DE7930187U1

DE7930187U1 - PROFILE PROBE

Info

Publication number: DE7930187U1
Application number: DE19797930187
Authority: DE
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1979-10-25
Filing date: 1979-10-25
Publication date: 1980-01-24

Description

Description:

Die Neuerung betrifft eine Profil-Sonde für die Bestimmung des Durchmessers und/oder der Oberflächenbeschaffenheit von Bohrlöchern, die an einem Tragseil im Bohrloch verfahrbar ist.The innovation concerns a profile probe for the determination of the Diameter and / or the surface quality of boreholes, which can be moved on a suspension cable in the borehole.

Im Hinblick z. B. auf eine rückholbare Versuchseinlagerung hochradioaktiver Abfälle in Lagerbohrungen innerhalb tiefer salinarer Formationen/ sollen die Eigenschaften dieser Bohrungen untersucht werden. Durch die Wärmefreisetzung der eingelagerten Abfälle geht das Salz in einen plastischen Zustand über und beginnt durch das Gewicht der darüberliegenden Deckgebirgsschichten zu fließen. Hierbei kommt es zu einer Kaliberverkleinerung der T-ohrung, welche als Bohrlochkonvergenj. bezeichnet v/ird.With regard to e.g. B. on a retrievable test storage of highly radioactive waste in storage bores within deeper saline Formations / the properties of these boreholes are to be investigated. Through the release of heat from the stored waste the salt changes to a plastic state and begins to flow due to the weight of the overlying rock layers. This leads to a reduction in the diameter of the T-hole, which as borehole convergence denotes v / ird.

um einerseits stark konvergierte Bohrlöcher auf ihre Veränderungen hin und andererseits an neu erstellten Bohrlöchern die geforderten Spezifikationen von Durchmesser und Oberflächenrauheit überprüfen zu können, muß eine variabel einsetzbare Profil-Sonde vorliegen. Dies ist die an die Neuerung gestellte Aufgabe.on the one hand, strongly converged boreholes for their changes every now and then, check the required specifications of diameter and surface roughness on newly drilled holes To be able to do this, a variably usable profile probe must be available. This is the task set for the innovation.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen wieder.According to the innovation, this object is achieved by the features of the claim 1 solved. The features of the other claims reflect advantageous developments.

Die neuerungsgemäße Profil-Sonde liefert bei einem Meßvorgang jeweils z.B. vier um 9o Grad versetzte Abdrücke von der Bohrlochwandung mit den dazugehörigen Meßwerten zur Durchmesserbestimmung. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, Bohrlöcher mit er.nem Durchmesser von ca. 22o bis 4oo um in jeder gewünschten Tiefe (bis max. 3o m)/Oberflächenrauigkeiten und Bohrlochkaliber hin zu inspizieren.The profile probe according to the invention delivers e.g. four impressions of the borehole wall offset by 90 degrees during one measuring process with the associated measured values for determining the diameter. This makes it possible to drill holes with a larger diameter from approx. 22o to 4oo um in any desired depth (up to max. 3o m) / surface roughness and borehole caliber to be inspected.

Die Neuerung v/ird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles mittels der Fig, I bis 4 näher erläutert.The innovation will be described in the following on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail by means of FIGS.

I ■ ·I ■ ·

Die Pig. 1 zeigt die Profil-Sonde in der Seitenansicht. Die Profil-Sonde stellt eine autonome Einheit dar, welche nur über ein Tragseil 25 und ζ v/ei Hydraulikschläuche manipuliert wird. Sie besteht aus einem Trägerkörper 1, auf dem z.B. acht Hydraulikzylinder 21 so angeordnet sind, daß jeweils zwei von ihnen eine der vier Abdruckplatten 3 und 4 (in Fig. 2 sind alle vier Platten 3 bis 6 dargestellt) nacU außen drücken. Diese beiden Zylinder 21 greifen parallel am oberen und unteren Ende der Abdruckplatten 3 bis G an, wobei jedem Kolben 26 eine Millimeterskala 27 mit Schleppzeiger 3ο , die über Mitnehmer 15 bewegt werden,zugeordnet ist. Auf den Abdruckplatten 3 bis 6 sind die Plastilinträger 8 befestigt.The Pig. 1 shows the profile probe in side view. The profile probe represents an autonomous unit which only manipulates via a suspension cable 25 and ζ v / ei hydraulic hoses will. It consists of a support body 1 on which, for example, eight hydraulic cylinders 21 are arranged so that two Press one of the four impression plates 3 and 4 (all four plates 3 to 6 are shown in FIG. 2) on the outside of them. These the two cylinders 21 engage in parallel on the upper and lower ends of the impression plates 3 to G, with each piston 26 having a millimeter scale 27 with drag pointer 3ο, which are moved via driver 15, is assigned. On the impression plates 3 to 6 are the Plasticine carrier 8 attached.

