DE857934C

DE857934C - Geraet zur UEberwachung von Bohrloechern

Info

Publication number: DE857934C
Application number: DES3383D
Authority: DE
Inventors: Roland Ring
Original assignee: Sperry Sun Well Surveying Co
Current assignee: Sperry Sun Well Surveying Co
Priority date: 1940-01-13
Filing date: 1941-01-14
Publication date: 1952-12-04

Description

Gerät zur Überwachung von Bohrlöchern 1)ie l?rfindung betrifft ein Gerät zur Überwachung von Erdölbohrungen. (las auf eine bestimmte Tiefe des Bohrloches hinabgelassen wird, um eine Aufzeichnung über Richtung und Neigung des Bohrloches in dieser Tiefe zu liefern.
Hauptgegenstand der Erfindung ist ein Überwachungsgerät, (las in Aufbau und Wirkungsweise einfach ist, geringe Herstellungskosten erfordert und billig arbeitet.
Der erweitere Gegenstand der Erfindung umfaßt ein liohrlochüberwachungsgerät. das entweder IZichtungs- oller Neigungsmesser ist und ohne Zeitregelvorrichtung zufriedenstellend arbeitet. Dieses l?rgehnis haiiii mit einer der Ausführungsformen der Erfindung durch Benutzung eines Flüssigkeitsstromes als Zeitmesser für die Erzeugung einer Aufzeichnung durch einen elektrolytischen oder elelC-trothermisc.hen Vorgang erreicht werden. 'Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine befriedigende Wirkung dadurch erzielt, daß man den elektrischen Strom dauernd fließen läßt, aber Vorsorge trifft, daß die maßgebliche Aufzeichnung, die dann entsteht, wenn das Gerät ruht, nicht durch andere Markierungen beeinträchtigt wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung, der besonders zu der letztgenannten Arbeitsweise gehört, betrifft 'Mittel zur Begrenzung der Dauer des elektrischen Stromes., insbesondere mit Hilfe eines Go-devi 1.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung- wird der elektrische Strom nicht von einer Batterie geliefert, sondern von einem Element, in dem der Aufzeichnungsträger den Elektrolyten trägt.
Die genannten und andere Merkmale, insbesondere die Einzelheiten werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen erkenntlich werden. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt; es zeigt Fig. i eine Gesamtansicht des Gerätes nach der Erfindung zum Teil im Schnitt, Fig. 2 und 3 in vergrößertem Maßstabe Schnitte des oberen und unteren Endes des Gerätes.
Fig. 4 ein Aufzeichnungsblatt für die Himmelsrichtungen, Fig. 5 und 6 die gleichen Schnitte des Gerätes wie Fig. 2 und 3, aber bei einer Stellung, die die Einzelteile in dem Augenblick zueinander einnehmen, in dem ein elektrischer Strom geschlossen ist, der die Aufzeichnung auf dem Aufzeichnung,;-blatt auslöst, Fig. ; einen senkrechten Schnitt eines Kompasses für das Gerät nach der Erfindung, Fig.8 einen senkrechten Schnitt einer vorteilhaften, anderen Ausfiihrungsforin des Erfindungsgegenstarndes, Fig. 9A und 913 einen senkrechten Schnitt durch den oberen Teil bzw. den unmittelbar hieran nach unten anschließenden Teil einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, Fig. i-o einen Teilschnitt einer anderen Ausführungsform, bei der die Beendigung der Aufzeichnung durch die 'Menge des elektrolytisch erzeugten Gases bewirkt wird, und Fig. i i einen Teilschnitt einer anderen Ausführungsform, bei der ein elektrischer Strom ohne Verwendung von Batterien erzeugt wird.
Die Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes nach Fig. i bis 8 besteht aus einem Mantel 'i, in dem eine zu einem Kernkörper 2 vereinigte Anzahl von Einzelbehältern 3, 4, 5, 6 und 7 angeordnet sind.
Eine derartige Vorrichtung wird unten an einem Bolirlochseil oder Drahtseil befestigt und bis zu einer bestimmten Tiefe in ein Bohrloch hinabgelassen, um die gewünschte Aufzeichnung über Richtung und Neigung des Bohrloches bei dieser Tiefe zu liefern. -Der unterste Behälter 3, der auf dem Boden des Mantels i ruht, hat in der Mitte eine Kammer io, in der sich ein Schwimmer befindet, der an einer Spindel ita befestigt ist. Das untere Spindelende wind in einer Bohrung einer Querwand 13 geführt, während das obere Spindelende in ähnlicher Weise in einer Bohrung des Nippels 15 geführt ist, der in einen aufwärts ragenden Ansatz 16 am oberen Endstück des Behälters 3 befestigt ist (F'ig. 3).
Das den Ansatz 16 tragende Endstück hat eine Mittelbohrung 2o, die unten bei 21 verengt ist und einen Ventilsitz 22 für den Ventilkegel 23 der Spindel 12 bildet. Der Ansatz 1,6 ist mit Öffnungen 2.5 und einem Filtersieb 26 versehen, so daß die Flüssigkeit in die Bohrung 2o gelangen und durch das Ventil 23 zu einem noch zu beschreibenden Zweck nach unten fließen kann.
Der Behälter 4 enthält eine Kompaßkammer 27 mit Öffnungen 28 am oberen Ende, so daß sie eine bestimmte Flüssigkeitsmenge 29 halten kann, die aus ihr nach Öffnen des Ventils 23 abströmt.
Ein Kompaß 30 spielt auf einer Spitze 3,1, die oben auf dem Nippel v5 befestigt ist. Er ist vorzugsweise ein Magnetkompaß. Aber die Erfindung ist nicht auf die Benutzung eines solchen beschränkt, sondern auch jeder andere geeignete Richtungsanzeiger kann verwendet werden.
Zwischen den 'Behältern 4 und 5 ist ein Block 35 aus Isolierstoff festgelegt. Er ruht auf einem Auflagerrand 36 und wird durch d'ie Schraubenverbindung der Einzelbehälter angepreßt. In seiner Mitte ist ein joch 38 befestigt, das nach unten ragt und ein Kardangelenk 39 und mit diesem ein Bleilot 4o trägt.
