DE4128287A1 - Sinking borehole with drill string contg. motor for rotary bit - includes equipment for data measurement and transmitting data to surface - Google Patents

Sinking borehole with drill string contg. motor for rotary bit - includes equipment for data measurement and transmitting data to surface

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DE4128287A1
DE4128287A1 DE19914128287 DE4128287A DE4128287A1 DE 4128287 A1 DE4128287 A1 DE 4128287A1 DE 19914128287 DE19914128287 DE 19914128287 DE 4128287 A DE4128287 A DE 4128287A DE 4128287 A1 DE4128287 A1 DE 4128287A1
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Laurier Emile Comeau
Randal Harold Pustanyk
Nicholas Peter Wallis
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Abstract

Improved techniques are provided for drilling a deviated borehole through earth formations utilizing a rotary bit 22 powered by a drill motor 24, and for obtaining information regarding the borehole or earth formations while drilling. An accelerometer 60 is positioned below the drill motor 24 and within a sealed cavity of a housing 42 fixed to a drill motor sub, and a transmitter 62 within the sealed cavity transmits acoustic signals indicative of inclination determined by the accelerometer to a receiver 70 provided in a measurement-while-drilling tool 46. The MWD tool is provided within a non-magnetic portion of the drill string, and further houses accelerometers and magnetometers for determining borehole orientation. Both borehole inclination signals and borehole orientation signals are transmitted to the surface by the MWD tool, and the drilling trajectory may be altered in response to the signals where required. These techniques are advantageous as they provide monitoring of borehole inclination near the bit rather than at a distance of typically 20 to 100 feet from the bit as with conventional techniques. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Herstellen von Bohrlöchern und die Überwachung sowie die Beschaffung von Bohrlochmeßdaten, um den Weg und die Lithologie des her gestellten Bohrloches zu ermitteln. The present invention relates to the production of wells and the monitoring and the procurement of Bohrlochmeßdaten to determine the path and the lithology of the well bore her questions. Genauer gesagt, jedoch nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung ein verbesser tes System zum Erfassen der Neigung eines von einer Bohrer spitze, die durch einen im Bohrloch befindlichen Motor in Drehungen versetzt wird, hergestellten Bohrloches, zur Fern übertragung der Bohrlochneigung sowie der zugehörigen Bohr lochmeßdaten an die Oberfläche während des Bohrvorganges und zum Verändern der Bohrtrajektorie in Abhängigkeit von den ferngemessenen Daten. More specifically, but not exclusively, the invention relates to a Improvement tes system for detecting the inclination of a tip of a drill which is rotated by a downhole motor in rotation, the borehole produced, for remote transmission of the borehole inclination and the associated drilling lochmeßdaten to the surface during the drilling operation and for changing the drilling trajectory depending on the telemetered data.

Das mit der Durchführung einer Bohrung befaßte Personal, das eine Bohrerspitze durch Drehen des Bohrstranges an der Ober fläche antreibt, hat bisher Bohrlochparameter mit Sensoren gemessen, die eng benachbart zur Bohrlochspitze angeordnet sind, und die Bohrtrajektorie in Abhängigkeit von den ge messenen Informationen eingestellt. The court with the execution of a bore staff, which drives a drill bit by rotating the drill string at the top surface, has been measured downhole parameters with sensors which are located closely adjacent to the borehole peak, and set the drilling trajectory as a function of the GE-measured information. In der US-PS 43 24 297 ist ein Dehnungsmeßgerät beschrieben, das unmittelbar über der Bohrerspitze angeordnet ist und zum Messen der Größe und Richtung der auf die Bohrerspitze einwirkenden Seitenkräfte dient. In US-PS 43 24 297 a strain gauge is described, which is located immediately above the drill bit and serves to measure the magnitude and direction of forces acting on the drill bit side forces. Die gemessenen Informationen werden über eine elektrische Leitung zur Oberfläche geführt, und das Gewicht der Bohrerspitze sowie die Drehzahl des Bohrstranges können in Abhängigkeit von der gemessenen Information verändert werden, um die Bohrtrajektorie zu verändern. The measured information is performed via an electrical line to the surface, and the weight of the drill bit as well as the rotational speed of the drill string can be changed in function of the measured information, to change the drilling trajectory.

In neuerer Zeit hat das mit der Herstellung von Bohrlöchern befaßte Personal in zunehmender Weise im Bohrloch befind liche Motoren eingesetzt, um Bohrlöcher mit starken Ab weichungen von der Vertikalen herzustellen. More recently has the production of boreholes personnel involved in an increasing manner in the well used befind Liche motors to drill holes with strong deviations from manufacture from the vertical. Ein solcher im Bohrloch befindlicher Rotor oder "Bohrermotor" wird durch Bohrschlamm angetrieben, der von an der Oberfläche befind lichen Pumpen unter Druck gesetzt und über den Bohrstrang dem Motor zugeführt wird, um die Bohrerspitze in Drehungen zu versetzen. Such a downhole rotor or "drill motor" is driven by drilling mud that is set by befind union at the surface pump under pressure and fed through the drill string to the motor in order to enable the drill bit in turns. Während der Durchführung eines derartigen abweichenden Bohrvorganges muß nicht der gesamte Bohrstrang kontinuierlich gedreht werden, was gegenüber der vorstehend beschriebenen Technik beträchtliche Vorteile mit sich bringt, insbesondere wenn stark abweichende Bohrlöcher hergestellt werden. While the implementation of such differing drilling of the entire drill string must not be rotated continuously, bringing over the method described above considerable advantages, especially when widely differing holes are produced. Ein gekrümmtes Teil (sub) oder Gehäuse kann über dem Bohrermotor eingesetzt werden, um die Win kelverschiebung zwischen der Drehachse der Bohrerspitze und der Achse des Bohrstranges und auf diese Weise die zur Durchführung des gekrümmten Bohrens erforderliche Biegung zu erhalten. A curved part (sub) or housing can be inserted over the drill motor to the Win kelverschiebung between to obtain in this way the necessary for carrying out the drilling curved deflection of the axis of rotation of the drill tip and the axis of the drill string and. Alternativ dazu kann die erforderliche Winkelver schiebung durch Verwendung eines gekrümmten Gehäuses inner halb des Bohrermotors, durch Verwendung einer versetzten Antriebswellenachse für den Bohrermotor oder durch Anordnung eines nicht konzentrischen Stabilisators über dem Bohrer motorgehäuse erreicht werden. Alternatively, the required Winkelver can shift by using a curved inner housing half of the drill motor can be achieved by using an offset drive shaft axis for the drill motor or by providing a non-concentric stabilizer above the drill motor housing. Wie in der US-PS 44 92 276 offenbart, kann ein relativ gerades Bohrloch hergestellt werden, in den gleichzeitig der Bohrstrang gedreht und der im Bohrloch befindliche Motor betätigt wird, während ein gekrümmter Abschnitt des Bohrloches hergestellt wird, indem der im Bohrloch befindliche Motor aktiviert wird, während der Bohrstrang über dem Motor nicht gedreht wird. As disclosed in US-PS 44 92 276, a relatively straight borehole can be made at the same time rotated in the drill string and the motor downhole is operated while a curved section of the well is produced by the motor downhole activated , while the drill string is not rotated via the engine. Die US-PS 43 61 192 offenbart eine Bohrlochsonde, die innerhalb des Bohrrohres über dem Bohrermotor angeordnet und über eine Verdrahtung an die an der Oberfläche befindliche Ausrüstung angeschlossen ist. The US-PS 43 61 192 discloses a borehole probe, which is arranged within the drill pipe through the drill motor and connected via a wiring on the surface located on the equipment. Die Sonde umfaßt Magnetometer und Be schleunigungsmesser, die die Orientierung relativ zum Mag netfeld der Erde messen. The probe includes magnetometers and Be schleunigungsmesser which measure the orientation relative to the earth netfeld Mag. Die Sonde ist daher aus einem nicht-ferromagnetischen Material hergestellt. The probe is therefore made of a non-ferromagnetic material. Die GB-PS 21 06 562 beschreibt eine Bohrlochsonde, die an einem Draht durch eine Bohrung, die sich durch eine Turbine in einer ringförmigen Konstruktion erstreckt, bis zu einer Stelle zwischen der Turbine und der Bohrerspitze abgesenkt werden kann. GB-PS 21 06 562 discloses a borehole probe, which can be lowered on a wire through a bore extending through a turbine in an annular structure, to a location between the turbine and the drill bit.