Beim Einsatz der Profil-Sonde (s. auch Fig. 2) im Bohrloch werden alle acht Hydraulikzylinder z.B. mittels einer Handpumpe gleichzeitig mit Druck beaufschlagt, so daß die Plastilinträger 8 gleichmäßig nach außen gegen die Bohrlochwand (nicht dargestellt) gedrückt werden. Zum anschließenden Wiedereinfahren sind die Zylinder 21 mit den beidseitig wirkenden Kolben 26 ausgestattet, damit durch Umschaltung an der Pumpe ein Zurückfahren der Platten 3-6 erfolgt.When using the profile probe (see also Fig. 2) in the borehole, all eight hydraulic cylinders are operated simultaneously, e.g. by means of a hand pump pressurized so that the plasticine carrier 8 is pressed evenly outwards against the borehole wall (not shown) will. The cylinders are for subsequent retraction 21 equipped with pistons 26 acting on both sides, so that the plates 3-6 can be moved back by switching on the pump he follows.

Um die erstellten Abdrücke auf den Plastilinträgern 8 unbeschädigt aus dem Bohrloch bergen zu können, sind am oberen und unteren Ende des Trägerkörpers 1 Abstandsringe 19, 2o angebracht, welcheTo the impressions made on the plasticine carriers 8 undamaged To be able to recover from the borehole, spacer rings 19, 2o are attached to the upper and lower ends of the support body 1, which

die eingefahrenen. Plastilin-Abdrucke 28 um ca. 2 cm überragen und <iiese so vor einer Berührung mit der Bohrlochwand schützen. Nach Bergung der Profil-Sonde kann an Hand der Schleppzeiger 3σ der Kolbenhub jedes einzelnen Zylinders 21 abgelesen und so auf den Bohrlochdurchmesser geschlossen werden.the retracted. Plasticine impressions 28 protrude by approx. 2 cm and Protect them from coming into contact with the wall of the borehole. To Salvage of the profile probe can be read off the piston stroke of each individual cylinder 21 using the drag pointer 3σ and so on the Borehole diameter are closed.

Sollen mit der Profil-Sonde Bohrlöcher unterschiedlichen Kalibers untersucht werden, kann durch geeignete Kombination von Distanzstücken zwischen Abdruckplatten 3 bis 6 und Plastilinträgern 8 sowie durch entsprechende Wahl der Abstandsringe 19, 2o eine Anpassung an den Bohrlochdurchaiesser erfolgen.If boreholes of different calibres are to be examined with the profile probe, a suitable combination of spacers can be used between impression plates 3 to 6 and plasticine carriers 8 and by appropriate choice of spacer rings 19, 2o one Adaptation to the borehole diameter.

Vorbereitend zu jeder Messung wird die Plastilinmasse 28 auf die Plastilinträger 8 aufgebracht. Mit Hilfe einer Schablone wird die Oberfläche geglättet und geformt. Die Plastilinmasse 28 wird mit einer dünnen Kunststoffolie überzogen/ um ein Haften an der Bohrlochwand zu verhindern.In preparation for each measurement, the plasticine mass 28 is placed on the Plasticine carrier 8 applied. The surface is smoothed and shaped with the help of a template. The plasticine mass 28 is with covered with a thin plastic film / to prevent sticking to the borehole wall.

