DE2223735C3

DE2223735C3 - Bohrloch-Diagraphiesonde

Info

Publication number: DE2223735C3
Application number: DE2223735A
Authority: DE
Inventors: Jean L'hay-Les-Roses Planche
Original assignee: Societe de Prospection Electrique Schlumberger SA
Current assignee: Services Petroliers Schlumberger SA
Priority date: 1971-05-24
Filing date: 1972-05-16
Publication date: 1981-07-16
Also published as: US3795141A; DE2223735A1; FR2138335B1; DE2223735B2; FR2138335A1; CA950824A

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrloch-Diagraphiesonde mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs I genannten Merkmalen. Eine solche Sonde ist aus der US-PS 35 08 439 bekannt.

Mittels der Abstützteile einerseits, der Dezentrierungsvorrichtung andererseits soll dafür gesorgt werden, daß der Meßgeräteträger den Unregelmäßigkeiten der Bohrlochwandung folgen kann. Bei der bekannten Sonde ist als Abslützteil eine Bogenfeder oberhalb des Meßgeräteträgers vorgesehen. Solche Federn können auch beidseits des MeQgeräteträgers vorgesehen werden, wie in der US-PS 35 00 683 offenbart, oder zusätzlich mit Stützkissen bestückt sein, wie in der US-PS 34 48 373 offenbart.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sonde mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs I genannten Merkmalen derart auszubilden, daß die auf den Sondenkörper einerseits, den Geräteträger andererseits wirkenden Kräfte eine Relativposition dieser beiden Teile einstellen, bei der der Meßgeräteträger auch kleinen Unregelmäßigkeiten bei Bohrlöchern zu folgen vermag, deren Gesamtdurchmesser selbst schwankt.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Lösung dieser

Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1; die Unteransprüche definieren zweckmäßige beziehungsweise vorteilhafte Weiterbildungen dieses Lösungsprinzips.
Demgemäß werden die die Abstützteile tragenden Lenker vom Sondenkörper mittels Federn abgespreizt, die eine erhebliche Kraft ausüben, und zwar eine solche, die in jedem Fall über der seitlichen Kraft liegt, die von der Dezeiitriervorrichtung ausgeübt wird. Darüber

to hinaus wird der Meßgei-äteträger vom Sondenkörper mittels einer Feder abgespreizt, die eine in seitlicher Richtung wirkende Kraft geringer als jene Kraft ausübt, die von der Dezentriervorrichtung ausgeübt wird. Auf diese Weise sind die als Abstützteile dienenden Rollen während der Messung dauernd in maximaler Abspreizt teilung, die Dezentriervorrichtung drückt ständig die Rollen gegen die gegenüberliegende Bohrlochwandung, und der Meßgeräteträger kann genau den Unregelmäßigkeiten, selbst kleinen, der Bohrlochwandung folgen.

μ Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispie! des Erfindungsgegenstandes darstellt

In der Zeichnung ist eine Sonde 10 hängend in einem

Bohrloch 11 am Ende eines Kabels 12 dargestellt, das über ein Windenrad 13 läuft und mittels einer (nicht dargestellten) Einrichtung aufgespult wird, die Teil einer Oberflächenanordnung 14 ist, in der außerdem auch die Diagraphiedaten verarbeitet und aufgezeichnet werden, die aus der Sonde 10 nach oben geschickt werden. Diese Sonde 10 umfaßt eine obere abgedichtete Hülse 15, in der die elektrischen Schaltkreise für die Erzeugung, Verarbeitung und Weiterleitung der verschiedenen Signale untergebracht sind.

Unmittelbar unter der Hülse 15 befindet sich ein Hydraulikabschnitt 16, der nachstehend näher beschrieben werden soll und dessen Funktion darin besteht, das öffnen bzw. Einfahren der beweglichen Sondenelemente zu steuern.

