DE3208469A1

DE3208469A1 - Vorrichtung zur verankerung eines instruments in einem hohlraum, die mit versenkbaren armen versehen ist

Info

Publication number: DE3208469A1
Application number: DE19823208469
Authority: DE
Inventors: Jean 78630 Orgeval Laurent
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1981-03-09
Filing date: 1982-03-09
Publication date: 1982-09-16
Also published as: US4428422A; FR2501380A1; IN158947B; NO820695L; FR2501380B1; GB2100785B; NO160806B; GB2100785A; DE3208469C2; IT8220006A0; CA1190137A; IT1149790B; NL193911B; NO160806C; NL8200929A; NL193911C

Description

Vorrichtung zur Verankerung eines Instruments in einem Hohlraum, die mit versenkbaren Armen versehen ist

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur versenkbaren Verankerung, die so ausgebildet sein soll, daß sie intermittierend ein Instrument im Innern eines Hohlraums durch Anlegen von beweglichen Armen gegen dessen Wandung fest liegt.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Verankerungsvorrichtung mit versenkbaren Armen, die so ausgebildet ist, daß sie intermittierend im Innern eines Bohrlochs, in das sie am Ende eines Kabels herabgelassen wurde, eine Sonde hält, die mit einer Meßvorrichtung ausgestattet ist, welche insbesondere bei der seismischen Prospektion zum Einsatz kommt.

Eine solche Sonde kann beispielsweise mit seismischen Meßfühlern (Geophonen oder Hydrophonen) ausgestattet sein, um seismische Wellen vom Longitudinaltyp (Wellen P) oder vom Transversaltyp (Wellen S) aufzunehmen, welche von einer Quelle für seismische Erschütterungen übertragen wurden, wobei die Quelle sich an der Erdoberfläche benachbart dem Bohrloch befindet. Die Meßfühler (capteurs) bzw. Meßwandler der Sonde stellen Wellen, die direkt von der Oberfläche stammen, sowie Echos der gegen die reflektierenden unterirdischen Schichten ausgesandten Wellen fest. Die direkten Wellen werden benutzt, um die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit in den durchsetzten Böden zu bestimmen, sowohl hinsichtlich der P Wellen wie hinsichtlich der S Wellen (akustisches Kern-

bohren). Die von den Meßfühlern deren Sonde empfangenen Echos ermöglichen es, den realen Ort der unterirdischen Reflektoren zu lokalisieren und gegebenenfalls die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeiten in gewissen Zonen abzuschätzen, die unterhalb des Sondierungsloches sich befinden.

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Die Sonde kann₅ auch mit Sendern und Empfängern für akustische Wellen ausgestattet sein, die es ermöglichen, gewisse Charakteristiken der von der Sondierungsbohrung durchsetzten Böden benachbart hiervon zu bestimmen (akustische Diagraphie).

Die Systeme, die die Verankerung der in die Löcher oder Bohrlöcher am Ende eines Kabels herabgelassenen Einrichtungen ermöglichen, umfassen im allgemeinen ein oder mehrere Schwenkarme, die man nach Wunsch durch die Antriebseinrichtungen schließen oder öffnen kann. Diese Einrichtungen können rein mechanisch sein und beispielsweise eine endlose Schnecke umfassen, die unter Drehung durch einen Elektromotor angetrieben wird, der von der Oberfläche aus gesteuert wird. In diesem Fall wird durch die Drehung der Schnecke eine Spindelmutter verschoben, mit der ein oder mehrere mit Schwenkarmen feste Gelenkstangen verbunden sind. Aus Sicherheitsgründen, damit die Arme immer zurückgezogen werden können, selbst bei Stillstand des Antriebsmotors, bevorzugt man im allgemeinen, die Enden der Gelenkstangen an einem Ring zu befestigen, gegen den sich eine Feder abstützt. Bei dessen Entspannung wird der Ring beaufschlagt und ein Spreizen der Arme hervorgerufen. Der Motor wird nur zum Schließen der Arme verwendet. Die Verschiebung der durch Drehung der endlosen Schnecke gesteuerten Mutter führt zu einer Entfernung des Ringes und zur Kompression der Feder. Bei Stillstand des Motors läuft der Ring zurück, begleitet von einer Kompression der Feder, wodurch die

Anne angenähert werden. Benutzt man einen solchen Aufbau, so ist die Abstützkraft der Arme gegen die Wandungen des Bohrlochs umso geringer, je weiter sie gespreizt sind und je mehr die Feder entspannt ist; sie kann selbst unzureichend werden, um eine korrekte Verankerung der Sondierungsvorrichtung gegen die Wandung des Bohrlochs sicherzustellen.

