DE2844765A1

DE2844765A1 - Vorrichtung zum messen der winkelabweichung des endes eines bohrgestaenges

Info

Publication number: DE2844765A1
Application number: DE19782844765
Authority: DE
Inventors: Robert Ray Kelly
Original assignee: BJ Hughes Inc
Current assignee: BJ Hughes Inc
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1978-10-13
Publication date: 1979-04-26
Also published as: IT1106206B; FR2406805B1; FR2406805A1; IT7851588A0; AR225602A1; GB2009929A; CA1127833A; GB2009929B; NL7810501A; JPS5474461A

Description

Vorrichtung zum Messen der Winkelabweichung des Endes eines Bohrgestänges

beanspruchte Priorität: 21. Oktober 1977/ V.St.A. Anmelde-Nr.: 844 398

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Winkelabweichung des Bohrgestangeendes von einem gegebenen Winkel und bezieht sich insbesondere'auf eine derartige Vorrichtung, die mit Druckimpulssignalen einer Trübeströmung arbeitet.

Zum allgemeinen Stand der Technik seien folgende US-PS genannt 2 329 732, 2 4-35 93^, 2 762 132, 2 824 38O und 3 4-31 654 sowie die Veröffentlichung "AIME", Nr. SPE 765 der Society cf Petroleum Engineers. Die am nächsten kommenden Vorveröffentlichungen sind die US-PS 3 176 407 und 3 ^66 755t di^e eine Vorrichtung offenbaren, zu der ein

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Pendel innerhalb eines Gehäuses gehört, welches im Bohrgestänge angebracht ist. Das Pendel hängt an einer Stange, die in Abhängigkeit von Trübedruck innerhalb des Gehäuses axial nach unten und in Abhängigkeit von der Beendigung der Trübeströmung nach oben bewegbar ist. Die Aufwärtsbewegung der Stange ist durch einen Satz konzentrischer Anschlagsringe von nach oben abnehmendem Durchmesser begrenzt, die geeignet sind, mit dem Pendel je nach dessen Abweichung gegenüber der Achse des Bohrgestänges in Eingriff zu treten. Dabei ist ein Codiersystem vorgesehen mit dem die verhältnismäßig kurzen Bewegungen des Pendels und der Stange in verhältnismäßig lange Bewegungen einer mit Knopf am oberen Ende versehenen Welle übersetzt werden, die radial aus dem Gehäuse ragt. Das Codiersystem vergrößert nicht nur die Länge der Bewegung des Pendels und der Stange sondern kehrt die Bewegung auch um, so daß eine minimale Bewegung des Pendels und der Stange eine maximale Bewegung der Welle ergibt, während eine maximale Bewegung des Pendels und der Stange zu einer minimalen Bewegung der Welle führt. Diese Umkehr bewirkt, daß die Wellenbewegung der gemessenen Abweichung direkt proportional ist. Das Ausmaß der Abweichung wird durch Druckimpulse an die Oberfläche signalisiert, die durch das Zusammenwirken des Knopfes mit einer Vielzahl von Impulsringen im Gestänge oberhalb des· Gehäuses hervorgerufen werden. Die Anzahl der an der Oberfläche wahrgenommenen Impulse ist direkt proportional zur Winkelatweichung des Rohrgestänges. Bei Inklinoraetern, die mit Druckimpulssignalen arbeiten, kann die Abweichung

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jedesmal gemessen werden, wenn dem Bohrgestänge ein Stück Bohr hinzugefügt wird. Das ermöglicht ein im wesentlichen kontinuierliches Überwachen der Abweichung. Wegen der Einschränkungen hinsichtlich Länge und Durchmesser sind die bekannten Vorrichtungen aber auf das Messen von Winkeln in einem Bereich von 0° bis ca. 10° beschränkt. Jedoch ist es bei Biehtungsbohrprogrammen nötig, Winkel exakt zu messen, die weit größer sind als 10°. Gegenwärtig werden solche großen Winkel durch verschiedene Vermessungsinstrumente mit mehrfachen Aufnahmen gemessen. Die Benutzung solcher Instrumente •ist jedoch teuer, denn es geht viel wertvolle Einrichtzeit dabei verloren, solche Instrumente in das Bohrloch einzuführen. Außerdem eignen sich Vermessungen mit Vielfachaufnahmen nicht sehr gut für ein im wesentlichen kontinuierliches Überwachen der Bohrlochabweichung, wie es bei Bichtungsbohrprogrammen wünschenswert wäre und auch mit Inklinometern möglich ist, die mit Druckimpusen arbeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mit DruckimpulsSignalen arbeitende Abweichmeßvorrichtung zu schaffen, mit der große Winkel gemessen werden können.

Kurz gesagt ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung das bekannte Pendel durch ein Pendel ersetzt, welches in großen Winkelbereichen frei schwingen kann. Eine ausbalancierte Arretierstange ist mit dem Ende des Bohrgestänges koaxial ausgerichtet, wenn Trübe durch das Bohrgestänge gepumpt wird.

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Und es ist eine Einrichtung vorgesehen, die das Pendel mit der Arretierstange unter einen vorgewählten bekannten Winkel koppelt und das Pendel um einen verhältnismäßig kleinen, aber unbekannten Winkel aus der Senkrechten ablenkt. Dieser unbekannte Winkel entspricht der Differenz zwischen dem vorgewählten Winkel, unter dem das Pendel und die Arretierstange miteinander gekoppelt sind, und der Abweichung des Bohrgestänges aus der Senkrechten. Wenn die Trübeströmung durch das Bohrgestänge unterbrochen wird, bewegen sich Pendel und Arretierstange axial nach oben, so daß die Arretierstange nicht mehr koaxial mit dem Bohrgestänge gehalten ist und das Pendel in die Senkrechte zurückkehrt, wodurch die Arretierstange aus der Achse des Bohrgestänges um den gleichen Winkel abgelenkt wird, wie das Pendel aus der Senkrechten abgelenkt wurde. Die Ablenkung der Arretierstange wird dann in der gleichen Weise gemessen wie bekannte Vorrichtungen die Abweichungen des bekannten Pendels gemessen haben, und das Ausmaß dieser Abweichung wird in herkömmlicher /Jeise an die Oberfläche signalisiert, so daß der Bohrmeister die Abweichung des Bohrgestänges aus der Senkrechten feststellen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen der Winkelabweichung des Endes eines Bohrgestänges aus der Senkrechten umfaßt ein Gehäuse, welches in das Bohrgestänge einsetzbar ist. In dem Gehäuse ist ein Pendel angelenkt, welches um große Winkelbereiche schwingen kann. Außerdem ist eine im