In bezug auf das Messen während des Bohrens (MWD) sind beträchtliche Verbesserungen erzielt worden. With respect to the measurement while drilling (MWD), considerable improvements have been achieved. Hiermit können im Bohrloch befindliche Sensoren gewünschte Parameter messen und Daten in Realzeit an die Oberfläche abgeben, dh im wesentlichen sofort mit den Messungen. Hereby sensors downhole to measure desired parameters and deliver data in real time to the surface, ie, substantially instantaneously with the measurements. MWD-Schlammimpuls- Telemetriesysteme übertragen Signale von einer Sensorpackung durch den Bohrschlamm im Bohrrohr zur Oberfläche. MWD Schlammimpuls- telemetry systems transmit signals from a sensor pack through the drilling mud in the drill pipe to the surface. Andere MWD-Systeme, wie sie beispielsweise in den US-PS′en 43 20 473 und 45 62 559 beschrieben sind, benutzen den Bohrstrang selbst als Medium für die übertragenen Signale. Other MWD systems, as are described for example in U.S. Patents 43 20 473 and 45 62 559, to use the drill string itself as a medium for the transmitted signals. Beim Gegen stand der US-PS 45 77 701 wird ein MWD-System in Verbindung mit einem im Bohrloch befindlichen Motor verwendet. In the counter U.S. Patent No. 45 77 701 tower is an MWD system is used in conjunction with a downhole motor. Die zur Oberfläche übertragenen ferngemessenen Informationen über die Richtung der Bohrung werden verwendet, um die Dauer der Bohrstrangdrehung zu bestimmen, die erforderlich ist, um eine Änderung in der Krümmung des Bohrloches zu bewirken, wie vorstehend beschrieben. The laying surface telemetered information on the direction of the bore are used to determine the duration of the drill string required to effect a change in the curvature of the borehole, as described above.

Ein im Bohrloch befindliches MWD-Werkzeug umfaßt üblicher weise eine Batteriepackung oder eine Turbine, eine Sensor packung, einen Schlammimpulsgeber und eine Schnittstelle zwischen der Sensorpackung und dem Impulsgeber. A downhole MWD tool typically comprises a battery pack or a turbine, a sensor pack, a mud pulser and an interface between the sensor pack and the pulse generator. Wenn das MWD-Werkzeug zusammen mit einem im Bohrloch befindlichen Motor verwendet werden, so ist es über dem Motor ange ordnet. If the MWD tool to be used together with a downhole motor, so it is attached to the motor arranged. Die elektronischen Komponenten des Werkzeuges sind in einem beträchtlichen Abstand von der Bohrerspitze ange ordnet und daher nicht den hohen Vibrationen und Zentrifu galkräften ausgesetzt, die auf die Bohrerspitze einwirken. The electronic components of the tool are at a considerable distance from the drill tip disposed and is therefore not exposed to the high vibration and galkräften Zentrifu acting on the drill bit. Die Sensorpackung umfaßt üblicherweise einen oder mehrere Sätze von Magnetometern und Beschleunigungsmessern zum Messen der Richtung und Neigung des Bohrloches. The sensor pack typically includes one or more sets of magnetometers and accelerometers for measuring the direction and inclination of the wellbore. Die Werk zeugsensorpackung wird in einer nicht magnetischen Umgebung angeordnet, indem Monel-Manschetten im Bohrstrang sowohl über als auch unter dem MWD-Werkzeug verwendet werden. The tools sensor pack is placed in a non-magnetic environment by monel collars are used in the drill string both above and below the MWD tool. Die gewünschte Länge der Monel-Manschetten ist üblicherweise eine Funktion der Breite, der Bohrlochrichtung und von örtlichen Anomalien. The desired length of Monel cuffs is typically a function of the width, of the borehole direction and from local anomalies. Aufgrund der Monel-Manschetten und der erforderlichen Länge des im Bohrloch befindlichen Motors ist die Sensorpackung für das MWD-System üblicherweise in einem Abstand von 10 m bis 50 m von der Bohrerspitze angeordnet. Due to the Monel cuffs and the required length of the motor in the borehole, the sensor pack for the MWD system is usually arranged at a distance of 10 m to 50 m from the drill tip.

Es ist seit langem bekannt, daß der beträchtliche Abstand zwischen der MWD-Sensorpackung und der Bohrerspitze ernst hafte Probleme für das Bohrpersonal hervorruft, insbesondere in bezug auf die Messung der Bohrlochneigung. It has long been known that the considerable distance between the MWD sensor pack and the drill bit causes serious problems for illustrative drilling personnel, particularly in relation to the measurement of the borehole inclination. Das Personal versucht oft, ein Bohrloch mit starker Abweichung oder ein im wesentlichen horizontales Bohrloch herzustellen, so daß sich das Bohrloch über eine lange Strecke durch die intes sierende Formation erstreckt, wobei die Bohrlochneigung mit einem Betrag von 20°/30 m oder mehr geändert werden kann. The staff often attempted to produce a borehole with a strong deviation or a substantially horizontal wellbore, so that the wellbore extends over a long distance through the intes sierende formation, the borehole inclination can be changed with an amount of 20 ° / 30 m or more can. Die Formation selbst kann relativ dünn sein, dh nur 3 m dick, jedoch beobachtet das Personal üblicherweise die Bohrlochbedingungen oder -parameter, beispielsweise die Neigung, 30 m von der Bohrerspitze entfernt. The formation itself may be relatively thin, ie, only 3 m thick, but the staff usually observed well conditions or parameters, such as the slope, is 30 meters from the drill tip. Der be trächtliche Vorteil eines Realzeit-MWD-Systems und die Flexibilität eines im Bohrloch befindlichen Motors zum Bohren von Bohrlöchern mit starker Abweichung wird somit durch die Tatsache auf ein Minimum gebracht, daß die Sensoren für das MWD-System auf Bedingungen bzw. Zustände ansprechen, die in einem beträchtlichen Abstand von der Bohrerspitze anzutreffen sind. The BE trächtliche advantage of real-time MWD system and the flexibility of a motor for drilling wells with a strong deviation in the borehole is thus brought by the fact to a minimum in that the sensors for the MWD system responsive to conditions or states, which are found at a considerable distance from the drill tip.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Technik zum genauen Überwachen von Bohrlochbedingungen oder -parametern, beispielsweise der Bohrlochneigung, während des Herstellens eines Bohrloches unter Verwendung eines im Bohr loch befindlichen Motors zur Verfügung zu stellen. The invention has for its object to provide an improved technique for accurately monitoring of downhole conditions or parameters, such as borehole inclination, to provide during the manufacture of a wellbore using a motor located in the drill hole.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Patentansprüchen gelöst. This object is inventively achieved by a method and a device according to the claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu tert. The invention will game tert below on the basis of an exemplary embodiment in conjunction with the drawing in detail erläu. Es zeigt It shows

Fig. 1 eine vereinfachte Ansicht eines Bohr stranges gemäß der Erfindung; Figure 1 is a simplified view of a drill string according to the invention.

