DE946524C - Vorrichtung zur Messung der Neigung in Tiefbohrungen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Messung der Neigung in Tiefbohrungen Zum Messen der Neigung von Tiefbohrungen, also zum Messen der Abweichungen von der Lotrechten, sind akustisch anzeigende, schreibende und fotografisch registrierende Lotgeräte bekannt. Ferner sind Geräte für diesen Zweck bekannt, bei welchen die Lage eines Flüssigkeitsspiegels zu ihrem Behältergehäuse fixiert wird, indem entweder die Flüssigkeit an der Meßstelle zum Erstarren gebracht oder beispielsweise eine eingebaute Glasplatte von Flußsäure geäzt wird. Schließlich kennt man Einrichtungen, bei welchen kardanisch aufgehängte Pendel auf ein kreisrundes Registrierplättchen abgesenkt werden, wobei eine am unteren Teil des Pendels befindliche Spitze in das Diagrammpapier sticht. Die Meßgeräte für nicht orientierte Neigungsmessung messen nur die Größe der Neigung, aber nicht deren Richtung in bezug auf die Himmelsrichtung. Sie werden hauptsächlich verwendet, um sie in das hohle, den Bohrapparat tragende Bohrgestänge einzulassen, um festzustellen, ob die Neigung nicht einen zulässigen Wert überschritten hat.
• Das Einfahren in das Bohrgestänge bedingt füa das Lotgerät einen sehr kleinen Durchmesser, wodurch dessen Genauigkeit erheblich leidet, da Pendel oder Flüssigkeitsspiegel, wie sn.e die bekannten Einrichtungen verwenden, nur bei entsprechend großer Ausbildung genügend genau sind oder deren Ausschläge genügend genau abgelesen werden können.
• Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß nach dem Einbau des Gerätes eine festzulegende Zeit abgewartet werden muß, bis die zu erstarrende Flüssigkeit erstarrt bzw. der Mechanismus ausgelöst ist, der den Pendelausschlag fixiert. Es muß also mit Vergleichsuhren und entsprechenden Toleranzzeiten gearbeitet werden. Außerdem ist ein Versagen der Einrichtung erst nach dessen Ausbau feststellbar.
• Es sind auch Meßpendel bekannt, die bei Abweichung von der Lotrechten Geräusche hervorrufen: das aus der Normallage abgewichene Pendel löst über eine mechanisch oder elektrisch angetriebene Glocke od. dgl. eine akustische Anzeige aus.
• Auch für die Meßpendel gilt, daß sie sehr meßunempfindlich und wenig betriebssicher sind. Zur Auslösung des Anzeigegeräusches sind verhältnismäßig große Abweichungen aus .der Lotrechten erforderlich, und der rauhe Bohrbetrieb, in dem derartige Geräte Verwendung finden, verursacht zwangläufig häufige Funktionsstörungen des akustischen Anzeigemechanismus.
• Grundsätzlich können derartige Meßpendel sehr nachteilig nur für qualitative, nicht aber für quantitative Messungen benutzt werden.
• Der Erfindung beseitigt die aufgezählten Mängel dieser bekannten Vorrichtungen und schafft unter Vermeidung der erwähnten Übelstände eine neue Vorrichtung zur laufenden Messung der Neigung in Bohrlöchern.
• Die neue Vorrichtung besteht grundsätzlich darin, daß man die zu messende Neigung über eine in die Sonde eingebrachte Meßfeder in mechanische Schwingungen umformt, diese zum Zwecke der Fernleitung im Meßelement in elektrische Schwingungen umwandelt und die neigungsproportionalen Schwingungszahlen über Tage mißt, Der Aufbau dieser Vorrichtung kann in veTschiedener Weise erfolgen und beruht im wesentlichen darauf, daß die Meßgröße in eine Zeitgröße (Schwingung) umgeformt und als solche im Rahmen eines Vergleichsmeßverfahrens durch Vergleich mit einer zweiten einstellbaren Schwingung bestimmt wird. Elektrische Größen, wie z. B. Leitungs- und Kohtaktwiderstände, haben erfindungsgemäß demnach keinen die Messung verfälschenden Einfluß, da die Neigungsmessung nicht als elektrische, sondern als Zeitmessung durchgeführt wird.
• Die Vorrichtung besteht aus dem eigentlichen Meßgerät und einem mit ihm elektrisch verbundenen. Empfangsgerät. Das Meßgerät wird- an einem Kabel .in die Sonde eingeführt.. In seiner allgemeinen Form ist bei dem Meßgerät an einem die zu .messenden -Größen aufnehmenden Meßglied zur Messung der Veränderung des Meßglieds eine schwingfähig gespannte Stahlsaite angelenkt, deren Eigenschwingungszahl sich in Abhängigkeit von der zu messenden Größe ändert.