Der Block 35 hält (las Bleilot in der 'Mitte der Kammer 27 und isoliert es von den Übrigen Teilen der Vorrichtung.
Das Bleilot stellt insofern eine Sonderausführung dar, als es in der Mitte eine ,Kammer 41 hat, in die durch Öffnungen 42 Flüssigkeit eindringen kann. In der Kammer 4i befindet sich ein Schwimmer 43 mit einer die durch eine Bohrung am unteren Ende des Lotes hindurchdringen kann. Auf diese Weise kann .die Nadel in der Längsrichtung des Lotes spielen, hat aber dabei elektrische Verbindung mit ihm. Am unteren Ende ist das Lot von einem Isolierring 45 umschlossen, der bei außerordentlich starker Schräglage des Gerätes eine leitende Berührung des Lotes mit den Behälterwandungen verhindern soll.
Das untere Ende des Behälters 6 ist mit dem Behälter 5 verschraubt und schließt in ihm eines oder mehrere Trockenelemente 5o ein, von denen ein einziges in der Zeichnung dargestellt ist (Fig.3). Wenn mehrere Trockenelemente 5o verwendet werden sollen, können sie wie in einer gewöhnlichen Stablampe übereinander angeordnet sein. Der Anschluß wird durch eine Feder 5 i, die den Zinkpol der Batterie mit der Gesamtmasse der Vorrichtung verbindet, gebildet.
Der Mittel- oder Kohleendpol der Batterie ist durch eine Scheibe 52 und eine Feder 53 mit einer Scheibe 54 verbunden. die mit einem den Isolierblock 54 durchlaufenden Niet 55 in leitender Berührung steht. Der Kopf des Nietes berührt das obere Ende des Joches 38, so daß ein Endpol der Batterie an dem Lot 4,o angeschlossen ist, während der andere Endpol in leitender Verbindung mit (lein Kompaß 30 steht (Fig. 4).
Der Behälter 6 hat in der 'litte eine Kammer 6o und ist dazu bestimmt, eine gleichbleibende Menge der aus dem Behälter 7, (lein obersten des Gerätes, strömenden Flüssigkeit zu halten. Der Flüssigkeitsstrom wird am unteren 1?i@(le der Kammer durch die Platte 61 geregelt, die eine Bohrung von entsprechendem Durchmesser hat. In der Kammer 6o ist über der Bohrung 62 ein Filter oder Sieb 63 angeordnet, das alle Teile abfangen soll, die die Bohrung verstopfen könnten. Das Filter besteht aus einem Zvlinder 65, der mit Sand od. dgl. körnigem Stoff gefüllt ist, und eurem oberen feinen Abschlußsieb oder Gewebe 66 aus Draht, das durch den -Schraubring 67 festgehalten wird.
Unter der Bohrung 62 sind strahlenförmig Öffnungen angeordnet, durch die die aus der Bohrung herabströmende Flüssigkeit nach außen in den Ringraum zwischen dem Kernkörper 2 und dein ihn umgebenden Mantel i fließen kann.
Der Teil ? ist ein umgekippter Flüssigkeitsbehälter, der mit Flüssigkeit gefüllt wird, wenn der Kernkörper zusammengesetzt und zu Prüfzwecken in (las Bölirlocli hinabgelassen wird. Dieser Behälter 7 wird mit dem Behälter 6 mittels eines Nippels 75 verbunden, der zwei Durchflüsse 76 und ; enthält, an denen unten Röhren 78, 7 9 von verschiedener Länge angeschlossen sind. Die Flüssigkeit strömt vom Behälter? durch die längere Röhre herab, während die 'kürzere die Höhe zu regeln hat, bis zu der die Flüssigkeit in der Kammer 6o steigt. Auf diese Weise wird die Höhe des Flüssigkeitsspiegels oberhalb derBohrung 62 gleichgehalten, und die Zeit, in :der die Flüssigkeit innerhalb des 'Behälters abwärts strömt, kann genau bestimmt werden.
Den in Fig.3 dargestellten Kompaß zeigt die Fig.6 in einer abgewandelten Form, und diese Ausführungsform ist 111 Fig. , ausführlicher gezeichnet. Diese Kompaßart ist besonders da von Wert, wo eine Aufzeichnung größerer Neigung stattfindet. Die Vorrichtung enthält ein Außenjoch 8o mit einem Befestigungsansatz mit dem der Kompaß jetzt auf dem Nippel i_3 angebracht wird. Auf dem Joch,o ist ein Bügel 82 schwingbar gelagert, und in diesem ist in ähnlicher Weise, aber quer zum Außenjoch 81o ein Innenjoch 83 gelagert. Dieses trägt in der Mitte eine Lagerspitze 31 aus gehärtetem Stahl für den beweglichen Teil des Kompasses.
Unabhängig von der Art seiner Ausrüstung trägt der Anzeigeteil eine Platte 85, die mit der Kompaßnade186 verbunden ist. Diese Teile sind ihrerseits mit einem kegelförmigen Teil87 verbunden, der drehbar auf der Lagerspitze 3 i aufgesetzt ist.
Aufwärtsgerichtete Nasen an der Platte 85 sind zum Eingriff in -die Einschnitte 9o der in Fig. d ge- zeigten Aufzeichnungskartegi zugepaß.t.Diese Karte besteht aus einer bIetallfolie, die auf einen hölzernen Kartentisch aufgelegt ist, so daß der Mittelteil gegen die Kornpaßplatte 85 elektrisch isoliert ist. Der Rand c92 der Karte 9i ragt über die Außenkante der Kompaßplatte 85 'hinweg und ist über diese hinabgebogen, so daß die Karte gi; auf dem Kompaß festgelegt und gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen der Folie und der Kompaßplatte @@ hergestellt ist.