Fig. 2 ein vereinfachtes schematisches Dia gramm, das die Bestandteile eines typischen Bohr- und Bohrlochüber wachungssystems gemäß der Erfindung zum Messen der Bohrlochtrajektorie und zum Übertragen der gemessenen Daten an die Oberfläche zum Ändern der Bohrlochtrajektorie zeigt; Program 2 is a simplified schematic slide showing the components of a typical drilling and wellbore About monitoring system according to the invention for measuring the wellbore trajectory and for transmitting the measured data to the surface for changing the wellbore trajectory.

Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen unteren Abschnitt eines Bohrmotorgehäuses gemäß der Erfindung, wobei schematisch be stimmte Bestandteile innerhalb eines abgedichteten Hohlraumes im Motorgehäuse gezeigt sind; Figure 3 is an axial section through a lower portion of Bohrmotorgehäuses according to the invention, wherein schematically be agreed components within a sealed cavity in the motor housing shown.

Fig. 4 eine Endansicht von zwei Teilen einer Einheit, die im abgedichteten Hohlraum des Motorgehäuses unterzubringen sind; Figure 4 is an end view of two parts of a unit to be accommodated in the sealed cavity of the motor housing. und and

Fig. 5 einen Axialschnitt durch einen Schall geber von einem Teil der Einheit. Fig. 5 is an axial section through a sound generator from a part of the unit.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Version eines Systems 10 zum Erstellen eines gegenüber der Vertikalen abweichenden Bohr loches durch Erdformationen, während die Eigenschaften des Bohrloches oder die Eigenschaften der Formationen überwacht werden. Fig. 1 shows a simplified version of a system 10 for creating a relative to the vertical deviating drilling hole through earth formations, while the properties of the borehole or the properties of the formations to be monitored. Dieses System umfaßt einen Bohrstrang 12 , der Längen von herkömmlichen Bohrrohren aufweist, die sich von der Oberfläche 14 durch eine Vielzahl von Erdformationen, bei spielsweise 16, 18, erstrecken. This system includes a drill string 12, having the length of conventional drill pipe, by a variety of earth formations in play, 16, 18, extending from the surface of the fourteenth Der Bohrstrang 12 ist in einem Bohrloch 20 angeordnet und hat an einem Ende eine rotierende Bohrerspitze 22 , die von einem Schlammotor 24 , der ein gekrümmtes Gehäuse 26 aufweist, angetrieben wird. The drill string 12 is disposed in a borehole 20 and having at one end a rotating drill bit 22, which is driven by a mud motor 24 having a curved housing 26th Der Motor 24 setzt eine Antriebswelle 28 in Drehungen, die an ihrem unteren Ende durch Radial- und Axialdrucklager (nicht gezeigt) geführt wird, welche sich in einem Lager gehäuse 30 befinden, das am Gehäuse 26 des Motors 24 be festigt ist. The motor 24 is a drive shaft 28 in rotation, which is at its lower end by radial and axial thrust bearing (not shown) out, which housing in a warehouse are 30, which is fastened to the housing 26 of the motor 24 be. Der Motor 24 wird durch Bohrschlamm angetrie ben, der durch Schlammpumpen 32 an der Oberfläche durch den Bohrstrang 12 nach unten gepreßt wird. The motor 24 is drilling mud being trie ben which is pressed by mud pumps 32 to the surface through the drill string 12 down. Der größte Teil des Bohrstranges 12 umfaßt Längen von metallischen Bohrrohren. The largest part of the drill string 12 comprises lengths of metallic drill pipe. Diverse Bohrlochwerkzeuge 34 , beispielsweise Quereinhei ten, Stabilisatoren, Rüttler etc., können über die Länge des Bohrstranges 12 eingebaut sein. Various downhole tools 34, for example Quereinhei th, stabilizers, vibrators, etc., may be incorporated along the length 12 of the drill string.

Ein oder mehrere nicht magnetische Längen 36 des Bohrstran ges, die üblicherweise als Monel-Manschetten bezeichnet wer den, können am unteren Ende des Bohrstranges 12 über dem Bohrlochmotor 24 vorgesehen sein. One or more non-magnetic lengths 36 of the Bohrstran ges, usually referred to as Monel cuffs who to, may be provided at the lower end of the drill string 12 to the downhole motor 24th Eine herkömmlich ausgebil dete Quer- bzw. Verbindungseinheit 38 verbindet vorzugsweise das untere Ende einer Monel-Manschette 36 mit einer Bypass oder Entleerungsventileinheit 40 . A conventionally finished ausgebil transverse or connection unit 38 preferably connects the lower end of a monel collar 36 with a bypass or dump valve unit 40th Der Schlammotor 24 ist direkt mit der Einheit 40 fest verbunden. The mud motor 24 is directly fixedly connected to the unit 40th Eine untere Lager einheit 42 ist fest mit dem unteren Ende des Lagergehäuses 30 verbunden und enthält einen abgedichteten Hohlraum mit elektronischen Bauteilen, wie nachfolgend erläutert wird. A lower bearing unit 42 is rigidly connected to the lower end of the bearing housing 30 and includes a sealed cavity containing electrical components as will be explained below. Eine Bohrerspitzeneinheit oder ein Bohrerspitzenkasten 44 erstreckt sich von der unteren Lagereinheit 42 aus und dreht sich zusammen mit der Bohrerspitze 22 . A drill bit assembly or a drill bit box 44 extends from the lower bearing unit 42 and rotates together with the drill tip 22nd

Während des Bohrens entlang einer geraden Linie werden das Bohrrohr, das Motorgehäuse 26 , das Lagergehäuse 30 und be liebige andere Gehäuse, die mit dem Motorgehäuse 26 gekop pelt sind, durch den Drehtisch 56 gedreht. During the drilling along a straight line the drill pipe, the motor housing 26, the bearing housing 30 and be undesirables other housings gekop with the motor housing 26 pelt, rotated by the rotary table 56th Gleichzeitig treiben die Pumpen 32 den Motor 24 an, so daß dieser die Welle 28 und die Bohrerspitze 22 dreht. At the same time the pump 32 drive the motor 24 so that it rotates the shaft 28 and the drill tip 22nd Während eines der artigen Bohrvorganges können verschiedenartig gemessene Bohrlochparameter über ein MWD-(Messen während des Bohrens) Werkzeug 46 in der Form von Druckimpulsen im Bohrschlamm zur Oberfläche hin übertragen werden, wo sie von einem Sensor 48 in der Nähe der Oberfläche empfangen werden. During the like drilling operation can variously measured downhole parameters over a MWD (measurement while drilling) tool 46 in the form of pressure pulses in the drilling mud to the surface to be transmitted, where they are received by a sensor 48 in the vicinity of the surface. Die empfangenen Daten werden dann über Leitungen 50 einem Oberflächencompu ter 52 zugeführt, der die Daten für das Bohrpersonal speichert und verarbeitet. The received data is then supplied to a Oberflächencompu ter 52 via lines 50, which stores the data for drilling personnel and processed. Falls gewünscht, können die Daten in Realzeit auf einem geeigneten Medium, beispielsweise Papier oder einem Anzeigeschirm 54 , dargestellt werden. If desired, the data in real time on a suitable medium, such as paper or a display screen 54 can be displayed.

