NO126542B

NO126542B -

Info

Publication number: NO126542B
Application number: NO4135/68A
Authority: NO
Inventors: Jean Planche
Original assignee: Schlumberger Prospection
Priority date: 1967-11-02
Filing date: 1968-10-18
Publication date: 1973-02-19
Also published as: DE1803736B2; NL156783B; GB1242252A; US3685158A; NL7803560A; SU480222A3; NL6814910A; OA02917A; FR1549531A; DE1803736A1; ES359793A1

Description

Sonde innretning for bruk i borehull. Probe device for use in boreholes.

Denne oppfinnelse angår generelt en sondeinnretning med dreibare eller ledd-delte armer som brukes til å utføre målinger i borehull og er mer spesielt rettet mot en sondeinnretning med dreibare armer som er i stand til å bli foldet tilbake i bore- This invention relates generally to a probe device with pivotable or articulated arms used to perform measurements in boreholes and is more particularly directed to a probe device with pivotable arms capable of being folded back into boreholes

hullet ved hjelp av fjernstyring. the hole using remote control.

Ved måling av forskjellige parametre i borehull, så som diameter, spesifikk motstand og inklinasjon (dip), anvendes det sonder utstyrt med berørings- eller føleelementer som står i kon- When measuring various parameters in boreholes, such as diameter, specific resistance and inclination (dip), probes equipped with touch or sensing elements are used which stand in con-

takt med veggene i borehullet. Føleelementene kan være forsynt med in line with the walls of the borehole. The sensing elements can be provided with

elektroder eller transdusere, men kan undertiden ha trykkruller eller electrodes or transducers but can sometimes have pressure rollers or

-sko i tilfelle av diametermålinger. -shoes in case of diameter measurements.

I visse sonder blir berøring eller kontakt med veggen oppnådd ved hjelp av lange bladfjærer som er utformet sorn en sirkelbue med sine ender festet til ringer som glir langs hoveddelen av enheten ifølge US-patentene 2.639.512 og 2.669.690. Den viktigste ulempe ved In certain probes, touch or contact with the wall is achieved by means of long leaf springs shaped like a circular arc with their ends attached to rings which slide along the body of the unit according to US Patents 2,639,512 and 2,669,690. The main disadvantage of

denne type sonder er at berørings- eller føleelementene som perma- this type of probes is that the touch or sensing elements that perma-

nent presses mot veggen i borehullet, slites hurtig. Videre er nedsenkning av enheten i borehullet av og til vanskelig. nently pressed against the wall in the borehole, wears quickly. Furthermore, submerging the unit in the borehole is sometimes difficult.

Andre typer sonder som ikke har disse ulemper, er forsynt med berøringselementer montert på dreibare eller hengslede armer som kan lukkes eller sammenklappes når enheten senkes ned i borehullet. I Other types of probes that do not have these disadvantages are provided with touch elements mounted on rotatable or hinged arms that can be closed or folded when the unit is lowered into the borehole. IN

en slik innretning som vist i US-patent 2.876.413 blir berørings-elementets trykk mot veggen bevirket av en skruefjær og blir over- such a device as shown in US patent 2,876,413, the contact element's pressure against the wall is effected by a coil spring and is over-

ført til de dreibare armer gjennom et system av staver og sleider. Dette kraftoverføringssystem er komplisert og ubekvemt. Videre er skruefjæren som må utøve en stor kraft, meget lang. En sonde kon-struert på denne måte, er derfor tung og blir derfor særlig uhen-siktsmessig når det er nødvendig å kombinere forskjellig verktøy eller redskaper for å utføre flere målinger under en nedsenknings-operasjon i et borehull. I tilfelle av skråttløpende eller hellende borehull har videre vekten av sonden en radiell komponent som søker å lukke armene og å redusere trykket av det øvre berøringselement som vil kunne bli fjernet fra veggen. Endelig kan det trykk fra skruefjæren som meddeles berøringselementene gjennom de forskjellige staver og sleider, bevirke unødig slitasje i dreiepunktene eller leddene. En slik sonde er også beskrevet i britisk patent nr. led to the pivoting arms through a system of rods and slides. This power transmission system is complicated and inconvenient. Furthermore, the coil spring, which must exert a large force, is very long. A probe constructed in this way is therefore heavy and is therefore particularly inappropriate when it is necessary to combine different tools or implements in order to carry out several measurements during an immersion operation in a borehole. In the case of sloping or inclined boreholes, the weight of the probe has a radial component which seeks to close the arms and to reduce the pressure of the upper contact element which will be able to be removed from the wall. Finally, the pressure from the coil spring imparted to the contact elements through the various rods and slides can cause unnecessary wear in the pivot points or joints. Such a probe is also described in British patent no.

