DE2112688B2 - Vorrichtung zur Inbetriebnahme eines Bohrloch-Instruments - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Inbetriebnähme eines Bohrlochinstruments gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-Patentschrift 31 41 126 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Bewegungsfühler dann ein elektrisches Signal erzeugt, wenn er eine Bewegung «> wahrnimmt. Dieses Signal wird in einer Spur eines Magnetstreifens aufgezeichnet parallel zu einer weiteren Spur, die die eigentlichen Meßdaten aufnimmt. Die Spur mit dem Bewegungssignal dient zur Bestimmung, welche Teile der Informationsaufzeichnung sich auf κ Zeiträume beziehen, in denen das Instrument in dem Bohrloch stillsteht. Für die Auswertung sind nämlich nur diejenigen Teile der Informationsaufzeichnung von Bedeutung, die während der vertikalen Bewegung des Instruments durch das Bohrloch entstehen. Der 4» Bewegungsfühler arbeitet also unabhängig von dem übrigen Instrument und liefert eine selbständige Aufzeichnung.

Aus den US-Patentschriften 22 46 319, 22 46 519 und 24 14 702 sind ferner Vorrichtungen bekannt, die an sich ti ebenfalls kontinuierlich arbeiten, wobei jedoch die Wirksamkeit bei Bewegungslosigkeit der Vorrichtung verstärkt wird. So offenbart die US-Patentschrift 22 46 319 eine Vorrichtung mit elektrolytischer Aufzeichnung, bei der die Verweildauer der Aufzeichnungsnadel auf einem bestimmten Punkt des Aufzeichnungsträgers bei Bewegung des Instruments nicht ausreicht, um eine deutliche Aufzeichnung zu produzieren. Bei Stillstand des Instruments konzentriert sich dagegen die Aufzeichnung auf den jeweiligen bestimmten Punkt, der dann mit entsprechender Deutlichkeit abgebildet wird.

Nach einem ähnlichen Prinzip arbeitet die fotografische Vorrichtung nach der US-Patentschrift 24 14 702, bei der die Beleuchtung eines fotografischen Materials durch die Öffnung einer schwingenden Kompaßanordnung hindurch erfolgt, die nur im Stillstand eine ausreichend helle Belichtung ergibt und ein deutliches Bild erzeugt.

Auch bei der Vorrichtung nach der US-Patentschrift 22 46 519 wird mit einer fotografischen Aufzeichnung gearbeitet, wobei das Licht über einen von einer Quecksilberkugel getragenen Spiegel reflektiert wird. Während der Bewegung reflektiert der Spiegel das Licht ständig in andere Richtungen, so daß auf dem vergleichsweise langsam transportierten Filmmaterial nur ein verschwommenes und konfuses Bild erzeugt wird, während bei Stillstand des Spiegels eine entsprechend klarere AbbUdung entsteht

Die Vorrichtungen nach den zuletzt genannten drei Veröffentlichungen liefern also Informationsaufzeichnungen, deren Zuverlässigkeit und Auswertbarkeit in erheblichem Maße von der Art der Bewegungen des Instruments abhängen. Dem Stillstand vorausgehende und nachfolgende verhältnismäßig lange Bewegungsintervalle führen zu erheblichem Hintergrundrauschen in der erzeugten Aufzeichnung.

Bei der in dem älteren deutschen Patent 19 56 945 vorgeschlagenen Vorrichtung, auf die sich der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezieht wird das Bohrlochinstrument bei dem es sich beispielsweise um ein Gerät zur fotografischen Aufzeichnung von Richtung und Neigung des Bohrlochs handelt bei Bewegung abgeschaltet und bei jedem anschließenden Stillstand wieder aktiviert Das Gerät nach dem älteren Vorschlag dient also beispielsweise dazu, an allen Haltestellen während der Abwärtsbewegung des Bohrloch-Instrumentes Aufzeichnungen vorzunehmen, aus denen sich dann der gesamte Verlauf des Bohrloch rekonstruieren läßt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Bohrloch-Instrument nach Beendigung der ersten Bewegungsfolge nur ein einziges Maß zu aktivieren.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Danach wird gewährleistet, daß eine einzige Informationsaufzeichnung dann erfolgt, wenn die Vorrichtung über eine vorgegebene Mindestzeitspanne stillsteht. Bewegt sich die Vorrichtung vor diesem Stillstand oder verweilt sie nur kürzere Zeitspannen in ruhiger Lage, so bleibt das Instrument abgeschaltet, so daß bei der eigentlich gewünschten Aufnahme ein klares Bild erzeugt wird. Die Informationsaufzeichnung wird auch durch nachfolgende Bewegungen oder Stillstände nicht mehr beeinflußt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Bohrloch-Instruments;

F i g. 2 ein schematisches Blockschaltbild für eine in dem Instrument nach F i g. 1 verwendete elektrische Schaltung; und

F i g. 3 eine Ausführungsform eines in dem Instrument nach F i g. 1 verwendeten Bewegungsfühlers.