Bei anderen bekannten Systemen, bei denen die Antriebseinrichtungen es ermöglichen, daß die Arme verschwenken, sind diese von der hydraulischen Bauart. Ein Elektromotor nimmt eine hydraulische Pumpe mit und speist mit Fluid unter Druck entweder einen einzigen Stellzylinder, der die aus endloser Schnecke und Mutter bestehende Anordnung ersetzt und auf Gelenkstangen wirkt oder Stellzylinder, die direkt auf die Schwenkarme einwirken. Die Systeme mit hydraulischer Steuerung sind vorteilhaft, da die auf die Arme ausgeübte Kraft unabhängig von dem Ausmaß ihres Spreizens bezogen auf den Sondenkörper ist; sie sind aber schwierig in dem Maße zu verwirklichen, wie sie hydraulische Pumpen verwenden, deren Arbeitsweise aufgrund harter Bedingungen von Druck und Temperatur wie sie am Boden eines Bohrlochs herrschen, schwieriger wird. Es ist nämlich bekannt, daß in einem Sondierungsbohrloch auf 3000 m Tiefe beispielsweise bei einer Schlammdichte von 1,3 der statische Druck 40 MPa erreichen kann und die Temperatur bis auf 150 oder 200° C steigen kann; unter diesen Bedingungen ist es schwierig, daß die Flüssigkeit des Pumpkreises eine ausreichende Viskosität beibehält.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, indem überraschend Betätigungseinrichtungen verwendet werden, die in der Lage

sind, auf ein oder mehrere bewegliche Arme konstante Kräfte unter Verschiebung eines Kolben im Inneren eines eine Flüssigkeit enthaltenden Zylinders unter der Wirkung von Antriebseinrichtungen auszuüben, wobei jeder Arm, gesondert durch einen Stellzylinder gesteuert ist, der über Leitungen mit dem Zylinder in Verbindung steht. Um die Arbeitsweise der Verankerungsvorrichtung sicherer zu machen, ist der Zylinder Einrichtungen zugeordnet, die auf den Kolben den statischen im Bohrloch herrschenden Druck übertragen und Einrichtungen zugeordnet, welche auf die Verankerungsarme wirkende Kräfte begrenzen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nunmehr mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 schematisch ein im Innern eines Bohrlochs mit Hilfe zweier Arme der Verankerungsvorrichtung festgelegte Sonde,wobei die Arme jeweils benachbart einem Ende der Sonde angeordnet sind;

Fig. 2 schematisch eine im Innern eines Bohrlochs durch Spreizen der beiden Arme festgesetzte Sonde, wobei die Arme beide im gleichen Teil des Sondenkörpers sich befinden;

Fig. 3 schematisch das Betätigungssystem für die Verankerungsarme insgesamt, welches im Innern der Sonde angeordnet ist;

Fig. 3A schematisch eine Ausführungsvariante für die Einrichtungen, die auf den Kolben den statischen im Bohrloch herrschenden Druck geben und die bei

dem in Fig. 3 gezeigten Betätigungssystem zum Einsatz kommen;

Fig. 4 schematisch das Betätigungssystem während der Spreizphase der Verankerungsarme;

Fig. 5 zeigt schematisch die Betätigungsanordnung für den Fall, daß eine Blockierung der Arme während der Spreizphase sich einstellt;

Fig. 6 schematisch die Betätigungsanordnung während der Phase der Annäherung der Verankerungsarme;

Fig. 7 schematisch die Betätigungsanordnung für den Fall, daß sich eine Blockierung der Arme während' der Annäherungsphase einstellt;

Fig. 8 schematisch die Arbeitsweise der Sicherheitseinrichtung, die das Annähern der Arme im Falle des Blockierens der Antriebseinrichtung ermöglicht und

Fig. 9 schematisch ein Element zur Ermittlung des Schließvorgangs jedes Verankerungsarms.