Bei den Messungen wird die Profil-Sonde freihängend in das Bohrloch abgelassen. Dabei verhinderten die Zentrierringe 19, 2o eine Beschädigung der Plastilinoberfläche. Nach Positionierung der Profil-Sonde im Bohrloch werden mit Hilfe z.B. einer hydraulischen Handpumpe die Kolben 26 ausgefahren und gegen die Bohrlochwand gepreßt (ρ = 160 bar). Um ein gleichzeitiges und gleichmäßiges Ausfahren der Plastilinträger 8 zu gewährleisten/ werden die Kolben 2 6 der Hydraulikzylinder mittels geeigneter Federn 31 auf gleiche Vorspannung gehalten. Um zu gewährleisten, daß die Kolbenstangen 2 6 auch bei Schrägstellung der Abdruckplatten 3 bis 6 (entsprechend einem konischen Bohrloch) axial belastet werden, werden die oberen Angriffspunkte der Kolbenstangen 26 an den Abdruckplatten 3 bis 6 Langlöchern versehen.During the measurements, the profile probe is freely suspended in the borehole drained. The centering rings 19, 2o prevented damage to the plasticine surface. After positioning the Profile probe in the borehole, the pistons 26 are extended with the aid of, for example, a hydraulic hand pump and pressed against the borehole wall (ρ = 160 bar). In order to ensure a simultaneous and even extension of the plasticine carrier 8 / the pistons 2 6 of the hydraulic cylinder held by means of suitable springs 31 to the same pretension. To ensure that the piston rods 2 6 are axially loaded even when the impression plates 3 to 6 are inclined (corresponding to a conical borehole), the upper Provided points of application of the piston rods 26 on the impression plates 3 to 6 elongated holes.

Nach einer Dauer von ca. Io Minuten ist ein Abdruckvorgang beendet. Die Abdruckplatten 3 bis 6 werden eingefahren, die Profil-Sonde geborgen und die Werte auf den Millimeterskalen 27 abgelesen. Anschließend werden die Plastilinträger 8 mit den erstellter. Abdrücken abgeschraubt und die Kunststoffolie abgezogen.After a period of approx. 10 minutes, the printing process is finished. The impression plates 3 to 6 are retracted, the profile probe is recovered and the values on the millimeter scales 27 are read off. Then the plasticine carrier 8 are created with the. Unscrewed pressure marks and peeled off the plastic film.

Zur Bestimmung des Rohr- bzw. des späteren Bohrlochdurchmessers wird die in Fig. 3 dargestellte graphische Auswertungsmethode angewandt, wobei oberhalb ein Teil der Profil-Sonde gezeigt wird. Darin bedeutet:The graphical evaluation method shown in FIG. 3 is used to determine the pipe diameter or the later borehole diameter. a part of the profile probe is shown above. It means:

III! I · *III! I *

x_oi (i=a,b,c,d)
x_ui (i=a,b,c,d)
P_± (i=a,b,c,d)
A, B, C, Dx _oi (i = a, b, c, d)
x _ui (i = a, b, c, d)
P _± (i = a, b, c, d)
A, B, C, D

: Kolbenhubwerte der oberen Hydraulikzylinder 21 : Kolbenhubwerte der unteren Hydraulikz;'linder 21 : mittlere Höhe eines Plastilinabdruckes 28 : Kennzeichen auf den Abdruckplatten 3 bis 6: Piston stroke values of the upper hydraulic cylinder 21: Piston stroke values of the lower hydraulic cylinder 21 : mean height of a plasticine impression 28: marks on the impression plates 3 to 6

und Plastilinträgern 8and plasticine carriers 8

: Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Abdruckplatten 3,4 bzw. 5, 6 und Radius des untersuchten Bohrlochs: Distance between two opposing impression plates 3, 4 or 5, 6 and Radius of the examined borehole

wobei man die mittlere Höhe p" eines Plastilinabdruckes wie folgt ermittelt (s.Fig; 4):where the mean height p "of a plasticine footprint is as follows determined (see Fig; 4):

Vor dem Abnehmen des Gipsabgusses 29 vom Plastilinabdruck 28 v/ird an zv/ei Stellen die Gesamthöhe h bestimmt. Anschließend wird der Abguß 29 abgetrennt und der Länge nach in der Mitte zersägt. Die Schnittfläche wird auf Millimeterpapier gelegt und die Schnittlinie durch Nachzeichnen auf das Papier übertragen. Aus der so erhaltenen Profil-Linie läßt sich die Höhe ρ eines Plastilinabdruckes 28 sowie die Cberflächenrauhigkeit der Bohrlochwand ermitteln. Before removing the plaster cast 29 from the plasticine impression 28 v / ird The total height h is determined at two points. The casting 29 is then cut off and sawn lengthways in the middle. the The cut surface is placed on graph paper and the cut line is transferred to the paper by tracing it. From the so obtained profile line can be the height ρ of a plasticine impression 28 and determine the surface roughness of the borehole wall.