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wesentlichen perfekt ausbalancierte Arretierstange am gleichen Punkt wie das Pendel angelenkt und erstreckt sich normalerweise koaxial zum Ende des Bohrgestänges. Dabei ist eine Einrichtung vorgesehen, die das Pendel und die Arretierstange unter einem vorgewählten Winkel miteinander verbindet, und eine Einrichtung zum Messen der Abweichung der gekuppelten Arretierstange und des Pendels gegenüber der Achse des Bohrgestängeendes, so daß die Winkelabweiehung des Bohrgestängeendes gegenüber der Senkrechten bestimmt werden kann. Das Ausmaß der Abxieichung wird mittels einer weiteren Einrichtung an die Oberfläche signalisiert.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Pig. I einen teilweise vergrößerten Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zur Darstellung der Hauptbauelemente in ihrer beabsichtigten Umgebung;

Fig. 2k einen Schnitt durch den oberen Bereich der Vorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispielj

Fig. 2B einen Schnitt durch den unteren Teil des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Fortsetzung zu Fig. 2Aj

Fig. 3 eine Seitenteilansicht des in Fig. 2B gezeigten Teils, in der Einzelheiten der Pendel- und Arretierstangenkonstruktion dargestellt sind}

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Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht zur Darstellung von Einzelheiten einer Kerbplatte und Klinke;

Fig. 5-7 Schnitte zur Erläuterung des Betriebs der Vorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einer zeitlichen Aufeinanderfolge.

Gemäß Fig. 1 ist die einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechende Vorrichtung 11 innerhalb einer rohrförmigen Unteranordnung enthalten, die einfach als Rohr 12 bezeichnet wird und die oberhalb eines Rollenmeißels 13 koaxial innen in ein Bohrgestänge oder als Abschnitt in das Bohrgestänge einsetzbar ist. Zu der Vorrichtung 11 gehört insgesamt eine Impulserzeugereinrichtung 150, die Druckimpulse erzeugt, welche das Ausmaß der Abweichung des Rohres 12 an die Oberfläche signalisieren, eine Codiereinrichtung 151, die die Winkelabweichung in Form von Druckimpulsen codiert, und eine Meßeinrichtung 152, die dieWinkelabweichung des Rohres 12 mißt.

Wie bei bekannten Vorrichtungen umfaßt die Impulserzeugereinrichtung 150 eine Vielzahl von nach innen in den Strömungsweg der Trübe 153 vorspringenden Impulsringen 14 und einen Schaft bzw. eine Welle 16 in Form einer Hohlstange mit einer Verdickung bzw. einem Knopf 15 am oberen Ende. Wie in Fig. 2A gezeigt, ist die Welle¹ 16 durch die Kraft einer Hauptfeder 29 entgegen der durch das Rohr 12 nach unten fließenden Trübe 153 vorgespannt. Wenn die Strömung der Trübe 153 durch das.-Rohr 12 unterbrochen wird, treibt die Welle 16 den Knopf 15 nach oben in die Nähe eines Impulsringes 14 in eine Stellung, die durch die Winkeiabweichung

des Rohres 12 bestimmt ist, wie weiter unten im einzelnen erläutert. W.enn die Strömung der Trübe l⁵r?T ft ^

wieder aufgenommen wird, wird'der Knopf 15 nach unten gedrängt und eine Reihe von Druckimpulsen erzeugt, wenn der Knopf 15 an jedem Impulsring 1^- vorbeibewegt wird. Diese Druckimpulse können vom Bohrmeister an der Oberfläche abgelesen und in eine Winkelabweichung umgewandelt werden, wie allgemein bekannt.

Die Codiereinrichtung 151 weist, wie an sich bekannt, eine Vielzahl fingerhutartiger Verdickungen 18, ein koaxial in der Welle 16 angeordnetes Codierrohr
19, eine Vielzahl von Codierkugeln 20 sowie eine Schulter 30 am unteren Ende der Welle 16 auf, wie Fig. 2A zeigt. Wie auch aus Fig. 2A hervorgeht, ist im Codierrohr 19 eine Vielzahl von Löchern 31 vorgesehen, die die Codierkugeln 20 enthalten. Die Löcher 31 haben einen Abstand voneinander, der dem Abstand der Impulsringe I^ entspricht. Im Codierrohr 19 ist eine Codierstange 17 teleskopartig aufgenommen, die innerhalb des Codierrohrs 19 axial bewegbar ist, und zwar mittels einer in Fig. 2A gezeigten Pendelhubfeder 40 axial nach oben, wenn die Strömung der Trübe 153 unterbrochen ist, und durch die Kraft der Trübe 153 auf den Knopf 15 axial nach unten. Die auf den Knopf 15 wirkende Kraft der Trübe 153 wird durch einen in einer Kammer am oberen Ende der Welle angeordneten Sitz auf die Codierstange 17 übertragen. Auf der Codierstange 17 sitzt eine Vielzahl radial erweiterter, fingerhutartiger Verdickungen 18, die solchen Abstand voneinander haben, daß sie einem bestimmten Satz von Codierkugeln 20 benachbart sind, wenn die Arretierstange 25 durch einen bestimmten Anschlagsring 27 in ihrer Aufwärtsbewegung

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begrenzt ist, wie weiter unten noch näher erläutert.

Die fingerhutartigen Verdickungen 18 dienen dazu, die Codierkugeln 20 durch die Löcher 31 radial nach außen in Berührung mit der Innenfläche der Welle 16 zu drücken, wie in Fig. 2A gestrichelt gezeigt. Die radial nach außen gehaltenen Codierkugeln 20 stehen mit der Schulter 30 in Eingriff und begrenzen dadurch die Aufwärtsbewegung der Welle 16. Die Verdickungen 18 sind auf der Codierstange 17 so plaziert, daß die Aufwärtsbewegung der Welle 16 und folglich die des Knopfes 15 umgekehrt der Aufwärtsbewegung der Arretierstange 25 entspricht, so daß die Länge der Aufwärtsbewegung der Welle 16 entsprechend der Winkelabweichung der Arretierstange 25 gegenüber der Achse des Rohres 12 bemessen ist.