■to Diese beweglichen Elemente sind t ^ einem Körper 17 angeordnet, bestehend aus zwei parallelen Schenkeln, die am unteren Ende des Hydraulikabschnitts 16 befestigt sind und an ihrem unteren Ende miteinander durch ein Endstück 20 verbunden sind. Ein erster Dezentrierungsarm 21 ist bei 22 an dem oberen Abschnitt des Körpers 17 angelenkt. Dieser Arm 21 wird nach außen vom Sondenkörper mittels einer Blattfeder 23 abgespreizt, deren Basis ebenfalls am Körper 17 befestigt ist Der Dezentrierungsarm 21 umfaßt gegen das Innere des Sondenkörpers hin eine Verlängerung 24, an deren Ende ein Kolben 25 angreift, der verschieblich in einem am Körper 17 befestigten Zylinder 26 sitzt Der Zylinder 26 enthält einen zweiten Kolben 27, der nach unten verschieblich ist unter der Wirkung eines Hydraulikdruckes, der in dem Inneren des Zylinders 26 aufgebaut werden kann. Eine erste Andrückrolle 30 ist drehbar am Ende eines abgewinkelten Lenkers 31 angeordnet, der um eine am Körper 17 befestigte Welle 32 drehbar ist Der Lenker 31 wird aus dem Innenraum des Sondenkörpers mittels einer Blattfeder 33 herausgespreizt, deren Basis am Körper 17 befestigt ist. Die Andrückrolle 30 kann in das Innere des Körpers 17 zurückgezogen werden durch eine Bewegung nach unten des Kolbens 27, der dabei auf den

μ anderen Hebelarm des Lenkers 31 drückt.

Unterhalb der gerade beschriebenen Dezentriervorrichtung befindet sich ein Meßgeräteträger 34, der an seinem oberen Abschnitt ein Gelenk 35 aufweist, auf

dem ein Arm 36 drehbar ist, dessen anderes Ende einen Schlitz 37 aufweist; in dem Schlitz 37 sitzt ein Querschnitt, der auf dem Körper 17 befestigt ist Der Meßgeräteträger 34 umfaßt ferner in seinem mittleren Abschnitt ein Gelenk 40, auf dem ein abgewinkelter Hebel 41 gelagert ist, der sich um eine am Körper 17 befestigte Achse 42 drehen kann. Der Meßgeräteträger 34 wird vom Sondenkörper abgespreizt mittels einer Blattfeder 43, die von hinten gegen den Meßgeräteträger nahe dem Lager 40 drückt und deren Basis an den Schenkeln 17 befestigt ist Dank des Langlochs oder Schlitzes 37 kann der Meßgeräteträger 34 um einen gewissen Winkel um das Lager 40 verdreht werden derart, daß er sich bezüglich der Längsachse des Sondenkörpers schrägstellt Diese Eigenschaft gestattet es dem Meßgeräteträger 34, den Unregelmäßigkeiten der Bohrung zu folgen, und dies umso leichter, als die von der Feder 43 ausgeübte Kraft in Höhe des Lagers 40 angreift Das Ende des abgewinkelten Hebels 41 auf der dem Lager 40 abgewandten Seite kann nach oben gedrückt werden mittels einer Hydraulikzylinderanordnung mit einem Kolben 44, der in einem Hydraulikzylinder 45, festsitzend im Körper 17, verschieblich 'st Eine Verschiebung des Kolbens 44 nach oben unter der Wirkung eines im Zylinder 45 aufgebauten Hydraulikdruckes bewirkt demgemäß das Entfalten des Meßgeräteträgers 34 längs des Sondenkörpers.

Im unteren Abschnitt der Sonde ist eine Dezentriervorrichtung ähnlich der im oberen Teil vorgesehen; sie umfaßt einen Dezentrierungsarm 50, der um eine Achse 51 schwenkbar ist und mittels einer Blattfeder 52 nach außen gedrückt wird. Der Dezentrierungsarm 50 umfaßt nach innen eine Verlängerung 53, die mittels eines Kolbens 54 nach oben gedruckt werden kann, wenn dieser in einem Zylinder 55 verschoben wird. Der Zylinder 55 enthält einen zweiten Kolben 56, der an einem Winkellenker 57 angreift, welcher drehbar gelagert ist um einen Zapfen 60, und am anderen Ende eine Rolle 61, ähnlich der Rolle 30, trägt

Der Winkellenker 57 wird von dem Sondenkörper mittels einer blattfeder 62 nach außen gedruckt

