DE3028813C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Fernübertragung von Informationen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Fernübertragung von Informationen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fernübertragung von Informationen aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei Tiefbohrungen ist es von erheblicher Bedeutung, ständig oder in zeitlichen Abständen Informationen aus dem Bohrloch zu erhalten, die Aufschluß über den Ablauf der Bohrarbeiten vermitteln und es erlauben, rechtzeitig Maßnahmen zu treffen, die geeignet sind, den Bohrvorgang zu optimieren und auftretenden Fehlern oder Unregelmäßigkeiten entgegenzutreten.
In der Vergangenheit sind zahlreiche Versuche unternommen und Vorschläge gemacht worden, um jeweils gewünschte Informationsdaten im Bohrloch mehr oder weniger nahe der Bohrlochsohle zu ermitteln und zur Erdoberfläche zu übertragen. Diese Übertragung bereitet angesichts der gegebenenfalls beträchtlichen Entfernungen, der vielfältigen Störungseinflüsse und der Ausbildung und der Betriebsweise des Bohrgerätes bedeutende Schwierigkeiten. Dies gilt auch für das die Spülflüssigkeit als Übertragungsmedium heranziehende Übertragungspinzip.
Bei einem bekannten, sich dieses Prinzips bedienenden Verfahren entsprechend dem ersten Teil des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 (US-PS 40 27 282) wird die Druckänderung durch zeitlich begrenztes, abwechselndes Erhöhen des Druckes der Spülflüssigkeit von einem vorgegebenen Ausgangsdruck auf einen vorgegebenen Maximaldruck und Herabsetzen des Druckes der Spülflüssigkeit wieder auf den Ausgangsdruck vorgenommen. Dabei wird vom Normalarbeitsdruck der Spülflüssigkeit im Geberbereich als Auspangsdruck ausgegangen. Eine derartige Folge »positiver« Druckpulse wird in der Praxis mit Hilfe eines Ventils im Geberbereich des Bohrrohrstranges erzeugt, das durch Schließen und öffnen seines Ventilkörpers den Strömungsquerschnitt für die Spülflüssigkeit im Bohrrohrstrang vermindert und anschließend wieder vergrößert. Die dabei erzielbare Druckdifferenz zwischen Maximaldruck und Ausgangsdruck, d. h. die Amplitude einer Druck-Zeit-Kurve der Druckpulsfolge, ist sehr begrenzt und im Vergleich zum Druckwert des Ausgansdruckes gering. Ferner steigt die Dämpfung des Bohrrohrstranges einschließlich des Übertragungsmediums auf die Amplitude der Druck-Zeit-Kurve mit zunehmender Geschwindigkeit solcher Druckänderungen, d. h. mit zunehmender Frequenz der Druck-Zeit-Kurve der Pulsfolge an. Druckpulse dieser Art sind daher nach Durchlaufen des Übertragungsmediums von
Meßwandlern an der Erdoberfläche, die den Druck in der Spülflüssigkeit messen und aufgenommene Druckpulsfolgen in auswertbare Informationsdaten rückwandeln sollen, nur schwer eindeutig erkennbar, da sie von Druckschwankungen in der Spülflüssigkeit überlagert und verzerrt werden, die aus zahlreichen Einflußfaktoren des Bohrbetriebs selbst resultieren. Eine Erhöhung der Amplitude der Druckpulse auf wünschenswert große Werte ist wegen der Beeinträchtigung des Bohrbetrieb'·, und wegen des starken Ansteigens von Verschleißerscheinungen nicht möglich.