Die kleinste Größ.c des Gerätes erfordert die Ver wvendung einer möglichst kleinen Batterie. Die Stromstärke einer 'kleinen Batterie ist begrenzt, und daher ist es erwünscht, eine dem angepaßte Art elektrolytisch arbeitender Karten 9i zu benutzen. Eine derartige Karte erhält man bei Verwendung eines starken Blaupauspapiers, das zunächst belichtet und dann fixiert wird, so daß es die ihm eigentümliche dunkelblaue Farbe zeigt. Die Karten sind aus einem Papierblatt geschnitten und mit den Bezeichnungen der Himmelsrichtungen und konzentrischen Kreisen bedruckt. Unmittelbar vor dem Auflegen auf die Kompaßplatte85 wird diese Karte in eine geeignete Lösung, z. B. eine Kochsalzlösung, gesteckt und dann auf der Platte in beliebiger Weise, z. B. mit einem Metallrahmen oder Metallklammern, befestigt. Die Batterie wird so angeschlossen, daß ihr Zinkpol an der Nadel 44 liegt. Wenn die Nadel dann die feuchte Karte trifft, entsteht an der Berührungsstelle durch die elektrolytische Wirkung, die auf dem Papierblatt stattfindet, ein weißer Punkt, Diese Wirkung zeigt sich auch dann in befriedigendem Umfange, wenn,der ganze Kompaß unter einem Öl, wie Petroleum, liegt, was nach dem Folgenden beim Arbeiten des Gerätes der Fall ist.
Zum Gebrauch des beschriebenen Gerätes werden die übereinanderliegenden Einzelteile des Kernkörpers 2 auseinandergenommen, das Bleilot wird entfernt und jede in den Einzelbehältern befindliche Flüssigkeit wird aufgetrocknet. Dann werden die Behälter 3 und 4 zusammengesetzt; dabei wird die Karte auf dem Kompaß in der beschriebenen Weise befestigt und der Kompaß auf die Lagerspitze 31 aufgesetzt. Darauf wird eine Flüssigkeit, wie Petroleum, in die Kammer 27 eingegossen, ohne daß dabei die in ihr befindlichen Instrumente gestört werden dürfen, und die Kammer wird bis zur Unterkante ihrer Öffnungen gefüllt. Der Schwimmer i i nimmt seine tiefste Stellung ein, und der Ventilkegel 23 dichtet seinen Sitz 22 ab.
Dann wird die Bleiloteinheit von oben in den Behälter d eingeführt und durch Einschrauben des Behälters 5 in das obere Ende des Behälters .4 festgelegt. Der Auftrieb des Schwimmers 43 reicht aus, um die Nadel ¢,4 in ungehobener Lage zu halten, so (iaß sie die Karte 9i nicht berührt.
Jetzt wird in den Behälter 5 eine 'Batterie eingesetzt und der Behälter 6 _befesti.gt. Der Behälter ; wird zunächst mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt, umgestülpt und dann durch Aufschrauben mit dem Behälter 6 verbunden, wodurch der Kernkörper vollständig ist und nun in den Mantel i eingesetzt werden kann, so daß das Gerät zum Gebrauch fertig ist.
Das Gerät beginnt seine Arbeit, sobald alle Einzelbehälter vollständig vereint sind, und dann notiert der Bohrmeister oder sonstige Benutzer den Arbeitsbeginn. Aus früheren Eichungen des Gerätes ist die Zeit bekannt, die zu seinem Hinablassen auf, die gewünschte Tiefe zur Verfügung steht, und daher ist auch die Zeitdauer bekannt, w-älirend der das Gerät in dieser Tiefe stillstehen muß, damit die gewünschte Aufzeichnung bewirkt wird.
Die Flüssigkeit, die durch die Bohrung 62 abwärts strömt, gelangt in den Ringraum innerhalb des Mantels i, dringt in das untere Ende des Körpers 2 und steigt durch die Öffnungen 8 in die Kammer i o, so daß der Schwimmer i i nach einer vorher bestimmbaren Zeit gehoben wird. Beim Steigen des Schwimmers i i hebt sich ,das Ventil 23 von seinem Sitz, die in der Kammer 27 befindliche Flüssigkeit strömt durch das Ventil ab und der Schwimmer 13 sowie die Nadel 44 sinken herab, bis diese die Karte auf dem Kompaß berührt. Diese Berührung schliel:a den elektrischen Strom der Batterie 5o, so daß die gewünschte Aufzeichnung stattfindet. Wenn eim Karte aus Metallfolie verwendet wird, erfolgt die :'Aufzeichnung durch Bildung eines Nadelloches in der Karte, sobald der Strom geschlossen wird. Wenn andererseits eine elektrolytisch arbeitende Karte verwendet wird; entsteht in der bereits beschriebenen Weise ein kleiner Punkt.
Während der Zeit, in der die Nadel 44 die Aufzeichnungskarte berührt, 'hat die Flüssigkeit die Schwimmerkammer io angefüllt und die Höhe des Kompasses 30 erreicht oder etwas überschritten. Der Strom von dem Vorratsbehälter 7 läuft indessen weiter, und die Flüssigkeit steigt in der Kammer 27, so daß schließlich nach kurzer Zeit der Schwimmer 43 wieder gehoben wird und das Gerät zum Hochziehen aus dem Bohrloch fertig ist. Sobald die Nadel 44 aus ihrer Berührung mit der Aufzeichnungskarte 9i gehoben ist, 'besteht keine Gefahr mehr, daß die Aufzeichnung durch Idas folgende Hochziehen des Gerätes beeinträchtigt wird.
Die Werkstoffe für den Bau des Gerätes einschließlich des Mantels i sind unmagnetische, wie Messing oder Aluminium, mit Ausnahme der Teile des Kompasses .selbst. Auf .diese Weise kann das Spiel des Kompasses nicht durch Anziehungskräfte eines Gerätteiles gestört werden.
Es erscheint selbstverständlich, daß der Kompaß in dem Gerät entbehrlich ist, wenn lediglich die Neigung als solche aufgezeichnet werden soll. Die Karte 9i braucht dann nur selbst in geeigneter Weise unter dem Lot 4o befestigt zu werden.