Werden nun in Richtung der Achsen (s. wieder Fig. 3) der vier Plattenmarkierungen A, B, C und D nacheinander die Werte für R = D /2 (entspricht dem Grundkreis, den die Sonde im eingefahrenen Zustand beschreibt) für den, entsprechend der gewünschten Auswertungsebene und Achse, abgelesenen Kolbenhub x. sowie die dazugehörige mittlere Höhe p^ des Plastilinabdruckes aufgetragen, so werden die Endpunkte A', B¹, C, D' erhalten. Diese liegen auf dem Rand des untersuchten Bohrlochquerschnittes (Bohrlochtiefe /~inm_7" gemäß Fig. 4).If now in the direction of the axes (see again Fig. 3) of the four plate markings A, B, C and D successively the values for R = D / 2 (corresponds to the base circle that the probe describes in the retracted state) for the, accordingly the required evaluation level and axis, read piston stroke x. and the associated mean height p ^ of the plasticine impression are plotted, the endpoints A ', B ¹ , C, D' are obtained. These lie on the edge of the examined borehole cross-section (borehole depth / ~ inm_7 "according to FIG. 4).

unter der Annahme, daß das Bohrloch einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, läßt sich der die Endpunkte umfassende Umkreis konstruieren. Durch Errichten einer Mittelsenkrechten auf einer der beiden Strecken B'-D¹ oder A'-C¹ und der Hinzunahme einer weiteren Mitte!senkrechten auf einer der Verbindungslinien zwischen den aufassuming that the borehole has a circular cross-section, the perimeter including the endpoints can be constructed. By erecting a central vertical on one of the two lines B'-D ¹ or A'-C ¹ and adding another central vertical on one of the connecting lines between the

den einzelnen Achsen aufgetragenen Punkten, erhält man einen Schnittpunkt. Dies ist der Mittelpunkt des Kreises mit dem zu ermittelnden Bohrlochdurclimesser. Der maximale Auswertefehler liegt bei + 3 mm. Hierbei v/ird für jeden einzelnen Auswertungsschritt, d.h. Ablesen der Millimeterskala 27, Bestimmung der mittleren Höhe des Plastilinabdruckes 28 sowie des AuswerteVerfahrens, ein maximal auftretender Fehler von je + 1 mm zugrunde gelegt.The points plotted on the individual axes result in a point of intersection. This is the center of the circle with the one too determining borehole diameter. The maximum evaluation error is + 3 mm. For each individual evaluation step, i.e. reading the millimeter scale 27, the determination of the average height of the plasticine impression 28 as well as the evaluation method, a maximum error of + 1 mm each is based placed.

Claims

1. Profile probe for -lie determination of the diameter and / or the Surface quality of boreholes that can be moved on a suspension cable in the borehole, characterized by a Carrier body (1), on which several impression plates (3 to 6) are fastened in a radially movable manner, by supports (28) from plastically deformable material on the outer surfaces (8) of the impression plates (3 to 5) and by Wegstfeckenaufnehmer (15, 27, 3o) for the movements the ^ pressure plates (3 to 6) relative to the carrier body

(D.

2. Profile probe according to claim 1, characterized in that the Impression plates (3 to 6) opposite each other by means of two hydraulic cylinders (21, 26) arranged at an axial distance from one another the carrier body (1) are movable.

3. Profile probe according to claim 1 and 2, characterized in that the distance sensors (15 j each piston (26) of the hydraulic cylinder (21) assigned measuring scales (27) with drag pointers (3o) are.

4. Profile probe according to claim 1 or one of the following, characterized by four impression plates (3 to 6) evenly distributed around the support body (1).