Bei anderen bekannten Verfahren der im ersten Teil des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 angegebenen Art (DE-AS 28 04 512 und DE-AS 28 51 575) wird die Druckänderung durch zeitlich begrenztes, abwechselndes Herabsetzen des Druckes der Spüiflüssigkeit von einem Ausgangsdruck auf einen Minimaldruck und Erhöhen des Druckes der Spülflüssigkeit vom Minimaldruck auf den Ausgangsdruck vorgenommen. Auch hierbei wird vom Normalarbeitsdruck der Spülflüssigkeit im Geberbereich des Bohrrohrstranges als Ausgangsdruck ausgegangen und zur Herabsetzung des Ausgangsdruckes auf den vorgegebenen Minimaldruck eine direkte Strömungsverbindung zwischen dem Bohrrohrstrang und dem diesen umgebenden Ringraum des Bohrloches hergestellt Durch eine derartige, durch ein Ventil gesteuerte Umgehung sind Druckdifferenzen zwischen Ausgangsdruck und Minimaldruck erzielbar, die dem Druckabfall der Spülflüssigkeit auf ihrem Wege vom Geberbereich des Bohrrohrstrangs zum Drehbohrmeißel und aufwärts im Ringraum entsprechen. Für die Erkennbarkeit »negativer« Druckpulse treffen grundsätzlich die gleichen Schwierigkeiten zu, wie sie im Zusammenhang mit der Übertragung »positiver« Druckpulsfolgen eingangs erwähnt sind. Eine Erhöhung der Amplitude »negativer« Druckpulse auf wünschenswert große Werte führt zwar nicht in dem Maße, wie dies bei Erzeugung »positiver« Druckpulse der Fall ist, zu einem starken Ansteigen der Verschleißerscheinungen; ist aber hinsichtlich ihres Maximalwertes auf einen Betrag un.jrhalb des Wertes des Druckabfalls über dem Drehbohrmeißel begrenzt
Die Verwendung entweder »positiver« oder »negativer« Druckpulse für die Fernübertragung beschränkt die Übertragung von Informationen infolge niedriger Übertragungsgeschwindigkeit und eingeschränkter Codierungsmöglichkeiten was insbesondere bei Übertragungen von vielfältigen Informationen nachteilig ist
Um dem zu begegnen, bedient sich ein weiterhin bekanntes Verfahren der Erzeugung von »positiven« und »negativen« Druckpulsen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art (US-PS 40 27 282). Hierbei wird von einem gegenüber dem Normalarbeitsdruck der Spülflüssigkeit im Geberbereich des Bohrrohrstranges erhöhten Druck als Ausgangsdruck ausgegangen, der dann auf einen vorgegebenen Maximaldruck erhöht oder auf einen vorgegebenen Minimaldruck erniedrigt wird, wobei der vorgegebene Minimaldruck dem Normalarbeitsdruck der Spüiflüssigkeit im Geberbereich des Bohrrohrstranges entspricht. Zwar erweitert dieses Verfahren die Codierungsmöglichkeiten und erhöht die Übertragungsgeschwindigkeit, jedoch verringert es dabei die Erkennbarkeit der an der Erdoberfläche aufzunehmenden Druckpulse gegenüber den Verfahren mit rein »positiven« oder »negativen« Druckpulsen, da die Gesamtdruckdifferenz zwischen dem Maximaldruck und dem Minimaldruck jenen Wert nicht überschreitet, wie er aus den obengenannten Gründen bei Erzeugung von »positiven« Druckpulsen allein erreichbar ist Hinzu kommt, daß eine füi die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung baulich aufwendig, kompliziert und störanfällig ist und ein zur Erzeugung des erhöhten Ausgangsdruckes über längere Zeit geschlossenes Ventil schnell durch Erosion zerstört oder beschädigt wird. Dies gilt auch für ein hierzu teilweise geschlossenes Ventil (US-PS 27 59 143).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mit dem Druckpulse mit wesentlich größerer Druckdifferenz bei erhöhter Übertragungsgeschwindigkeit erzeugbar sind, wobei Druckpulsfolgen mit großer Variationsbreite ihrer Konfiguration darstellbar sein sollen. Zugleich damit sollen Beeinträchtigungen des Bohrbetriebs und des Bohrgerätes selbst wesentlich herabgesetzt werden.