Hinsichtlich der in Fig.8 dargestellten Ausführungsform,die keineZeitüberwachung erfordert, mag bemerkt werden, daß dieses Gerät entweder an einem Drahtseil hinabgelassen werden kann oder in Verbindung Mit einem Go,devil benutzt wird. Wenn es in der zweitgenannten Weise benutzt wird, kann es durch einen Bohrerschaft hinabgelassen werden, auf dessen Boden es gehalten wird, so daß es aus dem Bohrloch mit dem Bohrerschaft zusammen wieder heraufgeholt wird.
Das Gerät enthält zwei Rohrstücke 1o2 und 103, die durch ein Zwischenstuck iio5 miteinander verbunden und durch Stopfen 104 und 1o6 oben und unten abgeschlossen sind. Diese Stopfen können mit Ringen 1o8 und iio versehen sein, die dicht an dem nicht gezeigten Mantel anliegen.
Das obere Ende des unteren Stopfens 1o6 ist verjüngt und hat eine ebene Fläche 112, auf der mittels eines auf den Stopfen geschraubten Flanschringes ein Aufzeichnungsträger 114 befestigt werden kann. Der Aufzeichnungsträger kann in noch zu beschreibender Art ausgebildet sein, damit er die maßgeblichen Aufzeichnungen nur von einem ihn längere Zeit durchlaufenden Strom erhält.
Das Zwischenstück 1o5 hat eitle Mittelbohrung, in der ein Schaft 1.1'8j mittels Isoliermuffen 120 isoliert gehalten wird. Der Schaft ili8d trägt unten all waagerechten Stiften gelagert ein Kardangelenk 122, das seinerseits an quer zu den genannten liegenden Stiften einen Pendelkörper trägt. Dieser ist unten verjüngt und von einem Ring 126 ans Isolierstoff umschlossen, der beim Schwingen des Pendels eire leitende Berührung seines Metallkörpers mit den Wandungen des Gerätes und einen Kurzschluß der Batterie verhindern soll.
Durch eine Bohrung am unteren Ende des Pendels 124 ragt ein in ihr gleitbarer Stift 128 mit verjüngtem, aber abgerundetem Ende, der auf den Aufzeichnungsträger 114 aufstoßen kann. Oben sitzt der Stift fest in einem Schwimmer 13o aus Kork od. dgl. Werkstoff. Eine Verlängerung 13a des Stiftes wird in einer Bohrung 134 des Pendelkopfes geführt. Das Pendel besitzt Öffnungen 136 und 13,8, die die Flüssigkeit 139 einlassen, damit sie auf den Schwimmer 13,0 wirken kann. Wenn das Gerät aufrecht steht und eine nichtleitende Flüssigkeit, z. B. Petroleum, in die Kammer 103 eingeführt ist, dann wird der Auftrieb des Schwimmers 1'3o den Stift 128 zwar nicht vom Aufzeichnungsträger i i#4 abheben, aber bewirken, daß sein Druck auf diesen sehr gering ist, vorzugsweise nicht mehr als wenige Milligramm beträgt. So ist die Reibung des Stiftes bei seiner Bewegung über den Aufzeichnungsträger auf einen unbeachtlichen Betrag herabgesetzt. Zur Erleichterung des Füllens und zur Berücksichtigung der Flüssigkeitsausdehnung bei steigender Wärme sind Luftlöcher 1,41 vorgesehen.
In dem Teil 102 des Gehäuses sind eine oder mehrereElemente 14o untergebracht. Wenn mehrere benutzt werden, sind sie, wie bei Stablampen üblich, in Reihe geschaltet. Der Boden des untersten Elements - berührt den Kopf des Schaftes 118 und der Pluspol des obersten Elements den Stift 142. Dieser enthält einen die Stromstärke regelnden Widerstandsteil 143 und steht unter dem Druck einer Feder 144, die mittels einer Schraube 146 in einer Bohrung des Kopfstopfens 1,o4 gehalten wird. Die Elemente können übliche Stablampetieletnente sein, müssen aber Papphülsen haben, damit sie gegen die Metallröhre 102 isoliert sind.
Der Aufzeichnungsträger 114 kann verschiedener Art sein, aber vorzugsweise soll er einen Stoff enthalten, der bei elektrolytischer Wirkung seine Farbe ändert, damit er die Stelle anzeigt, an der die Elektrolyse erfolgt ist. Beispielsweise besteht eine bevorzugte Ausführungsform des Aufzeichnungsträgers in Anlehnung an die oben beschriebene Aufzeichnungskarte aus einem mit Gelatine überzogenen Papierblatt, bei dem mindestens die Gelatineschicht mit blauem Ferroferricyanid oder Ferriferrocyanid und einem löslichen, elektrolytischen Salz getränkt ist. Das kann z. B., wie später beschrieben, durch Niederschlagen des blauen Pigments in (lern Gelatineüberzug erreicht werden. [n (lein trockenen Endprodukt muß ein lösliches Salz enthalten sein, das beim Feuchtwerden eine l?lektrolvtlösutig bildet. Beispielsweise genügt Kochsalz. Wenn sich einer der genannten Niederschläge in dein Aufzeichnungsträger befindet und durch Elektrolyse des löslichen Salzes bei B<#-rührung desselben finit der Kathode Alkali gebild-t wird, dann entfärbt dieses Alkali die Niederschläge, so daß weiße oder braune Punkte entstehen.
Benn Arbeiten mit dein Gerät wird beispielsweise ein Aufzeichnungsträger der beschriebenen Art angefeuchtet und mit einem Ring 116 auf dem Stopfen iofi befestigt. Die Kammer 103 wird darauf mit einer Flüssigkeit, wie Petroleum, gefallt, damit durch den Auftrieb des Schwimmers der Druck des Stiftes 128 verringert wird, und das Gerät zusammengesetzt. Bis zur Benutzung soll es auf den Kopf gestellt werden, so daß der Stift 128 außer Berührung zum Aufzeichnungsträger 1 14 kommt.
