DE2728540C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten eines Instruments innerhalb eines Bohrlochs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausrichten eines Instruments innerhalb eines Bohrlochs.

Bei der Herstellung von Tiefbohrungen müssen Instrumente, beispielsweise Gravimeter, in das Bohrloch abgesenkt werden. Diese Instrumente arbeiten besonders wirksam, wenn ihre Bezugsachse lotrecht ausgerichtet ist. Die örtliche Achse von Bohrlöchern weicht jedoch häufig von der Vertikalen ab, sei es absichtlich, wie z. B. beim Richtungsbohren, oder unabsichtlich infolge eines Ausweichens des Bohrwerkzeugs. Es müssen deshalb Vorkehrungen getroffen sein, die ein Ausrichten des Instruments innerhalb des Bohrlochs ermöglichen.

In der Vergangenheit wurden bereits zahlreiche Vorrichtungen vorgeschlagen, die Mittel zum Ausrichten bzw. zur Stabilisierung von Instrumenten innerhalb eines Bohrlochs beinhalten. So ist beispielsweise durch die DE-PS 9 52 611 eine Einrichtung bekannt, mit der die Abweichung von Bohrlöchern gegenüber der Vertikalen in Abhängigkeit von der Tiefe gemessen werden kann.

Hierbei kommt ein Verfahren zur Anwendung, bei dem eine Sonde mit konstanter Geschwindigkeit im Bohrloch aufwärts oder abwärts bewegt wird und die Sinuswerte der gegenüber zwei senkrechten Ebenen gemessenen Winkelabweichungen der Bohrlochachse von der Vertikalen zeitlich integriert werden. Die Meßergebnisse werden auf einem Speichermedium aufgezeichnet und geben nach der Bergung der Sonde Aufschluß über den Verlauf des Bohrlochs.

Durch die DE-PS 1 96 736 ist eine Vorrichtung bekannt, mittels derer sich eine Drehung eines Bohrlochneigungsmessers innerhalb eines Führungsgehäuses beim Hinunterlassen in das oder beim Heraufholen aus dem Bohrloch kompensieren läßt. Diese bekannte Vorrichtung arbeitet mit einer an dem Führungsgehäuse befestigten und an der Bohrlochwandung anliegenden Walze, deren Drehbewegung bei Drehungen des Führungsgehäuses in der Weise auf die Meßvorrichtung übertragen wird, daß diese unabhängig von der Drehung des Führungsgehäuses stets dieselbe Richtung beibehält.

Durch die DE-AS 14 48 598 ist es bekannt, Mittel zum Kippen eines Instruments in bezug auf einen Rahmen

sowie Mittel zur Anzeige der Vertikallage der Bezugsachse des Instruments vorzusehen, um die Bezugsachse des Instruments mit Hilfe der Kippmittel in die Vertikallage zu bringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von der Erdoberfläche aus bedienbare Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mittels derer ein Instrument sich in einem Bohrloch über eine größere Neigung auszurichten läßt, als dies mit bekannten einschlägigen Vorrichtungen möglich ist

Ausgehend von einer Vorrichtung mit durch den vorangehend beschriebenen Stand der Technik bekannten Merkmalen, nämlich einem Gehäuse, das so bemessen ist, daß es sich innerhalb des Bohrlochs absenken und anheben läßt, wobei seine Längsachse im wesentlichen parallel zur örtlichen Achse des Bohrlochs ausgerichtet ist, ferner einem in dem Gehäuse befestigten Rahmen, innerhalb dessen das Instrument befestigt ist, das zur optimalen Funktionserfüllung mit einer vertikal ausgerichteten Bezugsachse betrieben werden soll, sowie wenigstens einer Kippvorrichtung zum Kippen des Instruments relativ zu dem Rahmen um eine senkrecht zur Längsachse des Gehäuses verlaufende Kippachse, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Dreheinrichtung vorgesehen ist, durch die der Rahmen innerhalb des Gehäuses um eine relative Winkelstellung zu diesem drehbar ist, in der die Kippachse der genannten Kippvorrichtung im wesentlichen horizontal verläuft und die Längsachse des Gehäuses nicht schneidet, und daß die Kippvorrichtung ferner relativ zu dem Rahmen unter Parallelverschiebung seiner Kippachse in eine solche Position verfahrbar ist, bei der die Bezugsachse des Instruments sich einer Vertikalebene befindet