Die Erfindung löst diese Aufgaöe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung sind Druckpulse innerhalb eines Gr amtdruckdifferenzbereiches erzeugbar, der weseniiich grc Ser ist und sich aus der Teildruckdifferenz »positiver« und »negativer« Druckänderungen zusammensetzt, wobei die Teildruckdifferenz »negativer« Druckpulse jenen Bereich nutzt, der -ich aus dem Druckabfall in der Spülflüssigkeit über den Drehbohrmeißel ergibt Infolge der kombinierten Nutzung »positiver« und »negativer« Teildruckdifferenzen in bezug auf den Normalarbeitsdruck der Spülflüssigkeit im Geberbereich des Bohrrohrstranges sind die Beeinträchtigungen des Bohrbetriebs durch die Modulation des Spülflüssigkeitsdruckes wesentlich geringer, während sich gleichzeitig die Lebensdauer erhöhende Herabsetzungen der Beanspruchung des Bohrgerätes und der Bestandteile der Übertragungsvorrichtung ergeben. Für die Konfiguration von Druckpulsfolgen ergibt sich eine große Variationsbreite, da nicht nur »positive« oder »negative«, sondern auch abwechselnd kombinierte Druckpulse und schließlich Druckpu1-se erzeugbar sind, die eine durchgehende steile Druckflanke mit einer Länge haben, die der Gesamtonickdifferenz zwischen Maximal- und Minimaldruck entspricht
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Fernübertragung von Informationen aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche in einer Ausbildung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.
Diesbezüglich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine baulich besonders einfache, verschleißarme und mit hoher Standzeit zuverlässig arbeitende Vorrichtung zu schaffen. Diese Aufgabe löst die Vorrichtung nach der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 2.
FS·; Vorrichtung nach der Erfindung kommt mit zwei Ventilen aus, von denen auch das erste, die Druckerhöhungen über de«. Normalarbeitsdruck de/ Spülflüssigkeit herbeiführende Ventil nur jeweils während der Erzeugung derartiger Erhöhungen und damit kurzzeitig geschlossen is/, so daß es nur geringer Erosionswirkung unterliegt. In Pausenzeiten zwischen Übertragungsphasen kann das Bohrgerät unter Norffialbedingungen betrieben werden, ohne daß Drosselungen der Spülflüssigkeitsströmung negative Wirkungen entfalten. Mit nur zwei Antrieben für die Ventilkörper der beiden Ventile erbringt die Vorrirhtung eine Funktionsvariabilität, wie sie in Verbindung mit dem oben abgehandelten Verfahren angeführt wurde.
Hinsichtlich weiterer Auseestaltuneen wird auf Hip
Patentansprüche 3 bis 5 verwiesen.
Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels für die Vorrichtung in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 Druck-Zeit-Kurven zur Veranschaulichung von Druckpulsfolgen bekannter Verfahren mit in
a) sämtlich »negativen« Druckpulsen, mit in
b) sämtlich »positiven« Druckpulsen und mit in
c) abwechselnden »positiven« und »negativen« Druckpulsen,
Fig.2 Druck-Zeit-Kurven gemäß dem Verfahren nach der Erfindung mit in
a) »positiven« und »negativen« Druckpulsen ähnlich Fig. Ic, jedoch mit vergrößerten Druckdifferenzen, mit in
b) zunächst abwechselnden »positiven« und »negativen« Druckpulsen und anschließend kombinierten »positiven/negativen« Druckpulsen einer ersten Konfiguration, und mit in
c) zunächst kombinierten »postiven/negativen« Druckpulsen unmittelbar aneinander anschließender Konfiguration, dann kombinierten »positiven/ negativen« Druckpulsen in einzeln aufeinanderfolgender Konfiguration und schließlich kombinierten »positiven/negativen« Druckpulsen mit Abstufungskonfiguration,
Fig.3 einen schematischen, abgebrochenen Längsschnitt durch den Geberbereich des Bohrrohrstranges eines Bohrgerätes mit einer vereinfachten Wiedergabe der Hauptteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fernübertragung von Informationen, und
