DE1911680A1 - Verfahren zur Messung der mechanischen Eigenschaften von Gestein waehrend der Bohrung und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Dipf.-lng. DipL oec. publ. DiETRiCH IFWINSKY ■ '' * r ■ _{Mär? t}

PATENTANWALT ^ ^; '· "

8 Manchen 21 - Goätadfe. 8T 5506)

Telefon »T7A 5509) Π/lIe,

Saoiste Nationale Des Petroles I)'Aquitaine« 9Ϊ Courbevoie* Tour Aquitaine, Frankreich.

"Verfahren zur Messung üer
ten von Gestell während der Bohrung- und ?orriah» tung sur ^a

Priorität i?oa ^* Müt*s 1|60 ame <t·^ fr«ftftlM>&9«lMli Patentanmeldung Mr« t45 02© '(8*1m)

Die Erfindung Detvifft ©ia Tw^aiwee S^ mg 4«r »· chanischan Eigenechafteis voa Gestells «H^7$mi ie •lera am oberen Seil einer Bohrgsr©S.t^r_g €i© &8 UlTMB Teil ein zur Sfrstörung a®3 0@st»i@8 Y@?«t|ld»f9e W«l*i*mjt auf weiBx, eine Anzahl toil ©lekt^ieslättgi iige@l«fi algtawMWin Wird, die dan Schwingungssstistasiä des db®r«fö ¥ei£e Ser daretellen, öer sieh aus der SusasKSüS^teeng €»? Wf UmV des \/erkseugs auf der Aagrifxefläohe des nen Verschiebungen und Verformungen uo& länge der Bohranlege ergibt und eisss ^o^yiofetiaag mm rung dieses Verfahrens-,

Bisher wurde die Hessueg ä«r Slgeseel&ffm *·· #«*ttloe nach der Bohrung durchgeführt. Bi9@e S»9*»n« WttStie «ftt««<«raa _^· dem B ohr vor gang ent aonste ties deeteisaepr^lMiii« 41· fegibeöen falls Bedingungen unterworfen wUiä6S$ W»leh« üialleö den «a Boden des Bohrschaohts herreonea&m BedlBiuifl^ia Statt otev nach dem Zurückziehen der Eofergai·altes* ättrob *ku«ti«oh* Ataf-

• 2 *

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zeichnungen durchgeführt..

Es ist bskanni, daß die Werkzeuge mi η Spornrad alt Ott ßschnitt tiltiea Bohr;chachtf>3 durch Sohl eg« bohrung;" arbeiten.. Die Drehung des Spornradea von einest Zahn ui«b anderes leistet die Zerstörung des Gesteins« I)Ie en duraß dea ?,e.:.g ausgesandte Schwingungsenergie tr ill öioh iß m&i. Der erste ist durch daa Gestein gebildet _f tngäew äi© Ubertspage nö Energie au dessen Zerstörung dient % der aweiie let eine mechanische Anordnung gebildet« die aus de» alar nitur bezeichneten Bohrwerkaeag, den Masaeetangen*den stangen und dem Aufhänge sys tem für dieee ^storgarnltvir lfeet«ht ■> Ein Signal kann so am Kopf der Bohrgarn it« r beiepielew^iee »it« tels ¥®rförmueiga- und BeachleunignngafUiiiara

Die aa der Oberfläche festgestellt£<©& SeMWAipHigeli sinö das jgpgebräs des Sohwlcfgiiageauges= iei? von i©® Sto3a4ihisitt durcfe die Übertragung der Bohrgarnitur

Der Erfindung liegt die Arafgufee der singasags genannten Art unä aln® rung dieses Verfahrens su schaffseä_v sung gewonnenen. InformationeQ mir tem bei bestimnten meohanisohea Werkzeug angegriffenen ßösteiaa Aufgabe ist bei dem hieiworgeeohlagsi&a dadurch, gelöst, Saß erflndungegeffiii ¥03 len ein Teil ausgewählt wird« der terolü fiea bildet ißt, w@loher ein Filter m%% aisier di© auf Si© Frsquena eentrlort ist der ttsafe&Msgsgösohwindigfc©!"! der B^fergarnitar der Angriffe®lern©nt© dee WsrJEÄö l

die ausgewählten Anteile 4er Signal® werden, daß weiterhin ein aus der

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garnitur ausgearbeitetes gweites eleldris* heu Slgnu! ereeugt wird_t das dem sich aus der Kombination der ausgewählten Signa!·. * teile ergebenden Kombinationsaignal gegenübergestellt wird« dafl ferner die Amplitude und die Phase des «weiten Signale solange verändert wird, bis die Differenz awiechen dieses und den Kon binationssignal zu Null wird und däB schlieflieh Bttaindeet eines der Amplituden- und Phase nase rksmle öse eretugten Signale in dem Augenblick, bei dem die Signaldiffersna SuIX ist. in Abhängigkeit von der Arbeiteatufe fies Wer&geuge gewesen wird