Nach der Ausführungsform der Fig. 1 ist die Verankerungseinrichtung nach der Erfindung einer Sonde 1 zugeordnet, welche in ein Bohrloch herabgelassen wird und mit einer Oberflächeninstallation (nicht dargestellt) über ein Mehrleiterkabel 2 verbunden ist, das auch als Auf- oder Abhängekabel dient. Die Sonde verfügt über eine Kammer 3, die so ausgebildet ist, daß sie Geräte zur seismischen Prospektion wie beispielsweise Geophone aufzunehmen in der Lage ist. Die Verankerungsvorrichtung umfaßt beispielsweise

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zwei Ve ranke rungs ame 4,15, deren Enden mit Spitzen versehen sind. Sie:könnenubezuglieh des Sondenkörpers verschwenken und sich»gegenbdie Wand des Bohrlochs bei Steuerung eines weiter*unten*beschriebenen Betätigungssystems legen. Die beiden Arne sind auf ein und der gleichen Seite des SöhdenkörperkcIzo beiden Seiten der Kammer 3 angeordnet; bei» öffnencwerden sie gegen die Wandung angelegt.

Nach der Ausführungsform der Fig. 2 ist der Sondenkörper gleich dem der Fig. 1. Die Verankerungsarme 4 und 5 befinden sich auf ein und derselben Seite, bezogen auf die Kammer 3 zwar gegen das dem Aufhängekabel 2 abgelegene Ende.

Nach Fig. 3 umfaßt die Betätigungsanordnung der Verankerungsarme 4, S einen* Kolben 6, der so ausgebildet ist, daß er dicht in einem Zylinder 7 gleitet und zwei Kammern 7a, 7b in dessen Innerem begrenzt. In Richtung der Brennerachse umfaßt dieser ein Gewindelager für eine Gewindespindel 8 (vis 8), die über Antriebseinrichtungen bestehend aus einem Elektromotor 9 und einem Untersetzergetriebe 10 in Drehung versetzt ist. De» Motor 9 wird mit elektrischem Strom über Leitungen 11 ,versorgt, die mit der nicht dargestellen Oberflächeniitsta}]!ation über das Mehrleiterkabel 2 (Fig. 1) verbunden sind4 η . ·

Nicht dargestellte Einrichtungen ermöglichen eine Verhinderung der Drehung des Kolbens:6 .im Innern des Zylinders 7. Auf diese Weise führt das Indrehungversetzen der Schnecke 8 unter der Wirkung der Antriebseinrichtungen zu einer Translation des Kolbens im Innern desnZylinder?.

Die Verankerungsarme 4 und 5 können um zwei Achsen 12 bzw. 13 unter der Wirkung von zwei Stell zylindern. "14-' verschwenken, wobei die Stellzylinder jeweils über ein zylindrisches Gehäuse 15 verfügen, in dessen Innerem eine mit einem Kopf 17 versehene Stange 16 gleiten kann. Die Enden der Stangen der beiden Stellzylinder sind jeweils an den Verankerungsarmen 4, 5 befestigt. Die beiden Enden jedes Stellzylindergehäuses zu beiden Seiten der Köpfe 17 stehen Über Leitungen 18 bzw. 19 jeweils mit den beiden Kammer 7a, 7b des Zylinders 7 zu beiden Seiten des Kolben 6 in Verbindung.

Die Einrichtungen, die auf den Kolben 6 denstatischen, im Innern des Bohrlochs herrschenden Druck ^T aufbringen» umfassen einen zweiten am Zylinder 7 befestigten Zylinder 20 und stehen mit diesem über eine öffnung in Verbindung,. durch die dicht eine fest mit dem Kolben 6 verbundene Stange 21 gleitet und sind mit einem dritten Zylinder 23 verbunden, der in zwei Kammer 23a,23b durch einen freien Kolben 24 unterteilt ist, der hierin dicht gleitet. Eine dieser Kammern 23a steht über eine Leitung 22 mit dem zweiten Zylinder 20 in Verbindung. Die andere Kammer 23b des dritten _Q Zylinders 23 steht mit Einrichtungen in Verbindung, die einen Gegendruck gleich dem Druck- ,der im Hohlraum herrscht, erzeugen. Diese Druckherstellungseinrichtungen umfassen einen vierten Zylinder 26, der in zwei Teile 26a, 26b durch einen zweiten kolben 27 unterteilt ist, der hierin dicht gleitet. Ein erster Teil 26a steht über eine Leitung 25 mit der zweiten Kammer 23b des dritten Zylinders in Verbindung. Der andere Teil 26b steht mit dem Hohlraum über das Sondengehäuse über eine Leitung 28 in Verbindung.