Fig. 2A, in der der obere Teil der Vorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, zeigt, daß die Vorrichtung innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses 32 aufgenommen ist, welches in verschiedenen Bereichen zusammengeschraubt ist, um den Einbau zu erleichtern. Die Hauptfeder ist zwischen einer Schulter 33 am unteren Ende der Welle 16 und einer Schulter 3*l· am oberen Ende eines im Gehäuse 32 enthaltenen rohrförmigen Elements 35 zusammengepreßt. Die Codierstange1.7 endet an ihrem unteren Ende in einem radial engeren Abschnitt J6_t der in eine Unterlegscheibe 37 eingesetzt und an ihr durch eine Schweißverbindung oder dgl. befestigt ist. Die Unterlegscheibe 37 ist mit Hilfe von zwei Schnappringen

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38 und 39 mit einer Führungsbuchse 21 verbunden, die innerhalb des Codierrohres 19 durch die Pendelhubfeder 40 axial bewegbar ist, welche zwischen einem radial erweiterten Bereich 41 der Führungsbuchse 21 und einem unteren Kragen 42 zusammengepreßt ist, der mittels eines Schnappringes 43 gegen das untere Ende des Codierrohres 19 gehalten ist. Die Pendelhubfeder 40 hat die Aufgabe, die Codierstange 17 axial nach oben zu bewegen und die Führungsbuchse 21 anzuheben, wodurch wiederum das Pendel 24 mittels einer Betätigungsstange 22 angehoben wird. Die Betätigungsstange 22 ist innerhalb der Führungsbuchse 21 koaxial angebracht und an einer axialen Mitbewegung mit der Führungsbuchse durch eine Schulter 44 in der Führungsbuchse 21 gehindert, die mit einem radial erweiterten Bereich 45 der Betätigungsstange 22 und dem Schnappring 38 in Eingriff steht. Die Aufwärtsbewegung der Führungsbuchse 21 ist durch einen mit dem Codierrohr 19 in Eingriff stehenden Haltering 46 begrenzt.

An das untere Ende der Betätigungsstange 22' ist eine Richtvorrichtung 23 angeschlossen, deren Aufgate es ist, das Pendel 24 mit der unteren Seite des Bohrlochs bei der Drehbewegung des Rohres 12 auszurichten. Die Richtvorrichtung ist auf der Betätigungsstange 22 mittels Lagern 47 und 48 frei drehbar, die in einem radial erweiterten Bereich 49 der Richtvorrichtung 23 aufgenommen und durch ein Abstandselement .50 auseinander gehalten sind. Die Lager 47 und 48 sind mittels einer Unterlegscheibe 51 und einer am Boden der

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Betätigungsstange 22 eingeschraubten Schraube 52 sowie einer Lagerspannmutter 53» die oben in den radial erweiterten
Bereich 49 eingeschraubt ist, auf der Betätigungsstange 22 gehalten.

Die Richtvorrichtung 23 umfaßt ein Gegengewicht 54, welches gegenüber der Achse der Betätigungsstange 22 radial
asymmetrisch ist und zur tiefen Seite des Bohrlochs hängt und dadurch die Elemente der Vorrichtung unterhalb mit der tiefen Seite des Bohrlochs ausrichtet. Während der Drehbewegung des Rohres 12 hängt das Gegengewicht 54 zur tiefen Seite des Bohrlochs und schließt dadurch jegliche Taumelbewegung aus.

Gemäß Fig. 2B und 3 ist der untere Bereich 55 der Richtvorrichtung 23 am Pendel 24 mittels eines Drehzapfens 56 angelenkt, der in zwei Lagern 57 und 58 gelagert ist. Der Drehzapfen 56 ist durch ein Loch im unteren Bereich 55 eingesetzt und mittels einer Stellschraube 59 in seiner Lage gehalten. Der Drehzapfen 56 ist an seinen Enden 60 und 61 radial eingeengt um die Lager 51 t>zw. 58 aufnehmen zu können. Der Drehzapfen 56 ist im unteren Bereich 55 der Richtvorrichtung 23 rechtwinklig.zum Gegengewicht 54 angeordnet, so daß das
Pendel. 2.4 zur tiefen Seite des Bohrlochs hängt und sich
einzuloten sucht.

Auch die Arretierstange 25 ist um den Drehzapfen 56 mittels

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zweier Lager 84 und 85 schwenkbar gelagert. Zur Arretierstange 25 gehört ein rohrförmiges unteres Glied 64 sowie ein Gegengewicht 65» Die Arretierstange 25 ragt durch einen Hohlraum 68 im Innern des Pendels 24.

Im.unteren Glied 64 der Arretierstange 25 ist ein Kolben mit einer an seinem oberen Ende befestigten Klinke 70 und einem Knopf 71 am unteren Ende teleskopartig aufgenommen. Der Kolben 69 ist gegenüber dem äußeren unteren Glied 64 mittels einer Feder 72 axial nach unten vorgespannt. Die .Feder ist dabei zwischen dem Knopf 71 und einer am unteren Ende des äußeren unteren Gliedes 64 ausgebildeten Schulter 73 eingeklemmt. Die Arretierstange 25 hat in der Nähe ihres unteren Endes einen Haken 76, der mit den Anschlagsringen in Eingriff tritt, wie weiter unten im einzelnen erläutert.

Die Arretierstange 25 ähnelt in ihrer Erscheinung zwar allgemein einem Pendel der bekannten Vorrichtungen} aber sie ist mittels eines Gegengewichts 65 im wesentlichen perfekt um den Drehzapfen ^ ausbalanciert und hat keine auf Schwerkraft ansprechende Eigenschaften. Das Gegengewicht 6^ weist zwei Hälften 66 und 67 auf, die durch eine Schraube 80 und einen Bolzen 81 mit Mutter 82, die durch ein Abstandselement 83 auseinandergehalten sind, miteinander verbunden sind. Die Hälften 66 und 67 haben Hilfsgewichte 86 bzw. 87, die mittels 'Schrauben oder dgl. befestigt sind.