F i g. 4 einen Längsschnitt ähnlich F i g. 3 in vergrößerter Darstellung zur deutlicheren Detailwiedergabe.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Fernübertragung von Informationen aus einem Bohrloch 1 zur Erdoberfläche 2 während des Betriebs eines allenthalben bekannten Bohrgerätes, das einen Drehbohrmeißel 3, einen Bohrrohstrang 4 und eine Spülflüssigkeit 6 im Bohrrohstrang4abwärts —,durchden Drehbohrmeißel
3 hindurch — und im den Bohrrohrstrang 4 umgebenden Ringraum 7 des Bohrloches 1 aufwärts fördernde Pumpe 5 umfaßt, besteht aus zumindest einem dem Bohrrohrstrang 4, z. B. einer Schwerstange oberhalb des Drehbohrmeißels 3, in geeigneter Weise zugeordneten Meßgerät 8 zur Ermittlung gewünschter Informationsdaten, einem (beispielsweise wie das Meßgerät 8 von einer nicht dargestellten Stromquelle, z. B. einer Batterie oder einem Generator, gespeisten) Wandler 9 zum Umwandeln der Informationsdaten in eine codierte Folge digitaler elektrischer Signale, einem in Höhe des in F i g. 3 und 4 näher veranschaulichten Geberbereiches des Bohrrohrstranges 4 in der abwärts gerichteten Strömung der Spülflüssigkeit 6 angeordneten, einen Teilströmungsquerschnitt 10 des Strömungskanals 11 für die Spülflüssigkeit beherrschenden ersten Ventil 12, einem in Abhängigkeit von digitalen Signalen des Wandlers 9 steuerbaren Antrieb 13 für öffnungs- und Schließbewegungen des Ventilkörpers 14 des ersten Ventils, einem zweiten Ventil 15, das mit seinem Ventilkörper 16 eine direkte Verbindungsleitung 17 zwischen dem Strömungskanal 11 des Bohrrohrstranges
4 und dem Ringraum 7 des Bohrloches 1 beherrscht, einem gesonderten Antrieb 18 für den Ventilkörper 16 des zweiten Ventils 15, der seinerseits in Abhängigkeit von digitalen Signalen des Wandlers 9 selbständig steuerbar ist, sowie einem an der Erdoberfläche 2 angeordneten Meßwandler 9 mit Meßfühler 20 zum Messen des Druckes in der Spülflüssigkeit 6 und zum Rückwandeln aufgenommener Druckpulsfolgen in auswertbare Informationsdaten.
Wie F i g. 4 für das dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung näher erkennen läßt, umfaßt das erste
ίο Ventil 12 einen koaxial im Strömungskanal 11 des Geberbereiches des Bohrrohrstranges 4 angeordneten und in diesem durch Streben 21 abgestützten Ventilsitzteil 22, der mit der Innenwand des Bohrrohrstranges 4 einen Umströmungskanal 23 für abwärts strömende Spülflüssigkeit begrenzt. Der Vtntilkörper 14, der in Fig.4 in seiner Schließstellung, in Fig.3 in einer Offenstellung veranschaulicht ist, ist als Hohlkammerkolben ausgebildet und besitzt einen oberen Innenraum 24 mit einem sich rfyrh Hie den Strömungsteilquerschnitt 10 umgebende Ventilöffnung nach oben hin hindurcherstreckenden Fortsatz 25, der mit einer Verbindungsöffnung 26 versehen ist. Der obere Innenraum 24 ist unterseitig durch eine Trennwand 27 begrenzt, in der sich Verbindungsöffnungen 28 befinden.
Im Bereich unterhalb der Trennwand 27 weist der Ventilkörper 14 eine Ringschürze 29 auf, die unter Abdichtung einen durch Streben 30 ortsfest im BohrrcVstrang 4 abgestützten kolbenartigen Abschlußkörper 31 umgreift. Die Trennwand 27, die Ringschürze 29 und der Abschlußkörper 31 umgrenzen einen unteren Innenraum 32, in dem sich Spülflüssigkeit mit einem erhöhten Druck befindet, wie er in Höhe der Verbindungsöffnung 26 des Fortsatzes 25 in der Spülflüssigkeit vorliegt. Durch geeignete Querschnittsabmessung der für den Ventilkörper 14 wirksamen Kolbendruckfläche in bezug auf die von Spülflüssigkeit beaufschlagte Außenfläche des Ventilkörpers 14 kann dieser so tariert sein, daß die auf den Ventilkörper 14 einwirkenden hydraulischen Drücke zumindest im wesentlichen kompensiert sind.