Das in F i g. 1 schematisch gezeigte Bohrloch-Instrument weist an seinem oberen Ende einen Energieteil 11 auf, der als Batteriepackung oder als Energiezuführungskreis ausgebildet sein kann, der seine Energie über ein nicht gezeigtes Leitungskabel erhält, das sich von der Oberfläche her erstreckt. Unmittelbar unterhalb des Gehäuses des Energieteils ist ein Steuerkreisgehäuse 12 angeordnet, das die elektrischen Schaltungen für den Betrieb eines Überwachungsgeräts enthält. Der untere Abschnitt 13 des Instruments beherbergt das Überwachungsgerät und umfaßt einen Schlitz 14 für die Aufnahme einer Filmscheibe 16 für die Aufzeichnung der Überwachung. Unterhalb der Filmscheibe 16 ist eine Linse 17 mit unterhalb derselben angeordneten Lampen 18 vorgesehen. Unterhalb der Lampen ist in dem

Gehäuse eine Glasscheibe 19 angeordnet, die in ihrem Zentrum ein Fadenkreuz aufweist. Die Glasscheibe bildet ferner das obere Ende einer Kammer 21, die eine Flüssigkeit enthält, in der eine Kompaßwinkeleinheit 22 drehbar gelagert ist Indices am Kopf 20 der Kompaßwinkeleinheit sorgen für eine sichtbare Anzeige der Richtung und der Inklination des Instruments. Der Auftrieb der Flüssigkeit in der Kammer hält die Kompaßwinkeleinheit in einer senkrechten Stellung auf ihrem Drehzapfen 23 (Kompaßspinne) während der verschiedenen Stellungen des Instruments in dem Bohrloch.

Beim Betrieb des oben beschriebenen Instruments wird der elektrische Stromkreis zu einem Zeitpunkt eingeschaltet, um die Lampen 18 zu speisen. Das von diesen Lampen ausgesandte Licht ist durch die Glasscheibe 19 hindurch auf den Kopf 20 der Kompaßwinkeleinheit 22 gerichtet Die Kompaßwinkeieinheit umfaßt eine Magnetnadel, die in Nord-Süd-Richtung orientiert ist Ferner kann sich dit Einheit auf ihrem Drehzapfen 23 von der Längsachse des Werkzeuges weg drehen, um eine Anzeige der Neigung des Werkzeugs in dem Bohrloch zu geben. Das auf den Kopf 20 der Einheit auftreffende Licht wird durch die Glaseinfassung 19 und das darauf befindliche Fadenkreuz, sowie durch die Linse 17 hindurch auf die Filmscheibe 16 reflektiert. Deshalb ist die Filmscheibe, während die Lampen brennen, dem vom K. >pf der Kompaßwinkeleinheit und dem auf dem Glas eingravierten Fadenkreuz dargestellten Bild ausgesetzt. Die jo Aufzeichnung dieses Bildes stellt eine Anzeige der Richtung und der Neigung des Bohrloches dar.

In einem elektrischen Schaltkreis ist ein Bewegungsfühler vorgesehen, der in Fig. 3 gezeigt ist. Die Vorrichtung gemäß Fig.3 umfaßt ein leitfähiges j-, Gehäuse 26. Dieses Gehäuse ist an einem Ende zur Aufnahme eines Stopfens 27 offen, der ebenfalls aus teitfähigem Material besteht. Der Stopfen ist durch einen Isolator 28 vom Gehäuse getrennt, so daß sich ein Paar elektrisch voneinander isolierter, leitfähiger Oberflächen ergibt. Der Stopfen 27 besitzt einen nach oben ragenden Teil 29, der ebenfalls gegenüber dem Gehäuse isoliert ist und an seinem oberen Ende einen Lagerpunkt 31 aufweist. Der Abstand zwischen dem oberen Ende des Teils 29 und der Oberseite des v, Gehäuses 26 bildet eine Kammer 32, die so bemessen ist, daß sie eine Kugel 33 aufnehmen kann. Die Kugel besteht aus Chrom ode- einem anderen elektrisch leitfähigen Material. Die inneren Wandflächen 34 des Gehäuses 26, die die Kammer 32 umgeben, sind vorzugsweise aufgerauht oder mit einem Gewinde versehen, um eine Vielzahl von Kontaktpunkten mit der Kugel zu bilden, die die Einrichtung empfindlicher gegenüber ihren Bewegungen machen. Die Kugel befindet sich innerhalb der Kammer 32 in bewcgungsloser Lage und stützt sich dabei einerseits an dem Drehpunkt 31 und andererseits gegen die aufgerauhten Oberflächen der Wand 34 des Gehäuses ab. In dieser Lage bildet die Kugel 33 einen leitfähigen Weg zwischen dem Stopfen 27 und dem Gehäuse 26, die jeweils mit entsprechenden Kontakten und Leitungsdrähten 36 und 37 versehen sind. Die aufgerauhten Wände des Gehäuses bilden eine elastische Oberfläche, um die Bewegung der Kugel und damit die Empfindlichkeit des Bewegungsfühlers zu vergrößern. Bei selbst μ leichter Bewegung des Instruments bewegt sich auf dem Drehpunkt 31 von einem Wandteil zu einem anderen, wobei sie intermittierend einen Strompfad in einem die Leitungsdrähte 36 und 37 einschlieüenden Kreis schließt und wieder unterbricht