952.813. 952,813.

Disse sonder omfatter ofte et hydraulisk system for å klap- These probes often include a hydraulic system to clap

pe berøringselementene inntil hoveddelen (US-patent 2.795.856). pe the touch elements to the main part (US patent 2,795,856).

Dette hydrauliske: system omfatter et stempel som er forskyvbart i lengderetningen i en hydraulisk sylinder, hvilket stempel er forbundet med en styredel som ligger an mot endene av armene for å This hydraulic: system comprises a piston which is displaceable in the longitudinal direction in a hydraulic cylinder, which piston is connected to a guide part which rests against the ends of the arms to

dreie disse mot hoveddelen. Det hydrauliske system er plasert i et forseglet hus over den seksjon av hoveddelen som armene er festet til. turn these towards the main body. The hydraulic system is housed in a sealed housing above the section of the main body to which the arms are attached.

Undertiden må det brukes bladfjærer for å presse berørings-elementene bort fra hoveddelen. En slik sonde er beskrevet i US-patent 2.656.613 (fig. 3). Disse fjærer som normalt brukes for kort bevegelse og store krefter, er montert slik at deres frie ender presser mot armene nær deres opplagringstapper. Disse fjærer er forholdsvis tynne for å kunne anbringes mellom armene og hoved- Sometimes leaf springs have to be used to push the touch elements away from the main body. Such a probe is described in US patent 2,656,613 (fig. 3). These springs, which are normally used for short movement and large forces, are mounted so that their free ends press against the arms near their bearing pins. These springs are relatively thin to be placed between the arms and main

delen, og den kraft som meddeles armene, kan ikke være høy. Videre the part, and the force imparted to the arms, cannot be high. Further

vil en stor andel av denne kraft virke på dreietappen, mens bare en mindre del av kraften trykker berøringselementet mot veggen i borehullet. a large proportion of this force will act on the pivot pin, while only a smaller part of the force presses the contact element against the wall of the borehole.

Et formål med denne oppfinnelse er å tilveiebringe en ny og forbedret sondeinnretning med dreibare armer og med betraktelig re-duserte dimensjoner og vekt. One purpose of this invention is to provide a new and improved probe device with rotatable arms and with considerably reduced dimensions and weight.

Et videre formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en sondeinnretning beregnet for anvendelse i sterkt skråttløpende borehull og hvor berøringselementenes trykk-kraft er høy og i det vesentlige konstant. A further purpose of the invention is to provide a probe device intended for use in highly sloping boreholes and where the pressure force of the contact elements is high and essentially constant.

Enda et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny og forbedret sondeinnretning ved hvilken dreiepunktene bare utsettes for små belastninger under den tid som medgår for ut-førelse av målinger.- Another purpose of the present invention is to provide a new and improved probe device in which the pivot points are only exposed to small loads during the time required for carrying out measurements.

Nærmere bestemt angår således denne oppfinnelse en sondeinnretning for bruk i borehull, av den type som omfatter en langstrakt hoveddel, i det minste ett berøringselement som er koblet til hoveddelen ved hjelp av i det minste en hovedarmdel som er forbundet med hoveddelen ved en dreietapp, minst én bladfjaer som More specifically, this invention thus relates to a probe device for use in boreholes, of the type comprising an elongated main part, at least one contact element which is connected to the main part by means of at least one main arm part which is connected to the main part by a pivot, at least one leaf blower which

med en første ende er festet til hoveddelen og med den annen ende ligger an mot et berøringssted enten på ett av berøringselementene eller en av hovedarmdelene for å presse berøringselementet bort fra hoveddelen slik at berøringselementet presses mot veggen i borehullet, et stempel som er forskyvbart i lengderetningen i en hydraulisk sylinder og er innrettet til å påvirke et reguleringselement som er forbundet med hovedarmdelen for svingning av hovedarmdelen mot hoveddelen for derved å bringe berøringselementet inn mot hoveddelen. Det nye og særegne ,ved sondeinnretningen ifølge foreliggende oppfinnelse består i første rekke i at berøringsstedet er plasert with a first end attached to the main part and with the other end abutting against a contact point either on one of the touch elements or one of the main arm parts to press the touch element away from the main part so that the touch element is pressed against the wall of the borehole, a piston which is longitudinally displaceable in a hydraulic cylinder and is arranged to influence a control element which is connected to the main arm part for swinging the main arm part towards the main part to thereby bring the touch element in towards the main part. The new and distinctive feature of the probe device according to the present invention is primarily that the point of contact is located