Bei dem erfiadungsgemäBen Verfahren wird also Teil der Bohrgarnitür sumindest ein erstes Signal das die Schwingungen des oberen Tails ä®r Bohrgaraltur wiedergibt., In diesem ersten Signal wird ei« Teil ausgewählt ₍ das eine bestimmte Bandbreite besitzt- Bs wird ein «weites Signal gleicher Art wie das eret® Sigaai erssmgt, das eich aeit der — Umdrehungsgeschwindigkeit &®r BotegoiFaitur ändert, Des ersten Signal wird das zweite Signal gegenübergestellt,, indea der Pegel des gleiten Signale solange geregelt WiFd₁ bis die Signaldifferenz ku Null wird- Ea wird tsindestena ein Merkmal dieses zweiten Signals gemessen_s das in Verbindung alt den «echanischen Eigenschaften des durchbohrten Gesteins steht und zur Steuerung der Bohrungsparameter dient.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erflndungegeBäfien Verfahrens besteht darin« daS die einer SignaldiffereneHull entsprechende Amplitude des gwelten Signals in Abhängigkeit von der Arbeitsstufe des Werkfceugs gespeichert wird .

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungegemäßen Verfahrens besteht darin, daß die einer Slgnaldifferenr Hull entsprechende Amplitude des zweiten Signals als Einganffflgroß?· in eii?eBi Rechner %-erwendet wird der Si"euergrö3en ausar-

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ORtQINAL

beitei;,, die auf die Organe einwirken, welche- die üem sseug auferlegten Parameter r

Eine weitere vorteilhafte AusfUhruhgsi'orBi 4ß® erfind«Wge gemäßen Verfahrens besteht flartn,. akß die OriiSen_f -""die di« Ampli tuden des Kombinat If, nesigna'l a mid "dessen Phase tiere te Xl en,: ar«, kombiniert werden« daß eine Größe in Terbiiiduag- Kit den chaniächen Eigenschaften des "Gesteins erhellen

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsfora ä® gemäßen Verfahrens besteht daria_s d©0 dse etäreite Beugt wird β indem eine periodische ds'Öie mit ©i^®s° die einem Vielfachen der ■UradrebungegefflöSawißiigteQit garnitur entspricht., erzeugt wird_r, £ad©B ϊ@Τϋ®τ uterafo i-ime QröBe ein Generator gesteuert wlrdU <α®τ ©lü©©-Strc® oöeir nußg abgibt, deren Aisplitude p-m port tea I indem weiterhin dieser Strom oöes· Sp©jaMttßg pitt©is ntärkere mit regelbarem Verstarknngsgrsd verat^flrt ferner die Phase dieses verstSrktssn iltToajHß "3Ü@v, Spannung, .mi-"' tele eines regelbaren Phasenschiebsrs schließlich der so bearbei tete Stioro

gang eines aus in Serie geschalteten Mortal©ei. UiQ jewetl© Resonanzkreise bildenden Elementen besteto@ii_w ^®Mlisten Setsew gelegt wird, das das an ihn aaüegeode Signal öii . sissör tragungsfunktion multipliziert_β

In einer vorteilhaften Aueführ«ngßforffi ßon Verfahrems 1st das am oberen T©11 «!©f. nommene Signal ein elekfcrlBChes Signal

. Eine weitere vorteilhafte AuafÜbrunß^f^rte äee maßen Verfahrens besteht- darin, daß am ; tte"-öa Teil der g

nitur gleicheeitig und in abhängiger Fonr* ein Sigsaal,. des äie durch Schwingungen des "iberen Tei Is df*r B^hrgarni tar

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let, igaftlt«!! in

Y@s«t8rirt wird,

rufenen Verformungen angibt, und öl η Signal abgenommen wird, dae die sich durch Schwingungen des oberen Teil» der Bohrgarnitur ergabenden Beschleunigungen darstellt, $a8 ferner la beißen Signalen jeweils ein Teil mit· gleicher Bandbreite ausgewählt; v/ii-d_v deren Mittenfrequen» gleich ä&m Produkt dar dear Uedrehungsgeschwindigkeit der Bohrgarnitui? mit der Ansahl der Angri££s©l<sitte2ite
weiterhin der die Beselil©uaig
tegriert wird und so eia di©
darstellender Signalteil erkalten wJ5?i© daß ferner dieser
und der Teil des
hin das sich erg

mit regelbarem Verstärkungsgrai la
des Bolirgestäisges T©retärist ussaö ©&a©
wird; die in
daß ferner in e±n@s&
so bearbeiteten
zeugten Signale
i'erens: an einen Integrator
grierte Signaldiffereng ssur
des das sweite Signal Yeratärk@md®Ki
daß weiterhin in einem PliaseiWer
natinnssignals mit der Phase ä@s
v;ird₅ daß ferner die Signalcllfferena
te Signal phasenverschiebenden PhaB®siit©fei«^93f» and daß schließlich iß unafeteäagi^sr Wovm Si© das zweite Signal verstärkenden 7<nntfljrlmrii ad* v«r£«sderliehern Verstärkungsgrad und dis Bjaaea^efaö&i^^ag iee das aweite Signal pliasenv-eraohisbeade i%as«6iiBölil©^t?®

die

iate«

wird, Koabi-

Sigasl® vergliolien l«g«2.itESg des da« ewe

wird

In einer weiteren Ausführuagsforai de« Verfahrens sind die Fühler_a di® iee Sie feifOTSttnseR iaratellends Signal abnehmen„ im.oberen ^eti der Bohrgaraitur oberhalb