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Es wird davon ausgegangen, daß die Arretierstange 25 im allgemeinen während der Herstellung exakt um den Drehzapfen 56 ausbalanciert wird. Um jedoch möglicherweise vorhandenes Ungleichgewicht ausgleichen zu können, sind Stellschrauben und 89 vorgesehen. Die Stellschrauben 88 sind in die Hilfsgewichte 86 und 87 eingeschraubt und liegen in einer Ebene, die die Achsen der Arretierstange 25 und des Drehzapfens ^6 enthält. Durch eine axiale Bewegung dieser Stellschrauben wird jedes möglicherweise in Längsrichtung vorhandene Ungleichgewicht um den Drehzapfen ^6 korrigiert. Die Stellschrauben 89 sind senkrecht zur Achse der Arretierstange 25 eingeschraubt, und durch ihr Ein- bzw. Ausschrauben wird jedes möglicherweise durch die axiale Asymmetrie der Arretierstange 25 verursachte Ungleichgewicht korrigiert.

Da die Stellschrauben 88 und 89 rechtwinklig zueinander eingeschraubt sind, können sie unabhängig voneinander verstellt werden, um die Arretierstange 25 im wesentlichen zu perfektem Gleichgewicht um den Drehzapfen 56 zu bringen. Sollte sich bei der Herstellung und beim Zusammenbau der Arretierstange 25 herausstellen, daß sie nicht im wesentlichen ausgeglichen ist um die Achse des Drehzapfens 56, so kann die Arretierstange 25 dadurch ausbalanciert werden, daß zunächst die Längsachse horizontal ausgerichtet wird und die Stellschrauben 88 so lange axial bewegt werden, bis die Arretierstange 25 nicht mehr bestrebt ist, sich unter dem Einfluß der Schwerkraft zu drehen. Wenn die Längsachse der

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Arretierstange 25 horizontal ausgerichtet ist, ruft die Position der Stellschraube 89 in keinerlei Weise ein Drehmoment hervor. Nach der ordnungsgemäßen Einstellung der Stellschrauben 88 wird die Ausrichtung der Arretierstange 25 so geändert, daß ihre Längsachse senkrecht verläuft, und dann werden die Stellschrauben89 so eingestellt, daß die Arretierstange 25 wiederum nicht bestrebt ist, sich unter dem Einfluß der Schwerkraft zu drehen. Wenn die Längsachse der Arretierstange 25 in senkrechter Richtung ausgerichtet ist, haben die Stellschrauben 88 keinerlei Bestreben, ein Drehmoment um den Drehzapfen 56 zu erzeugen. Nach der oben beschriebenen Einstellung der Stellschrauben 88 und 89 ist die Arretierstange 25 im wesentlichen perfekt um die Achse des Drehzapfens 56 ausbalanciert.

Das Pendel 24 ist halbkugelförmig gestaltet und kann in einem großen Winkelbereich schwingen, der beim bevorzugten Ausführungsbeispiel größer ist als 56°. In der Mitte des Pendels 24 ist ein Hohlraum 56 zur Aufnahme der Arretierstange 25 und eines Paares von Kerbplatten 90 und 91 ausgebildet. Um einen Ausgleich für das aufgrund des Hohlraums beseitigte Gewicht zu schaffen, ist der obere Bereich des Pendels 24, der an der tiefen Seite des Bohrlochs liegt, entsprechend abgearbeitet. Zum Ausgleich des Pendels 24 um seine Achse sind zwei Stellschrauben 94 und 95 vorgesehen, so daß die Achse des Pendels normalerweise mit der Senkrechten fluchtet.

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Innerhalb des Hohlraums 68 im Pendel 2k sind die beiden bogenförmigen, gezahnten Kerbplatten 90 und 91 aufgenommen, in denen jeweils eine Vielzahl insgesamt nach oben weisender, V-förmiger Kerben 97 ausgebildet ist. Jede Kerbe 97 hat eine erste Seite 98, die auf einer Linie liegt, welche die Mitte des Drehzapfens $6 schneidet und damit den Anlenkungspunkt des Pendels 2k, sowie eine zweite Seite 99, die vom Boden 100 zur Spitze 101 jeder Kerbe 97 geneigt ist, wie am besten in Fig. k zu sehen ist. Die ersten Seiten 98 der Kerben 97 bilden eine Vielzahl zweiter Achsen des Pendels 2k. Der •Winkelabstand zwischen den Seiten 98 jeder Kerbe 97 ist gleich, und beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß diese Trennung 7° beträgt. Die Böden 100 aller Kerben 97 liegen auf einem Bogen, dessen Mittelpunkt in der Mitte des Drehzapfens 56 liegt, während die Spitzen 101 aller Kerben 97 auf einem dazu konzentrischen inneren Bogen liegen.

Die Kerbplatte 90 und die Klinke 70 haben die Aufgabe, das Pendel 2k mit der Arretierstange 25 so zu verbinden, daß Winkel gemessen werden können, die viel größer sind als die bisher meßbaren. Die Klinke 70 ist am Kolben 69 mittels einer Schraube 7k befestigt. Die Klinke 70 hat eine Fluchtungsfläche 102, die auf der Achse des Kolbens 69 liegt, sowie eine Vorspannfläche IO3. Wenn die Trübepumpen abgeschaltet' sind und die Betätigungsstange 22 ihre axiale Aufwärtsbewegung unter dem Einfluß der Pendelhubfeder kO beginnt,

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"bleibt der Knopf ?1 zunächst durch die Wirkung der Feder 72 in einen Sitz 110 vorgespannt. Der Kolben 69 und die Klinke 70 haben also die Tendenz, ortsfest zu bleiben, während das Pendel Zk nach oben bewegt wird. Die Vorspannfläche 103 tritt mit einer der Spitzen 101 einer der Kerben 97 in Eingriff und lenkt das Peniel Zk aus der Senkrechten ab, bis die Fluchtungsfläche 102 mit der ersten Seite 98 der Kerbe 97 in Eingriff tritt. Hierdurch wird die Arretierstange 25 mit dem Pendel Zk unter einem bekannten Winkel gekoppelt.

Da die Arretierstange 25 im wesentlichen perfekt ausbalanciert ist, beeinträchtigt ihre Verbindung mit dem Pendel Zk- nicht dessen Eigenschaften, sich einzuloten. Wenn also die Arretierstange 25 nicht innerhalb des Sitzes 110 festgehalten ist, kehrt die Achse des Pendels Zk in die Senkrechte zurück und lenkt die Arretierstange 25 aus der Achse des Rohres 12 ab.