Wenn das Bohrpersonal eine Abweichung oder eine Kurve im Bohrloch herstellen will, bleibt der Schlammotor 24 akti viert, während das Personal die Drehung des Bohrstranges 12 über den Drehtisch 56 stoppt, was zur Folge hat, daß sich die Bohrerspitze 22 unter Versatz dreht. When the drill operator wishes to establish a deviation or a curve in the borehole, the mud motor 24 remains acti fourth, while the staff stops the rotation of the drill string 12 via the turntable 56, with the result that the drill bit 22 rotates under offset. Während dieser Bohrstufe überträgt das MWD-Werkzeug 46 in herkömmlicher Weise keine Daten zur Oberfläche; During this drill the MWD tool 46 transmits no data in a conventional manner to the surface; es können jedoch noch Daten gemessen und kurzzeitig im Werkzeug 46 gespeichert werden. however, it can be still measured data and stored temporarily in the tool 46th Wenn der gewünschte Versatz gebohrt wird, wird der Drehtisch 56 wieder gedreht, um das Bohrloch unter dem ge wünschten Versatzwinkel herzustellen. When the desired displacement is drilled, the turntable 56 is rotated again to produce the wellbore below the ge desired offset angle. Während dieses Stadiums können die gespeicherten Daten vom MWD-Werkzeug 46 zur Oberfläche übertragen werden. During this stage, the stored data can be transferred from the MWD tool 46 to the surface.

Erfindungsgemäß liefern ein oder mehrere Sensoren, die sehr nahe an der Bohrerspitze 22 und unter dem Antriebsabschnitt des Schlammotors 24 angeordnet sind, Daten an einen Signal geber, der die Daten dem MWD-Werkzeug 46 zuführt, das die Daten wiederum zur Oberfläche überträgt. According to the invention provide one or more sensors which are arranged very close to the drill bit 22 and the drive portion of the mud motor 24, data encoder to a signal that supplies the data to the MWD tool 46 which in turn transmits the data to the surface. Der große Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß Daten sehr nahe an der Bohrerspitze 22 und nicht 6-30 m von der Bohrerspitze ent fernt, wo das MWD-Werkzeug 46 üblicherweise angeordnet ist, gemessen werden können. The great advantage of this arrangement is that data is very close ent removed at the drill tip 22 and not 6-30 m from the drill tip, where the MWD tool 46 is usually located, can be measured. Ein solches Messen in der Nähe der Bohrerspitze ermöglicht die Übertragung von bedeutungsvolle ren Daten zur Oberfläche, da das Personal die Eigenschaften des Bohrloches und/oder der entsprechenden Formation an einer sehr nahe an der Bohrerspitze gelegenen Stelle und nicht an einer Stelle, an der Stunden vorher gebohrt worden ist, wissen will. Such measuring in the vicinity of the drill bit allows the transmission of significant ren data to the surface, as the staff the properties of the borehole and / or the corresponding formation at a very nearby on the bit body and not at a point at which hours before will has been drilled, know.

Ein Beschleunigungsmesser oder ein Neigungsmesser ist vor zugsweise einer der in der Nähe der Bohrerspitze angeordne ten Sensoren, da Daten, die die Neigung des Bohrloches eng benachbart zur Bohrerspitze wiedergeben, für das Bohrperso nal besonders wertvoll sind. An accelerometer or inclinometer is preferably one of the front is arrange in the vicinity of the drill bit ten sensors as data closely adjacent the drill bit representing the inclination of the borehole, are particularly valuable for the Bohrperso nal. Diese Daten können aufgrund des Vorhandenseins des dazwischen befindlichen Schlammotors 24 nicht in einfacher Weise von einer Stelle in der Nähe der Bohrerspitze auf das MWD-Werkzeug übertragen werden. These data can not be transferred easily from a location near the drill tip to the MWD tool because of the presence of the mud motor 24 located therebetween. Die erforderliche Komplexität und die wünschenswerte Vielseitig keit des Schlammotors sind in bezug auf die Aufnahme von herkömmlichen Datenübertragungsleitungen, die durch den Motor geführt sind, nicht besonders förderlich. The complexity required and desirable Versatile ness of the mud motor are not particularly beneficial with respect to the uptake of conventional data transmission lines, which are guided through the motor. Es wird daher vorgezogen, die Informationen von einer Stelle in der Nähe der Bohrerspitze zum MWD-Werkzeug über frequenzmodu lierte akustische Signale, die die gemessenen Daten anzei gen, zu übertragen. It is therefore preferred to transfer the information from one location near the drill tip to the MWD tool via frequenzmodu profiled acoustic signals gen displ the measured data. Die Daten können jedoch auch elektro magnetisch oder induktiv oder beispielsweise über Schlamm impulse und durch Amplituden- oder Phasenmodulation oder durch Zeit-Multiplexen anstelle von Frequenzmodulation übertragen werden. However, the data can also impulse electromagnetic or inductive or for example via mud and transferred by amplitude or phase modulation or by time-multiplexing instead of frequency modulation.

Fig. 2 zeigt die Hauptbestandteile des Systems 10 in der Form eines Blockdiagrammes. Fig. 2 shows the main components of the system 10 in the form of a block diagram. Die untere Lagereinheit 42 be sitzt einen abgedichteten Hohlraum, in dem ein Beschleuni gungsmesser 60 , ein nahe der Bohrerspitze vorgesehener Schallgeber 62 , eine Stromversorgung 64 und wahlweise ein oder mehrere andere Sensoren 66 angeordnet sind. The lower bearing unit 42 be located a sealed cavity in which a supply Accelerati knife 60, a provided near the drill point sound generator 62, a power supply 64 and optionally one or more other sensors 66 are arranged. Zusätzlich zum Neigungsmesser oder Beschleunigungsmesser 60 können in der Einheit 42 vorgesehene Sensoren nahe der Bohrerspitze Mehrachsenbeschleunigungsmesser, einen Sensor für das Gewicht an der Bohrerspitze, einen Drehmomentsensor, einen Biegemomentsensor, einen Drucksensor, einen Vibrationssen sor, einen Widerstandssensor, einen Neutronenpositätssensor, einen Formationsdichtesensor, einen Gammastrahlenzählsensor und einen Temperatursensor umfassen. In addition to the inclinometer or accelerometer 60 may be, in the unit 42 provided sensors near the drill bit multi-axis accelerometer, a sensor of the weight on the bit, a torque sensor, a bending moment sensor, a pressure sensor, sor a Vibrationssen, a resistance sensor, a Neutronenpositätssensor, a formation density sensor comprises Gammastrahlenzählsensor and include a temperature sensor. Das Ausgangssignal von dem Sensor oder von jedem Sensor wird einem Spannungs/Fre quenz-Umformer 63 zugeführt, der Sensorspannungssignale in Frequenzsignale umformt, die wiederum zur Modulation von Schallsignalen, welche vom Geber 62 übertragen werden, ver wendet werden. The output signal from the sensor or each sensor is fed to a voltage / Fre quency converter 63, the sensor voltage signals converts in frequency signals, which in turn for modulating sound signals which are transmitted from the encoder 62, ver turns are. Die Signale vom Schallgeber 62 dringen durch die Metallgehäuse zwischen der unteren Lagereinheit 42 und einem MWD-Empfänger 70 innerhalb der Monel-Manschette 36 . The signals from the sound transmitter 62 penetrate through the metal housing between the lower bearing unit 42 and an MWD receiver 70 within the Monel-cuff 36th Bei den übertragenen Signalen handelt es sich um akustische Signale, die vorzugsweise eine Frequenz in einem Bereich von 500 bis 2000 Hz besitzen. In the transmitted signals is acoustic signals preferably have a frequency in a range of 500 to 2000 Hz. Akustische Signale können in wirk samer Weise über eine Distanz bis zu ca. 30 m entweder durch den Bohrschlamm oder durch die Metallgehäuse übertragen wer den. Acoustic signals can in more industrious manner over a distance up to about 30 m by either the drilling mud or transmitted through the metal housing who the. Alternativ dazu können Hochfrequenzsignale von 30 kHz bis 3000 MHz Verwendung finden. Alternatively, high-frequency signals of 30 kHz can be used up to 3000 MHz. Obwohl die übertragenen Sig nale allgemein die Sensorausgänge wiedergeben, kann es sich hierbei einfach um inkrementelle Werte handeln, die die Ver änderung der Sensorausgänge über die Zeit darstellen. Although the transmitted sig nal generally reflect the sensor outputs, this may result simply involve incremental values ​​representing the United change in the sensor outputs over time. Auch können diverse Codiertechniken und Datenkompressionstechni ken vor der Übertragung der Signale Anwendung finden. Also various coding techniques and Datenkompressionstechni can ken apply before transmission of the signals.