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19t'i68Q

der Ia Üad/ehung bafindllfshen Antriabat&f©! angeordnet~und Isa stehen aus swöi Lehren alt vertikal« A®ha® und sw®t Mit horizontaler Achee. FiIx dl® Bfosauag der ist «'ie ArSiramitiQ is einer ..vollet&ndlgea Bsrtick® gebildet,..-wirrend "die'Fühler« die da® di© Beaaüeunigungen-darstellende dlgaal abaabaseß, nebssi dsn @reten~Ftlihlern angeordnet aiad_a Di® Annruauag iat aia Diffeififi^ ialanordaung ausgefttSirt iaad die ββ di©ö«r Fühl©r iat dar Acha® der Böhrgärnitia.r parallel.

Γίΐ einer weiteren. Ausführun^sforsu des erfindunga^eiaäßen

Verfahreas Biad di® Fühler, di© das di© ¥®rfor smug©a darstailend® Sigaal abaehasaj. «uf des. '-•bereu fail d@r

net ußd <tar@li trlar Letofiß gebildet, di@ 43° gegenüber-der Ach se ö©r !©tega^aitar g@a@lgt sind - Die

Brücke,

stau Pühlara assg<sordnet sind-, Bi© Ämorämnmg, ist al©

eialanordaung gafeildet und-di@ A®fe©<a äisiSF fftiar 1st · Achse der Bohrgarnitur. '

In eia@i* w@lt@ren vorteilhaft©©
.Vlndung8gQQä8©si Verfahren©.wird al©
grades dea ¥®retärkers uad die ffies®-.i?jg der derart kombiniert, daß das sich ergebende Maß".das Ms® für den Vl-äeratand des Gesteins ist, -

weiter© vorteilhafte Ausführung-storst &®& @rfindulge-* gemäßen Verfahrens besteht darin, d©B dl© Aoplitude ö©s er- aeugten ssr/elten Signals ia dem Aug-enblick gessssseii nird_B bei denj es mit dem KosibinatioBßsigfial gleich let, una- da® di® Bifferena sur Betätigung der Aegelungsorgaae für dl® Bohrungepara metor Trerwendet wird-»

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BAD ORtQfNAL

Eine weitere vorteilhafte AuefÜtmiOReform 4ee gemäßen Verfahrene befteht darin, &B& nach FeBtetellung der Amplitude dec erzeugten »wislten Signale aßt Eingang einer· Verzögerungsleitung der Kaxiasalweri ßieseis Signal» j n Abhängig keit voK der Umdrehung^gösefeviiad!igkeil 4er B^fergaritltur gesucht, wird wrid daß die ÜKdr^Snange^escl&wS&dlgke) t auf des Wert wird» der dig

Eise weitere ^orte&XSisft«

'Verfahrene to©et©&t Saffiß« daß in «Sa® ein Merkaeiag sit ©ißßtH©©!iOEa

(Sal die Äfejp^.i ttAi© «So© ©FSCMsgt©·!! E^^It®^ SSgssal© si$ Xin^^Nie der

Verfahrtae feestQfet *3ap?,is, ©si dea gebohrten FeS©®ne feisgi

aufgestellt wird, al® ffös· φ iss© ge^^igleöte T nt «rp·© I ts ti. on

let . -

Biae weiter© ¥os"S©iS!isftci

durch Impulse geeteaes't $8?.„ «in» peri'iditei«!»* Spannwag ab eri'-u Freqiieas ®isa fiQifmöfe©© ü®f ff©

frequenvuBäßjf^ ©totqoirt, Sqtmbt üwtGh «SBien v-n Spannungsgenerator gesteiaeirtss etr-i-^eaerÄtor β β» eineis PrequeaB deu Spsnniiragsgeaeratoire ggn*r*$-:>i*t$ofi&ieQ Str«K9 abgibt, T?©it,ex«hin duroh einen iiesen Strois veretSrl nsxt regelbai^xom Versrärkurigsgrad, ferner durtxt» ©is&en den ßtärkten Strom phasenversrh!!· ebensten 3E*iaße!ißChieber_v weiterhin

