DE3428931C1 - Vorrichtung zur Fernuebertragung von Informationen aus einem Bohrloch zur Erdoberflaeche waehrend des Betriebs eines Bohrgeraetes - Google Patents
Vorrichtung zur Fernuebertragung von Informationen aus einem Bohrloch zur Erdoberflaeche waehrend des Betriebs eines BohrgeraetesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fernübertragung von Informationen aus einem Bohrloch zur
Erdoberfläche während des Betriebs eines Bohrgerätes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Vorrichtungen dieser Art vereinigen die Geräte zur Informationsdatenerfassung und den Prozessor
zum Umwandeln der Informationsdaten in eine Folge elektrischer Steuersignale in demselben Gehäuseeinsatz
oder in getrennten, unmittelbar aneinandergrenzenden Gehäuseeinsätzen, die z. B. durch Steckverbindungen
galvanisch miteinander koppelbar sind. Eine derartige Anordnung eignet sich aber nur für Geräte
zur Erfassung solcher Daten, die nicht oder nicht ausgesprochen selektiv ortsgebunden auftreten, wie es z. B.
für Inklination, Azimuth, Temperatur oder Druck zutrifft.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, auch ortsgebundene oder von dem Prozessor örtlich
abgesetzt zu erfassende Informationsdaten unter Berücksichtigung der Besonderheiten der im Bohrrohrstrang
vorliegenden Einsatzbedingungen zu übertragen. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine
Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung ermöglicht die Datenübertragung von Geräten für
die Informationsdatenerfassung zur dem Prozessor
to auch unter solchen Bedingungen, bei denen die Kabelführung
für eine direkte Verbindung einen erheblichen Herstellungs- und/oder Montageaufwand erfordern
würde, oder die wegen der rauhen untertägigen Bohrbedingungen störanfällig wäre. Außerdem werden auch
die Kombinationsmöglichkeiten von Geräten zur Informationsdatenerfassung
mit Prozessoren erweitert.
Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Ansprüche 2 bis 6 verwiesen.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung
ist in der Zeichnung veranschaulicht, die einen Längsschnitt durch ein in einem Bohrloch befindliches
Bohrgerät zeigt. Das Bohrgerät umfaßt einen als Ganzes mit 1 bezeichneten Bohrrohrstrang mit einem inneren
Spülungskanal 2. Währenddes Betriebs des Bohrgerätes wird mittels einer Pumpe 3 Spülungsflüssigkeit
durch den inneren Spülungskanal 2 abwärts gepumpt, die auf ihrem Wege zur Bohrlochsohle eine Bohrturbine
4 passiert und durch Düsen eines von der Bohrturbine 4 angetriebenen Drehbohrmeißels 5 in das Bohrloch 6
austritt und durch den den Bohrrohrstrang 1 umgebenden Ringraum 7 zur Erdoberfläche zurückkehrt.
Oberhalb der Turbine 4 befindet sich eine als Ganzes mit 8 bezeichnete Vorrichtung zur Fernübertragung
von Informationen, die eine Baueinheit 9 sowie ein Gerät zur Informationsdatenerfassung 10 umfaßt, das
räumlich und örtlich von der Baueinheit 9 abgesetzt ist. Die Baueinheit 9 umfaßt im Abschnitt 11 eine Reihe von
Geräten zur Informationsdatenerfassung, wie z. B. Inklination und Azimut, und einen Prozessorabschnitt 12, in
dem die von den im Abschnitt 11 angeordneten Geräten
erfaßten Informationsdaten in eine Folge elektrischer Steuersignale umgewandelt werden, die eine Gebereinheit
13 zur Erzeugung von Druckpulsen 14 in der durch den inneren Spülungskanal 2 abwärts strömenden Spülungsflüssigkeit
steuert.
Die auf diese Weise erzeugten, mit 14 bezeichneten
Druckpulse pflanzen sich nach oben hin fort, wo sie an der Erdoberfläche mittels eines Druckwertaufnehmers
15 erfaßt und einer Meßwertausgabe und Verarbeitungseinheit 16 zugeführt werden. Zur untertägigen
Stromversorgung der Baueinheit 9 dient ein in einem Abschnitt dieser Baueinheit untergebrachter Generator
oder ein Batteriepaket.
