DE3537673C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung, Speicherung und Sicherung von Meßdaten, die in Bohrlöchern mit hoher Umgebungstemperatur gewonnen werden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfassung und Sicherung von Meßdaten, die in Bohrlöchern mit hoher Umgebungstemperatur gewonnen und aufgezeichnet werden müssen, ist äußerst schwierig. Die in den Bohrlöchern herrschende, unter Umständen sehr hohe Umgebungstemperatur verbietet den Einsatz von elektronischen Bauelementen, die sehr wärmeempfindlich sind und bei denen unter Einwirkung von Infrarotstrahlung Verfälschungen der Meßdaten auftreten könnten. Andererseits ist es oft notwendig, in Bohrlöchern eine Vielzahl von Daten und Meßwerte zu erfassen, wobei die elektrische Umsetzung und Speicherung derartiger Meßdaten angestrebt wird, um derartige Meßdaten elektrisch zu verarbeiten und auszuwerten.

Durch die US-PS 42 48 298 ist eine Sonde mit elektrischen Meßgeräten für Bohrlöcher bekanntgeworden, bei der zur Vermeidung einer Überhitzung der mit Strom gespeisten Meßgeräte eine Kühlung der betreffenden Sondenteile oder die Verwendung von speziellen Isoliermaterialien vorgesehen ist.

Durch die US-PS 36 38 235 ist ein Bohrloch-Meßgerät bekanntgeworden, bei dem die Messungen und damit die Aktivierungen der betreffenden elektrischen Sondenteile nur bei Stillstand der Sonde vorgenommen werden. Ist das Bohr-Werkzeug in Bewegung, so bleiben die betreffenden Meßgeräte inaktiviert.

Durch die beiden US-PS 40 33 186 und 41 57 659 sind Meßsonden für Bohrlöcher bekanntgeworden, bei denen zur Schonung der Batterie bzw. zum Geringhalten des Stromverbrauchs eine Abschaltung der Stromzufuhr zu den Meß- und den die Messungen speichernden bzw. verarbeitenden elektrischen Bauelementen der Sonde vorgenommen werden, sobald die jeweilige Messung beendet ist.

Dieser Stand der Technik hat prinzipiell den Nachteil, daß dadurch die Bohrzeiten vom Temperaturgang der Sonde abhängig gemacht werden müssen, was bei den teuren Bohrgeräten nicht wirtschaftlich ist. Darüber hinaus besteht aufgrund dieser Technik die Tendenz mit einer nicht ausreichenden Menge von Meßdaten zu fahren, wodurch unter Umständen eine Reaktion auf sich ändernde Verhältnisse innerhalb des Bohrloches zu spät erfolgt. Daneben kann bei einer bloßen Isolation der Meßsonden bei langen Bohrzeiten diese Isolation nicht ausreichend sein, um einen ausreichenden Schutz der elektronischen Bauelemente zu gewährleisten. Ein zu hoher Temperaturanstieg kann leicht zu Verfälschungen oder zu einem Verlust von Meßdaten führen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem eine sichere Erfassung und Speicherung von Meßdaten möglich ist, ohne daß durch die Temperatureinwirkungen Verfälschungen oder ein Verlust von Meßdaten auftreten können und ohne daß durch die Messungen der Betrieb der Bohrvorrichtung als solcher eingeschränkt werden muß.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den hervorstechenden Vorteil, daß auch eine hohe Umgebungstemperatur die Erfassung und Speicherung der Meßdaten nicht negativ beeinflußt. Dadurch, daß der Mikroprozessor nur kurzzeitig zum Erfassen und Schreiben der anliegenden Meßdaten aktiviert, gewissermaßen geweckt, danach sofort wieder inaktiviert wird, findet eine Erwärmung des Mikroprozessors über seine Umgebungstemperatur hinaus praktisch nicht statt. Die Verlustleistung des Mikroprozessors wird dadurch derart gering gehalten, daß eine Eigenerwärmung praktisch unterbunden wird und der Mikroprozessor nur die Umgebungstemperatur annimmt. Gleichzeitig können während eines Meßzyklus die Meßdaten aus dem Mikroprozessor nichtflüchtig in einen mittels UV-Licht löschbaren Speicher eingeschrieben werden, wodurch die Meßdaten nichtflüchtig gespeichert sind. Des weiteren besitzt das Verfahren den hervorstechenden Vorteil, daß keine gegenseitige Beeinflussung der eigentlichen Bohrvorrichtung vorhanden ist, weil die Durchführung der Messungen dadurch unabhängig ist, ob das Bohrwerkzeug in Tätigkeit ist oder nicht.

Durch das nichtflüchtige Einschreiben der Meßdaten aus dem Mikroprozessor während eines Meßzyklus in einen mittels UV-Licht löschbaren Speicher werden die Meßdaten nichtflüchtig bzw. dauerhaft gespeichert, da die vorhandene Infrarotstrahlung den Speicherinhalt der UV-löschbaren Speicher nicht beeinflußt, andererseits UV-Licht in einem Bohrloch normalerweise nicht vorhanden ist.

Zur Geringhaltung der Verlustleistung des UV-löschbaren Speichers wird auch dieser nur während des Schreibzyklus elektrisch eingeschaltet, danach wieder elektrisch ausgeschaltet, was vorzugsweise über den Mikroprozessor geschieht.

Nach Heben der Sonde und Entnahme des UV-löschbaren Speichers können die eingeschriebenen Meßdaten aus demselben ausgelesen und geeignet weiterverarbeitet werden.