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BAD ORIGINAL

durch eine Verzögerungsleitung « die den T«r»tii?irt*tj phaeenveraohobenen Stroe nit ei&er in Abhängigkeit *on den geometrischen Parametern der Bobrgamitur Tftretellb«r#B tragungsfunktlon ajultlpliisiert, und es chi IeS Hefe dttreb ¥«rgleichsorgane, die eintrseits die von der .yarfiugftTungelea* tung abgegebene Spannung und andereriieiia tain© ftuft'dvlt v>4s im oberen Teil der Bohrgarnttur engeordoeten PiQileria benen Spannungen gebildete £Qisb.iiißtiosiiS89aeiiliAQg die durch gleichzeitige Filterung ?cm mmi. üx&wdh il® Spannungsgenerator eugiordsttteai Filter gebildet iet₉ wobei eine der gefiltertaa einen Integrator und eletn V«retir!s9r ®-a der andererseits dl« andere rom

gefiltert® Spannung esapf&sgt

Phasenschieber nachgeeciheltet

In einer ircrteilhaffee
raMöen Vorrichtung wird der
Spannung gegenUbergeetellt* atm mim
ist, welche τοη Verfor«ing»-
gegeben wurde^

Xn einer weiteren vorteilhaft^
duagsgüa&Sen Vorrichtung. einS &1& T^rfergaaggft gungafühler im oberen T«ll

Uadrehufig befindlichen
die Verforsungen und die
feetgsatallt werden»

In einer weiteren vort«ilfe»ft#ß
dungagdBiSeß Torr Ich tueig mi.nA üa
gtuigeftlhl·? auf dea oberen feil ie?
in Qndrehuog befindlichen ike$&i%b9tafel, (!»'ffspt ®^|@©i^©©% * dafi die Soraiona»?erforaungesi uxnä Besoiileui&igtusgef} f#et®$9tetlt werden«

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Weitere Merkmale und durch sie ersitite V »rtevle gehen aus der Beschreibung der Zeichnung hervnt.. in der äa& e mäße Verfahren und die Vorrichtung aur Durchführung diaaes fahrens in Bloeksnfoaltbildsrß und Diagrammen jebenetiton veran schaulicht sind** Es zeigern

eine Ans@fü»rungsfnrBB dsr erfi&äuisgeg«a&een fnrriohtung,

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-10·

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BAD OWGlNAL

- AQ ~

eapfengen, das auf dem oberen feil dar Bohrgerät&ar- a men ist. Dieses Signal wird aittela' Verforajungelehrem plil-

det₉ di© die Sehwingun&averformung®& aessen-, welnhe.siehla der Bohrstange aus den voa dem BnhnrerkBeug misgeaendtea Schwingungen ergeben« über die Iieltnag 6 wird ebenfalls-ein Sigsal empfange π ρ ü&a di® Beeohleunigungeii d&retelVt,-' Sie iss oberen Teil der Bohrgarnitur geff@is«a wurde®« Der generator 2 steuert Über e@t®M® ku&gm,n& 3n. Filter 7 und 8_:i die einsäi Φβΐΐ'αββ Signals der eina dnreii diese beiisa Filter beetlaate

Ber Seil ie® voa dtr

12 gelegt» ©es? feil i@s iI§EmS®v is® ^oe <S@a» S@i^ag

aohaltet istο Ja

nit

weim dia a@g@liiisg des Yeratltrkere

Dl#8@s §ifasl wird an Addierer 12 wi^ aleo naafe.

6 könnend® Sigsalteil addiert« Is ergibt nt eis ei es ei KonbiGatioisesigE&l von großür Bedeistus^® w%m im ausgefiiiürt werten wird*. Diese« mi

über dl© Isäfiang TS ata Leitung 15 bis einen

deXte Signal liegt dann einerseits mn <aisaea und dann eine» Mfferenssveratärker 18 tssM anÄ©rers®it® ttb'er-

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BADORteiNAL

die Leitung 26 an einem rfaaeenvergleiffher 28*

An de» zweiten Singeng des DifferensTeretärkerii 18 litgt ein zweitee Signal, daa₄ wie is folgenden aüegeftthrt wird* erzeugt wird;

De? Generator 4 legt über die X*£tufi$ 24 «iße deren ÜrUfie proportional der Prtquens tef, «» den ZUsigftiig it* Verstärker« 2J alt Terätiderllohest Verstftrkungegp^fi« der, wl« im folgenden ©ocSs ausgeführt wirÄ® die voe dem <l#nerAtor 4

liegt

. Bie
flie I«!tune 25 ©a ©Iimss ir®g«ltefeia

Bee von £i8E©» ffi&gego^öEC Sägaal an ©in« Vere.pgerttngeleitisEag 5§ ßolog-S

Modules teeetetet, il© Jer^Il© cm®

31

ie Ses»£»

f-Futur β··"

Die eich au» der

ugeruogeleitu&^; 32 bei 33 sbgenoaasa Sie ®o «rhsltsn® fee»βlohnet UGfi liegt Biff β ress verstärke pe Böite &n des £«elt«ß deis Auessng do@ differen« steuert über veränderlichen

51 mn die

VäAerataee 34 gelegt, -

ümm Eveiten Eingang dee Gleiöliriohier ?1 mbö
Bise^siTerglelolüere 28» 2He an afeg:«nass*»«« tpftanmnee-Äen-Veretlrlwr 23 «it

In asialnger Weiefe wird eine ©!«ktrteclse Qröfe» «lie proportional der resultierenden Bisse der leidem durch #ie lei tungen *.6 und-27 evjgelegteo Phasen an Auegang d«e