Das entsprechende Verfahren zum Ausrichten eines innerhalb eines Bohrlochs befindlichen Instruments, das kippbar in einem Rahmen angeordnet ist, der in einem Gehäuse befestigt und in bezug auf dieses drehbar ist, wobei das Instrument im Bohrloch durch Drehen des Rahmens innerhalb des Gehäuses ausgerichtet wird, ist erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: zunächst wird der Rahmen innerhalb des Gehäuses solange gedreht, bis das Instrument mit seiner maximalen Neigung in der Richtung liegt, in der es innerhalb des Rahmens kippbar ist, anschließend wird das ' Instrument innerhalb des Rahmens so weit gekippt, bis eine Bezugsachse des Instruments im wesentlichen vertikal verläuft.

Die Unteranspr-üche 2 bis 7 beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung, während Weiterbildungen des Verfahrens sich aus den Unteransprüchen 9 und 10 ergeben.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1,

Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1, der zusätzlich Einzelheiten der Hauptkippeinrichtung zeigt,

F i g. 4 eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem geneigten Bohrloch,

F i g. 5 eine Ansicht ähnlich F i g. 4, die das Drehen des Rahmens und des Instruments in eine Lage zur Betätigung der Hauptkippeinrichtung zeigt,

F i g. 6 eine andere ähnliche Ansicht, die die Vertikallage der Bezugsachse des Instruments nach Betätigung der Hauptkippeinrichtung zeigt,

F i g. 7 einen Längsschnitt einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und Fig.8 einen Teilschnitt entlang der Linie 8-8 in F i g. 7, der die kardanische Befestigung zeigt
Die erfindurigsgemäße Vorrichtung umfaßt ein druckdichtes Gehäuse A, einen Rahmen B, der in noch anzugebender Weise innerhalb des Gehäuses angeordnet und ausreichend lose in bezug auf dieses ist, um gedreht werden zu können, und ein Instrument C, das in

ίο einer im folgenden näher beschriebenen Weise auf dem Rahmen befestigt ist. Zum Drehen des Rahmens um seine Längsachse in bezug auf das Gehäuse A ist eine geeignete Dreheinrichtung D vorgesehen. Eine Kippeinrichtung E ist vorgesehen, um eine Trageinrichtung für das Instrument Cum eine Achse quer zur Längsachse des Rahmens und des Gehäuses zu kippen bzw. zu neigen, während eine Kippeinrichtung F vorhanden ist, um das Instrument um eine Achse senkrecht zur Längsachse des Rahmens und des Gehäuses und zur Achse, um welche die Kippeinrichtung fdas Instrument kippt, zu kippen. Das Instrument C besitzt eine Bezugsachse, die mit G-G bezeichnet ist und zur optimalen Arbeitsweise des Instruments Cvertikal liegen sollte. Eine typische Instrumentenart, welche das Instrument Cdarstellt, wäre ein Bohrloch-Gravimeter, wie es allgemein in der Erdölindustrie verwendet wird.

Das Gehäuse A ist ein flüssigkeitsdichter Behälter, der Drücken widersteht, denen die Vorrichtung in Bohrlöchern ausgesetzt wird, und umfaßt allgemein einen röhrenförmigen Körper 10 mit einem einstückigen Boden 12 und einem Oberteil 14, das gemäß Darstellung lösbar am röhrenförmigen Körper 10 befestigt ist Ein Mehrfachkabel 16, an dem die Vorrichtung in ein Bohrloch abgesenkt wird, ist am Oberteil 14 befestigt und umfaßt alle elektrischen Verbindungen von der Vorrichtung zur (nicht gezeigten) Oberfläche. Das Kabel 16 überträgt alle Leistung und alle Signale zwischen der Vorrichtung und der Oberfläche. Die einzelnen Verbindungen vom Kabel 16 zu den Elementen der Vorrichtung sind nicht gezeigt, um eine Verwirrung der Vorrichtungsteile mit der elektrischen Verdrahtung zu vermeiden.