Das MWD-Werkzeug 46 besitzt Sensoren 67 , die drei Beschleu nigungsmesser und drei Magnetometer, eine Datenspeicher vorrichtung oder einen Computer 68 im Bohrloch, einen MWD-Schallempfänger 70 , eine Stromversorgung 72 und einen MWD-Schlammimpulsgeber 74 einschließen. The MWD tool 46 has sensors 67, the three Accelerat nigungsmesser and three magnetometers device a data storage or a computer 68 in the borehole, a MWD sound receiver 70, a power supply 72 and an MWD mud pulser 74 include. Obwohl allgemein bevor zugt wird, das dort, wo es möglich ist, die Bohrloch- oder Formationseigenschaften an einer Stelle unterhalb des Bohrermotors 24 gemessen werden, sind zumindest die Magne tometer normalerweise im MWD-Werkzeug 46 so vorgesehen, daß sie gegenüber den metallischen Gehäusen innerhalb einer Monel-Manschette magnetisch isoliert sind, um eine zufrie denstellende Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu gewähr leisten. Although generally before at least the Magne is Trains t, that where it is possible the borehole or formation properties are measured at a point below the drill motor 24 are tometer normally provided in the MWD tool 46 so that they face the metal housings within Monel cuff are magnetically isolated to afford to be granted a satis tory accuracy and reliability.

Der Computer 68 besitzt Einrichtungen zur zeitweisen Da tenspeicherung und zur Datenverarbeitung. The computer 68 includes means for temporarily Since tenspeicherung and for data processing. Insbesondere können Daten von den verschiedenen Sensoren für jeden Sensor kodiert und vom Computer so angeordnet werden, daß ent sprechende Signale an die Oberfläche übertragen werden, wobei die Signale von jedem Sensor für einen speziellen Sensor kodiert sind. In particular, data from the various sensors may be encoded for each sensor and arranged by the computer so that ent speaking signals are transmitted to the surface, wherein the signals from each sensor for a particular sensor coded. Porositätssignale, Magnetometersig nale, Widerstandssignale, Neigungssignale und Temperatur signale können auf diese Weise vom MWD-Geber 74 inter mittierend zur Oberfläche geführt werden. Porositätssignale, Magnetometersig dimensional, resistance signals, tilt signals and temperature signals can be performed in this way from the MWD transmitter 74 inter mittent to the surface. Der Empfänger 70 , der Computer 68 , der Geber 74 und sämtliche Sensoren inner halb der Monel-Manschette werden von der Stromversorgung 72 betrieben, die in bekannter Weise einen Turbinengenerator und eine Batterieunterstützung aufweisen kann. The receiver 70, the computer 68, the encoder 74, and all the sensors of the inner half-collar Monel be operated by the power supply 72 which may include a turbine generator and a battery backup in a known manner.

Fig. 3 zeigt die untere Lagereinheit 42 am unteren Ende des Lagergehäuses 30 , das wiederum am Ende des Motorgehäuses 26 befestigt ist. Fig. 3 shows the lower bearing unit 42 at the lower end of the bearing housing 30 which is in turn fixed to the end of the motor housing 26. Die Einheit 42 besitzt einen abgedichteten ringförmigen Hohlraum 76 für die nahe an der Bohrerspitze angeordneten Sensorkomponenten, die in Fig. 2 schematisch innerhalb der Einheit 42 dargestellt sind. The unit 42 has a sealed annular cavity 76 for the near arranged on the drill tip sensor components, which are shown in Fig. 2 schematically within the unit 42. Gemäß nicht dar gestellten Alternativen der Erfindung kann die Einheit 42 einen integralen Teil einer Einheit darstellen, die aus dem Schlammotor 24 und/oder dem Lagergehäuse 30 besteht. According not is detected alternatives of the invention, the unit 42 constitutes an integral part of a unit, consisting of the mud motor 24 and / or the bearing housing 30th Sie kann wahlweise auch das gekrümmte Gehäuse 26 umfassen, und der abgedichtete Hohlraum kann vom Motorgehäuse oder vom Lagergehäuse gebildet sein. It may also optionally comprise the curved housing 26, and the sealed cavity may be formed by the motor housing or from the bearing housing. Alternativ dazu kann der Hohl raum in der Bohrerspitze selbst ausgebildet sein. Alternatively, the hollow space can be formed even in the drill bit.

Die untere Lagereinheit 42 umfaßt ein einstückiges aus genommenes unteres Gehäuse 80 , das den Hohlraum 76 bildet, und eine äußere Hülse 82 , die mit dem Gehäuse 80 verschraubt ist, wobei sich eine strömungsmitteldichte Dichtung, die durch O-Ringe 84 und 86 gebildet ist, zwischen radial äuße ren Abschnitten des Gehäuses 80 und der Hülse 82 befindet. The lower bearing unit 42 comprises a one-piece from Taken lower housing 80 forming the cavity 76, and an outer sleeve 82 which is screwed to the housing 80, with a fluid-tight seal formed by O-rings 84 and 86, is between radially äuße ren portions of the housing 80 and the sleeve 82nd Eine Verschleißhülse 92 und ein Radiallager 88 sind inner halb der Einheit 42 angeordnet. A wear sleeve 92 and a radial bearing 88 are disposed within half of the unit 42nd Die innere zylindrische Fläche des Radiallagers 88 ist geringfügig kleiner als der lnnendurchmesser des Gehäuses 80 , so daß eine Hülsenver längerung 90 mit einer unteren Abstandshülse normalerweise mit dem Radiallager 88 , jedoch nicht mit dem Gehäuse 80 in Eingriff steht. The inner cylindrical surface of the radial bearing 88 is slightly smaller than the inner diameter of the housing 80 so that a sleeve receptacle prolongation 90 with a lower spacer sleeve normally with the radial bearing 88, however, is not engaged with the housing 80th Die Abstandshülse und somit die Verlängerung 90 sind an einem Dorn 94 befestigt, der von der Antriebs welle 28 gedreht wird, so daß die Hülsenverlängerung 90 und der Dorn 94 relativ zum Gehäuse 80 rotieren. The spacer sleeve, and thus the extension 90 are attached to a mandrel 94 which is rotated by the drive shaft 28 so that the sleeve extension 90 and the mandrel 94 rotate relative to the housing 80th Ein Dornring 96 ist am Dorn 94 befestigt, um das untere Ende der Hülsen verlängerung 90 zu fixieren. A mandrel ring 96 is secured to the mandrel 94 to the lower end of the sleeve extension to fix 90th Der Dorn 94 bildet eine zylin drische Vollbohrung 98 , um die Bohrflüssigkeit zur Bohrer spitze zu leiten, und das Gehäuse 44 der Bohrerspitze kann direkt mit dem unteren Ende des Dornes 94 verschraubt werden. The mandrel 94 forms a full zylin-cylindrical bore 98 to direct the drilling fluid to the drill tip, and the housing 44 of the drill bit can be screwed directly to the lower end of the mandrel 94th