nær det parti av berøringselementet som berører veggen i borehullet, og at stempelet er plasert i den del av hoveddelen som sett i lengderetningen befinner seg på samme side av dreietappen som berørings-elementet og armdelen. close to the part of the touch element that touches the wall in the borehole, and that the piston is placed in the part of the main part which, viewed longitudinally, is on the same side of the pivot as the touch element and the arm part.

En slik innretning er meget kompakt og lett samtidig som den bruker bladfjærer med berøringspunkter nær berøringselementene, hvilket muliggjør anvendelse av forholdsvis tynne fjærer som derved gir tilstrekkelig plass under de sammenklappede armdeler til å montere en sylinder med stempel for armbevegelsen. Da vekten av sonden er redusert, kan berøringselementene ha lavere anleggskraft, hvilket resulterer i tynnere bladfjærer. Such a device is very compact and light at the same time as it uses leaf springs with contact points close to the contact elements, which enables the use of relatively thin springs which thereby provide sufficient space under the folded arm parts to mount a piston cylinder for the arm movement. As the weight of the probe is reduced, the contact elements can have a lower contact force, resulting in thinner leaf springs.

Olje blir matet til sylinderen fra et kammer plasert i det parti av hoveddelen som ligger på den samme side av dreietappen som berøringselementet og armdelene, hvorved ytterligere reduksjon av dimensjonene og vekten av sondeinnretningen blir oppnådd. Oil is fed to the cylinder from a chamber located in that portion of the main body which is on the same side of the pivot as the contact element and arm parts, whereby further reduction of the dimensions and weight of the probe device is achieved.

En slik sondeinnretning kan lett tilpasses for bruk av to uavhengige par berøringselementer som er plasert jevnt fordelt rundt hoveddelen. Hovedarmdelene for et første par berørings-elementer er koblet til en første hul reguleringsstav og armdelene for et annet par berøringselementer er koblet til en annen reguleringsstav som er aksielt forskyvbar i den første reguleringsstav. De to par berøringselementer kan reguleres uavhengig av hverandre uten økning av sondens dimensjoner og vekt. Such a probe device can easily be adapted to use two independent pairs of touch elements which are placed evenly spaced around the main body. The main arm parts for a first pair of touch elements are connected to a first hollow control rod and the arm parts for another pair of touch elements are connected to another control rod which is axially displaceable in the first control rod. The two pairs of touch elements can be adjusted independently of each other without increasing the probe's dimensions and weight.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen kan en sondeinnretning for inklinasjonsmålinger ytterligere forbedres ved å anvende en leddforbindelse mellom hvert berøringselement og hoveddelen, omfattende bare tre armer istendenfor fire, slik som tidligere kjent, fceks. fra det allerede nevnte britiske patent 952.813. Denne innretning er av den typen hvor hvert berøringselement omfatter en støtte som er dreibart forbundet med hovedarmdelen og en sko som er forskyvbart montert på støtten og hvor den ene ende av skoen er leddforbundet med hoveddelen ved hjelp av to sekundære armer som danner en Y-form. En slik innretning er ifølge oppfinnelsen karakterisert ved at den lange side av Y-formen har samme lengde som hovedarmdelen og at den korte side som har halvparten av den nevnte lengde, er koblet til den ene av reguleringsstavene for å gi skoen en translasjonsbevegelse hvis retning er i hovedsaken vinkelrett på hoved-delens akse. According to another aspect of the invention, a probe device for inclination measurements can be further improved by using an articulated connection between each touch element and the main part, comprising only three arms instead of four, as previously known, fceks. from the already mentioned British patent 952,813. This device is of the type where each touch element comprises a support rotatably connected to the main arm part and a shoe slidably mounted on the support and where one end of the shoe is articulated to the main part by means of two secondary arms forming a Y shape . According to the invention, such a device is characterized by the fact that the long side of the Y-shape has the same length as the main arm part and that the short side, which has half the said length, is connected to one of the regulating rods to give the shoe a translational movement whose direction is in the main case perpendicular to the axis of the main part.