Der Rahmen B umfaßt Seitenstangen 18 und 20, eine obere Scheibe 22, welche die beiden Seitenstangen an ihren oberen Enden verbindet, und eine untere Scheibe 24, welche die unteren Enden der Seitenstangen verbindet. Der Rahmen B ist so innerhalb des Gehäuses A befestigt, daß er um eine Achse gedreht werden kann, die im wesentlichen die Längsachse des Gehäuses A ist.

Die Einrichtung zur drehbaren Befestigung des Rahmens innerhalb des Gehäuses schließt einen unteren Becher 26 und einen oberen Becher 28 ein, welche beide fest in das Innere des Gehäuses A passen, jedoch hierin in Längsrichtung gleiten. Die Einrichtung umfaßt ferner einen Zapfen 30, der drehbar den unteren Becher 26 mit der unteren Scheibe 24 des Rahmens verbindet, wobei eine Scheibe 32 oder eine andere geeignete Einrichtung zur Erzielung einer relativ reibfreien Drehung um den Zapfen zwischen den Becher 26 und die Scheibe 24 eingesetzt ist. Ein Zapfen 34 ist an dtr oberen Scheibe 22 befestigt und in dem oberen Becher 28 drehbar und umfaßt zwischen beiden eine Scheibe 36 oder eine andere geeignete Einrichtung zur Schaffung einer relativ reibfreien Drehung.

Da es für den Betrieb der Vorrichtung erwünscht ist, daß der Rahmen B in bezug auf das Gehäuse A um die Längsachse des Gehäuses drehbar ist, ist eine geeignete Drehantriebseinrichtung vorgesehen. Diese Antriebs-

einrichtung umfaßt einen Motor 38 mit einem Ritzel 40, welches das auf dem Zapfen 34 befestigte Hauptzahnrad 42 dreht. Auf diese Weise dreht sich der Zapfen 34 innerhalb des oberen Bechers 28 und ist geeignet an der oberen Scheibe 22 des Rahmens befestigt, so daß, wenn der Zapfen 34 gedreht wird, eine Drehung des Rahmens B bewirkt wird. Zusätzlich wird mit dem Hauptzahnrad 42 auch ein Zahnrad 44 gedreht. Das Zahnrad 44 treibt ein Zahnrad 46 und dieses ein Potentiometer 48 an. Vom Zahnrad 46 erstrecken sich Stifte 50 und 52, die mit Grenzschaltern 54 und 56 zusammenwirken, um die Drehung des Rahmens in bezug auf den Becher 28 zu begrenzen und eine übermäßige Verdrillung der sich in den Rahmen B erstreckenden Drähte zu verhindern. Das Potentiometer 48 liefert an der Oberfläche eine Anzeige in bezug auf das Ausmaß der Drehung, die der Rahmen £ durchgeführt hat.

Das Instrument C ist innerhalb des Rahmens B durch Aufhängen an Verbindungsstangen 58 und 60 befestigt, welche sich von einem Arm 62 nach unten erstrecken. Der Arm 62 bildet Teil einer Mutter für die Kippeinrichtung K Stifte 64 und 66 erstrecken sich von den Seiten der Verbindungen der Verbindungsstangen oder Arme 58 und 60 mit dem Instrument Cnach außen; ihre abgerundeten Enden liegen in Schlitzen 68 und 70, die jeweils in den Innenseiten der Seitenstangen 18 und 20 des Rahmens ausgebildet sind.

Die kleinere bzw. weniger bedeutungsvolle Justierung der Position des Instruments C um eine in der Zeichnungsebene von F i g. 1 liegende Achse wird mit Hilfe der Kippeinrichtung E ausgeführt. Dies erfolgt durch Betätigen eines Motors 72, welcher eine Schnecke 74 antreibt Die Drehung der Schnecke 74 veranlaßt eine Drehung eines Zahnrads 76. Das Zahnrad 76 ist mit einer Schraube 78 verbunden, um die bzw. auf der die Mutter 80 angeordnet ist. Wenn sich der Motor 72 in einer der beiden Richtungen dreht, wird die Schraube 78 gedreht und die Mutter 80 entlang der Schraube 78 vorwärts oder rückwärts bewegt, so daß sich eine Einstellung der Lage des Instruments entlang der Achse der Schraube 78 ergibt Die Kippeinrichtung Fwird von der Kippeinrichtung F mittels eines Jochs 82 getragen, das sich nach unten erstreckt, um das untere Ende der Schnecke 74 zu tragen und das außerdem beide Enden der Schraube 78 trägt und ihre Drehung erlaubt Das Joch 82 ist mit einer Mutter 84 der Kippeinrichtung F verbunden. Grenzschalter 86 und 88 sind gemäß Darstellung auf dem Joch 82 befestigt und in der Lage, mit der Mutter 80 oder der Verbindungsstange 60 in Eingriff zu treten, um den Betrieb des Motors 72 abzuschalten, wenn die Mutter 80 das Ende ihrer Bewegungsbahn in einer der beiden Richtungen erreicht