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- 12 -

gleichere ?3 ist,, bei 29 abgenoaueß unu dient mit regelbaren Phasenschiebers 30-

Kl'ttela der Leitung 35 wird auf d*r !leitung 22 Und «It-tele der Leitung 36 auf der Leitung ?f dl« AsplitttA«'isnd ii© Phase abgenoauaen, ale öea Augenblick -«tateprioltt ₉ fe©£ i®S! i@® empfangene Signal und das ©rsewgte ßw©it® ii^äiiii @I®^sfe SiM ■ In dem Or^aa 37 wird dl® $o f@ßtg®»t©llt@ koatolülert und »an erbölt fe*i 38 ein® des

eine geologieohe
apr«ahe»d

Die

ertelärt

Das am Ausgang dee Addierers die For« F^ 4 Zq V^, wobei F^ die Kraft de? ans oberen TeIi der Boi^garaitur gung ist, V-Q stellt dlo Teil der Botorgffirn5tür dar- Zq ist ßtacd der Bohrstangen«

■ Bas νου den Addierer 12

twngeel®E®Ett t4 tind 16 verstärkt© stellt dea Schwlngungegustasd auf amr Bohrstangen und der Maeeeetsmgen der« ereögliobt «lrd_f sich von der Xn|»«dcii für die Botergarnitur

Bas Terfehrea besteht d&ria_e iurofe method© dec Sofewing«ßg8isuetaisd! in d«r β tang en und der Xeesestangeß £u seesen uraS

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BADORfGINAL

stand dee Qeateiae abzuleiten-

Sa werden die beiden Amplituden ■ und Piraaenk/'VP'neat·» gewenni ia «wei ?ergleicharirganen - einem Differenzverstärker 18 i'hd einem PhaaenYergXeleher ?8 - verglichen-. Das wan der An* t.riebf»weile der Bohrgaraiiiu* herrühreade Signal» dae den Span" nungsgenerator 2 steuert, ergibt eine Spannung» dl· die Bewegung des Bohrwerkzeuge darstellt, Sie d«r Bohrgarnitur «uf«r~ legte Umdrehung raft di« Bewegung des» VIhWt de* Uerksseuga b«rvor, wodurch eine Folge von !rtitiseeohwingungen und Tortlon«« Bohvingungen hervorgerufen «ird_v deren Pre«|Uone ti» fiel fache 9 der frequenz iat_t die ddr 0ndr»huneeg9eeh«indlikeit der garaitur entspricht „·

Der gesteuert® Generator 4 fönet die v~m iea Qtneralor 2 gelieferte Spannung derart; im, de· iie SlBulIefung der Arbeit des Werkzeuge mit konstanter ferecteiataing stattfindet, d^ti^ daß die Verschiebung des Vtorkeeugs !sei J«de» gtatrgtag von einem ^>,m anderen konstant let-, Da« von des» Generator 4 Abgegebene und diese Arbeit mJLt kona tanter Versiohieb^ng dare teilende Signal wird durch der? Verstärker 23 verstärkt und duroh den Phasenschieber 50 phaaenverschoben_v bis das aioh nach ö«e Durchgang durch die Veraögerungalaitunig 5? und Frequenzteilung bei 34 ergebende Signal gleich des von den Fbaeenaohieber 16 . abgegebenen Signals ist.

Die Verzögerungsleitung 32 aiuullept die &Sa«e«stangtn, die das Signal durch Paktoren veriOraegi, vereiigera oder <Jaapfea_v die I a wesentliohen an die geoaetriscl»e& AbcettHseen der Mteaestangen geknüpft aind Sie SrhShiang der tiaeeeet&iigfll kann «Surcb _

Hinstufügung von Kapazitäten almiLitrt Die beiden regelbaren Bleaente 23 und 30 stellen daher

wesentlichen das Verhalten des Gesteine dar, Biese Ergebnisse

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BAD ORiQINAL

-. 14 - ■ werden durch meohaniach-elektrieoh» Analog!« er*i«it«n

Es 1st ferner bekannt, daß die aeohanleohen des See leine für eine Bohrung unter optiaalsn SedtngUDgffl Bohrujigöparate ter erfordern« die mmn de» ferfegeus gtiben MtS» Insbesondere ist bekannt, daS ein Hartes Öeataia Mit »iner geringen Umdrehungsgeschwindigkeit und »ine» bedeutenden 9«wio2tt auf dem Werkzeug gebohrt werben sraSc während eic weiohee S®~ estein mit großer Usidrehiiagsgeedlniiiidisicvit unä ainvB geriag»ffl atwicht «Hf dsm Werkeaug gebohrt w«rdtii buS* W«nn aao Torwseafttst, daS eiae jaeohanieöh« XlgeniöHBft 4mm 3«»S»ia» beattat*t wird, di* alt sein»? Härte Iu ?«7fi>iQ4une »teilt, %*t ·· at^iloh, das Ifefereebaie eu verwes^ea« us Si* B^linisiee^as^uMt^r «u at«u