Zur Benutzung wird das Gerät in seinem Mantel in einen Bolirerschaft gelassen. Sobald es aufgerichtet ist, kommt natürlich der Stift 123 in Berührung mit (lein angefeuchteten Aufzeichnungsträger 114, aber wenn das Gerät in Bewegung gehalten wird. wie beim Hinablassen, bewegt sich der Stift über den Aufzeichnungsträger und, wenn Batterien geeigneter Stärke verwendet werden, wird bei dieser Bewegung der Gesamtbetrag des Stromes an jeder Berührungsstelle nicht ausreichen, um irgendeine merkliche Aufzeichnung zu erzeugen, vielmehr immer nur Markierungen, die sich offensichtlich als solche kennzeichnen, die während des Hinablassens entstanden und nicht ausreichend stark sind, um die F.rkeunbarkeit der maßgeblichen Aufzeichnungen zu beeinträchtigen, die dann entstehen, wetln (las Gerät zur Ruhe 'kommt. Sobald das Gerät an der gewünschten Stelle ist, läßt man es für eine ausreichende Zeit ruhen, damit der Strom eine Aufzeichnung erzeugen kann. Ist ein Aufzeichnungsträger der oben beschriebenen Art verwendet, dann wird die Aufzeichnung in einem weißen oder braunen Punkt auf blauem Grunde bestehen. Der Stift ist vorzugsweise genügend anzuspitzen, damit er einen kleinen, klaren Punkt erzeugt. Der Aufzeichnungsträger enthält vorzugsweise eine Anzahl von Kreisen, die mit den Zahlen der entsprechenden Neigungswinkel bezeichnet sind, so daß nach erfolgter Aufzeichnung der Neigungswinkel unmittelbar ablesbar ist. Bei Benutzung von z. 13. drei Elementen und eines Blattes von ausreichender Widerstandsfähigkeit kann man eine gute Aufzeichnung bekommen, wenn. inan das Gerät nicht weniger als 1 bis 3 Minuten ruhen läßt. Unter diesen Umständen kann das Gerät während des Hinablassetis keine erkennbaren 'Markierungen erzeugen, weil das Pendel an keiner Stelle ausreichend lange verweilen wird, um eine genügende elektrolytische Wirkung zur Erstfärbung des Pigments hervorzubringen. Sobald genügend Zeit für die Aufzeichnung vergangen ist, wird das Gerät aus dem Bohrloch an dem Drahtseil oder durch Mitheben des Bohnerschaftes, in dem es sich befindet, heraufgeholt. Während des IIebens wird das Pendel wieder in ständiger Bewegung sein, so daß 'keine erkennbare :>der wenigstens keine störende Markierung Selbstverständlich ist es bedeutungslos, ob 1c ichte Striche bzw. andere Markierungen entstcheti oder nicht, solange die gewünschte Aufzeichtinng sich genügend heraushebt, um als solche erkentibar zu sein.
Statt einer Aufzeichnung können drei gemacht werden, wenn man den Bohnerschaft, in dem das Gerät ruht, in drei Absätzen von etwa 6o° dreht und es in jeder Stellung ,eine für die Aufzeichnung erforderliche Zeit beläßt. Das hat einen doppelten Vorteil. Erstens wird man durch Errechnen des Mittels aus diesen drei Aufzeichnungen die Fehler ausschalten, die sich aus mangelnder Übereinstimmung der Achsen des Bohnerschaftes und des Bohrloches ergeben. Zweitens kann eine Fehlaufzeichnung, wenn das Gerät zufällig während des Senkens oder IIebens ausreichende Zeit in Ruhe war, um eine solche zu erzeugen, leicht von den maßgeblichen Aufzeichnungen unterschieden werden, da diese einander ähnliche Werte haben.
Selbstverständlich können die Aufzeichnungsträger verschiedener Art sein. Vorzugsweise werden sie eine ganz glatte Oberfläche haben, wie sie ein Gelatineüberzug besitzt, so daß sie dem schwingenden Pendel, das im Verhältnis zu der Kraft, die der Stift auf dem Aufzeichnungsträger verbraucht, eine erhebliche Masse hat, nur geringen Reibungswiderstand bieten. Wenn Petroleum od. d-1. in der Aufzeichnungskammer verwendet wird. soll der Gelatineüberzug auch ein Vollsaugers des Papiers mit dieser isolierenden Flüssigkeit verhindern, da sie,d,ie Durchführung, der Aufzeichnung stören könnte. Das Petroleum od. dgl. soll nicht nur den Auftrieb für ,den ,den Stift tragenden Schwimmer erzeugen, sondern auch Ausschläge des Pendels abdämpfen. Auf diese Weise bewirkt es, daß die Aufzeichnungspunkte klein und daher leichter auswertbar werden.
Der entfärbbare Stoff kann, wie der Fachmann aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen entnehmen wird, verschiedener Art sein. Grundsätzlich kann gesagt werden, daß die Bildung anodischer oder kathodischer Stoffe zur Erzeugung wahrnehinharer Veränderungen am Aufzeichnungsträger benutzt wird, wie in dem beschriebenen Beispiel die Bildung eines Alkalis an der Kathode zur Erstfärbung eines blauen Pigments verwendet wurde.
Eine besonders bevorzugte Art von Aufzeichnungsträger bildet ein mit Gelatine überzogenes Papier, dessen gelatinierte Seite zunächst, z. B. durch Berührung mit einem mit dieser Lösung angefeuchteten Löschpapier, mit einer Lösung eines Eisensalzes getränkt wird und auf dem dann durch Behandlung mit einem Kaliumferrocyanid Ferroferricyanid niedergeschlagen wird. An Stelle von Ferroferricvanid kann in der Gelatineschicht auch Ferriferrocvanid niedergechlagen werden. Ebenso können andere farbige Ferrocyanide oder Ferricyanide, wie Kupferferrocyanid oder Uranferrocyanid, benutzt werden. Ferner können andere mit Alkali oder an der Anode gebildeten Säuren reagierende Pigmente oder ein beliebiger anderer der bekannten Indikatoren als Überzug des Aufzeichnungsträgers zur Erzeugung der Aufzeichnungen benutzt werden. Wenn beispielsweise der Aufzeichnungsträger mit Phenolphtliolein und einem neutralen Salz, wie Kochsalz, getränkt i,st und der Stift die Kathode bildet, erscheint bei der Aufzeichnung an der Berührungsstelle des Stiftes ein leuchtend roter Punkt. Der bei Verwendung von Phenolphtholein erzeugte Punkt verschwindet allmählich unter dein Einfluß der Luftkohlensäure. Indessen können auch andere Indikatoren, wie rotes oder orangefarbenes Methyl, benutzt werden.