Der statische im Bohrloch herrschende Druck *"*T\""^/wird darum dauernd an den freien Kolben 27 gelegt. Die vier Zylinder 7, 20, 23, 26, die beiden Stellzylinder 14 und die Gesamt-

heit der Leitungen 18, 19, 22 und 25, die sie verbinden, sind mit öl gefüllt, dessen Druck bei Gleichgewicht gleich dem Druck im Bohrloch über Einrichtungen zur Aufbringung statischen Drucks gehalten wird.

Die Einrichtungen, welche die an die Verankerungsarme gelegten Kräfte begrenzen, umfassen ein hydraulisches Sicherheitssystem sowie mechanische Sicherheitseinrichtungen 33. Das hydraulische Sicherheitssystem umfaßt eine erste Anordnung, bestehend aus einer Gleichgewichtsklappe 26 und einem Sicherheitsventil 30, das auf zwei parallelen Kanalabschnitten installiert ist, die auf einer Seite mit der Leitung 22 sowie der ersten Kammer 23a des dritten Zylinders 23 und auf der anderen Seite mit den Leitungen 19 und der Kammer 7b des Zylinders 7 in Verbindung stehen. Die Klappe wirkt in einer Richtung und ermöglicht den Durchgang des Öls aus der Leitung 22 gegen die Leitung 19, wenn die Druckdifferenz einen ersten Schwellenwert P überschreitet, der beispielsweise gleich 2 bar (200 kPa) gewählt ist. Das Sicherheitsventil 30 wirkt ebenfalls in einer Richtung; sein Öffnungssinn ist jedoch entgegengesetzt zu dem der Gleichgewichtsklappe 29. Das Sicherheitsventil 30 läßt den Übergang des Öls aus der Leitung 19 gegen die Leitung 22 sowie die erste Kammer 23a des dritten Zylinders 23 zu, wenn die Druckdifferenz einen zweiten Stellenwert P₁ überschreitet, der beispielsweise gleich 40 bis 50 bar (4-5 MPa) gewählt ist.

Das hydraulische Sicherheitssystem umfaßt auch eine zweite Anordnung bestehend aus einer Gleichgewichtsklappe 31 und einem Sicherheitsventil 32, die auf den beiden parallelen Leitungsabschnitten installiert sind, die auf der einen Seite mit der Leitung 25 und damit mit der zweiten Kammer 23b des zweiten Zylinders 23 und auf der anderen Seite mit

Leitung 18 und der Kammer 7a des Zylinders 7 in Verbindung stehen. In gleicher Weise läßt die Klappe 31 den Übergang des Öls allein aus der Leitung 25 in die Leitung 18 zu, wenn die Druckdifferenz über einen ersten Schwellenwert hinausgeht und das Sicherheitsventil 32 den ölübergang in entgegengesetzter Richtung nur dann zuläßt, wenn die Druckdifferenz einen zweiten höheren Schwellenwert überschreitet. Vorzugsweise wählt man Schwellenwerte, die jeweils gleich denen P-, P₁, der ersten Anordnung sind.

Die Sicherheitsorgane 33 sind so ausgebildet, daß sie für die Radialverschiebung der Schwenkachsen 12 und 13 bezüglich des Sondengehäuses sorgen. Hierzu umfassen sie jeweils eine Stange 34, welche die beiden Stirnwandungen eines zylindrischen Lagers 35 durchsetzen, das am Sondengehäuse befestigt ist, an dem die Schwenkachse 12, 13 fest ist, sowie eine Feder 36, die sich gegen eine der Stirnwandungen des Lagers und gegen eine Schulter 34a der Stange 34 abstützt. Die Federn 36 sind derart tariert, daß die Achsen 12 und 13 sich vom Gehäuse 1 nur dann··entfernen, wenn die auf das Ende jedes Verankerungsarms 4, 5 ausgeübte Kraft größer als ein bestimmter Wert wird.