Der in Abschnitt 12 der Baueinheit 9 untergebrachte Prozessor der Vorrichtung zur Datenfernübertragung
ist in der Lage, außer den von dem im Abschnitt 11 untergebrachten Geräten übermittelten Informationsdaten auch die Informationsdaten zumindest eines weiteren,
örtlich von der Baueinheit 9 abgesetzten Gerätes 10 zu verarbeiten. Im vorliegenden Fall dient das Gerät
10 zur Erfassung der Drehzahl der Turbine 4. Dieses Gerät 10 umfaßt im einzelnen eine Welle 18, die mit dem
Rotor 19 der Turbine 4 in geeigneter Weise, wie z. B. durch eine Kupplung und gegebenenfalls ein Getriebe
verbunden ist. Mittels der Welle 18 wird eine Sendereinheit 20 mechanisch gesteuert, die aus einem mit der
Welle 18 verbundenen Drehschieber 21 und einer von dem Drehschieber 21 über einen vorgegebenen Zentri-
winkel verdeckbaren feststehenden Blende 22 besteht. Mittels dieser Sendereinheit werden in der durch den
inneren Spülungskanal 2 unterhalb der Baueinheit strömenden Spülungsflüssigkeit als Übertragungsstrecke 25
kontinuierliche Druckpulse 24 erzeugt, die auch in den Bereich der Baueinheit 9 fortschreiten und dort von
einer Empfängereinheit in Form eines dem im Abschnitt 12 angeordneten Prozessor zugeordneten Druckwertaufnehmers
23 erfaßt wird. Der Prozessor kann die so mittels der gesonderten Übertragungsstrecke 25 erhaltenen
Informationsdaten in gleicher Weise weiterverarbeiten, wie er es mit den Informationsdaten durchführt,
die ihm von den im Abschnitt ti untergebrachten Geräten
zugeführt werden. Die so erhaltenen Informationsdaten können dann in codierter Form durch die mittels
des Gebers 13 erzeugten Druckpulse 14 zur Erdoberfläche übertragen werden.
Um eine störende Beeinflußung der die Druckpulse 14 auswertenden Einheit 16 zu vermeiden, werden vorzugsweise
die von der Sendereinheit 20 ausgesandten Druckpulse 24 im Frequenzspektrum verschieden von
dem Frequenzspektrum der Druckpulse 14 gewählt. Vorzugsweise wird eine höhere Übertragungsfrequenz
der von der Sendereinheit 20 erzeugten Druckpulse 24 gewählt, als der Frequenz der Druckpulse 14 entspricht.
Dadurch lassen sich an der Erdoberfläche durch Frequenzselektionsmittel die Druckpulse 14 in einfacher
Weise von den Druckpulsen 24 trennen. Außerdem erfahren die Druckpulse 24 aufgrund des Tiefpaßcharakters
der Übertragungsstrecke für Druckpulse innerhalb der durch den inneren Spülungskanal 2 strömenden
Spülungsflüssigkeit eine stärkere Dämpfung als die Druckpulse 14, so daß bei genügendem Frequenzabstand
auch die Amplitudenabnahme der Druckpulse 24 wesentlich stärker ist, als die der Druckpulse 14.
Durch die Wahl verschiedener Frequenzspektren der Druckpulse 24 und 14 läßt sich auch ein eventueller
störender Rückwirkungseffekt von durch den Geber 13 erzeugten und auf den Druckaufnehmer wirkenden
Druckpulse umgekehrter Polarität im Vergleich zu den Druckpulsen 14 vermeiden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
45
50
65
Leerseite -
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Fernübertragung von Informationen aus einem Bohrloch zur Erdoberfläche während
des Betriebs eines Bohrgerätes, das einen Drehbohrmeißel, einen Bohrrohrstrang und eine
Spülungsflüssigkeit im Strömungskanal des Bohrrohstranges abwärts-, durch den Drehbohrmeißel
hindurch- und im den Bohrrohrstrang umgebenden Ringraum des Bohrlochs aufwärtsfördernde Pumpe
umfaßt, bestehend aus im Bohrrohrstrang angeordneten Geräten zur Informationsdatenerfassung, einem
Prozessor zum Umwandeln der Informationsdaten in eine Folge elektrischer Steuersignale und
einem Geber zum Erzeugen von Druckpulsen in der abwärtsgerichteten Strömung der Spülungsflüssigkeit
in Abhängigkeit von den Steuersignalen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen
einem Gerät (10) zur Ermittlung der Informationsdaten und dem Prozessor (12) eine drahtlose,
eine eigene Sendereinheit (20) und Empfängereinheit (23) umfassende Übertragungsstrecke (25) gebildet
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Medium der Übertragungsstrecke (25) durch die von der Sendereinheit (20) druckbeaufschlagte
Spülungsflüssigkeit gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Sendereinheit (20) ausgesandte
Frequenzspektrum von demjenigen des Gebers (13) zum Erzeugen von Druckpulsen in der abwärts
gerichteten Strömung der Spülungsflüssigkeit an einen obertägigen Druckwertaufnehmer (15) verschieden
ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Sendereinheit (20) ausgesandte
Frequenzspektrum höher ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gerät (10) ein Drehzahlaufnehmer (18) für einen Meißeldirektantrieb (4) ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sendereinheit (20) ein Drehschieberventil (21, 22) darstellt.
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