Der abgedichtete Hohlraum 76 beherbergt den Schallgeber 62 , den Beschleunigungsmesser 60 zum Messen der Komponente (Gz) des Gravitationsfeldes der Erde in Axialrichtung der Bohrer spitze, den Spannungs-/Frequenz-Umformer 63 und die Strom versorgung 64 , die aus einer Batteriepackung bestehen kann, die vorzugsweise wiederaufladbar ist. The sealed cavity 76 housing the sounder 62, the accelerometer 60 for measuring the component (Gz) of the gravitational field of the earth in the axial direction of the drill point, the voltage / frequency converter 63 and the power supply 64, which may consist of a battery pack, which is preferably rechargeable. Falls gewünscht, kann auch ein kleiner Computer im Hohlraum 76 vorgesehen sein, um temporäre Datenspeicherfunktionen zu erfüllen. If desired, a small computer in the cavity 76 can be provided to meet temporary data storage functions. Der Computer kann Zeitprogramme oder Signalverarbeitungsschaltungen auf weisen, um die zeitliche Abstimmung zur Übertragung der frequenzmodulierten akustischen Signale für den oder für jeden Sensor vom Geber 62 zum Empfänger 70 zu regeln. The computer can have time programs or signal processing circuits to control the timing for transmitting the frequency-modulated acoustic signals for the or for each sensor from the transmitter to the receiver 62 70th Auch können eine Turbine oder ein Wirbelstromgenerator 65 vorge sehen sein, um elektrischen Strom zum Aufladen der Batterie packung 64 oder zum direkten Antrieb der Sensoren, des Computers und des Gebers innerhalb des Hohlraumes 76 zu er zeugen. Also, a turbine or an eddy-current generator can be easily see 65, to electrical current for recharging the battery pack 64 or to the direct drive of the sensors, the computer and the encoder testify within the cavity 76 to it. Der Generator 65 ist in bezug auf den damit verbun denen drehbaren Dorn 94 stationär angeordnet und kann daher vom Dorn angetrieben werden, der wiederum vom Motor 24 an getrieben wird. The generator 65 is arranged stationary with respect to the thus verbun which rotatable mandrel 94 and can therefore be driven by the mandrel, which is in turn driven by the motor 24 on. Eine Batteriepackung wird jedoch normaler weise ebenfalls benötigt, da der Motor 24 während der Durch führung der Sensormessungen normalerweise gestoppt wird, wodurch wiederum der Generator 65 gestoppt wird. A battery pack, however, normally also needed because the motor 24 is the implementing of sensor measurements usually stopped during which, in turn, the generator is stopped 65th

Wie man Fig. 4 entnehmen kann, sind die im abgedichteten Hohlraum 76 untergebrachten Bestandteile innerhalb einer ge teilten zylindrischen Gießform 100 angeordnet, die, wie in Fig. 4 gezeigt, einen Batterieformteil 101 und einen Elektronikformteil 102 für die anderen Komponenten aufweist. As can be seen from Fig. 4, accommodated in the sealed cavity 76 components within a ge divided cylindrical mold 100 are arranged as shown in Fig. 4, comprises a battery molded part 101 and an electronics mold part 102 for the other components. Der Batterieformteil 101 besitzt drei axial verlaufende bo genförmige Kammern 103 , von denen jede eine entsprechend geformte Silikongummihülse 104 zur Aufnahme von vier Paaren von Batterien Seite an Seite besitzt. The battery mold part 101 has three axially extending bo genförmige chambers 103, each of which 104 has a correspondingly shaped silicone rubber sleeve for receiving batteries of four pairs of side by side. Der Batterieformteil 101 umfaßt ferner eine entsprechende Verdrahtung (nicht ge zeigt), über die die Batterien an einen elektrischen An schluß 105 zum Eingriff mit einem komplementär ausgebildeten Anschluß (nicht gezeigt) am Elektronikformteil 102 ange schlossen sind. Are the battery mold part 101 further comprises a corresponding wiring (not shown ge) through which the batteries an electrical circuit on at 105 for engagement with a complementarily shaped terminal (not shown) included on the electronic mold part 102 is. Der Elektronikformteil 102 besitzt eine Axialkammer 106 für den Geber 62 , drei Ausnehmungen 107 für Schalttafeln 108 der Steuerschaltung und eine Axialkammer 109 für den Beschleunigungsmesser 60 . The electronics mold part 102 has an axial chamber 106 for the encoder 62, three recesses 107 for control panels 108 of the control circuit and a axial chamber 109 for the accelerometer 60th Falls erforderlich, kann der Beschleunigungsmesser 60 durch eine Legierung mit hoher Permeabilität magnetisch abgeschirmt sein. If necessary, the accelerometer may be magnetically shielded by an alloy of high permeability 60th Obwohl in Fig. 4 nicht sichtbar, besitzt der Elektronikformteil 102 ferner eine Ausnehmung für eine Spannvorrichtung, die einen Haltestreifen spannt, der sich um die beiden Formteile 101 und 102 erstreckt und diese innerhalb des Hohlraumes 76 in Position hält. Although not visible in Fig. 4, the electronics form part 102 further has a recess for a clamping device which biases a holding strip which extends around the two mold parts 101 and 102 and holds them inside the cavity 76 in position. Die Steuerschaltung besitzt einen Analog steuerkreis für den Beschleunigungsmesser 60 , eine Signal verarbeitungsschaltung zum Kodieren der Sensordaten zur Übertragung und eine Zeitschaltung, damit der Geber nach einer vorgegebenen Verzögerung eingeschaltet werden kann. The control circuit has an analog control circuit for the accelerometer 60, a signal processing circuit for encoding the sensor data for transmission, and a timing circuit so that the switch can be turned on after a predetermined delay. Ferner können Schaltungen vorgesehen sein, um den Geber nur nach Beendigung des Bohrens zu betätigen, entweder in Ab hängigkeit von einem Schallaufnehmer, der die Beendigung der Bohrgeräusche erfaßt, oder in Abhängigkeit von einem Schall signal vom MWD-Empfänger 70 , das von einer piezoelektrischen Empfangsvorrichtung erfaßt worden ist. Furthermore, circuits may be provided to actuate the transmitter only after completion of the drilling, either in Ab dependence of a sound sensor which detects the completion of the drilling noise, or in response to a sound signal from the MWD receiver 70, which by a receiving piezoelectric device has been detected. Des weiteren besitzt der Batterieformteil 101 lösbare obere und untere Abdeckun gen (nicht gezeigt). Further, the battery mold part 101 has upper and lower releasable Cover gen (not shown).