An der Unterseite der Trennwand 27 greift koaxial eine Kolbenstange 33 an, die sich unter Abdichtung durch den Abschlußkörper 31 hindurch erstreckt und von einem Elektromagneten als Antrieb 13 betätigbar ist, dessen Wicklungen mit 34 und 35 bezeichnet sind. Dieser Antrieb 13 befindet sich in einem zentralen, von der Spülflüssigkeit 6 umströmten Gehäuse 36, in dem auch der gesonderte Antrieb 18 für das zweite Ventil 15 untergebracht ist Auch dieser Antrieb 18 ist als
so Elektromagnet ausgebildet, dessen Wicklungen mit 37, 38 bezeichnet sind. Das Gehäuse 26 ist ül^r die schematisch veranschaulichten Streben 39 ortsfest gegenüber dem Bohrrohrstrang 4 abgestützt, durch die hindurch elektrische Verbindungsleitungen 40 von den Geräten 8, 9 zugeführt sein können. Als Stromquelle kann beispielsweise wiederum eine Batterie oder auch ein irgendwo angeordneter Generator vorgesehen sein. Es versteht sich jedoch, daß anstelle von Elektrcmagnetantrieben auch irgendwelche sonst geeigneten Antriebe Anwendung finden können.
Auch der Ventilkörper 16 des zweiten Ventils 15 ist als Hohlkammerkolben zum Zwecke seiner hydraulischen Druckkompensation ausgebildet Seine vom Antrieb 18 betätigte Kolbenstange ist in einem Bereich unterhalb des Gehäuses 36 rohrförmig ausgebildet und umschließt einen sich nach oben erstreckenden Fortsatz eines oberen Innenraumes 42 im Ventilkörper 16, der über Verbindungsöffnungen 43 mit der Spülflüssigkeit
im Strömungskanal 11 im Geberbereich des Bohrrohrstranges 4 in Verbindung steht. Der obere Innenraum 42 im Ventilkörper 16 ist unterseitig begrenzt durch einen zylinderförmigen, seinerseits über Abstrebungen 44 ortsfest im Bohrrohrstrang 4 festgelegten Abschlußkörper 45. Der Ventilkörper 16 umgreift mit einer Schürze 47 unter Abdichtung den Abschlußkörper 45 und ist entlang diesem axial verschieblich. Unter dem Abschirmkörper 45 befindet sich ein unterer Innenraum 48, unter dem sich dann der Ventilkegel 49 des Ventilkörpers 16 befindet. Dieser untere Innenraum 48 steht unter dem Druck von Spülflüssigkeit, wie er in dieser in Höhe von Verbindungsöffnungen 46 in der Schürze 47 vorliegt, und auch hier ist die wirksame Kolbendruckfläche des Ventilkörpers 16 so zu seiner druckbeaufschlagten Oberfläche tarierbar, daß der Ventilkörper 16 zumindest im wesentlichen druckkompensiert ist. Der Ventilkörper 16 wirkt mit Ventilsitzteil 49 zusammen, das am innenliegenden Ende der Verbindungsleitung 17 ausgebildet ist. Dieses VentüsitzJci! 49 ist ebenso wie das entsprechende Teil 22 des ersten Ventils 12 koaxial im Strömungskanal 11 angeordnet und von Spülflüssigkeit 6 passierbar.