Vorzugsweise trägt das Aufzeichnungsblatt aufgedruckte, konzentrische Kreise, die den Neigungsgrad unmittelbar anzeigen, es kann jedoch auch durch Auflegen einer durchsichtigen Skala ausgewertet werden. Die Gradkreise können aufgedruckt werden, obgleich das hei gelatiniertem Papier etwas schwierig ist, oder sie können gleich photographisch aufgebracht werden, wenn die Pigmente mittels verschiedener bekannter Tönungsverfahren erzeugt werden. Beispielsweise kann ein lichtempfindliches Papier, wie - Bromidpapier, im Projektions- oder Kontaktverfahren mittels eines Negatives bedruckt werden, was mit Ausnahme der Kreise, die die Neigungsgrade bezeichnen, durchsichtig ist. In solchem Falle ergibt die Entwicklung und Fixierung des Papiers eine Schicht, die mit Ausnahme der weißbleibenden Kreise einen schwarzen Silberniederschlag zeigt. Dieser schwarze Niederschlag kann sofort durch ein geeignetes Tönungsverfahren in Ferrocyanid umgewandelt werden, z. B. durch Behandlung des fertigen Druckes mit einer Ferricyanidlösung und nach Auswaschen mit einem Eisensalz, so daß an die Stelle des schwarzen Silberniederschlages ein blauer Ferriferrocyanidniederschlag tritt. Das bei dem Verfahren entstehende Silbersalz kann durch Fixieren entfernt werden. Grundlegende Abhandlungen über photographische Tönung geben zahlreiche Abwandlungen dieses Verfahrens an, beispielsweise den Niederschlag von Überzügen in Form von Lacken, die durch die verschiedensten Elektrolyterzeugnisse gebleicht oder entfärbt werden.
Das Aufzeichnungsblatt ist grundsätzlich völlig trocken und wird durch Anfeuchtern ,stromleitend gemacht. Andererseits kann es einen hygroskopischen Stoff, wie Glycerin, oder ein hygroskopisches Salz, wie Calciumchlorid, enthalten, die es stromleitend machen, auch wenn es sich im wesentlichen trocken anfühlt. Die Anzahl der verwendeten Elemente hängt natürlich von der Leitfähigkeit des Aufzeichnungsträgers und der Empfindlichkeit d,-s Anzeigestoffes ab. Grundsätzlich kann gesagt werden, daß die Stromquelle einen Strom liefern muß, der zur Erzeugung deutlicherAufzeichnungen nur dann ausreicht, wenn das Pendel längere Zeit in Ruhe bleibt, dagegen keine die Aufzeichnung störenden Markierungen hervorruft, wenn das Pendel in Bewegung ist. Da verschiedene Feuchtigkeitsgrade erhebliche Abweichungen im Leitwiderstand des Aufzeichnungsblattes und damit der Stromstärke bedingen, wenn das Blatt der einzig wesentlicheWiderstand im Stromkreis ist, erscheint es wesentlich, z. B. bei 143 einen ausreichend hohen Widerstand in den Stromkreis zu legen, durch den die Stromstärke begrenzt wird. Die zur Erzeugung einer Aufzeichnung erforderliche Stromstärke beträgt im allgemeinen nur Bruchteile eines Mi'lliamperes, und daher muß man einen Widerstand von mehreren Tausend Ohm verwenden, um unter gewöhnlichen Bedingungen einen übermäßig hohen Strom zu vermeiden.
Wenn der Strom dauernd fließt, wird eine iit dieser Form erzeugte elektrolytische Aufzeichnung ein .sich dauernd vergrößernder Punkt sein. Unter gewissen Umständen und insbesondere, wenn das Gerät in einen Bohrerschaft eingelegt ist, kann es vorkommen, daß der Bohrerschaft nicht sofort wieder hochgezogen werden kann, sondern während längerer Zeit ruht. Unter solchen Bedingungen kann die gewünschte Aufzeichnung durch den dauernd fließenden Strom und die dabei erfolgende Diffusion der katholischen oder anodischen Erzeugnisse in zunehmendem Maße undeutlich werden, oder es können andere Markierungen entstehen, die mit den gewünschten l",ufzeiclinungen verwechselbar sind. Demnach ist es mitunter wünschenswert, daß der Strom nach Fertigstellung der Aufzeichnung unterbrochen wird. Das wird erreicht bei Benutzung der abgewandelten Form des Gerätes, die zum Teil in den Fig. 9 A und 9I3 gezeigt ist.
Der untere Teil der Fig. 9 B zeigt eine Abwandlung des oberen Teiles des in Fig. 8 dargestellten Gerätes, nämlich die der Röhre io2 entsprechende Röhre 148, die eines oder mehrere dem Element 14o entsprechende Elemente i 5o enthält. Unterhalb der Röhre 148 und der Elemente i5o sollen sich genau die gleichen Teile anschließen wie in Fig.8. In diesem Falle jedoch ist der Strom der Batterie abschaltbar, und daher ist -der Oberteil des Gerätes abgeändert und in einen Schutzmantel 161 von anderer Form eingebaut.