Die Neigung der zweiten Seite 99 der Kerbe 97 ist größer als die der Vorspannfläche 103 der Klinke 70, so daß eine Schneide ICA- mit nichts in Berührung tritt und folglich auch nicht abgestumpft oder gebogen werden kann. Anhand von Fig.k ist erkennbar, daß bei einer Berührung zwischen der Schneide 104 und der Seite 99 die Schneide 104 das Betreben haben würde, ,sich zur ersten Seite 98 hin umzurollen und dadurch Fehler ins System einbringen würde.

In der Nähe des Pendels Zk und seines Hohlraums 68 ist ein

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unteres Sichtloch 111 im Körper vorgesehen, welches normalerweise durch einen Stopfen 112 verschlossen ist. Durch das Sichtloch 111 ist eine Inspektion der Klinke 70 und der Kerbplatte 90 und 91 möglich, ohne daß das Gehäuse 32 auseinandergenommen werden müßte.

Unterhalb des unteren Sichtlochs 111 im Körper sind mehrere Anschlagsringe 27 vorgesehen. Diese Anschlagsringe 27 bilden eine Vielzahl konzentrischer Schultern, mit denen der Haken 76 der Arretierstange 25 in Eingriff tritt und die solchen axialen Abstand voneinander haben, daß beim Eingriff des Hakens 76 mit einer bestimmten Schulter 113 eine bestimmte fingerhutartige Verdickung 18 innerhalb des Codierrohres 19 so angeordnet ist, daß die entsprechenden Codierkugeln 20 in den Weg der Schulter 30 der Welle 16 gedrückt werden. Der Durchmesser jedes Anschlagsringes 27 ist so gewählt, daß die Aufwärtsbewegung des Hakens 76 entsprechend der Winkelabweichung der Arretierstange 25 gegenüber der Achse des Rohres 12 begrenzt ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Durchmesser so gewählt, daß schrittweise Zunahmen von einem Grad gemessen werden.

Da die Winkeltrennung zwischen den Kerben 97 beim bevorzugten Ausführungsbeispiel 7° beträgt_; müssen also die Anschlagsringe 27 so gestaltet sein, daß sie Winkel von 0° bis 7 messen. Wie Fig. 2B zeigt, sind sechs Anschlagsringe 27 vorgesehen, so daß eine maximale Abweichung der Arretier-

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stange 25 .durch den Eingriff des Hakens ?6 mit der Schulter gemessen wird, während eine minimale Abweichung gemessen wird, wenn der Haken 76 mit keinem Anschlagsring 27 in Eingriff tritt. Stattdessen ist die axiale Aufwärtsbewegung der Arretierstange 25 dann durch den Eingriff des oberen Endes der Führungsbuchse 21 mit dem Haltering 46 begrenzt, wie Fig. 2A zeigt.

Unterhalb der Anschlagsringe 27 ist eine Sitzrampenanordnung 118 vorgesehen, wie am besten in Fig. 2B erkennbar. Die Sitzrampenanordnung 118 umfaßt einen oberen Teil 119, der an den Anschlagsringen 27 anliegt, und einen unteren kegelstumpf förmigen Teil 120. In der Sitzrampenanordnung sind paarweise Löcher 121 und 122 und Öffnungen 123 und 124 ausgebildet, durch die Fluid 154 fließen kann, mit dem die Vorrichtung 11 gefüllt ist. Als Fluid 154 dient vorzugsweise ein im Handel erhältliches Silikonfluid von 300 cSt. Das Silikonfluid dient zum Schmieren der verschiedenen beweglichen Teile der Vorrichtung, zum Dämpfen der Schwingung des Pendels 24 und der Arretierstange 25 sowie zu einer gewissen Verlangsamung der Bewegung der Teile nach oben und unten. Es hat sich gezeigt, daß die Zuverlässigkeit der Vorrichtung stark verbessert wird, wenn man dem Fluid 1,54 etwa 25 Gew.% Dioleylhydrogenphosph.it zufügt.

Der untere Teil 120 der Sitzrampenanordnung 118 hat die Aufgabe, den Knopf 71 der Arretierstange 25 in den Sitz 110

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zu führen,· wenn sich das Pendel 24 und die Arretierstange unter dem Einfluß von Trübedruck auf den Knopf 15 nach unten bewegen. Der Sitz 110 hat einen ersten kegelstumpfformigen Bereich 125, dessen Neigung im wesentlichen der des unteren Teils 120 der Sitzrampenanordnung 118 entspricht, sowie einen unteren zylindrischen Bereich 126. Der Innendurchmesser des Bereichs 126 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser des Knopfes 71 und hat die Aufgabe, die Arretierstange 25 mit dem Rohr 12 axial fluchtend zu halten, wenn die Klinke 70 mit einer der Kerben 97 in. Eingriff tritt. Aufgabe des Sitzes 110 ist es auch, den Knopf 71 an einer weitergehenden axialen Abwärtsbewegung zu hindern, um dadurch die Klinke 70 außer Eingriff mit der Kerbe 97 zu bringen, was dem Pendel 24 erlaubt, sich erneut einzuloten.

Unterhalb der Sitzrampenanordnung 118 ist ein zylindrischer Hemmblock I3I angeordnet, in dem verschiedene Fluidsteuereinrichtungen einschließlich eines Rückschlagventils I32, Lochscheiben 133 und eines hier nicht gezeigten Entlüftungsventils aufgenommen sind. Zweck der Lochscheiben 133 ist es, der Abwärtsströmung des Fluids 154 durch die Vorrichtung 11 entgegenzuwirken und dadurch die Abwärtsbewegung des Knopfes 15 an den Impulsringen 14 vorbei zu verlangsamen, um die dadurch erzeugten Druckimpulse klar zu trennen. Das Rückschlagventil I32 schließt sich gegen die Abwärtsströmung des Fluids 154 und öffnet sich der Aufwärtsströraung des Fluids, damit alle Teile der Vorrichtung leichter unter dem Einfluß der Hauptfeder

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29 und der Pendelhubfeder 4-0 nach oben bewegt werden können. Aufgabe des hier nicht gezeigten Entlüftungsventils ist es, die Instrumente vor Schaden durch übermäßig hohen Druck innerhalb des Gehäuses 32 zu schützen. Der Hemmblock I3I, die Sitzrampenanordnung 118 und die Anschlagsringe 27 sind mit Hilfe eines Schnappringes 135 im unteren Bereich des Gehäuses 32 gehalten.