Im Normalbetrieb des Bohrgerätes befindet sich das erste Ventil 12 in Offenstellung und das zweite Ventil 15 in Schließstellung. Die von der Pumpe 5 im Bohrrohrstrang 4 abwärts gepumpte SpülflUssigkeit hat daher im Geberbereich des Bohrrohrstranges 4 einen Normalarbeitsdruck, wie er sich aus der Leistung der Pumpe 5 unter Berücksichtigung aller Strömungsverluste etc. im jo Geberbereich einstellt. Sollen nun vom Meßgerät 8 ernittelte und vom Wandler 9 digital codierte Informationsdaten zur Erdoberfläche 2 übertragen werden, so werden durch einen geeigneten, auf irgendeine bekannte oder geeignete Weist- betätigbaren Schalter die Antriebe 13 und 18 für eine Ansteuerung durch die codierte Folge digitaler elektrischer Signale des Wandlers 9 freigegeben, um diese digitalen elektrischen Signalen entsprechende Druckpulse in der Spülflüssigkeit 6 durch die Betätigung der Ventilkörper 14 bzw. 16 der Ventile 12 und/oder 15 zu erzeugen. Je nach Ansteuerung der Antriebe 13 und/oder 18 können z. B. durch aufeinanderfolgende Schließ- und Öffnungsbewegungen des Ventilkörpers 14 allein »positive« Druckpulse 50 entsprechend F i g. 2a erzeugt werden. Ferner lassen sich durch öffnungs- und Schließbewegungen des Ventilkörpers 16 allein »negative« Druckpulse 51 der Darstellung in F i g. 2a erzeugen.
Durch Schließ- und Öffnungsbewegungen des Ventilkörpers 14 des ersten Ventils 12 in Abwechslung mit Öffnungs- und Schließbewegungen des Ventilkörpers 16 des zweiten Ventils 15 sind aufeinanderfolgende »positive« und »negative« Druckpulse 52, 53 gemäß F i g. 2b erzeugbar. Durch ein Schließen und öffnen des ersten Ventils 12 und ein zeitlich auf das öffnen des ersten Ventils abgestimmtes öffnen und anschließendes Schließen des zweiten Ventils 15 kann ein Druckpuls 54 entsprechend F i g. 2b erzeugt werden, der eine sich über den Gesamtdruckdifferenzbereich erstreckende Druckflanke besitzt. Durch ein anschließendes öffnen und Schließen des zweiten Ventils 15 und ein zeitlich auf das Schließen des zweiten Ventils 15 abgestimmtes Öffnen des ersten Ventils 12 mit nachfolgendem Schließen des Ventils entsteht ein Druckpuls 55 mit entsprechender Druckflanke im Druckanstiegsbereich anstelle im Druckabfallsbereich wie beim Druckpuls 54.
Während die Druckpulse 54, 55 in F i g. 2b noch getrennt aufeinanderfolgen, sind die Druckpulse 56, 57 in Fig.2c unmittelbar aneinandergrenzend figuriert, so daß diese beiden Druckpu'sc drei sich über die gesamie Druckdifferenz erstreckende Druckflanken darbieten.
Die F i g. 2c zeigt schließlich noch die Konfiguration eines Druckpulses 58, der mit einer Druckabstufung bei 59 über einen Zwischendruck (P11) auf den Maximaldruck (Pma,) ansteigt und dann mit einer durchgehenden Druckflanke auf einen oberhalb des Minimaldruckes (Pmm) gelegenen Druck (P22) abfällt, bevor er nach zeitlichem Versatz wieder auf den Ausgangsdruck (PA) ansteigt, der dem Normalarbeitsdruck (Pn) der Spülflüssigkeit 6 im Geberbereich entspricht.
Die durch entsprechende Betätigungen der Ventile 12 und/oder 15 erzeugbaren Druckpulsfolgen können, wie die Beispiele nach Fig.2a bis 2c erkennbar machen, außerordentlich vielfältig in ihrer Konfiguration gestaltet werden, um entsprechend vielfältige Informationsdaten bei eindeutiger Erkennbarkeit an der Erdoberfläche schnell und trotz ihrer Schnelligkeit mit großem »Störabstand« zur Erdoberfläche zu übermitteln, wobei sich in allen Übermittlungspausen stets im Geberbereich sofort wieder der Normalarbeitsdruck in der Spülflüssigkeit 6 einstellt.