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, die einen Schnitt durch den Elektronikformteil 102 entlang Linie VV in Fig. 4 zeigt, umfaßt der Schallgeber 62 zwei koaxiale zylindrische Pol stücke 110 und 111 , die durch einen ringförmigen Luftspalt 112 voneinander getrennt und über einen axialen Stab (nicht gezeigt) aus magnetostriktivem Material miteinander ver bunden sind. As is apparent from Fig. 5, which shows a section through the electronics mold part 102 along line VV in Fig. 4, the sound generator 62 comprises two coaxial cylindrical pole pieces 110 and 111 separated by an annular air gap 112 and (via an axial rod not shown) of magnetostrictive material ver together tied. Der Axialstab ist von einer zylindrischen Wicklung (nicht gezeigt) im Polstück 111 umgeben. The axial rod is a cylindrical coil (not shown) surrounding the pole piece 111th Die Zu führung eines geeigneten Eingangssignales zur Wicklung führt zu einer physikalischen Verformung des Stabes, so daß ein akustisches Ausgangssignal erzeugt wird. The guide to an appropriate input signal to the coil results in a physical deformation of the rod so that an acoustic output is generated. Durch den Luftspalt 111 kann sich der Stab ohne Einschränkung ausdehnen und zu sammenziehen. Through the air gap 111, the rod may expand without restriction and Pucker. Ein Vorspannsystem einschließlich einer Druck feder 113 , die einen Zapfen 114 umgibt, dient dazu, die Pol stücke 110 und 111 in Axialrichtung unter Druck zu setzen. A biasing system including a pressure spring 113 surrounds a pin 114 that serves the pole pieces to pressure in the axial direction 110 and 111th Des weiteren ist ein Betriebsverstärker 115 für den Geber 62 vorgesehen. Furthermore, an operational amplifier 115 is provided for the encoder 62nd