Ein Schwenkarm 90 stellt gemäß Darstellung eine Verbindung zwischen einem Potentiometer 92 und dem Joch 82 her. Die Bewegung der Mutter 80 entlang der Schraube 78 verursacht, daß sich ein Teil des Schwenkarms 90 dreht und eine Bewegung im Potentiometer hervorruft, welches dadurch an der Oberfläche einer Anzeige über die exakte Position der Mutter 80 auf der Schraube 78 gibt

Die Schwenkeinrichtung F besitzt einen Motor 94, der eine Schnecke 96 antreibt Die Schraube 96 treibt ihrerseits ein Zahnrad 98, das mit einer Schraube 100 verbunden ist Der Betrieb des Motors 94 bewirkt daher, daß sich die Schraube 100 dreht und sich die Mutter 84 axial entlang der Schraube 100 bewegt Die Schraube 100, die Schnecke 96 und der Motor 94 werden alle geeignet in der dargestellten Weise vom Rahmen getragen. Grenzschalter 102 und 104 sind geeignet auf den Seitenstangen 18 und 20 des Rahmens B befestigt und treten mit dem Joch 82 bzw. einer Stange 108 in Eingriff, um die Bewegung der Mutter 84 entlang der Schraube 100 zu begrenzen. Diese Schalter wirken in der üblichen Weise durch Abschalten des Motors 94. Ein Arm 108 stellt eine Verbindung zwischen einem Potentiometer 110 und einem Ansatz 112 an der Seitenstange 20 her. Wenn daher die Schraube 100 gedreht wird und sich die ίο Mutter 84 entlang der Schraube bewegt, verschwenkt sich der Arm 108 und bewegt dadurch das Potentiometer 110. Wenn das Potentiometer HO richtig kalibriert ist, liefert es eine Anzeige der Position der Mutter 84 auf der Schraube 100.

Ebenen- bzw. Lage-Anzeigeeinrichtungen 114 und 116 sind an der Unterseite der Scheibe 22 angeordnet und liefern eine Anzeige der Ebene bzw. Lage der Scheibe 22 in zwei Achsen, die senkrecht zueinander und senkrecht zur Längsachse des Gehäuses A sind.

Diese beiden Achsen sind vorzugsweise parallel zu den Achsen der Schraube 100 bzw. der Schraube 78. Zusätzlich sind Ebenen- bzw. Lagefühl- und Anzeigeeinrichtungen 118 und 120 am Instrument C befestigt — wie dargestellt — und liefern ebenfalls die Anzeigen der Ebene bzw. Lage auf Achsen parallel zu den Achsen der Schrauben 78 und 100. Bei den gerade beschriebenen Mutter-Schraube-Kombinationen ist die Art der Verbindung vorzugsweise ein Kugellagerantrieb ähnlich dem in Kraftfahrzeugen verwendeten und allgemein bekannten Steuerungsantrieb. Diese Antriebsart reduziert die Reibung stark und erlaubt die Verwendung relativ kleiner Motoren 72 und 94.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ersichtlich, sind Einrichtungen zur Einstellung der Lage des Rahmens B und des Instruments C in bezug auf das Gehäuse A um die Längsachse des Gehäuses A und zum Kippen des Instruments C um zwei andere querliegende Achsen, die senkrecht zueinander und zur Längsachse des Gehäuses A sind, vorgesehen.