Das durch die Bewegung der verschiedenen Teile innerhalb des Gehäuses 32 verdrängte Fluid 154 wird von einem unterhalb des Schnappringes 135 angeordneten, axial bewegbaren Kolben 137 aufgenommen, der über einen Vierfachring I38 mit der Innenseite des Gehäuses 32 in abdichtendem Eingriff steht. Im Kolben 137 sind zwei radiale Öffnungen I39 und l40 ausgebildet, die das Fluid 154 in eine im Kolben ausgebildete zylindrische Kammer l4l fließen lassen. Das Fluid innerhalb der Kammer 141 dient zum Schmieren der Lager 127 und 128, in denen der Sitz 110 abgestützt ist. Der untere Teil der Kammer l4l ist durch einen Stopfen 142 verschlossen, welcher mittels eines Schnappringes 143 in seiner Lage gehalten ist. Der untere Bereich des Kolbens 137 weist ein Gewinde auf, um eine Einrichtung für den Eingriff mit einem Gewindewerkzeug zu schaffen, mit dem der Kolben 137 zur Inspektion und Wartung aus dem Gehäuse 32 entfernt werden kann.

In die Mitte des Hemmblocks I3I ist ein Hemmblockeinsatz 145 eingeschraubt, der einen zylindrischen unteren Teil 146 hat,

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welcher in die Kammer l*fl ragt, sowie einen mit Gewinde versehenen oberen Teil, der eine Sitzlageranordnung 1*1-7 enthält. In der Sitzlageranordnung 147 sind die Lager 127 und 128 sowie ein den Sitz 110 enthaltendes Abstandselement 129 untergebracht. Das Lager 128 ist am Boden des Sitzes 110 mittels Unterlegscheibe und Schraube 151 gehalten. Der Sitz 110 ist damit gegenüber dem Rohr 12 drehbar, so daß eine Drehbewegung des Bohres 12 keine Drehung an die Arretierstange 25 übermittelt.

Die Arbeitsweise und geometrische Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist am besten anhand von Fig. 5 - 7 zu erkennen, die eine Situation zeigen, bei der die Winkelabweichung des Bohrstranges gegenüber der Senkrechten einem Winkel A plus B entspricht, wobei A ein bekannter Winkel ist, der der Winkeltrennung zwischen den Kerben 97 multipliziert mit der Zahl der in Eingriff stehenden Kerbe minus eins entspricht, und wobei B ein unbekannter Winkel ist, der gemessen werden soll. Da beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Winkeltrennung zwischen den Kerben 97 hier 7° beträgt und da die Klinke 70 in den Fig. 5 - 7 in einer Stellung gezeigt ist, in der sie mit der fünften Kerbe 97 in Eingriff steht, hat der Winkel A eine Größe von 28°.

In den Fig. 5-7 bezeichnet eine Linie die Achse 105 des Rohres 12 und folglich die Achse des Bohrgestängeendes und eine weitere Linie die Senkrechte 106. In Fig. 5 ist eine

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Situation-gezeigt, bei der die Trübepumpen in Betrieb sind und die Arretierstange 25 voll im Sitz 110 aufgenommen ist und sich im wesentlichen koaxial mit der Achse 105 des Rohres 12 erstreckt. Die Feder 72 ist völlig zusammengedrückt, und die Klinke 70 steht außer Eingriff mit der Kerbplatte 90. Das Pendel 24 kann also frei schwingen_{und seine Achse fluchtet mit der Senkrechten 106. Deshalb entspricht die Winkeltrennung zwischen den Achsen des Pendels 24 und der Arretierstange 25 der Winkelabweichung des Bohrgestängeendes gegenüber der Senkrechten oder, anders ausgedrückt, A plus B.

Fig. 6 zeigt die Situation kurz nachdem die Trübepuinpen abgestellt wurden, wobei das Pendel 24 sich unter der Wirkung der Pendelhubfeder 40 leicht angehoben hat. Allerdings ist der Knopf 71 des Kolbens 69 noch in den unteren zylindrischen Bereich 126 des Sitzes 110 vorgespannt, und die Klinke 70 steht mit einer Kerbe 97 in Eingriff. Die Arretierstange 25 erstreckt sich noch koaxial mit der Achse 105 des Rohres 12. Allerdings ist die Achse 107 des Pendels 24 durch das Zusammenwirken zwischen der Klinke 70 und der Kerbe 97 gegenüber der Senkrechten 106 um B Grad abgelenkt. Das Pendel 24 und die Arretierstange 25 sind also so miteinander gekoppelt, daß ihre Achsen-um A Grad auseinanderliegen.

Fig. 7 zeigt einen späteren Zeitpunkt, bei dem der Knopf 71 aus seinem Eingriff mit dem Sitz 110 gelöst ist. Die Arretierstange 25 ist nicht mehr so gehalten, daß sie sich ko-

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axial mit.der Achse 105 des Rohres 12 erstreckt, die Achse 107 des Pendels 24 kehrt in die Senkrechte 106 zurück, und die Achse 108 der Arretierstange 25 ist um B Grad gegenüber der Achse 105 des Rohres 12 geneigt. Die Aufwärtsbewegung des Pendels 24 wird durch den Eingriff des Hakens 76 mit einem Anschlagsring I30 begrenzt, und auf dem Weg über die Codiereinrichtung 151 wird der Knopf 15 axial nach oben in eine Stellung in der Nähe des in Fig. 1 mit 134 bezeichneten Impulsringes 14 gebracht. Wenn die Strömung der Trübe 153 erneut beginnt, nimmt der Bohrmeister drei Druckimpulse wahr und weiß folglich, daß der Winkel B in diesem Fall 2° groß ist. Dann kann der Bohrmeister feststellen, daß die Winkelabweichung des Bohrgestängeendes 30° beträgt. Bei erneutem Beginn der Strömung der Trübe 153 wird außerdem das Pendel axial nach unten bewegt, und die Vorrichtung kehrt in die in Fig. 5 gezeigte Lage zurück, woraufhin die Abweichung des Endes des Bohrgestänges bei der nächsten Unterbrechung der Strömung der Trübe 153 erneut gemessen werden kann.