Bladfjærens-trykk mot berøringselementet eller armdelen kan endres ved å forandre vinkelstiIlingen av bladfjæren i forhold til hoveddelen. Den ene ende av bladfjæren er da dreibart forbundet med hoveddelen. Leaf spring pressure against the touch element or the arm part can be changed by changing the angular position of the leaf spring in relation to the main part. One end of the leaf spring is then rotatably connected to the main part.

De særegne trekk og spesielle fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå ytterligere av den følgende beskrivelse som utelukkende er gitt som ikke begrensende eksempel under henvisning til tegningene, av hvilke The distinctive features and special advantages of the invention will be further apparent from the following description, which is given exclusively as a non-limiting example with reference to the drawings, of which

fig.l er et lengdesnitt gjennom en sonde med dreibare fig.1 is a longitudinal section through a probe with swivels

armer i henhold til oppfinnelsen, arms according to the invention,

fig. 2 er et perspektivriss av en av armene i sonden fig. 2 is a perspective view of one of the arms of the probe

på fig. 1, on fig. 1,

fig. 3 er et perspektivriss av en utførelsesdetalj fig. 3 is a perspective view of an embodiment detail

av en sonde med to uavhengige par of a probe with two independent pairs

berøringselementer, touch elements,

fig. 4 er et lengdesnitt gjennom en annen type fig. 4 is a longitudinal section through another type

arrangement ifølge oppfinnelsen som arrangement according to the invention which

kan brukes for inklinasjonsmålinger, can be used for inclination measurements,

og and

fig. 5 er et snitt gjennom en inklinasjonsmålesonde fig. 5 is a section through an inclination measuring probe

i likhet med den på fig. 4, men med similar to that in fig. 4, but with

variabelt trykk av berørings- variable pressure of touch

elementene. the elements.

Under spesiell henvisning til fig. 1 er en innretning i henhold til foreliggende oppfinnelse vist med en langstrakt hoveddel 2 med en motorseksjon 3 ved sin øvre ende og en stempel/sylinder-seksjon 5 ved sin nedre ende. Hoveddelen 2 er innrettet til å heises ned i et borehull ved hjelp av en elektrisk kabel eller en line (ikke vist). With particular reference to fig. 1 is a device according to the present invention shown with an elongated main part 2 with a motor section 3 at its upper end and a piston/cylinder section 5 at its lower end. The main part 2 is arranged to be hoisted down into a borehole by means of an electric cable or a line (not shown).

På den sentrale del av hoveddelen 2 er det festet dreietapper 6 og 8 som stikker ut vinkelrett på lengdeaksen av hoveddelen og er rettet parallelt med hverandre. På disse tapper 6 og 8 er det dreibart montert to hovedarmer 10 henholdsvis 12. Som vist på fig. 2, har hver arm to parallelle sidedeler 14 og 16 som har en innbyrdes avstand fra hverandre. Sidedelen 14 er rett, mens sidedelen 16 har en vinkelarm 18 ved sin ene ende, hvilken vinkelarm er utformet med et spor 20. En sko 22 er forsynt med en trykkrulle 24 og er festet til delene. En rulle 26 er plassert nær skoen 22 mellom sidedelene 14 og 16. Pivot pins 6 and 8 are attached to the central part of the main part 2, which protrude perpendicularly to the longitudinal axis of the main part and are aligned parallel to each other. Two main arms 10 and 12 are rotatably mounted on these pins 6 and 8. As shown in fig. 2, each arm has two parallel side parts 14 and 16 which have a mutual distance from each other. The side part 14 is straight, while the side part 16 has an angle arm 18 at one end, which angle arm is formed with a groove 20. A shoe 22 is provided with a pressure roller 24 and is attached to the parts. A roller 26 is placed near the shoe 22 between the side parts 14 and 16.

Armene 3.0 og 12 er forsynt med sko og trykkruller, slik at sonden kan brukes til å måle diametrene av et borehull. For andre målinger er det selvsagt mulig å erstatte disse sko med berørings-elementer forsynt med transdusere eller elektroder. The arms 3.0 and 12 are provided with shoes and pressure rollers, so that the probe can be used to measure the diameters of a borehole. For other measurements, it is of course possible to replace these shoes with touch elements equipped with transducers or electrodes.