In F i g. 2 ist ein Schaltkreis für die Nutzbarmachung der von dem oben beschriebenen Berührungsfühler für den Betrieb in dem Bohrlochinstrument herrührenden Signale gezeigt Der Bewegungsfühler 41 führt das die Bewegung des Werkzeugs anzeigende Signal einem Bewegungsfühler-Verstärker 42 zu. Dieser Bewegungsfühler-Verstärker speist das von dem Fühler kommende Signal in einen Rückstell-Trigger 43 ein, der wiederum einen Impuls über eine Rückstelleitung 44 einen Zählkreis 46 abgibt Der Rückstell-Trigger 43 ist ein transistorgeschalteter Kreis, der in Abhängigkeit von den Signalen des Bewegungsfühler-Verstärkers arbeitet Der Rückstell-Trigger 43 befindet sich normalerweise auf Nullspannungsniveau, sobald jedoch Signale von dem Bewegungsfühler-Verstärker 42 erhalten werden, wechselt der Ausgang des Rückstell-Triggers auf ein hohes Niveau, das den Zähler 46 auf Null zurückstellt. Der Zähler 46 besteht aus einer Serie von Wechselstrom-FHp-Fiop 47 in Pulsations-Zählanordnung. Ein Zeitbasis-Kreis 48 aus einem niederfrequenten Unijunction-Oszillator erzeugt ein kontinuierliches Ausgangs-Signal positiver Impulse für den Pulsations-Zähler.

Das Ausgangssignal des Pulsations-Zählers wird einem Lampenbetriebsverstärker 49 eingespeist, der dann den Lampen 18 (Fig. 1) oder anderen, in dem Bohrlochinstrument zu betreibenden Einrichtungen die nötige Energie zuführt. Wenn der Lampenbetriebsverstärker aufhört zu arbeiten, wird einem Haltetrigger 52, der ein »monostabiler Multivibrator« ist, ein negatives Signal zugeführt, dessen Ausgangsimpuls dann einem Rückstell-Haltekreis 53 zugeführt wird, woraufhin der Haltetrigger 52 zurück auf Null geht. Der Rückstell-Haltekreis 53 ist doch einem Flip-Flop ähnlich, und der einzelne, positive Impuls vom Haltetrigger 52 aktiviert den Rückstell-Haltekreis zwecks Erzeugung eines kontinuierliche!!, positiven Ausgangssignals des Rückstell-Haltekreises, und zwar so lange, als Batteriespannung am Rückstell-Haltekreis anliegt, obgleich der Haltetrigger zurück auf Null geht. Das kontinuierliche Ausgangssignal des Rückstell-Haltekreises wird in den Rückstelltrigger 43 eingespeist. Der Rückstelltrigger gibt sodann ein kontinuierliches Rückstellsignal positiver Spannung an die Rückstelleitung 44 weiter, die den Zähler 46 auf Null gestellt hält. Der Zähler geht jedesmal auf Null, wenn sich eine Spannung an der Rückstelleitung 44 befindet, wobei am Ausgang des Rückstelltriggers 43 eine kontinuierliche Spannung auftritt, wenn der Rückstell-Haltekreis aktiviert worden ist.