Das Blockschaltbild zeigt einen schematischen Aufbau einer elektrischen Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine elektrische Schaltung verwendet, die innerhalb einer Sonde angeordnet ist und mit dieser in das Bohrloch abgesenkt wird. Die elektrische Schaltung besitzt einen Mikroprozessor 1 (CPU), der über ein Zeitglied 2 oder einen Taktgenerator ansteuerbar ist. Als Taktgenerator ist ein solcher gewählt, der nur eine höchst geringe Verlustleistung besitzt. An Eingänge des Mikroprozessors 1 sind beispielsweise über einen A/D-Wandler 3 Meßdaten in Form von Spannungspegel gelegt, die beispielsweise von peripheren Sensoren stammen, die geeignet in oder an der Sonde angeordnet sind. Ausgänge des Mikroprozessors 1 sind über eine Verbindungsleitung 8 auf einen UV-löschbaren Speicher 4 gelegt, wobei über die Verbindungsleitung 8 zwischen dem Mikroprozessor 1 und dem Speicher 4 die vom Mikroprozessor 1 erhaltenen und eventuell umgesetzten Meßdaten aus dem A/D-Wandler 3 gesandt und in den Speicher 4 nichtflüchtig eingeschrieben werden.

Eine Spannungsversorgung 7, die vorzugsweise eine Batterie oder ein Akkumulator ist, versorgt gleichermaßen den Mikroprozessor 1 wie den Taktgenerator 2. Über Versorgungsleitungen 9, 10 und 13 wird die Versorgungsspannung je über ein Relais 5 bzw. 6 an den Speicher 4 bzw. den A/D-Wandler 3 gelegt. Die Relais 5, 6 werden über gemeinsame Leitungen 11, 12 durch den Mikroprozessor 1 angesteuert.

Normalerweise sind der Mikroprozessor 1, der A/D-Wandler 3 und der Speicher 4 elektrisch abgeschaltet und inaktiv (sleep-mode). Sendet nun der Taktgenerator 2 einen Steuerimpuls (Weckimkpuls) an den Mikroprozessor 1, so wird dieser dadurch elektrisch eingeschaltet (geweckt).

Über die Leitung 12 steuert sodann der Mikroprozessor 1 das Relais 6 an, wodurch dieses erregt und die Versorgungsspannung aus der Strom-Spannungsversorgung 7 über die Leitungen 10, 13 an den A/D-Wandler 3 gelegt wird. Nunmehr fragt der Mikroprozessor 1 die Meßdaten des A/D-Wandlers 3 ab, wobei diese Meßdaten gegebenenfalls überprüft und in geeigneter Weise umgesetzt werden können. Nach dieser Aufnahme der Meßdaten aus dem A/D-Wandler 3 kann nunmehr das Relais 6 wieder abfallen, wodurch der A/D-Wandler 3 wieder stromlos wird.

Sollen die abgefragten Meßdaten gespeichert werden, so steuert der Mikroprozessor 1 über eine Leitung 11 das Relais 5 an, wodurch beim Ansprechen des Relais 5 die Versorgungsleitung 9 zum Speicher 4 geschlossen und die Versorgungsspannung an den Speicher gelegt wird. Nunmehr werden aus dem Mikroprozessor 1 über die Leitung 8 die Meßdaten in den Speicher 4 nichtflüchtig eingeschrieben. Nach Beendigung des Weckimpulses bzw. nach Beendigung des Schreibzyklus in den Speicher 4 wird der Mikroprozessor 1 nun wieder inaktiv; ebenso fällt nach Inaktivierung der Leitung 11 das Relais 5 wieder ab, wodurch die Versorgungsspannung für den Speicher 4 unterbrochen wird. Bis zum Auftreten des nächsten Weckimpulses aus dem Taktgenerator 2 ist somit die Schaltung, mit Ausnahme des Zeitgenerators 2, elektrisch inaktiv und ausgeschaltet.

Auf diese Weise wird erreicht, daß der Mikroprozessor 1 und gegebenenfalls auch der A/D-Wandler 3 sowie der Speicher 4 praktisch keine Velustleistung haben und somit auch keine zusätzliche Temperaturerhöhung der genannten Bauelemente durch Eigenerwärmung auftritt. Sondern die Bauelemente nehmen über einen langen Zeitraum gesehen nur die Umgebungstemperatur der Sonde innerhalb des Bohrloches an.

Der Meß-Schreibzyklus kann natürlich individuell den Erfordernissen angepaßt werden, beispielsweise kann jede Millisekunde oder jede Minute ein Meß-Schreibzyklus erfolgen. Nach Herausziehen der Sonde aus dem Bohrloch können die im Speicher 4 nichtflüchtig gespeicherten Meßdaten elektrisch abgerufen und geeignet weiterverarbeitet und ausgewertet werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Erfassung, Speicherung und Sicherung von Meßdaten in Bohrlöchern mit hoher Umgebungstemperatur mittels einer zum bohrlochtiefsten hin ablaßbaren Sonde, die einen elektrisch gespeisten Mikroprozessor aufweist, an dessen Eingänge Meßdaten von in der Sonde angeordneten Sensoren gelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer Überhitzung der Mikroprozessor (1) aus dem elektrisch inaktivierten Zustand jeweils nur kurzzeitig zur Erfassung der anliegenden Meßdaten der Sensoren aktiviert wird und nach Beendigung eines Meß- und Schreibzyklus wieder elektrisch inaktiviert wird bis zum Beginn eines neuen Meß- und Schreibzyklus.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten eines Meß- und Schreibzyklus nichtflüchtig in einen UV-lösbaren Speicher (4) eingeschrieben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (1) taktweise angesteuert und geweckt wird.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch der UV-löschbare Speicher (4) nur während des Schreibzyklus über den Mikroprozessor (1) elektrisch aktiviert und danach wieder elektrisch inaktiviert wird.