Die Kippeinrichtung Fliefert das größte Ausmaß an Neigung, da der Arm bzw. die Verbindungsstange 60 spitz nach innen zuläuft und die Lage des Instruments von der Mittellinie des Rahmens B und des Gehäuses A in F i g. 1 nach links unsymmetrisch versetzt ist Mit dieser versetzten Lage des Instruments C ist ein sehr viel größeres Ausmaß an Korrektur erzielbar, d. h. das Instrument kann um einen viel größeren Winkel in bezug auf die Längs-Mittellinie des Gehäuses A und damit in

so bezug auf die Mittellinie des Bohrlochs gekippt werden, als wenn das Instrument zentrisch angebracht wäre. Zur Ausnutzung dieses Merkmals ist es daher günstig, daß der Rahmen B in eine Lage gedreht wird, bei der das große Ausmaß der Neigung, das von der Kippeinrichtung F zur Verfügung steht, in einer solchen Richtung liegt, daß die Lage der Bezugsachse G-G des Instruments C zur Erzielung einer im wesentlichen vertikalen Richtung korrigiert werden kann.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein Bohrloch eingebracht werden soll, ist es günstig, daß die beiden Kippeinrichtungen so justiert werden, daß die Ausgänge der Potentiometer 92 und 110 ungefähr Null werden. Falls erwünscht, kann dies durch Betätigen der Kippeinrichtung Fzur Bewegung der Mutter 84 zu ihrer linken Stellung auf der Schraube 100 und dadurch Betätigen des Grenzschalters 102 erfolgen. Zusätzlich kann dieser erste Schritt dadurch gehandhabt werden, daß veranlaßt wird, daß die Anzeigen der Lageanzeiger 114

und 116 dieselbe relative Anzeige wie die Lageanzeigen von den Lageanzeigern 118 und 120 aufweisen. Der Lageanzeiger 120 ist am Instrument C so ausgerichtet, daß er maximal auf die Schraube 78 anspricht, während der Lageanzeiger 118 so am Instrument C ausgerichtet ist, daß er maximal auf die Schraube 100 anspricht. Dann wird die Dreheinrichtung D angeschaltet, bis die Anzeige auf dem Lageanzeiger 120 ungefähr Null wird und sich eine positive Anzeigenablesung vom Lageanzeiger 118 ergibt und anzeigt, daß der Hauptkippbereich der Kippeinrichtung F in der Richtung zur Ausrichtung bzw. Einnivellierung des Instruments liegt. Danach werden die beiden Kippeinrichtungen fund F betätigt, um die Lageanzeigen der Lageanzeiger 118 und 120 auf Null zu bringen. Die Einstellung der Kippeinrichtung E ist eine relativ weniger bedeutungsvolle, da es vorgezogen wird, daß im wesentlichen diese gesamte Einstellung durch die Drehung des Rahmens innerhalb des Gehäuses A erzielt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die Betätigung der Kippeinrichtung E entfallen kann, wenn vor dem Einsetzen des Geräts in das Gehäuse A eine Einstellung erfolgt, die eine Ausrichtung der Achse G-G mit der Drehachse erlaubt. Wenn diese Einstellung gemacht wird, muß Sorge dafür getragen werden, daß sichergestellt ist, daß die Anzeige des Lageanzeigers 120 zur Anzeige einer Neigung von im wesentlichen Null oder einer Horizontalanzeige durch die Drehung des Rahmens B innerhalb des Gehäuses A gebracht wird, bevor mit der Einstellung der Querachse durch Betätigen der Kippeinrichtung F fortgefahren wird. Es wird weiter vorgeschlagen, daß nach dem Kippen der Kippeinrichtung Fzur Einstellung des Lageanzeigers 118 auf Null zur Vergewisserung der richtigen Ausrichtung bzw. Einnivellierung eine Trimmdrehung ausgeführt wird. Für den Fall, daß die Kippeinrichtung E bei der Fernbedienung entfällt, wird eine Axialeinstellung der Vorrichtung, um die Bezugsachse des Instruments C in eine im wesentlichen vertikale Lage zu bringen, von einer falschen Einstellung der Lage der Mutter 80 auf der Schraube 78 direkt beeinflußt.