Es zeigt sich, daß der Bohrmeister beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung immer zwischen ein und sieben Impulse wahrnimmt, die Winkel von 0° bis 6° innerhalb des von den Kerben 97 bestimmten Bereichs von 7° anzeigen. Ein vom Bohrmeister wahrgenommener Druckimpuls könnte also bedeuten, daß die Winkelabweichung des Endes des Bohrgestänges 0° ist. Allerdings könnte ein Druckimpuls auch anzeigen, daß die Winkelabweichung des Bohrgestangeendes 7° oder 14° oder

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ein beliebiges anderes Vielfaches von 7° ist. Ähnlich könnten vier vom Bohrmeister festgestellte Druckimpulse anzeigen, daß die Winkelabweichung des Bohrgestängeendes 3° gegenüber der Senkrechten ist. Vier Impulse könnten aber auch eine Abtveichung von 10° oder 17° oder einen anderen Winkel anzeigen, der einem Vielfachen von 7° plus 3° entspricht. Deshalb muß der Bohrmeister anfangs die Winkelabweichung des Endes des Bohrgestänges kennen und dann eine kontinuierliche Aufzeichnung der folgenden Messungen führen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann z.B. in ein Bohrgestänge eingesetzt werden, wenn eine Bohrung aufgenommen wird und die Abweichung des Bohrgestänges gegenüber der Senkrechten im wesentlichen 0° ist. Bei jeder Unterbrechung der Strömung der Trübe 153 kann dann eine Ablesung erfolgen und aufgezeichnet werden. Bei zunehmender Winkelabweiehung des Bohrgestängeendes nimmt die Anzahl der Impulse zu, bis der Abweichungswinkel größer ist als 7°· In diesem Moment fällt die Anzahl der Impulse von 7 auf 1. Wegen der Art der Umgebung, in der die Vorrichtung benutzt wird, besteht praktisch keine Möglichkeit, daß eine nicht eindeutige Ablesung festgestellt wird. Wenn eine kontinuierliche Aufzeichnung der abgelesenen Daten erfolgt, kann die Abweichung des Bohrlochs kartographiert werden. Gemäß einem alternativen Verfahren kann ein Anfangsmaß für die Abweichung eines bereits begonnenen Bohrlochs dadurch erhalten werden, daß der A^weich/Ungswinkel an der Bohrlochsohle mit herkömmlichen

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Meßeinrichtungen gemessen wird und daß dann das Messen des Abweichungswinkels mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommen wird.

Es sei noch einmal erwähnt, daß die obige Beschreibung lediglich als Beispiel zu gelten hat, und daß andere äquivalente Elemente oder Werkstoffe anstatt der genannten verwendet werden können, daß Teile umgekehrt und gewisse Merkmale der Erfindung auch unabhängig von anderen benutzt werden können.

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Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum. Messen der Abweichung der Längsachse eines Bohrgestänges von einem bekannten Bohrrichtungswinkel,

gekennze i ohne t durch ein Gehäuse (32) zum Einsatz in das Bohrgestänge, ein in dem Gehäuse angelenktes Pendel (24), das eine erste Achse mit insgesamt senkrechter Ausrichtung und eine zweite Achse hat, die die erste Achse im Anlenkungspunkt des Pendels unter dem bekannten Winkel schneidet, eine Einrichtung zum Messen des Winkels zwischen der zweiten Achse und der Achse des Bohrgestänges und eine Einrichtung, die das Maß des Winkels zwischen der zweiten Achse und der Achse des Bohrgestänges an die Oberfläche signalisiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , da/3 die Meßeinrichtung eine im Gehäuse (32) am Anlenkungspunkt des Pendels (24) angelenkte Arretierstange (25)» eine Einrichtung zum Koppeln¹des Pendels mit der Arretierstange in solcher Weise, daß die zweite Achse des Pendels mit der Achse der Arretierstange zusammenfällt, und eine Einrichtung zum Bestimmen des Winkels z,wi sehen der Achse der Arretier stange und der Achse des Bohrgestänges aufweist.

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ORIOiNAL !NGFECTED

3· . Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Bestimmen des Winkels eine Einrichtung aufweist, die die Arretierstange (25) so hält, daß die Achse der Arretierstange insgesamt mit der Achse des Bohrgestänges zusammenfällt, wobei die erste Achse des Pendels (24) um einen Winkel aus der Senkrechten abgelenkt wird, der dem Winkel zwischen der Achse des Bohrgestänges und der zweiten Achse des Pendels entspricht, sowie eine Einrichtung, die die Arretierstange freigibt, wobei die erste Achse des Pendels in die Senkrechte zurückkehrt und wobei die Achse der Arretierstange gegenüber der Achse des Bohrgestänges abgelenkt wird.

4. Vorrichtung zum Messen der Winkelabweichung des Endes eines Bohrgestänges von einem vorgewählten Bohrrichtungswinkel ,

gekennzeichne t durch ein Gehäuse (32) zum Einsatz in das Bohrgestänge, ein im Gehäuse angelenktes Pendel (24), welches eine Achse mit insgesamt senkrechter Ausrichtung hat, eine am gleichen Punkt wie das Pendel angelenkte Arretierstange (25), die um den Anlenkungspunkt im wesentlichen ausbalanciert ist, eine Einrichtung zum im wesentlichen parallelen Ausrichten der Längsachse der Arretierstange mit der Achse des Bohrgestänges, eine Einrichtung zum gegenseitigen Koppeln des Pendels und der Arretierstange in solcher Weise, daß der Winkel zwischen den

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Achsen .der Arretierstange und des Pendels im wesentlichen dem vorgewählten Winkel entspricht, eine Meßeinrichtung (152) zum Messen der Winkelabweichung der Achse des Pendels, welches mit der Arretierstange gekoppelt ist, gegenüber der Senkrechten, wobei der Unterschied zwischen der Winkelabweichung des Bohrgestänges und dem vorgewählten Winkel gemessen wird, und eine Einrichtung, die das Maß der Winkelabweichung der Achse des Pendels an die Oberfläche signalisiert.

5. Vorrichtung nach Anspruch k,

dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Ausrichten der Arretierstange (25) einen kegelstumpfförmigen Sitz (110) aufweist, der innerhalb des Gehäuses (32) koaxial angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet , daß die Kopplungseinrichtung eine im Pendel (Zk) vorgesehene Kerbe (97)» eine mit der Arretierstange (25) verbundene Klinke (70) und eine Einrichtung aufweist, die die Klinke mit der Kerbe in Eingriff bringt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet , daß die Arretierstange (25) ein rohrförmiges äußeres Glied und einen zylindrischen Kolben (69) aufweist, der in dem äußeren Glied

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teleskopartig bewegbar angebracht und mit dem die Klinke (70) verbunden ist, und daß die Eingriffseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die den Kolben gegenüber dem äußeren Glied teleskopartig so vorspannt, daß die Klinke mit der Kerbe (97) in Eingriff gebracht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet , daß die Kerbe (97) eine erste Seite (98), die auf einer die Achse des Pendels unter dem vorgewählten Winkel schneidenden Linie liegt, und .eine zweite Seite (99) hat, die von der ersten Seite weg schräg nach oben verläuft, und daß die Klinke (70) eine Seite hat, die auf der Achse der Arretierstange (25) liegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Anlenkungspunkt auf der Achse des Bohrgestänges liegt.