Aus dem vorhergehenden werden für den Fachmann nunmehr die zahlreichen Vorteile des vorstehend beschriebenen Systems deutlich. now the many advantages of the system described above will be apparent to those skilled in the art from the foregoing. Es wird ein schnell und genau arbeitendes System mit niedrigen Kosten vorgesehen, mit dem man wertvolle In formationen von einer Stelle in der Nähe der Bohrerspitze in zuverlässiger Weise erhalten und am Bohrermotor vorbei zur Oberfläche übertragen kann. It is provided with low cost, a fast and accurate working system, with which one valuable in formations obtained in a reliable manner from a location near the drill bit and can pass transmitted to the surface to the drill motor. Insbesondere kann die Bohrloch neigung an einer Stelle in der Nähe der Bohrerspitze über wacht werden. In particular, the borehole inclination can be monitored via at a location near the drill bit. Die Bohrlochrichtung kann in zuverlässiger Weise von einer Position über dem Motor gemessen und zur Oberfläche weitergegeben werden. The downhole direction can be measured in a reliable manner from a position above the engine and are passed to the surface. Eine komplexe und unzu verlässige Verdrahtung ist nicht erforderlich, um die Infor mationen am Motor vorbei zu leiten. A complex and Unzu reliable wiring is not required to infor mation past the motor to conduct. Obwohl zuverlässige ln formationen in der Nähe der Bohrerspitze gewonnen werden, werden die Sensoren nicht vom Motor gedreht, so daß diese und die elektrischen Bauteile innerhalb des abgedichteten Hohlraumes 76 keinen Zentrifugalkräften ausgesetzt sind, die durch die Drehung der Bohrerspitze in einem Bereich von 50 bis 6000 UpM verursacht werden. Although reliable ln formations in the vicinity of the drill bit to be recovered, the sensors will not be rotated by the motor, so that these and the electrical components are exposed within the sealed cavity 76 no centrifugal forces by the rotation of the drill bit in a range from 50 to 6000 caused rpm. Falls erforderlich, können auch während des Bohrbetriebs Daten an die Oberfläche abge geben werden, wodurch wertvolle Bohrzeit eingespart wird. If necessary, will give abge to the surface, saving valuable rig time is saved during the drilling data. Des weiteren ist die untere Lagereinheit 42 gegenüber den hohen Vibrationskräften, die auf die Bohrerspitze infolge der verschiedenartigen Lagereinheiten im Lagergehäuse 30 einwirken, im wesentlichen isoliert. Furthermore, the lower bearing unit 42 is insulated from the high vibration forces acting on the drill bit as a result of the various stock items in the bearing housing 30 substantially. Die Winkellage der Sensoren innerhalb des abgedichteten Hohlraumes 76 und somit die Position jedes Sensors relativ zur Einheit 42 ist fixiert, so daß auf diese Weise die Lage des Bohrstrangs 12 bestimmt und aufgezeichnet werden kann. The angular position of the sensors within the sealed cavity 76 and thus the position of each sensor relative to the unit 42 is fixed so that the position of the drill string can be determined and recorded 12 in this way.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines Bohrloches unter Ver wendung eines Bohrstranges ( 12 ), der an einem Ende eine Bohrerspitze ( 22 ) aufweist, und eines im Bohrloch ange ordneten Bohrermotors ( 24 ) innerhalb des Bohrstranges zum Drehen der Bohrerspitze, bei dem ein Bohrlochparameter erfaßt wird, ein Signal, das den erfaßten Bohrlochparameter oder eine Veränderung des Parameters mit der Zeit kenn zeichnet, zur Oberfläche übertragen wird und die Bohr trajektorie in Abhängigkeit von dem übertragenen Signal verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrloch parameter unter Verwendung eines Sensors ( 66 ) erfaßt wird, der fest in dem Teil des Bohrstranges angeordnet ist, der die Bohrerspitze ( 22 ), den Bohrermotor ( 24 ) und irgend welche Bauteile zwischen der Bohrerspitze ( 22 ) und dem Bohrermotor ( 24 ) umfaßt. 1. A process for the preparation of a wellbore under Ver use of a drill string (12) (22) having a drill tip at one end and a downhole attached drill motor (24) within the drill string for rotating the drill bit in which senses a downhole parameter is a signal characterizing the detected downhole parameters or a change of the parameter with time is distinguished, is transmitted to the surface and the drilling trajectory as a function of the transmitted signal is changed, characterized in that the downhole parameters using a sensor (66 ) is detected, which is fixedly arranged in the part of the drill string, which includes the drill tip (22), the drill motor (24), and any which components between the drill tip (22) and the drill motor (24).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrlochparameter eine Komponente des Gravitations feldes der Erde in einer vorgegebenen Richtung relativ zum Bohrloch ist. is 2. The method of claim 1, characterized in that the downhole parameters field one component of the gravity of the Earth in a predetermined direction relative to the borehole.
3. Verfahren zur Abgabe eines Signales innerhalb eines Bohrloches während des Bohrens unter Verwendung eines Bohr stranges ( 12 ) mit einer Bohrerspitze ( 22 ) an einem Ende und einem im Bohrloch angeordneten Bohrermotor ( 24 ) innerhalb des Bohrstranges zum Drehen der Bohrerspitze, bei dem ein Bohrlochparameter erfaßt und ein den erfaßten Bohrlochpara meter oder eine Änderung dieses Parameters kennzeichnendes Signal zur Oberfläche übertragen wird, dadurch gekenn zeichnet, daß der Bohrlochparameter unter Verwendung eines Sensors ( 66 ), der in dem Teil des Bohrstranges angeordnet ist, der die Bohrerspitze ( 22 ), den Bohrermotor ( 24 ) und irgendwelche Bauteile zwischen der Bohrerspitze ( 22 ) und dem Bohrermotor ( 24 ) umfaßt, erfaßt wird und daß das Signal von diesem Teil des Bohrstranges zu einer im Bohrloch befind lichen Stelle im Bohrstrang auf der gegenüberliegenden axialen Seite des Bohrermotors ( 24 ) von der Bohrerspitze ( 22 ) übertragen wird, wobei dieses Signal 3. A method a for emitting a signal within a borehole during drilling using a drill string (12) having a drill tip (22) at one end and a downhole drill motor (24) within the drill string for rotating the drill bit in which is downhole parameters sensed and transmit a downhole Para detected meter or characterizing a change of this parameter signal to the surface, characterized in that the downhole parameters using a sensor (66) which is arranged in the part of the drill string, the drill bit (22) comprises the drill motor (24) and any components between the drill tip (22) and the drill motor (24) is detected and that the signal from this part of the drill string to a befind downhole union point in the drill string on the opposite axial side of the drill motor (24) is transmitted from the drill tip (22), which signal an der ent sprechenden Stelle empfangen wird und das Signal kenn zeichnende Daten von dieser Stelle zur Oberfläche über tragen wird. is received at the ent speaking site and signal data characterizing of this point to the surface is transmitted.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ( 66 ) in einem Hohlraum ( 76 ) in einem Lagerge häuse ( 30 ) benachbart zur Bohrerspitze ( 22 ) angeordnet ist. 4. The method according to claim 3, characterized in that the sensor (66) in a cavity (76) adjacent in a Lagerge housing (30) is arranged to the drill tip (22).
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das den erfaßten Bohrlochparametern oder eine Änderung dieses Parameters mit der Zeit kennzeichnende Sig nal akustisch übertragen wird. 5. The method of claim 3 or 4, characterized in that the characterizing Sig nal is transmitted acoustically to the detected downhole parameters or a change in this parameter over time.
6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die dieses Signal wiedergebenden Daten in der Form von Schlammimpulsen von der Stelle bis zur Oberfläche übertragen werden. 6. The method according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the signal of this reproducing data in the form of mud pulses are transmitted from the body to the surface.
7. Vorrichtung zur Abgabe von Signalen innerhalb eines Bohrloches während des Bohrens unter Verwendung eines Bohr stranges ( 12 ) mit einer Bohrerspitze ( 22 ) an einem Ende und einem im Bohrloch angeordneten Bohrermotor ( 24 ) innerhalb des Bohrstranges zum Drehen der Bohrerspitze, mit einem Sensor ( 66 ) zur Anordnung in einem Teil des Bohrstranges zur Erfassung eines Bohrlochparameters, einem ersten Signalge ber ( 62 ) zur Anordnung in diesem Teil des Bohrstranges zum Empfangen eines Eingangssignales von dem Sensor ( 66 ), das den erfaßten Bohrlochparameter oder eine Änderung des Para meters mit der Zeit wiedergibt, und zur Übertragung eines dieses Eingangssignal wiedergebenden Signales, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ( 66 ) in dem Teil des Bohr stranges angeordnet ist, der die Bohrerspitze ( 22 ), den Bohrermotor ( 24 ) und irgendwelche Bauteile zwischen der Bohrerspitze ( 22 ) und dem Bohrermotor ( 24 ) umfaßt, daß ein im Bohrloch vorgesehener Empfänger ( 70 ) in e 7. An apparatus for transmission of signals within a borehole during drilling using a drill string (12) having a drill tip (22) at one end and a downhole drill motor (24) within the drill string for rotating the drill bit with a sensor (66) for arrangement in a part of the drill string for sensing a downhole parameter, a first signal ge over (62) to be arranged in this part of the drill string for receiving an input signal from the sensor (66), which meters the detected downhole parameters or a change of Para represents time, and characterized for transmitting a said input signal-representing signal, that the sensor (66) is arranged in the part of the drill string, the drill bit (22), the drill motor (24) and any components between the drill bit (22) and the drill motor (24), in that a downhole intended recipient (70) in e inem Abschnitt des Bohrstranges auf der gegenüberliegenden axialen Seite des Bohrermotors ( 24 ) relativ zur Bohrerspitze ( 22 ) ange ordnet ist, um das vom ersten Signalgeber ( 62 ) übertragene Signal zu empfangen, und daß ein zweiter Signalgeber ( 74 ) in diesem Abschnitt des Bohrstranges angeordnet ist, um ein Eingangssignal vom Empfänger ( 70 ) zu empfangen, das das Signal wiedergibt, und ein das Eingangssignal wiedergeben des Signal an die Oberfläche zu übertragen. is INEM portion of the drill string on the opposite axial side of the drill motor (24) relative to the drill tip (22) arranged to receive data transmitted from said first signal transmitter (62) signal, and that a second signal generator (74) in this section of the drill string is arranged to receive an input signal from the receiver (70) which reproduces the signal, and the input signal representing the signal to be transmitted to the surface.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalgeber ein Schallgeber ( 62 ) und der zweite Signalgeber ein Schlammimpulsgeber ( 74 ) ist. 8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the first signal transmitter is a sound transmitter (62) and the second transducer is a mud pulser (74).
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß ein weiterer Sensor ( 67 ) zur Erfassung eines weiteren Bohrlochparameters in der Nachbarschaft des zwei ten Signalgebers ( 74 ) angeordnet ist und daß der zweite Signalgeber ( 74 ) Daten zur Oberfläche überträgt, die die Ausgangssignale von beiden Sensoren ( 66 , 67 ) wiedergeben. 9. The device according to claim 7 or 8, characterized characterized marked in that a further sensor (67) for detecting a further downhole parameter in the neighborhood of the two-th signal transmitter (74) is arranged and that the second signal transmitter (74) transmits data to the surface, the output signals from both sensors (66, 67) to play.
10. Bohrerspitze oder Bohrerspitzenlagereinheit, die während des Bohrens an einem Ende eines Bohrstranges ( 12 ) angeordnet ist, wobei die Einheit ein Gehäuse ( 30 ) auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor ( 66 ) inner halb eines abgedichteten Hohlraumes ( 76 ) im Gehäuse vor gesehen ist, um einen Bohrlochparameter zu erfassen, und daß im Hohlraum ( 76 ) ferner ein Signalgeber ( 62 ) angeordnet ist, der ein Eingangssignal vom Sensor ( 66 ) empfängt, das den er faßten Bohrlochparameter oder eine Änderung des Parameters mit der Zeit wiedergibt, und der ein dieses Eingangssignal wiedergebendes Signal überträgt. 10 drill bit or drill bit bearing unit, which is arranged during the drilling at one end of a drill string (12), said unit comprising a housing (30) comprises, characterized in that a sensor (66), within one sealed cavity (76) in the housing is seen to sense a downhole parameter, and that in the cavity (76) further includes a signal transmitter (62) is arranged, which receives an input signal from the sensor (66), which he conceived downhole parameters or a change of the parameter with time reproduces and transmits a signal of this input signal representing.
11. Einheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber ( 62 ) ein magnetostriktives Element und Ein richtungen ( 110 , 111 ) zum Anlegen eines Magnetfeldes an das Element in Abhängigkeit vom Eingangssignal umfaßt, um durch Magnetostriktion des Elementes ein akustisches Signal zu erzeugen, das das Eingangssignal wiedergibt. 11. Unit according to claim 10, characterized in that the signal transmitter (62) comprising a magnetostrictive element and A directions (110, 111) for applying a magnetic field to the element in response to the input signal to generate by magnetostriction of the element, an acoustic signal representing the input signal.
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