Ein Beispiel der Verfa.irensschritte der vorliegenden Erfindung ist in den F i g. 4,5 und 6 dargestellt. In F i g. 4 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein Bohrloch eingelassen, das gemäß Darstellung in F i g. 4 geneigt ist. Wie zu sehen, ist die Achse der Kippeinrichtung F geneigt, jedoch ist die Richtung der Hauptkorrektur für diese Kippeinrichtung in Richtung entgegengesetzt zur gewünschten Kipprichtung. Aus diesem Grund muß der Rahmen B zu der in F i g. 5 gezeigten Stellung gedreht werden. Aus den F i g. 4 und 5 ist klar, daß das Instrument C so ausgerichtet ist, daß seine Bezugsachse G-G im wesentlichen parallel zur Längsachse des Gehäuses A liegt, während es in das Bohrloch eingelassen wird.

Nachdem die Vorrichtung bzw. der Rahmen zur in Fi g. 5 gezeigten Stellung gedreht wurde, befindet sich die Kippeinrichtung E in einer Lage senkrecht zur Zeichenebene mit einer im wesentlichen horizontal liegenden Achse. Um die Bezugsachse G-G des Instruments C in ihre im wesentlichen vertikale Lage zu bringen, wird die Kippeinrichtung Fin die in Fi g. 6 dargestellte Stellung gebracht. Wenn sich das Instrument C in dieser Lage befindet, können die Meßwerte abgelesen werden und das Instrument danach im Bohrloch weiter abgesenkt werden. Es wird empfohlen, daß vor Durchführung der nächsten Instrumentenablesung die Bezugsachse G-G des Instruments C in eine Lage im wesentlichen parallel zur Längsachse des Gehäuses A gebracht Für Anwendungsfälle, bei denen eine Ausrichtung bzw. Einnivellierung durch Schwerkraft angebracht ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Darstellung in den F i g. 7 und 8 vereinfacht werden. Das auszurichtende Instrument C wird gemäß Darstellung von zwei Verbindungsstangen 58a und 60a getragen, die in Verbindung mit einem Kardangelenk 122 stehen. Das Kardangelenk ist gemäß Darstellung unsymmetrisch an einer Stange 124 befestigt. Das Kardangelenk 122 weist die üblichen (nicht gezeigten) Kugellager geringer Reibung auf, so daß die Schwerkraft das Instrument mit nur einem kleinen Fehler ausrichten kann. Die unsymmetrische Anbringung des Kardangelenks 122 an der Stange 124 ergibt einen großen Ausrichtbereich in einer Richtung und einen kurzen Bereich in der entgegengesetzten Richtung. Wie zuvor bei der bevorzugten Ausführungsform beschrieben, wird der Rahmen B' in bezug auf das Gehäuse A' mittels eines Motors 38a in die optimale Lage für irgendein vorgegebenes Bohrloch gedreht.

Die abgewandelte Vorrichtung in den F i g. 7 und 8 zeigt keinerlei Klemm- oder Dämpfungseinrichtung zur Verhinderung eines Anschlagens des Instruments am Gehäuse A' oder Rahmen B', wenn die Vorrichtung transportiert oder in das Bohrloch bewegt wird. Eine einfache Möglichkeit zur Schaffung einer Dämpfung besteht darin, an den beiden Scheiben 22a und 24a einen Zylinder zu befestigen, um einen abgedichteten Behälter um das Instrument C zu bilden, der mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt werden kann.

Wie in den F i g. 7 und 8 gezeigt, sind die in bezug auf die bevorzugte Ausführungsform gezeigten und beschriebenen Komponenten mit demselben Buchstaben mit einem Apostroph und derselben Zahl mit einem Zusatz a bezeichnet.