Beim Betrieb des oben beschriebenen Schaltkreises erzeugt der Zeitbasiskreis 48 Impulse, die in den Flip-Flop-Zähler 46 eingespeist und vor der Zähleinrichtung gezählt werden. Am Ende einer gewissen vorbestimmten Zeitspanne, die bei der vorliegenden Anwendung für den Betrieb von Lampen in einem fotografischen Verfahren einige Sekunden beträgt, wird der Pulsations-Zähler am letzten Flip-Flop eine Ausgangsspannung aufweisen. Diese Ausgangsspannung bewirkt, daß der Lampenbetriebsverstärker 49 die Lampen 18 einschaltet, die die Filmscheibe 16 mit einem instrumentenbild belichten. Falls der Berührungsfühler 41 innerhalb dieser vorbestimmten Lampenbetriebszeit Bewegung fühlt, wird sein Signal verstärkt und dem Rückstelltrigger 43 zugeführt, der dann dem Zähler 46 einen Impuls zuführt, der alle Flip-Flops 47 auf Null zurückstellt. Sodann beginnt der Zähler seine Zählfolge

bei Abwesenheit eines solchen Signals vom Bewegungsfühler erneut.

Wenn die Lampen abschalten, ob nun durch Betätigung seitens des Zählers oder des Bewegungsfühlers, wird das negative Signal vom Lampenbetriebsverstärker an den Haltetrigger 52 weitergegeben, der einen Impuls an den Rückstell-Haltekreis 53 sendet. Der Rückstell-Haltekreis sorgt für einen kontinuierlichen Ausgang zum Rücksteiltrigger, der wiederum dem Zähler eine kontinuierliche Rückstellspannung zuführt, wobei er den Zähler in Nullstellung hält. Zwecks Rückstellung der Kreise oder Inaktivierung des Rückstell-Haltekreises muß die Batteriespannung unterbrochen werden.

Im Betrieb des Bohrwerkzeugs und des gerade beschriebenen Schaltkreises ist das Instrument mit einer Energiequelle versehen, beispielsweise durch das Einsetzen von Batterien in den Energiezuführungsteil 11, kurz bevor man das Werkzeug in das Bohrloch einführt, wobei seitens des Bewegungsfühlers Bewegung festgestellt werden wird, bis das Instrument seine Betriebsstellung in dem Bohrloch erreicht hat.

Solange der Bewegungsfühler 41 die Bewegung fühlt, die normalerweise während des Zusammensetzens des Werkzeugs und seine Bereitstellung für die Einführung in das Bohrloch vorhanden ist, wird ein Ausgangssignal vom Bewegungsfühler-Verstärker 42 an den Rückstelltrigger 43 geleitet. Der resultierende Ausgang aus dem Rückstelltrigger 43 wird dem Pulsationszähler 46 zugeführt, wodurch die Flip-Flops des Zählers kontinuierlich auf Null zurückgestellt werden. Diese Bedingung herrscht vor, bis die Bewegung für eine Zeitspanne endet, die ausreichend ist, um den Zeitbasiskreis 48 zum F.inspeisen von Impulsen in den Zähler zu veranlassen, und zwar für eine ausreichende Zeitspanne, um eine Spannung an dem letzten Flip-Flop in der Reihe anzulegen. Sodann wird der Lampenbetriebsverstärker 49 zwecks Speisung der Lampen 18 mit Energie aktiviert, sowie eine fotografische Aufzeichnung des Instrumentes gemacht Der Zähler fährt fort, während seiner Betriebszeit weiterzuzählen, woraufhin das letzte Flip-Flop eine Nullspannung erhält, um die Zuführung von Strom zu den Lampen zu unterbrechen und ferner ein negatives Signal an den Haltetrigger 52 zu geben. Dies veranlaßt wiederum den Rückstelltrigger, kontinuierlich zu arbeiten, um eine weitere Speisung der 'Lampen zu verhindern, bis das Instrument wieder an die Oberfläche gezogen und die Energiezufuhr seitens der Batterie zu dem Schaltkreis unterbrochen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Inbetriebnahme eines an seine Betriebsstelle in einem Bohrloch gebrachten Bohrloch-Instruments, mit einem Bewegungsfühler, der bei Bewegung des Instruments Bewegungssignale erzeugt, einem Zähler, der bei einem vorgegebenen Zählwert ein Startsignal und anschließend ein Stoppsignai für das Instrument abgibt, und eine an den Bewegungsfühler angeschlossene Rückstellstufe, die bei jedem Bewegungssignal den Zähler auf Null zurückstellt, gekennzeichnet durch eine Schaltstufe (52, 53), die bei Auftreten des Stoppsignals der Rückstellstufe (43) ein kontinuierliches Signal zuführt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Schaltstufe einen von dem StoppsignaS triggerbaren monostabilen Multivibrator (52) und ein an dessen Ausgang angeschlossenes Flip-Flop (53) umfaßt