Bine A awe α-dung des ®rt±inii&®gm%$w&&9m VwttatofmuB- stur ti eiern ng der Bohrung besteht dar!«, das SfeSeigaal der nleehen ligenaofcaftsn des Ssstaiae füs

auf dea Werkzeug li®gdndea Se^riohts £u

Ia einer ?orm dieser lawesid&igg wi^ iasi lie Bigeaeohaftea des Qastsias dareteXlsnde Signal fe«l 38 etriert und dieses Signal »it eine» Bestiaauagawert ohen« der die aittleren SteXXuügea de· Stetterorgsas ame triebsmotore für die Bratiuiis der BoBrgwrnltar unS 3er beetittat» die die Abnioklung des £&bel» «tetaiert, äm& Sie stellung des Ötwiohte auf dem

einer anderen Anwendung des er

rens für die Autoaaitiaierang de? Bohrung trträ d§s voa des eenechieber 16 abgegebene Sigasl in 9«is»»s» la^litud« sit eine festen Wert verglioiiee^ Me Biff β ff saß

909 883/T 1 ta.

diesen beiden Werten wird verwandet» ts& &isf dl« dee Antriebsmotor für al® die Abwicklung des Kabels

Diese Anwendungsform wird la der sswei Kurrea 41 ttföd 4? stellt die sraoh Verarbsitwag

Kopf de? Bohrgarnitiir it*. der

tpob fig* $

si fts.!., Di« I&r$« 41

■oh&ft See
&M Kopf

flftr

la iet ©raiohtlioh,

ein® elsktrisehe Spesasing lassen unü als B®stissKU£s_<ga«®sⁱt diesen B®Btifictimagawert stellen sehen Big©aeohaften: dar« der genügend groS für bildang (lithologlaofee F gen enaögliehen ®s daher BiEifluä der
rigieren und

tue

einer

gewissen l«r«loh @eeteiiie

kor«

keit einhält

Eine abgeänderte Au8£Uhrungsfe?£S &±qbgt Art besteht

16 -

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die Umdrehungsgeschwindigkeit ändern au leaven·. Ib alaea gebenen Augenblick kann eine Abtastung der Uadrehungaeesehwindigkeit flurohgeführt werden» d>h* in einer gegebenen Gesetzmäßigkeit die Umdrehungsgeschwindigkeit in einen definiertem Bereich geändert werdenλ PUr eine gegeben· Eigenschaft de« Gesteins wird ein Teil der Kurve 41 erhalten- Wenn die Slgan^ schäften des Gesteins nicht die erwarteten sind, wird die Kurve 41 zu einer Kurve wie 42 und dl« feetgeatalltan Abweichungen ermöglichen na, die Eigenschaften dee Oestein* su bettle·* men und daher auf die Bohrungeparaeeter derart alnsuwlrken, daß diesen Parametern optimale Warte gegeben werden.

Sine weitere AuefUhrungafora der Bohrungaautoeatleianinf durch das erfindungegemäße Verfahren baatafet darin« dl· Ü¥«rtragung8funktlon der Hasseetangen su aaaaaa» dia WU Oft dan Anschlußklemmen der in PIg_n 1 dargeetelltan YarsDganuigalal'-tung 32 erhält., Man kennt so den Sahwingungeeuatand dar Massestangen_Λ

Eine besonders bedeutsame Anwendung bestallt darin« In einen Zug von Massestangen ein Werkzeug alt elastisch·· Varfealten« wie ein als Schwingungsdämpfer beeaiohnatee« alnsuaalileban« das aus zwei starren Teilen gebildet let, die durch aln Harne nt mit stark elastischem Verhalten, wie Kautschuk, verbunden sind, und in die Verzögerungaleltung an einer paaaendan Stalle ein parallel geschaltetes kapazitiveβ lleaent aiasuaohleben und den maximalen Sohwlngungasustand au

Wie in Pig, 3 dargestellt, lat diaaaa kapasltlTaa lleeeat zwischen die beiden Teile 32a und 32b dar T«radgarai«al«ltune_f die die Massestangen simuliert, eingeiohleift und andererseits mit Masse verbunden» Un sich unter den latgten Boferuogabvdlngungen »u bewegen und maximale StUSe das Varkaaugaa M erhal-

-17 -

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ten» verwendet man eine Abtastung der Uadrehungegesohwlndig keit und mift die Kraft am Eingang der durch die 7«x>sögerung8" leitungen 32 a und 32b und den Kondensator 45 gebildeten Anordnung ^ Man sucht das AmplitudenmaxiiiUBi der KrsJTt und legt dann die Bohrunga-parameter in diesen Bedingungen fest.