Zusammengefaßt, wird mit der Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, umfassend ein Gehäuse, in welchem ein Rahmen drehbar montiert ist, ein Instrument, das schwenkbar um zwei Achsen im Rahmen befestigt ist, Lagefühleinrichtungen auf dem Instrument zur Ermittlung der Neigung des Instruments um diese beiden Achsen und Einrichtungen zum Kippen des Instruments innerhalb des Rahmens derart, daß die Bezugsachse des Instruments in eine im wesentlichen vertikale Lage gebracht werden kann, wenn die Vorrichtung sich in einem geneigten Bohrloch befindet. Das Instrument ist innerhalb des Rahmens unsymmetrisch befestigt, so daß es in einer Richtung auf einer Achse um einen sehr viel größeren Betrag als auf der anderen Achse und in der anderen Richtung gekippt werden kann. Die Verfahrensschritte umfassen die Schritte des Ermitteins der Lage der Ebenen des Instruments entlang zwei Achsen, des Drehens des Rahmens innerhalb des Gehäuses zur Ausrichtung des Instruments in einer solchen Weise, daß sein großer Bereich an Neigungsfähigkeit in eine Lage gebracht wird, um die Neigung des Instruments zu korrigieren, und Kippen des Instruments innerhalb des Rahmens, um die Bezugsachse des Instruments in eine im wesentlichen vertikale Lage zu bringen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   L Vorrichtung zum Ausrichten eines Instrumentes innerhalb eines Bohrlochs mit einem Gehäuse, das so bemessen ist, daß es sich innerhalb des Bohrlochs absenken und anheben läßt, wobei seine Längsachse im wesentlichen parallel zur örtlichen Achse des Bohrlochs ausgerichtet ist,
   mit einem in dem Gehäuse befestigten Rahmen, innerhalb dessen das genannte Instrument befestigt 1st, das zur optimalen Funktionserfüllung mit einer vertikal ausgerichteten Bezugsachse betrieben werden soll,

   sowie mit wenigstens einer Kippvorrichtung zum Kippen des Instruments relativ zu dem Rahmen um eine senkrecht zur Längsachse des Gehäuses verlaufende Kippachse, dadurch gekennzeichnet,

   daß eine Dreheinrichtung (D) vorgesehen ist, durch die der Rahmen (B) innerhalb des Gehäuses (A) in eine relative Winkelstellung zu diesem drehbar ist, in der die Kippachse der genannten Kippvorrichtung (F) im wesentlichen horizontal verläuft und die Längsachse des Gehäuses (A) nicht schneidet, und daß die Kippvorrichtung (F) ferner relativ zu dem Rahmen (B) unter Parallelverschiebung seiner Kippachse in eine solche Position verfahrbar ist, bei der die Bezugsachse des Instruments (C) sich einer Vertikalebene befindet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Kippvorrichtung (E) zum Kippen des Instruments (C) vorgesehen ist, deren Kippachse ebenfalls senkrecht zur Längsachse des Gehäuses (A) und nicht parallel zur Kippachse der ersten Kippvorrichtung (F) verläuft und mittels derer die Position des Instruments derart korrigierbar ist, daß seine Bezugsachse innerhalb der genannten Vertikalebene in die senkrechte Stellung gelangt.
3. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippbereich der zweiten Kippvorrichtung (E) kleiner ist als der Kippbereich der ersten Kippvorrichtung (F).
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument (C) zur Vergrößerung des Kippbereichs der ersten Kippvorrichtung (F) innerhalb des Rahmens (5,) unsymmetrisch angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Kippvorrichtungen (E, F) Potentiometer (92, 110) zugeordnet sind, deren Ausgangssignale für die Position der Kippvorrichtungen kennzeichnend sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Lagean-Zeigeeinrichtungen (116, 114) vorgesehen sind, die relativ zu dem Rahmen ^feststehen.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die Lage des Rahmens bezüglich zweier Achsen kennzeichnen, die im wesentlichen parallel zu den beiden Achsen der Anzeigeeinrichtungen des Instruments ^verlaufen.
8. 8. Verfahren zum Ausrichten eines innerhalb eines Bohrlochs befindlichen Instruments, das kippbar in einem Rahmen angeordnet ist, der in einem Gehäuse befestigt und in bezug auf dieses drehbar ist,

   wobei das Instrument im Bohrloch durch Drehen des Rahmens innerhalb des Gehäuses ausgerichtet wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

   der Rahmen wird innerhalb des Gehäuses so lange gedreht, bis das Instrument mit seiner maximalen Neigung in der Richtung liegt, in der es innerhalb des Rahmens kippbar ist,

   anschließend wird das Instrument innerhalb des Rahmens so weit gekippt, bis eine Bezugsachse des Instruments im wesentlichen vertikal verläuft
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8₃ dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument anfänglich in eine Lage ausgerichtet wird, in der die genannte Bezugsachse im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Gehäuses verläuft
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß aus Ausrichten der Bezugsachse durch Drehen des Rahmens innerhalb des Gehäuses erfolgt.