Die Leitungen 18 und 19 sind jeweils über Rohre 37 und 38 mit zwei Druckwandlern 39, 4o verbunden, die so ausgebildet sind, daß sie die Werte der Drücke'in elektrische Spannungen umformen, wobei diese Wandler elektrisch mit dem Mehrleiterkabel 2 verbunden sind. Nach der schematisch in Fig. 3A dargestellten AusführungsVariante stehen die beiden parallelen Leitungsabschnitte, auf denen die Gleichgewichtsklappe 29 und das Sicherheitsventil 30 über die Leitung 22 installiert sind, mit einem ersten Ende eines Zylinders 41 in Verbindung, in welchem dicht ein freier Kolben 42 gleitet, wobei das andere Ende dieses Zylinders direkt mit dem Bohrloch verbunden ist. In gleicher Weise stehen die beiden parallelen

Leitungsabschnitte^₍in denen die Gleichgewichtsklappe 31 und das. SicherheitIJfYe^t₁Il ,32 eingebaut sind, mit einem ersten Ende ejine.s ZyljnderSj 43, der gleich dem Zylinder 41 ist, in yer^^dung^fjijnrWe^chein ein freier Kolben 44 gleitet, wobei dfl« fliyd.fr.e, Ende dieses Zylinders 43 direkt auch mit dem BohrIqcjijjjjuVerbindung steht. • '".'·' .': J A und -" ' r

Das Element zum Ermitteln und Schließen jedes Arms umfaßt (Fig. 9) ein Stößelelement 45, das so ausgebildet ist, daß es sich in Innerji eines fest mit dem Sondenkörper 1 verbundenen Gehäuses 46 verschiebt. Eine im Gehäuses ausgesparte Öffnung sowie die, Aussenwand des Körpers, deren Querschnitt dem des Stößelelements angepaßt ist, ermöglicht es diesem, von der ,Sonde aus nach außen zu treten. Eine Feder 47, die sich .auf eine Wand des Gehäuses 46 und auf eine Schulter 48 des Stößelelementes abstützt, versucht, dieses bezüglich des Körpers nach außen zu drücken. Ein Schalter 49 (commutateur 49), der im Gehäuse 46 eingebaut ist, wird durch eine flexible Blattfeder 50 betätigt, auf die sich die Schulter 48 abstützt. Dieser Schalter ist in den SpejLsekreis des Motors 9 (Fig. 3) eingebaut.

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Ein nicht dargestellter. ,Trennschalter ist an der Erdoberfläche in den Speisekre_ris des pl,ektromotors 9 eingebaut und unterbricht dessen Stromzufuhr, wenn die mechanischen Kräfte, die hierauf durch das hydraulische Steuersystem der Verankerungsame ausgeübt werden, gewisse vorher festgelegte Grenzen überschreiten. . .

Die verschiedenen Arbeitsphasen der Verankerungsvorrichtung sind in den Fig. 4 bis 8 erläutert.

Das Verschwenken der Verankerungsarme 4, 5 in ihre Öffnungsstellung erhält man, indem man den Motor 9 betätigt, um den Kolben 6 in einer Richtung derart zu verschieben, daß das Volumen der Kammer 7b des Zylinders 7 abnimmt '(-Fig." 4), Das aus der Kammer 7b ausgetriebene öl wird über die Leitung 19 in das Gehäuse 15 der Stellzylinder 14 überführt und beaufschlagt deren Stangen 16, was zu einem Spreizen der Verankerungsarme 4, 5 führt. Die Bewegung des Kolbens 6 führt zu einem Zurückgehen der Stange 21 aus dem zweiten Zylinder 20; öl geht aus der ersten Kammer 23a des dritten Zylinders 23 in den zweiten Zylinder über die Leitung 22 über; es stellt sich eine Bewegung oder Verschiebung der freien Kolben 24 und 27 jeweils in ihren Zylindern 23 und 26 ein.