10. Vorrichtung zum Messen der Winkelabweichung des Endes eines Bohrgestänges von einer Vielzahl vorgewählter Bohrrichtungswinkel,

gekennzeichnet durch ein Gehäuse (32) zum koaxialen Einsatz in das Bohrgestänge, ein an einem Punkt auf der Achse des Gehäuses angelenktes Pendel (24), welches frei um diesen Anlenkungspunkt schwingen kann, wenn Trübe (153) durch das Bohrgestänge gepumpt wird, und welches eine Achse hat,' die insgesamt senkrecht ausgerichtet ist, eine am An-

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lenkungspunkt des Pendels angelenkte Arretierstange (25), eine Einrichtung zum koaxialen Ausrichten der Arretierstange mit dem Bohrgestänge, wenn Trübe durch das Bohrgestänge gepumpt wird, eine Einrichtung zum gegenseitigen Koppeln des Pendels und der Arretierstange unter einem der Winkel der Vielzahl vorgewählter Bohrrichtungswinkel zum Ablenken des Pendels aus der Senkrechten, eine Einrichtung zum Messen der Ablenkung des Pendels aus der Senkrechten zur Messung des Unterschiedes zwischen der Winkelabweichung und dem einen Winkel der vorgewählten Bohrrichtungsvrinkel und eine Einrichtung, die das Maß der Ablenkung an die Oberfläche signalisiert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Kopplungseinrichtung eine gebogene, gezahnte Kerbplatte (90, 91) aufweist, die innerhalb des Pendels (24) angeordnet ist und in der eine Vielzahl V-förmiger Kerben (97) ausgebildet ist, die jeweils einen Boden (110) haben, der auf einem äußeren Bogen liegt, dessen Mittelpunkt in dem Anlenkungspunkt liegt, sowie eine Spitze (110), die auf einem inneren, zum äußeren Bogen konzentrischen Bogen innerhalb des äußeren Bogens liegt, eine erste Seite (98), die auf einer die Achse des Pendels im Anlenkungspunkt schneidenden Linie liegt, und eine Seite (99), die vom Boden zur Spitze der Kerbe nach oben geneigt ist, wobei alle ersten Seiten der Kerben auf einem der vorgewählten

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Winkel liegen, und eine Klinke (70), die mit der Arretierstange (25) axial bewegbar verbunden und mit den Kerben (97) in Eingriff bringbar ist, sowie eine Einrichtung, die die Klinke mit einer der Kerben in Eingriff bringt, wobei sie das Pendel und die Arretierstange unter einem der vorgewählten Bohrrichtungswinkel miteinander koppelt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet , daß die Arretierstange (25) ein rohrförmiges äußeres Glied und einen im äußeren Glied teleskopartig bewegbar angebrachten Kolben (69), an dem die Klinke (70) befestigt ist, sowie eine Einrichtung aufweist, die den Kolben teleskopartig gegenüber dem äußeren Glied bewegt und die Klinke mit der Kerbe (97) in Eingriff bringt.

13. Vorrichtung zum Messen der Winkelabweichung des Endes eines Bohrgestänges,

gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Gehäuse (32) zum koaxialen Einsatz in das Bohrgestänge, eine Welle (16), die sich axial aus dem Gehäuse erstreckt und gegenüber diesem axial bewegbar angebracht ist und an ihrem oberen Ende ein Knopf (15) hat, eine Einrichtung zum Erzeugen von Druckimpulsen, .im Trübestrom in Abhängigkeit von der axialen Stellung- des Knopfes, eine mit dem Gehäuse koaxiale und innerhalb des Gehäuses axial bewegbare Stange, eine Einrichtung, die die Stange innerhalb des Gehäuses axial nach oben drängt,

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ein Pendel (2*1·), welches im wesentlichen am Ende der Stange angelenkt ist und eine Achse hat, die insgesamt senkrecht ausgerichtet ist, eine innerhalb des Pendels angeordnete, bogenförmige, gezahnte Kerbplatte (90, 91)> in der eine erste V-förmige Kerbe (97) ausgebildet ist, die eine erste Seite (98) hat, die längs der Achse des Pendels liegt, und eine Vielzahl weiterer V-förmiger Kerben, die längs der Kerbplatte in gleichen Winkelabständen vorgesehen sind und von denen jede eine erste Seite hat, die auf einer Linie liegt, die den Aufhängungspunkt des Pendels schneidet, eine rohrförmige Arretierstange (25) die am Anlenkungspunkt des Pendels angelenkt und um diesen ausbalanciert ist, einen innerhalb der Arretierstange teleskopartig bewegbar angebrachten Kolben (69), eine am oberen Ende des Kolbens befestigte Klinke (70), die oberhalb der Kerbplatte angeordnet ist und eine Seite hat, die auf der Achse der Arretierstange liegt, eine Einrichtung, die den Kolben bei axialer Aufwärtsbewegung der Arretierstange axial nach unten drängt, wobei die Klinke mit einer der Kerben in Eingriff tritt und das Pendel und die Arretierstange unter einem bekannten Winkel miteinander koppelt und das Pendel aus der Senkrechten ablenkt, eine Einrichtung, die auf die Ablenkung des Pendels so anspricht, daß sie die Aufwärtsbewegung der Arretierstange begrenzt, wobei die Aufwärtsbewegung der Stange begrenzt wird, und eine Einrichtung, die die axiale Aufwärtsbewegung der Stange in eine umgekehrt entsprechende axiale Aufwärtsbewegung der Welle übersetzt, wobei die Ablenkung des Pendels

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aus der Senkrechten die der Welle sein kann, wobei die Ablenkung des Pendels aus der Senkrechten durch die Anzahl der von der Impulserzeugereinrichtung erzeugten Impulse gemessen werden kann, und wobei der Unterschied zwischen der Abweichung des Bohrgestänges und dem bekannten Winkel bestimmt wird.

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