Die beweglichen Elemente, nämlich die Dezentrierungsarme 21 und 50, Andrückrollen 30 und 61, Meßgeräteträger 34 können in den Sondenkörper eingefahren werden mittels der Hydraulikzylinder 26,45 und 55, weiche miteinander verbunden sind durch eine Leitung 63, die zum oberen Hydraulikibschnitt 16 führt Dieser Hydraulikabschnitt besteht aus einer Kammer 64, die mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, und in der ein Elektromotor 65 angeordnet ist, der eine Pumpe 66 antreibt Der Einlaß der Fcmpe kommuniziert mit dem Inneren der Kammer 64, während ihr Auslaß verbunden ist mit der Liitung 63, die abgedichtet durch die untere Wandung der Kammer 64 geführt ist Die Leitung 63 ist ferner mit dem Inneren der Kammer 64 über ein Elektroventil 67 verbunden, das von der Erdoberfläche aus betätigbar ist. Der Motor 65 und das Elektroventil 67 sind unabhängig voneinander betätigbar, indem sie von der Erdoberfläche über Leitungen 70 bzw. 71 mit Strom versorgt werden. Diese Leitungen sind über das Kabel 12 mit der an der Erdoberfläche angeordneten Einrichtung 14 verbunden. Die Kammer 64 enthält ferner eine Druckausgleichseinrichtung, bestehend aus einem Zylinder 72, in dem ein Kolben 73 schwimmend verschieblich ist. Eine Seite des Zylinders 72 kommuniziert mit dem Inneren der Kammer 64, während die andere Seite des Zylinders mit der Bohrspülung kommuniziert. Auf diese Weise steht das Innere der Kammer 64 dauernd unter dem hydrostatischen Druck des Bohrlochs.

Um die Vorrichtung in das Bohrloch abzulassen, werden alle beweglichen Elemente in den Sondenkörper eingefahren. Um dies zu bewirken, wird der Motor 65 zur Betätigung der Pumpe 66 unter Spannung gesetzt und die Pumpe liefert die Hydraulikflüssigkeit unter Druck in die Zylinder 26,45 und 55. Die Kolben 25, 44 und 54 werden nach oben verschoben und schwenken

ίο demgemäß den Arm 21, den Meßgerätecräger 34 und den Arm 50 nach innen ein. Die Kolben 27 und 56 werden nach unten verschoben und schwenken die Andrückrollen 30 und 61 in das Innere des Körpers 17. Auf diese Weise befinden sich alle beweglichen Teile innerhalb des Querschnitts des Sondenkörpers, dessen radiale Ausdehnung deshalb während des Ablassens ins Bohrloch minimal ist

Sobald die Sonde an der gewünschten Tiefe angekommen ist bei der die Messung beginnen soll, wird das Elektroventil 67 unter Spannung gesetzt wodurch das Innere der Leitung 63 in Kommunikation mit dem Inneren der Kammer 64 gesetzt wird und damit die verschiedenen Zylinder dem hydrostatischen Druck des Bohrlochs ausgesetzt werden. Die beweglichen Elemente werden demgemäß vom Sondenkörper unter Wirkung der einzelnen Federn abgespreizt Die Kraft die von den Federn 33 und 62 ausgeübt wird, ist die größte derart daß die Andrückrollen 30 und 61 maximal ausgespreizt werden, wobei ihre Andrückfläche sich einige Zentimeter von der Vertikalwandung des Sondenkörpers weg befindet Die Dezentrierungsarme 21 und 50 legen sich an eine Seite der Bohrlochwandung an und halten damit die Rollen 30 und 61 in Kontakt mit der gegenüberliegenden Wandung der Bohrung. Der Meßgeräteträger 34, der frei beweglich gegenüber dem Sondenkörper dank der Rollen 30 und 61 ist hat auf diese Weise Spiel, um verschwenkt zu werden, um den Unregelmäßigkeiten der Bohrung zu folgen. Die Sonde befindet sich auf diese Weise in der in der Figur dargestellten Stellung für die Messung.