Under fortsatt henvisning til fig. 1 fremgår det at bladfjærer 28 og 30 med mange blader er montert i holdere 32 og 34 With continued reference to fig. 1, it appears that leaf springs 28 and 30 with many leaves are mounted in holders 32 and 34

som kan være festet til hoveddelen 2 ved hjelp av pinner 36. De andre partier av fjærene hviler mot rullene 26. Fjærene 28 og 30 kan være dannet av cirkulære blader med økende lengde plassert side om side for å innta en rettlinjet form når armene 10 og 12 which may be attached to the body 2 by means of pins 36. The other parts of the springs rest against the rollers 26. The springs 28 and 30 may be formed of circular blades of increasing length placed side by side to assume a rectilinear shape when the arms 10 and 12

er i lukket stilling. Disse lineært utviklede fjærer resulterer i minst mulige dimensjoner med å være tilpasset perfekt langs siden av hoveddelen 2. is in the closed position. These linearly developed springs result in the smallest possible dimensions of being fitted perfectly along the side of the main part 2.

En aksiell reguleringsstav 40 er montert i hoveddelen 2 og er i stand til å gli i lengderetningen gjennom føringer 42 og 44. Staven 40 er forsynt med to diametralt motsatte tapper 46 som stikker vinkelrett ut i forhold til stavens akse. Sporene 20 i vinkelarmene 18 griper om tappene 46 på en slik måte at utstrekningen av armene skjer symmetrisk i forhold til lengdeaksen av hoveddelen 2. An axial control rod 40 is mounted in the main part 2 and is able to slide longitudinally through guides 42 and 44. The rod 40 is provided with two diametrically opposite pins 46 which project perpendicularly to the axis of the rod. The grooves 20 in the angle arms 18 grip the pins 46 in such a way that the extension of the arms occurs symmetrically in relation to the longitudinal axis of the main part 2.

På den nedre del 5 av hoveddelen 2 og ende mot ende i forhold til denne er det anordnet en reguleringssylinder 48 og en forrådssylinder 50 som er skilt fra hverandre med en skillevegg 52. Skilleveggen 52 har en passasje 54 som er åpen inn til det indre av reguleringssylinderen 42. En ledning eller et rør 56 er ført fra passasjen 54 til motorseksjonen 3. Forrådssylinderen 50 står også i forbindelse med innsiden av motorseksjonen 3 ved hjelp av en passasje 58 og en ledning 60. For å forenkle tegningen er bare endepartiene av ledningene 56 og 60 vist og er inntegnet med strekede linjer. I reguleringssylinderen 48 forskyves et reguleringsstempel 62 som er forsynt med tetningsringer 66 og utformet med en ansats 64 på hvilken en skruefjær 68 hviler. Dette stempel 62 styrer eller regulerer lukning av hovedarmene 10 og 12 ved å påvirke den aksielle stav 40, slik det skal forklares i det følgende. Et flytende trykkutjevningsstempel 70 glir fritt i sylinderen 50. Dette stempel 70 er forsynt med tetningsringer 72 og kan ha et ringformet mellomrom 74 fylt med smørefett. Stemplet 70 oppdeler sylinderen 50 i et øvre og et nedre kammer, hvilket øvre kammer 76 virker som oljereserve, og det nedre kammer 78 On the lower part 5 of the main part 2 and end to end in relation to this, a regulating cylinder 48 and a supply cylinder 50 are arranged which are separated from each other by a partition wall 52. The partition wall 52 has a passage 54 which is open to the interior of the regulating cylinder 42. A line or pipe 56 is led from the passage 54 to the engine section 3. The supply cylinder 50 is also connected to the inside of the engine section 3 by means of a passage 58 and a line 60. To simplify the drawing, only the end portions of the lines 56 and 60 shown and are drawn in dashed lines. In the regulating cylinder 48, a regulating piston 62 is displaced which is provided with sealing rings 66 and designed with a shoulder 64 on which a coil spring 68 rests. This piston 62 controls or regulates the closing of the main arms 10 and 12 by influencing the axial rod 40, as will be explained in the following. A liquid pressure equalization piston 70 slides freely in the cylinder 50. This piston 70 is provided with sealing rings 72 and may have an annular space 74 filled with lubricating grease. The piston 70 divides the cylinder 50 into an upper and a lower chamber, which upper chamber 76 acts as an oil reserve, and the lower chamber 78

står i forbindelse med borehullets fluida. Den nedre ende av sylinderen 50 kan være forsynt med en beskyttende bunn-nese eller en beslagdel 80. is in contact with the borehole fluid. The lower end of the cylinder 50 can be provided with a protective bottom nose or a fitting part 80.