Wenn das Ende der Arme sich stark gegen die Bohrlochwandung abstützt (Fig. 5), stellt sich ein Oberdurck ΔΡ in der Leitung 19 ein. Der auf den Motor 9 aufgrund dieses Oberdrucks wirkende mechanische Widerstand, und damit sein elektrischer Verbrauch, nehmen bis zum Auslösen des Trennschalters zu. Das Sicherheitsventil 30 begrenzt auf alle Fälle den Überdruck Δ P in der Leitung 19 auf den Schwellenwert P₁,auf den es tariert ist. Im Falle eines übermäßigen Überdruckes stellt sich über das Ventil 30 ein Ölübergang in die Kammer 23a des Zylinders 23 ein, was zu einer Verschiebung des freien Kolbens 24 führt. Das aus der Kammer 23b ausgetriebene öl wird in den Teil 26a des vierten Zylinders 26 überführt, was zum Gleiten des freien Kolbens 27 führt.

Die Verankerungsarme werden wieder geschlossen; der Sondenkörper 1 freigegeben, indem man den Motor 9 betätigt, wodurch der Kolben 6 in einer Richtung derart verschoben wird, daß das Volumen der Kammer 7a des Zylinders 7 abnimmt. CFig. 6). Das aus dieser Kammer 7a ausgetriebene öl wird über die Leitung 18 in das Gehäuse 15 der beiden Stellzylinder 14

überführt, was zum Einfahren ihrer Kolbenstangen 16 und zum Annähern der Verankerungsarme 4, 5 führt. Die Bewegung des Kolbens 6, die zu einem Eindringen der Stange 21 in den zweiten Zylinder 20 führt, führt zu einer Oberführung des Öls aus diesem in die Kammer 23a des dritten Zylinders 23 über die Leitung 22 und einer Verschiebung der freien Kolben 24 und 27 in ihren Zylinder 23 bzw. 26. Wenn die Arme in Annäherungsstellung gelangen, wirken sie auf die Stößelelemente 45 ein, die ins Innere der Gehäuse 46 zurückgedrängt werden und lösen die Schalter 49 (Fig. 9) aus. Die Arbeitsweise des Motors 9 wird somit unterbrochen. Sie betätigen gleichzeitig einen nicht dargestellten Umkehrschalter, der es ermöglicht, den Motor in entgegengesetzter Richtung drehen zu lassen, wenn er schließlich in Gang gesetzt wird.

Wenn wenigstens einer der Verankerungsarme 4, 5 auf ein Hindernis während der Schließphase trifft und so blockiert wird (Fig. 7), stellt sich ein Überdruck ΔΡΐη der Leitung 18 ein, was eine gesteigerte mechanische Kraft beim Motor 9 erforderlich macht und dessen elektrischen Verbrauch erhöht. Oberhalb eines gewissen Schwellenwertes unterbricht der Trennschalter die Stromzufuhr. Auf diese Weise begrenzt das Sicherheitsventil 32 den Überdruck /V₁P in der Leitung 18 während der Schließphase der Verankerungsarme auf den Schwellenwert P₁, für den er ebenfalls tariert ist. Im Falle eines übermäßigen Überdruckes stellt sich auch ein ölübergang über di.e Leitung 25 in die Zylinder 2 3 und 26 der Einrichtungen zum Aufbringen statischen Drucks durch Verschiebung der freien Kolben 24 und 27 in entgegengesetzter Richtung ein.

Wenn die Verankerungsarme in Öffnungsstellung wegen eines Versagens des Speisekreises des Elektromotors oder beispiels·

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weise eines Blockierens hiervon blockiert werden und somit die Sonde im Bohrloch (Fig. 8) festsetzen, so kann diese jedoch an die Oberfläche dank einer Betätigung der Sicherheitsorgane 33 des hydraulischen Sicherheitssystems angehoben werden. Wenn die Sonde gegen die Oberfläche gezogen ist, so versuchen die auf die Enden der Verankerungsarme 4, S durch die Wandungen des Bohrlochs wirkenden Reaktionskräfte, letztere zu falten, und, da die Stellzylinder blockiert sind, werden Zugkräfte auf die Schwenkachsen 12, 13 der Arme ausgeübt, was deren Entfernung vom Körper 1 der Sonde durch Zusammendrücken der Federn 36 im Innern der zylindrischen Lager 35 und zur Teilfreigabe der Verankerungsarme führt, Die auf die Schwenkachsen 12, 13 der Arme ausgeübten Zugkräfte sorgen für eine Zunahme des hydraulischen Drucks im Innern der Leitung 19. Wenn der Überdruck ^P bezüglich des statischen Drucks TT den Schwellenwert P. überschreitet, stellt sich ein Übergang des Öls aus den Körpern 15 der Gehäuse 14 gegen die Kammer 23a des dritten Zylinders 23 über das Sicherheitsventil 30 und eine Verschiebung der freien Kolben 24 und 27 in ihren Zylindern 23 bzw. 26 ein. Hieraus folgt ein Einschlagen der Verankerungsarme.