Biese Anwendung ermöglicht es insbesondere, bedeutende Sttt« Be bei der Rotationsbohrung, d h·. Rotary Bohrung su verwenden und Yortriebsgeschwindigkeiten bu erhaltene die wesentlich grö8er als die bei der Üblichen Rotary-Bohrung en. erhaltenden sind ^

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Claims (1)

1911660

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Societe nationale des Pit ro lee I}¹ Aquitaine, 92 Oourberoie, Tour Aquitaine. Frankreich

„ Verfahren zur Messung der mechanischen Eigenschaften τοη Gestein während der Bohrung, bei dem am oberen Teil einer Bohrgarnitur, die an ihrem unteren Teil ein zur Zerstörung des Gesteins verwendetes Werkzeug aufweist, eine Aηsah1 von elektrischen Signalen abgenoaasn wird, die den Sohwlngungazustand des oberen Teils der Bohrgarnitur darstellen, der sich aus der Zusanensetsung der auf der Höhe des Werkseugs auf der Angriffsfläche des Felsens hervorgerufenen Verschiebungen und Verforaungen und deren Übertragung länge der Bohranlage ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß von den empfangenen Signalen ein Teil ausgewählt wird, der durch den Frequenzbereich gebildet ist, welcher ein Filter mit einer Bandbreite durchquert, die auf die Frequena zentriert 1st, welche durch das Produkt der Umdrehungsgeschwindigkeit der Bohrgarnitur mit der Anzahl der Angriffselemente des Werkzeugs definiert ist, daß ferner die aus- gewählten Anteile der Signale miteinander kombiniert werden, daß weiterhin ein aus der Umdrehungsfrequenz der Bchrgarnltur ausgearbeitetes zweites elektrisches Signal erzeugt wird, das de« sich aus der Kombination der ausgewählten Signalteile ergebenden KombinationssignaJrgegenübergestellt wird, daß ferner die Amplitude und die Phase des zweiten Signals solange verändert wird, bis die Differenz zwischen diesem und dem Kombinationssignal zu Null wird» und daß schließlich zumindest eines der Amplituden-

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und Phaaenmerkmele dee «rieuften 8ΐ£η*1· in 4«· Augenblick, bei dem die Signaldifferene Veil 1st, la Abhängigkeit von - der ArbeitsBtufe des Werkzeuge «n wir«.

2« Verfahren nach Ansprach 1« de4urota fektnnselobnrt, dtt die •iner Signaldiffereni lull entepreoh«ad· Aaplltad· it· aw·!- ten Signals Ια Abhängigkeit tob d«r Ar»*ltert«f· «·· ftrk- ■euge f«speichert wlrt·

Verfahren nach Anspruch 1, dtiuroh cekennselokart, iM dl· einer 31gn*ldiff«r«iis Mill «Ai«pr««k*ad· Amylltorf· 1·· »weiten SieiMifl «l· Bli^tncfrdi· Im *%mm MelUMr vmmatot wird, der 8t*uergrö··« e«ie«r%«itrl_t 01· atf dl· Qrgtm virlcen, weloh« dl· de« Botarw«rkM«ig Mtf«rl«gt·» ter regeln*

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g«keiuiMiohBet_f dt· dl«

und 4«·- Iröie in

Verbindung mit den neohcdeohen Eigeneohftften de· Geetelne erhalten

QröBen, die die Aaplituden dee Kombination·elfBtl· sen Phase darstellen, derart koablniert werden,/Ort

5- Verfahren naoh Anepruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal da· Bweite Signal ereeugt wird, lodea eine periodleohe OrOBe mit einer Prequens, die einea Vielfachen der Uadrehungege-Bohwlndigkeit der Bchrgarnitur entspricht_f eraettgt wird, lndea ferner durch dieee OrOBe ein Generator (4) gesteuert, wird, der einen Stroa oder Spannung abgibt, deren Amplitude proportional der Prequen« let, indea weiterhin dieser Str^m oder Spannung aittels eine« Yeretärkere (23) nlt regelbarem Verstärkungegrad Teretärkt wird, indea ferner die Phase dieses verstärkten Stromes oder Spannung alttele eines regelbaren Phasenschiebers (30) geregelt wird und indem schließlich der so bearbeitete Strom oder Spannung an den Eingang eines aus in Serie geschalteten Modulen, die

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jcweilb suQ Besonanskreiee bildenden Blesjen'ten beateben, gebildeten Netsee (32) gelegt wird, da» daa ata lh» anliegende Signal alt seiner Übertragungsfunktion «ultiplialert,.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenneeiohnet, deJ mm obersn 5eil der Bohr garnitür gleichseitig und Io ahioger Pora ein Signal (5), das die duroh Schwingungen Ass oberen Teile der Bohrgarnitur herrorgerufeaen Verfqrwungen angibt, und ein Signal (6) abgenoamn wird, das die »loh duroh Schwingungen des oberen Teils der Bohrgsroltur ergebenden Besohleanigun^cn darstellt, daB ferner in beiden 8ignalen jeweils ein Teil mit gleicher Bandbreite ausgewählt wird, deren Hlttenfre^uena gleich dem Produkt der der ÜBdrehungegeeohwindigtotit der Bchvgarnitur zugeordneten Prequens alt der Ansahl der Angriffselensnte das Werkzeuge ist, döfl weiterhin der die Beschleunigungen daretollende 8ignaltell integriert wird und . εο ein die Verschiebungcgeschwlndlgkelten darstellender Signaltel] erhalten wird, der dann yeretärkt wird« dal ferner dieser irerotärkte Tei) des Geschwindigkeiteeignale und der Tell dee 7erfortaungosignala addiert wird, dofl weiterhin dae slob ergebende Kr mb1»nationaaignal in einen Verstärker alt regelbares] Veratärlcungagrad (14) in Abhängigkeit von der Länge des Bohrgestänge verstärkt und um eine Größe phasenrersohoben wird, die in Beziehung zur Lange des Bohrgestänges steht, d&8 ferner in einen Anplitudenrergleicher (18) die Amplitude des so bearbeiteten Konbinationseignals alt der Amplitude des erzeugten iweiten Signale rergliohea wird, deJ weiterhin die Signaldlfferenss an einca Integrator angelegt wird, da8 ferner die integrierte Signaldifferens sur Steuerung des ?er-8tärkungegradee des des sweite Signal reretftrkenden Verstärke re (25) verwendet wird, daß weiterhin in eines Shasenrergleicher (28) die Phase des Ketthinatioaeelgnale alt der Phase des erzeugten zweiten Signale verglichen wird, dafi ferner die Si£oaldifferenz zur Regelung dee das sweite Signal pha-