• In seiner bevorzugten Ausführungsform besteht das neue Gerät als Neigungsmesser aus einem Gehäuse, in welchem ein die Neigung aufnehmendes Federglied in geeigneter Weise befestigt und an diesem die schwingfähig gespannte Stahlsaite angelenkt ist. Entsprechend der jeweiligen Stellung des Federglieds ändert sich die Eigenschwingungszahl der Saite proportional der zu messenden Neigung. Vor der Saite sind zum Zwecke der Schwingungserregung und Umformung ein oder mehrere Elektromagnete angeordnet. Die Spulenanschlüsse der Elektromagnete sind über Tage mit einem an sich bekannten Empfangsgerät verbunden, in welchem die durch die Druckschwankungen bewirkten Frequenzänderungen entweder direkt oder mit Hilfe einer zweiten, bekannten veränderlichen Schwingung bestimmt werden.
• Die Erfindung ermöglicht die ununterbrochene reibungslose Messung der jeweilig in beliebiger Bohrlochtiefe auftretenden Neigung mit Cbertragung der Meßwerte nach über Tage.
• An Hand der Zeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform der neuen Vorrichtung als Bohrlochneigungsmesser darstellt, wird die Erfindung näher erläutert: Ein Federglied in Gestalt eines Flachstabes z ist an der in Kugellagern gelagerten Welle z befestigt. Am unteren Teil des Flachstabes i befindet sich, in der Höhe verstellbar, ein Gewicht 3. Auf der Welle a sitzt ein Exzentergewicht 4. Aus der Mitte des Flachstabes i herausgerückt ist die schwingfähige Saite 5 auf diesem befestigt. Fest an dem Schutzgehäuse 6 angelenkt ist der Elektromagnet 7, dessen Pole 8 ringförmig ausgebildet sind. Die mittels Kabel nach über Tage geführten Spulenanschlüsse des um die Saite angeordneten Elektromagneten 7 werden elektrisch mit einem an sich bekannten Empfangsgerät verbunden, in dem die Messung vorzugsweise im Rahmen eines Vergleicbsmeßverfahrens durchgeführt wird.
• Der Meßvorgang dabei ist folgender: Das Exzentergewicht 4 spielt in Richtung der Neigung ein, wobei der Flachstab i so gedreht wird, daß- dessen durch das Gewicht 3 in Neigungsrichtung hervorgerufene Durchbiegung eine Spannung der Saite 5 verursacht und damit deren Eigenschwingungszahl verändert. Vom über Tage aufgestellten Empfangsgerät aus wird die im Meßgeber angeordnete Seite 5 mittels des vor ihr angeordneten Elektromagnets 7 in Schwingung versetzt. Sie schwingt mit der ihr eigenen Eigenschwingungszahl, die sich entsprechend der zu messenden Neigung ändert. Diese Frequenzänderung wird entweder direkt mit einem der bekannten Frequenzmesser oder mit Hilfe einer zweiten bekannten im Empfangsgerät erzeugten, veränderlichen, von Hand einstellbaren Schwingung bestimmt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Messung der Neigung in Tiefbohrungen, wobei die zu messende Größe der Neigung in mechanische Schwingungen umgeformt, diese zum Zwecke der Fernleitung im Meßelement in elektrische Schwingungen umwandelt und die neigungsproportionalen Schwingungszahlen über Tage bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß an einem in die Tiefbohrung einzuführenden, die Größe der Neigung aufnehmenden Federglied, vorzugsweise einem einseitig eingespannten Flachstab (i), zur Messung des Federweges eine schwingfähig gespannte Stahlsaite (5) angelenkt ist, deren Eigenschwingungszahl sich entsprechend der jeweiligen Durchbiegung des Federgliedes .proportional der zu messenden Neigung ändert und vor der Saite zum Zwecke der Schwingungserregung und Schwingungsumformung mindestens ein mit einem an sich bekannten, über Tage befindlichen Empfangsgerät elektrisch verbundener Elektromagnet (7) angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das die Neigung aufnehmende Federglied in seiner Längsachse drehbar gelagert ist, so daß die Auslenkung des Federgliedes bei Inanspruchnahme ein und derselben Biegungsachse in beliebiger Richtung möglich ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Federglied exzentrisch zur Drehachse ein Gewicht (q.) angelenkt ist, welches bei Neigung der Drehachse in Richtung der Neigung einspielen kann. q.. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (8) des zur Aufnahme der Schwingungen dienenden Elektromagneten (7) ringförmig um die schwingfähige Saite angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 86 i92.