Wird die Sonde in das Bohrloch von der Erdoberfläche bis auf Arbeitstiefe herabgelassen, so sorgt eine Steigerung des statischen Drucks ΊΓ' außerhalb des Gehäuses für ein Verschieben der freien Kolben 24 und 2 7 und ein Überführen von Öl aus der Kammer 23a des Zylinders 23 in die Leitungen 18 und 19 über Ausgleichsklappen 29, 30, sobald die Druckdifferenz den ersten Schwellenwert P überschreitet.

Wenn umgekehrt die Sonde an die Erdoberfläche' gehievt wird, kann die Druckdifferenz Δ P zwischen dem Druck im

Innern der Le den zweiten S sich oberaalb

itungefci 18, 19 und dem statischen Druck μ :hwelllenwert P- nicht überschreiten, da dessen ein Obergang des Öls gegen den Zylinder 23 vermittels der Sicherheitsventil 30, 32

einstellte

Man sieht, daß in alle

diesen Fällen die Bewegung der r Ajfä&t,sowie ein eventueller Aus-

Sonde, das Blockieren

fall des Be4/ätigungs systems die Sondenausrüstung nicht

beschädigen kann. J ' ^J

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Nach einer nicht dargestellten Variante der Verankerungseinrichtung kann man auch die Verankerungsarme derart anordnen, daß die Sonde 1 in der Achse des Bohrlochs, wenn sie festgesetzt ist, angeordnet wird, wobei die Arbeitsweise der Arme analog der oben beschriebenen Arbeitsweise ist.

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Claims

DIPL-INCDIETRICHLEWALD b-βοοο München 40

PATENTANWALT BIRNAUER STRASSE (i

ZÜGEL. VERTRETER B. EUROP. PATENTAMT TELEFON (0 89) 30 (ia U

PROFESSIONALREPRESENTATIVEBEFOREEPO Cable address: LEWALDPAT MANDATAIRE AGREE PRES Γ OEB

DIPL.-ING. DIETRICH LF.WALD · BIRNAUER STR. S · 8000 MÜNCHEN 40

Äff. 2054

INSTITUT FRANCAIS DU PETROLE F-92502 Rueil-Malmaison Frankreich

Vorrichtung zur Verankerung eines Instruments in einem Hohlraum, die mit versenkbaren Armen versehen ist

PATENTANSPRÜCHE

Versenkbare Verankerungsvorrichtung zum intermittierenden Festsetzen eines in das Innere eines in die Erde gegrabenen Hohlraums abgesenkten Instruments (1), das mit einer Oberflächeninstallation über ein Kabel (3) durch Anlegen gegen die Wand des Hohlraums wenigstens eines verschwenkenden Verankerungsarms (4, 5) verbunden ist, wobei jeder Verankerungsarm mit einem Stellzylinder (14) zusammenwirkt, der über ein Betätigungssystem betätigt wird, welches im Innern des Instruments angeordnet ist und einen Kolben (6) umfaßt, der im Innern eines ersten eine Flüssigkeit enthaltenden Zy-

POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN man 7f>-Ron . bavbh

linders (7) sich bewegt und mit Antriebseinrichtungen zum Bewegen b?*(.,,,Verschieben des Kolbens, dadurch g e -k e η η ζ ei c _;h nj.^e, t,, ,,daß jeder Verankerungsarm (4, 5) .dauernd mit der ^o^^s^ange des zugeordneten Stellzylinders (M^viirbunjden ^t .und daß der erste Zylinder (7) Bi^richjiii^gei^^ugßC^n^iiSt, welche Kräfte begrenzen, die₍ ,an ^ct^en.jyeirjaji^e^UAgsarin während der Öffnungs- und Schließbewegung gelegt sind.
2. Verankerungsvorrichtungnach Anspruch 1 mit Einrichtungen, die an den Kolben,den statischen, im Hohlraum herrschenden Druck, legen und,eine Kammer variablen Volumens umfassen, die eine Flüssigkeit enthält, deren Innendruck gleich, dem im,Hohlraum, herrschenden Druck ("JT) gehalten wird, dadurch,g e kenn zeichnet, daß diese Anpresseinricjitungen einen zweiten Zylinder (20) umfassen, der mit dem ersten Zylinder über eine öffnung in Verbindung steht, über die dicht eine fest mit dem Kolben verbundene KxtJLbe.nstange (21) gleiten kann, wobei der zweite Zy^nder Ub₁Cj" e;ine.Leitung (22) mit der Kammer variablen Volumens, yer^unden ist.
3. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 2 gekennzeichnet durqh einen dritten Zylinder (23, 41), der in zwei Kaemern, diurjch einen im dritten Zylinder gleitenden Freikolben (24, 42) unterteilt ist, wobei die erste Kamaer die Kaamer variablen Volumens bildet und die zweite Kaweer pit Einrichtungen in Verbindung steht, die einen Qegend,ruck gleich dem im Hohlraum herrschenden Druck (ir) herstellen.
4. Vorrichtung nach Ansjprucji.„3_t dadurch gekennzeichnet« daß die den Gegendruck herstellenden

Einrichtungen eine Leitung umfassen, die die zweite Kammer des dritten Zylinders mit dem Hohlraum verbinden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge ken ft-"-" ζ e i chne t, daß die den Gegendruck aufbauenden" Einrichtungen einen vierten Zylinder (26) umfassen, der durch einen zweiten Freikolben (27) in zwei Teile unterteilt ist, wobei einer der Teile mit der zweiten Kammer des dritten Zylinders, der andere Teil direkt mit dem Hohlraum in Verbindung steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k en η zeichnet, daß der Kolben (6) mit der Wand des ersten Zylinders (7) zwei Kammern (7a, 7b) begrenzt, die jeweils mit den gegenüberliegenden Enden jedes Stellzylinders (14) über Leitungen (18, 19) in Verbindung stehen; und daß die Einrichtungen zur Begrenzung der auf jeden Verankerungsarm wirkenden Kräfte zwei Anordnungen umfassen, die je durch eine in eine Richtung wirkende Gleichgewichtsklappe (29, 31) und ein Sicherheitsventil (30, 32) gebildet sind und in entgegengesetzter Richtung zueinander auf zwei parallelen Leitungsabschnitten angeordnet und jeweils auf zwei Schwellenwerte tariert sind, wobei diese beiden Anordnungen auf der einen Seite jeweils mit den Kammern (7a, 7b) des ersten Zylinders (7) und auf der anderen Seite mit den Einrichtungen verbunden sind, die auf den Kolben den im Hohlraum herrschenden statischen Druck (TT) aus üben.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Antriebseinrichtungen einen mit Elektrizität von der Oberflächeninstallation aus über dieses Kabel (2) gespeisten Elektromotor (9)

umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen ebenfalls ein Untersetzergetriebe (10) aufweisen, das eine endlose Schnecke (8) antreibt, die so ausgebildet ist, daß sie diesen Kolben (6) bewegt; und daß die Einrichtungen zur Begrenzung der an jeden Verankerungsarm gelegten Kräfte ebenfalls einen Trennschalter umfassen, der im elektrischen Speisekreis des Motors angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jeder Verankerungsarm (4, 5) entsprechend seiner Auslegung um eine Achse (12, 13) verschwenkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Begrenzung der an jeden Verankerungsarm gelegten Kräfte ebenfalls ein mechanisches Sicherheitsorgan (33) umfassen, welches die Verschiebung dieser Achse bezüglich des Instruments (1) ermöglicht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Begrenzung der an jeden Verankerungsarm gelegten Kräfte einen Unterbrecher (49) aufweisen, der von jedem Verankerungsarm, wenn dieser seine angelegte Stellung erreicht hat, betätigt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den beiden Kammern (7a, 7b) des ersten Zylinders (7) verbundenen Leitungen (18, 19) an Druckwandler (39, 40) angeschlossen sind, die mit dem Kabel (2) verbunden sind.