacht, so daß der Strom in der zur Magnetspule q führenden Leitung unterbrochen wird. Der Magnetkern fällt daher auf die Kappe und die Pendelspitze macht auf dem auf der Innenfläche der Kappe gezeichneten Riß einen Punkt oder eine kleine Vertiefung. Die durch das Fallen des Magnetkernes erzeugten Punkte lassen den Verlauf des aufgezeichneten Diagrammes besser erkennen.
Da man sich bei der Einführung des Behälters genau gemerkt hat,, in welcher Himmelsrichtung der Aufzeichner zum Mittelpunkt des Bohrloches stand, kann man aus dem Diagramm genau den Stand des Bohrloches bestimmen. Während des Hinablassens fällt der Magnetkern nach jedesmaligem Zurücklegen von 40 m Teufe auf die Kappe Z. Bei einer Teufe von 200 m findet man daher in dem Diagramm 6 kleine Punkte, von denen der erste am Anfang des Diagrammes steht, der zweite angibt, nach welcher Seite —■ im entgegengesetzten Sinne — das Loch bei 40 m Teufe abgewichen ist, der dritte bei 80 m Teufe usw. Die Abweichung berechnet sich dann aus der Entfernung der Kreismittelpunkte vom Anfangskreis und der Länge des oberen Pendelteiles von der Spitze bis zum Mittelpunkt der Kugellagerung.After the guide rope α is anchored in the borehole (FIG. 6), the container c is inserted into the borehole in such a way that the guide rope α engages in the guide slot g. The container is then lowered into the borehole on the hanging rope b. When sliding down, the container c is rotated by the guide rope exactly in accordance with the deviations of the borehole from the vertical. At the same time, the container and therefore also the cylinder h assume a certain inclined position depending on these deviations. The tip of the pendulum, which always remains in its center of gravity, therefore draws a crack on the inner surface of the cap Z which corresponds exactly to the deviations of the borehole (FIG. 7). When the container c descends, the wire ν fastened above the surface unwinds from the drum u , so that it is set in rotation. After each time a depth of 40 m has been covered, the contact roller has made half a revolution, so that the current in the line leading to the magnet coil q is interrupted. The magnetic core therefore falls on the cap and the pendulum tip makes a point or a small indentation on the crack drawn on the inner surface of the cap. The points generated by the falling of the magnetic core allow the course of the recorded diagram to be better recognized.
Since when introducing the container one made a careful note of the direction in which the recorder was to the center of the borehole, one can determine the exact position of the borehole from the diagram. During the lowering process, the magnetic core falls on the cap Z after each time it has covered a depth of 40 m. At a depth of 200 m, there are 6 small points in the diagram, the first of which is at the beginning of the diagram, the second indicates after which Side - ■ deviated in the opposite sense - the hole at 40 m depth, the third at 80 m depth, etc. The deviation is then calculated from the distance of the center points of the circle from the starting circle and the length of the upper part of the pendulum from the tip to the center of the ball bearing .

Beträgt diese Länge z. B. 200 mm, der Ausschlag des Pendels an der Innenseite des Deckels beim ersten Kreis 2 mm und die Teufe 40 m, so ist die wirkliche AbweichungIf this length is z. B. 200 mm, the swing of the pendulum on the inside of the Cover 2 mm at the first circle and the depth 40 m, that is the real difference

40 000 mm = 400 mm.40,000 mm = 400 mm.

Claims

Patent-to sayings:

1. Procedure for determining the deviations of boreholes from the Vertical, characterized in that a device which automatically records the course of the deviations carries Container o. The like. Is guided on a rope attached in the borehole so that inadvertent rotation of the container or the like is avoided in its downward slide.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the container (c ) is guided by means of a longitudinal slot (g) provided on it on the rope (α) fastened in the borehole.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that in the container (c) a with its tip the deviations of the borehole from the vertical on a cap (I) ripping pendulum (i) in a ball bearing o. The like. Is suspended.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that when the container (c) slides downward, a rope (ν) secured above ground is unwound from a drum (11) arranged in the container (c) and, as a result of the rotation, this drum has a contact roller ( t) is rotated so that after each downward movement of the container by a certain distance, the current in one of the spherical cap opposite magnetic coil (q) is interrupted and the magnetic core (r) on the one at the tip of the pendulum (i) and on one elastic ring or spring

(p) the supporting cap (I) falls so that a point representing the respective deviation of the borehole from the vertical is recorded on the latter.

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that resilient guides (e) are arranged at both ends of the container (c) which hold the container in the center of the borehole.

1 sheet of drawings.