Die Batteriekammer 148 wird durch einen durchbohrten Stopfen 152 abgeschlossen, der in seiner Bohrung in Isoliermuffen 154 eine Röhre 156 trägt. Diese ist mit einer Überwurftnutter 157 abgeschlossen und nimmt eine Feder 162 auf, die einen abwärts gerichteten Kolben in Berührung mit dem Mittelpol des obersten Elements i5o und einen aufwärts gerichteten Kolben in Berührung mit einem Kontaktstift i7o drückt. Das obere Ende des Schutzmantels 164 ist durch einen hohlen Stopfen 166 abgeschlossen, in den eine Muffe 168 eingeschraubt ist, die den Stift 170 trägt. Er ist von der Muffe durch Scheiben 172 isoliert. Am oberen Ende hat er einen Kontaktfortsatz, auf dem die Scheibe 176 ruht, die lose in einer erweiterten Bohrung im oberen Ende der Muffe 168 liegt. Die Kammer 148 ruht auf einem leitenden, nicht gezeigten 'feil des Schutzmantels. Es ergibt sich, (laß ein Strom vorn positiven Pol der Batterie durch die Stifte i,#8, i,6o und 170, die Scheibe i;76 und den Schutzmantel zum unteren Abschlußstopfen (wie io6 in Fig. 8) und von 'hier durch den Aufzeichnungstriiger und das Pendel zum Außengehäuse des untersten Elements laufen kann, solange die Scheibe 176 am Kontaktstift 174 liegt und eine Wandung der Bohrung berührt, in der sie liegt. Dieser Strom kann jedoch durch Abziehen des Stiftes 174 von der Scheibe 176 sofort unterbrochen werden.
Zu diesen Zweck besteht die Scheibe 176 aus Eisen oder anderem magnetischem Stoff, der Stopfen und die Muffe 168 aber aus Bronze oder ander.m, nicht magnetischem Stoff. Oberhalb des Stopfens 166 ist eine Röhre 178 mit einem Verschlußstüch i8o angeordnet. durch das ein Stift 182 läuft, der mittels einer Feder 184 aufwärts gezogen wird, die sich gegen das Verschlußstück i8o und ein auf den Stift 182 aufgeschraubtes Kopfstück 186 abstützt. Ein Kopf 188 begrenzt die von der Feder 11;.4 bewirkte Aufwärtsbewegung und trägt eine Mutter igo, die eine Muffe 192 aufnimmt, welche mittels eines Stiftes 196 einen Magneten ig-1 trägt. Eine Feder 1c8 ist zwischengeschaltet, die eine Abdämpfung für genaues Arbeiten gewährleisten soll. öffnungen 200 in der Röhre 178 :gewähren (lern Schlamm freien Zutritt zu der Kammer des :Magneten 194. Dieser Magnet ist aus einem der bekannten Werkstoffe herzustellen, die sehr starke Dauermagneten liefern, damit eine wirksame Arbeit gesichert ist.
Bei der Benutzung wird diese Ausführungsform des Gerätes genau so gehandhabt wie die nach Fig. 8, d. h. daß das Gerät durch Auf-den,-Kopfstellen unwirksam gemacht werden kann und an der Erzeugung einer Aufzeichnung während des im Bohrerschaft erfolgenden Hinablassens durch seine Bewegung gehindert wird. Nachdem es in seiner Endstellung genügend lange "Zeit zur Erzeugung einer Aufzeichnung geruht hat, wird ein Go-devil durch die Bohrleitung hinabgelassen, der ausreichendes Gewicht hat, um die Feder 184 zusammenzupressen und den :Magneten 194 mit dem ebenen Ende des Stopfens 166 in Berührung zu bringen. Da derGo-devil jedes beliebige gewünschte Gewicht haben kann, z. B. ausreichend zum völligen Zusammenpressen der Feder 184, so daß das Kopfstrick 186 (las Verschlußstiick i)8o berührt, da es aber andererseits vviinschenswert ist, daß der Magnet nicht mit einer Kraft gegen den Bronzestopfen schlägt, die Beschädigungen hervorrufen könnte, ist zur Abdämpfung .die Feder 198 vorgesehen. Sobald der Magnet den Stopfen 166 berührt, wird die Platte 176 angezogen und außer Berührung zum Stift gebracht, so daß' der Strom unterbrochen ist. Auf diese Weise wird, obgleich das Gerät weiterhin ruht, der Strom nicht mehr fließen, und das Gerät kann nach einer erheblichen Zeit emporgezogen werden, ohne daß die Aufzeichnung unsauber wird.
In Fig. io ist eine weitere- Abwandlung gezeigt, in der die Freigabe von Gas zur Unterbrechung des elektrischen Stromes benutzt wird. Diese Gerät enthält gegenüber der Fig.8 eine etwas geänderte Form des Pendels, und nur diese ist in der Fig. io gezeigt. Die übrigen Teile sollen die gleichen sein wie in Fig. B.
In diesem Falle umschließt das Pendel 202 einen Gleitstift 20 mit einem Schwimmer 2o6 aus einem Hohlkörper oder einem Kork od. dgl., der zusätzlich mit einer Glocke 208 versehen ist, die bei aufrechter Stellung des Gerätes eine nach unten offene, aber oben geschlossene Kammer bildet. Der Stift durchläuft eine ziemlich weite Bohrung 210 und ist durch drei Schrauben 212 zentriert, die gerade fest genug an ihm anliegen, um sein freies Gleiten zu ermöglichen. Die Kammer, in der das Pendel hängt, enthält, wie in den anderen Fällen, über dem Aufzeichnungsträger 216 Petroleum od. dgl.
Wern i beim Gebrauch dieses Gerät auf den Kopf gestellt wird, füllt sich die Kammer 208 mit Flüssigkeit, und sobald das Gerät umgedreht wird, kann nur eine unbedeutende Luftmenge in diese Kammer, gelangen, wenn die Aufzeichnungskammer im wesentlichen mit Flüssigkeit gefüllt ist. Sobald die Elektrolyse stattfindet, wird an dem die Kathode bildenden Stift Wasserstoff frei, steigt durch die Bohrung 210 empor und sammelt sich unter Verdrängang der dort befindlichen Flüssigkeit in solcher 'Menge in der Kammer 208, daß der Stift gehoben wird. Dann ist natürlich der elektrische Strom unterbrochen.