Durch entsprechend geeignete Ausbildung der Antriebe 13,18 können diese nicht nur die zugehörigen Ventilkörper 14, 16 zwischen voll geschlossenen bzw. voll geöffneten Stellungen bewegen, sondern auch Bewegungen der Ventilkörper 14,16 erzeugen, in denen diese für eine vorgegebene Zeitspanne in einer Zwischenstellung zwischen voll geöffneter und voll geschlossenen Stellung verbleiben.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Fernübertragung von Informationen aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche während des Betriebs eines Bohrgeräts, das einen Drehbohrmeißel, einen Bohrrohrstrang und eine Spülflüssigkeit fördernde Pumpe umfassenden Bohrgerätes, bei dem der in einem unterirdischen Geberbereich im Bohrrohrstrang vorliegende Normalarbeitsdruck der von der Pumpe druckbeaufschlagten, abwärts strömenden Spülflüssigkeit zur Ausbildung einer Druckpulsfolge geändert wird, welche als Pulscode digitalen, die fernzuübertragende Information enthaltende Signalen entspricht und an der Erdoberfläche gemessen und ausgewertet wird, wobei die Druckänderung durch zeitlich begrenztes, abwechselndes Erhöhen des Druckes der Spülflüssigkeit von einem vorgegebenen Ausgangsdruck bis hin auf einen vorgegebenen Maximaldruck und Herabsetzen des Druckes der Spülflüssigkeit auf einen Druckwert zwischen dem Maximaldruck und einem vorgegebenen, den Ausgangsdruck unterschreitenden Minimaldruck vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vom Normalarbeitsdruck der Spülflüssigkeit im Geberbereich des Bohrrohrstranges als Ausgangsdruck ausgegangen, zur Druckerhöhung der Strömungsquerschnitt für die Spülflüssigkeit im Bohrrohrstrang vermindert und zur Druckherabsetzung unter den Ausgangsdruck eine direkte Strömungsverbindung zwischen dem Bohrrohrstrang und dem diesen umgebenden Ringraum des Bohrlochs hergestellt wird.
2. Vorrichtung zur Fernübertragung von Informationen aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche während des Betriebs eines Bohrgeräts, das einen Drehbohrmeißel, einen Bohrrohrstrang und eine Spülflüssigkeit im Bohrrohrstrang abwärts-, durch den Drehbohrmeißel hindurch- und im den Bohrrohrstrang umgebenden Ringraum des Bohrloches aufwärtsfördernde Pumpe umfaßt, bestehend aus zumindest einem dem Bohrrohstrang zugeordneten Meßgerät zur Ermittlung gewünschter Informationsdaten, einem Wandler zum Umwandeln der Informationsdaten in eine codierte Folge digitaler elektrischer Signale, einem in Höhe eines Geberbereiches des Bohrrohrstranges in der abwärts gerichteten Strömung der Spülflüssigkeit angeordneten, einen Teilströmungsquerschnitt für die Spülflüssigkeit beherrschenden ersten Ventil, durch das der Druck der Spülflüssigkeit im Bohrrohstrang veränderbar ist, einem im Abstand dem ersten Ventil im Geberbereich des Bohrrohrstranges zugeordneten, von Spülflüssigkeit passierbaren zweiten Ventil, durch das der Druck der Spülflüssigkeit im Bohrrohrstrang gleichfalls veränderbar ist, einem in Abhängigkeit von digitalen Signalen des Wandlers steuerbaren Antrieb für öffnungs- und Schließbewegungen der Ventilkörper der beiden Ventile sowie einem an der Erdoberfläche angeordneten Meßwandler zum Messen des Druckes der Spülflüssigkeit und zum Rückwandeln der aufgenommenen Druckpulsfolgen in auswertbare Informationsdaten, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (15) mit seinem Ventilkörper (16) eine direkte Verbindungsleitung (17) zwischen dem Strömungskanal (11) des Bohrrohrstranges (4) und dem Ringraum (7) des Bohrloches (1) beherrscht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (14; 16) des ersten und des zweiten Ventils (12; 15) mit einer die auf sie einwirkenden, hydraulische Drücke kompensierenden Ausgleichsvorrichtung versehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ventile (12; 15) koaxial im Mittelbereich des Strömungskanals (11) des Bohrrohrstranges (4) angeordnet sowie rbereinander abgestützt sind.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (14, 16) des ersten und/oder des zweiten Ventils (12: 15) mittels ihrer Antriebe (13; Ϊ8) in Zwischenstellungen bewegbar sind.
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