Die Andrückteile 30 und 61, die in der Figur als drehbare Rollen dargestellt sind, können auch die Form von Reibungsschuhen haben, die am Ende der Winkellenker 31 bzw. 57 angeordnet sind. Um die

•»5 Reibung herabzusetzen, werden jedoch in jedem Fall drehbare Rollen bevorzugt Wenn darüber hinaus der Meßgeräteträger 34 akustische Empfänger oder Sender trägt, kann man die Rollen mit stoßdämpfenden Bandagen versehen, um das Rauschen, hervorgerufen durch das Versetzen der Sonde längs der Bohrlochwandung, auf ein Minimum zu bringen, weil dieses Rauschen für die Messung sehr störend ist. Eine solche Einrichtung ist insbesondere interessant in dem Fall, wenn man auf ein- und derselben Untersuchungssonde mehrere Meßgeräteträger für unterschiedliche Messungen anordnen will, die übereinander angeordnet werden. Für jeden einzelnen Meßgeräteträger kann man dann eine eigene Feder 43 vorsehen, die eine Kraft angepaßter Größe in Abhängigkeit von der Kontaktfläche des Meßgeräteträgers, von seiner Verschleißfestigkeit, von dem gewünschten Andruck für eine optimale Messung usw. ausübt. Dank der Rollen, welche den Sondenkörper dauernd in einem vorgegebenen Absiand von der Bohrlochwandung halten, bleibt diese Andrückkraft

*>5 konstant, selbst in versetzten Bohrlochbereichen, in denen das Gewicht tfs Sonde mithin von den Rollen aufgenommen werden muß. Eine Dezenlrierungsbaugruppe mit Andrückrollen kann an jedem Ende der

Untersuchungssonde angeordnet sein, und eine oder mehrere zusätzliche Baugruppen können zwischen den verschiedenen MeBgeräteträgern liegen. Man erkennt andererseits, daß die extensive Verwendung von Blattfedern einerseits den Raumbedarf der Anordnung zu verringern gestattet, weil jede Feder sich im eingefahrenen Zustand parallel zur Längsachse des Sondenkörpers erstreckt, und andererseits für jedes bewegliche Element eine unabhängige Andrückkraft auf einfache Weise realisiert werden kann. Die Verwendung von Federn zum Auslenken der Rollen ist nicht unerläßlich infolge der Tatsache, daß diese Rollen im Prinzip keine Zwischenstellung zwischen maximaler Ausspreizung und eingefahrener Stellung zu besitzen ) brauchen im Gegensatz zu dem Meßgeräteträger und zu den Dezentrierungsarmen. Jeder Winkellenker als Träger einer Rolle kann beispielsweise verbunden sein mit einem Kolben, der eine von zwei Endstellungen einnehmen kann entsprechend der ausgefahrenen und in der zurückgezogenen Stellung der Rolle.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrlocb-Diagraphiesonde mit einem länglichen Sondenkörper, der mittels eines Kabels im Bohrloch hängend beweglich ist, einer Dezentriervorrichtung, die vom Sondenkörper radial nach einer Seite bis zur Bohrlochwand hin abspreizbar, wobei der Sondenkörper radial zur entgegengesetzten Seite hin beweglich ist, und hydraulisch in den Sondenkörper einfahrbar ist, einem Meßgeräteträger, der am Sondenkörper auf der der Dezentriervorrichtung gegenüberliegenden Seite angeordnet, einerseits mittels einer Feder radial nach außen abspreizbar und andererseits um eine zur Sondenlängsachse senkrechte Achse schwenkbar ist, und mit Abstützteilen, die auf Seite des Meßgeräteträgers am Sondenkörper angeordnet und von diesem abspreizbar sind, wobei der Meßgeräteträger in einem gegebenen Abstand von der Bohrlochwandung haltbar ist und ihm genügend Spiel verbleibt, bei der Axialbewegung des Sondenkörpers den Schwankungen im Bohrlochdurchmesser zu folgen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützteile (30; 61) auf Lenkern (31: 57) angeordnet sind, die mittels Hydraulikzylindern (26,27; 55,56) in das Innere des Sondenkörpers (17) einfahrbar sind, und daß die Dezentriervorrichtung (21; 50) mittels Federn (23; 52) mit einer Kraft vom Sondenkörper (17) abspreizbar ist, die größer ist als die Federkraft zum Abspreizen des Meßgeräteträgers (34).

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützteile (30; 61) drehbar am Ende der Lenker (31; 57) angeordnete Rollen sind.

3. Sonde nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (31; 57) vom Sondenkörper (17) mittels zugeordneter Federn (33; 62) abspreizbar sind, die auf jedes Abstützteil (30; 61) eine seitliche Kraft ausüben, die erheblich größer als die auf die Dezentriervorrichtung (21; 56) ausgeübte ist.