Da sich das Gas verhältnismäßig langsam sammelt, ist es vorteilhaft, bei Verwendung dieser Ausführungsform des Gerätes den es aufnehmenden Bohrerschaft, wie oben beschrieben, zu drehen und drei Aufzeichnungen zu machen. Dann wird genügend Gas gebildet sein, um den Strom zu unterbrechen,. und gleichzeitig wird keine Aufzeichnung so lange Zeit dauern, daß durch Diffusion der Elektrolyterzeugnisse die Markierung zu groß Nvird.
Die Erfindung kann auch in einer Form ausgeführt werden. die keine Batterie erfordert und bei der der .aufzeichnungsträger den Elektrolyt für ein Voltasches Element liefert, das in einem durch Pendel und Gehäuse geschlossenen Kreise Strom erzeugt. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. i i dargestellt, die als Teilschnitt nur gewisse, mit dem Aufzeichnungsträger vereinigteTeile zeigt.
Das Gehäuse 22o des Gerätes wird unten durch einen Stopfen 222, der dem Stopfen io6 in Fig..8 entspricht, abgeschlossen. Der Stopfen trägt einen zusammengesetzten Aufzeichnungsträger aus einer Unterplatte 22:I von positivelektrischem Metall, wie Zink, und einem daraufliegenden getränkten Papierblatt 226, das noch beschrieben wird. Zur Befestigung dieses zusammengesetzten Aufzeichnungsträgers auf dein Stopfen 222 wird ein Isolierring 228 benutzt, damit Kurzschluß vermieden wird, der schädliche Korrosion hervorrufen könnte. Ein Stift 23o, der mit dem Aufzeichnungsträger in Berührung kommen kann, wird von einem Pendel 232 getragen. Stift und Pendel haben den gleichen Aufbau wie nach Fig. 81 und befinden sich in einer Kammer, die, wie im erstbeschriebenen Fall, -vorzugsweise eine Auftrieb gebende Flüssigkeit enthält. In diesem Falle aber ist das Pendel nicht mit einer Batterie, sondern unmittelbar mit dem Gehäuse verbunden, allerdings vorzugsweise über einen die Stromstärke begrenzenden Widerstand, wie er schematisch bei 23q angedeutet ist. Herstellungsmäßig liegt dieser Widerstand natürlic;l zwischen dem Gehäuse und einer kardanischen Traganordnung der in Fig.8 gezeigten Art. Die beiden Blätter 22(4 und 2a6 können aneinandergeheftet sein; Idas ist jedoch nicht erforderlich, sie können auch einfach übereinandergelegt und am Stopfen mit dem Ring 228 befestigt sein.
Das Blatt 2261 wird in diesem Falle, wie bei den vorbeschriebenen Formen, zum mindesten auf seiner Oberseite einen Stoff tragen, der durch Elektrolyse eine Markierung erhält. Beispielsweise kann die Oberfläche farbiges Ferrocyanid der beschriebenen Art oder einen anderen Indikator entlialten. Das Aufzeichnungsblatt z26 wird in diesem Falle mit einem neutralen Alkalisalz, z. B. Kaliumchlorid, oder Kochsalz imprägniert, angefeuchtet und feuchtgehalten, wie für die anderen Ausführungsformen beschrieben. Wenn in diesem Falle der Stift 230 gegenüber dem Metall der Platte 22:I negativ ist, z. B. aus Platin od. dgl. bestellt, wird ein Element gebildet, dessen Kathode der Stift 23o, dessen Anode die Platte 224 und dessen Elektrolyt die erwähnte neutrale Salzlösung ist. Wenn der Strom, wie beschrieben, geschlossen wird, entstellt in der Umgebung der Kathode, im Beispiel am Stift 23o, eine Konzentration von Alkali (Zweck der Kationen K oder Na), und der alkaliempfindliche Stoff wird zersetzt oder umgewandelt, damit er eine Aufzeichnung der gleichen Art ergibt, wie sie bei den mit Batterien versehenen Ausführungsformen erreicht werden. Wie ibei jenen Ausführungsformen erfordert eine erkennbare Aufzeichnung zu ihrer Bildung eine gewisse Zeit, und daher ist die Handhabung des Gerätes die gleiche, wie vorher beschrieben. Bei der kleinen Berührungsfläche des Stiftes 230 mit dem Blatt 226 hat das Element tatsächlich eine hydrogene Kathode. Der Stift 2,30 ist vorzugsweise mit einer Spitze aus einem Metall versehen, für das die hydrogene überspannung sehr klein ist, z. B. Platin. Ferner muß (las für die Platte 224 heriutzte Metall mehr positiv als hydrogen sein.
Bei Benutzung der zuletzt beschriebenen Ausführungsform fällt die Notwendigkeit der Benutzung von Batterien fort, und das Gerät ist ganz wesentlich vereinfacht.

Claims

PATENTANSPßt?CnE: i. Gerät zur Überwachung von Bohrlöchern, bestehend aus einem Gehäuse und einem in diesem schwingenden Pendel, gekennzeichnet durch einen in dem Gehäuse befindlichen, durch elektrischen Strom beeinflußbaren Aufzeichnungsträger und eine eine längere Zeit fließende Stromquelle, die an dem Pendel und dem Aufzeichnungsträger angeschlossen ist, so @daß das Pendel bei Berühren des Aufzeichnungsträgers ,die Aufzeichnung erzeugt.
2. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsträger durch Elektrolyse erfolgt.
3. Gerät nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Strom schwach gehalten wird, so daß eine Aufzeichnung nur dann erfolgt, wenn das Pendel gegenüber dem Aufzeichnungsträger längere Zeit in Ruhe bleibt.
4. Gerät nach Anspruch i bzw. den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Strom zwischen Pendel und Aufzeichnungsträger während der ganzen Zeit zwischen Herablassen und Wiederheraufholen des Gerätes fließt.
5. Gerät nach Anspruch i bzw. den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger auf einem Kompaß allgeordnet ist.
6. Gerät nach Anspruch i bzw. den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Abschaltung des Stromes nach erfolgter Aufzeichnung vorgesehen sind.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltung des elektrischen Stromes durch einen Flüss,igkeitszeitregler erfolgt. B. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung des elektrischen Stromes durch ein auf das Gerät fallendes Gewicht (Go-devil) bewirkt wird.