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senversohicbenden Phasenschiebers verwendet wird und daß cahlieeilah in unabhängiger ?om die Verstärkung des dae svelte Signal verstärkenden Verstärkers aalt verändernoh·« Tersttttfraagagrad und die ThaeenverSchiebung dee da· sv»It· 8IgIULl pbasenversohlebenden Phasenschiebers £•■«•■•0 wird.

7. Verfahren oaoh ein·· der vorhergehenden Ansprüche sur Autoeatietemnf der Bohrung, daduroh geleennselohnet, ^daß Ale Amplitude dee erzeugten «weiten Signale In den Augen« bliok gemessen wlrA, bei dem ee mit den Kombinationaslgnal gleich let, und AaB die Different sur Betätigung der Reg«lungeorgftae für die Bohrungeparaaeter verwendet wird.

8, Verfahren oaoh elnea dar rorhargehenden Aneprüohe

&tr Bohrung, dadurch gekennaelehnet, daß FMtat«llttfle 4#r Amplitude dea erzeugten zweiten

g «liier Versogarungaleitung (32) der Maximalwert 41···· 81gnal· In Abhängigkeit von der Ua-ArehttAgege««towlndl«kelt der Bohrgarnitur gesucht wird «Bd AeJ Ai* yeArrttt^tegeeohwindlgkeit auf de« Wert geaalten winl» der die Maximalejiplitjude ergibt,

Verfahren naoh Ansprach 8, dadurch gekeanzeichnet, daß in du Bohrgestänge ein Werkzeug alt elastieohe» Verhalten eingefügt wird und daß die Bohrungeparaaeter auf. derartigen Verten gehalten werden» daß die Amplitude des erzeugten «weiten Signals an Eingang der Verzögerungsleitung maximal bleibt,

10. Verfahren naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Widerstand des gebohrten y«le«ne kontinuierlich registriert wird_s indem »o eine augenbliokiiche Aufaeiohnung des Bohrvortriebe

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aufgestellt wird, die für ein· geologische Interpretation geeignet ist.

11« Vorrichtung zur Buchführung des Verfahrene naah ein«· der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet, 4oroh einen Spancungegenerator (2), der durch Impulse gesteuert iot_f eine periodische Spannung abgibt, deren Froquen» ein Vielfaches der pro Sekunde empfangenen Impulse ist, und swei Tilter (7» 8) nit gleicher DomhiaBtamdbyelte frequezmaeV Qig steuert, ferner duroh einen Ton de» gesteuerten Strongenerator (4), der «inen dar Frequenz des SpannungBg^nerators proportionalen 8trom abgibt, weiterhin duroh «inen diesen Strom verstärkenden Verstärker (25) mit regelbare« Verstärkuugsgrad, ferner durch oin«n den verstärkten Stroa ?hasea7ersahiebend«n Thnsenadileber (30), weiterhin 4uroh eine Veriögerungeltitung (32) die den verstärkten und phaaenvereohobenen 8troe alt einer iß Ab» hängigkeit von den geometrischen Parasetern dar Bohrgarnl* tür verstellbaren Übertragungsfunktion sjßltiplimiert, und ßchließlioh durch Vergleiohsorgaoe (18, 28), die elfieveelts die von der VersOgerungsleitung abgegeben« Spannung und andererseits eine aus den von la oberen feil der Bob>g©mitur angeordneten fühlern abgegebenen Spannungen gebildete KoBbinationsspannung eapfangsn, dl« duroh gleichseitige Filterung von swel duroh die de· Spannungsgenerator zugeordneten Filter empfangenen Spannungen gebildet let, wobei eine der gefilterten Spannungen über «inen Integrator (11a) und einen Verstärker (11) an eine« Addierer (12) liegt, • der andererseits die andere von de« «weiten Fühler stanmend β gefilterte Spannung empfängt und dem ein Verstärker (14) und ein Phasenschieber (16) naohgesehaltet ist.

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L e e r s e i t e