Motorseksjonen 3 har et hus 4 som inneholder et hydraulisk system som generelt sett omfatter en hydraulisk trykkgenerator, så som en motor, og en pumpe sammen med egnede ventiler (ikke vist). Forskjellige deler av systemet blir styrt elektrisk fra overflaten ved hjelp av kabelen som inneholder flere ledere. Det hydrauliske system leverer olje under trykk til kanalen 56. Trykket kan også oppheves ved hjelp av en magnetventil (ikke vist) som også styres eller reguleres fra overflaten. The engine section 3 has a housing 4 containing a hydraulic system which generally comprises a hydraulic pressure generator, such as an engine, and a pump together with suitable valves (not shown). Different parts of the system are controlled electrically from the surface using the cable which contains several conductors. The hydraulic system supplies oil under pressure to the channel 56. The pressure can also be lifted by means of a solenoid valve (not shown) which is also controlled or regulated from the surface.

Huset 4 inneholder også måleutstyr. På tegningene er det eksempelvis vist et potensiometer 82 hvis glidekontakt drives av en leddestav 84 "festet til en brakett 86 på den aksielle stav 40. Fluidumtetning blir oppnådd ved hjelp av en tetningsring 88. De forskjellige elektriske reguleringsorganer og klemmene på potensio-meteret er forbundet med kontaktstykker 90 som er ført gjennom den øvre del av huset 4 for å tilkobles kabellederne. House 4 also contains measuring equipment. The drawings show, for example, a potentiometer 82 whose sliding contact is operated by a connecting rod 84 "attached to a bracket 86 on the axial rod 40. Fluid sealing is achieved by means of a sealing ring 88. The various electrical control devices and the clamps on the potentiometer are connected with contact pieces 90 which are passed through the upper part of the housing 4 to connect the cable conductors.

Under bruk kan hovedarmene lukkes eller sammenklappes, særlig under nedsenkning i et borehull. Det hydrauliske system blir satt i funksjon og blir forsynt med fluidum fra forrådssylinderen 76 gjennom passasjen 58 og ledningen 60. Fluidum under trykk blir så levert gjennom ledningen 56 og passasjen 54 til reguleringssylinderen 48 under stemplet 62. Fluidumtrykket avstedkommer en oppadrettet kraft på reguleringsstemplet 62 og staven 40. Kraften blir gjennom tappene 46 meddelt endepartiene 18 av armene 10 og 12 slik at disse bringes til å dreie seg innad om dreietappene 6 og 8. Når det er frembrakt tilstrekkelig oppadrettet kraft mot staven 40, til å overvinne fjærenes 28 og 30 utadpresning av armene, vil disse foldes ned til vertikal stilling langs hoveddelen 2. Når det utføres målinger i borehullet, blir fluidumtrykket redusert under stemplet 62, og dette vil gå tilbake til en lavere stilling under innvirkning av skruefjæren 68 når det er en klaring mellom den nedre ende av staven og stemplet, for å muliggjøre dreie-bevegelse av armene. Armene 10 og 12 vil dreies utad under innvirkning av fjærene 28 og 30 inntil rullene 24 kommer i anlegg mot borehullets vegger. Under en måleoperasjon er dreietappene 6 og 8 samt tappene 46 på den aksielle stav 40 utsatt for meget liten slitasjevirkning fordi de punkter i hvilke den utadrettede kraft påtrykkes av fjærene 28 og 30 på armene 10 og 12, ligger meget nær rullene 24. During use, the main arms can be closed or folded, especially during immersion in a borehole. The hydraulic system is put into operation and is supplied with fluid from the supply cylinder 76 through the passage 58 and the line 60. Fluid under pressure is then delivered through the line 56 and the passage 54 to the regulating cylinder 48 below the piston 62. The fluid pressure produces an upward force on the regulating piston 62 and the rod 40. The force is communicated through the pins 46 to the end parts 18 of the arms 10 and 12 so that these are caused to rotate inwards about the pivot pins 6 and 8. When sufficient upward force has been produced against the rod 40, to overcome the outward compression of the springs 28 and 30 of the arms, these will be folded down to a vertical position along the main part 2. When measurements are made in the borehole, the fluid pressure is reduced below the piston 62, and this will return to a lower position under the action of the coil spring 68 when there is a clearance between the lower end of the rod and piston, to enable turning movement of the arms. The arms 10 and 12 will be rotated outwards under the influence of the springs 28 and 30 until the rollers 24 come into contact with the borehole walls. During a measuring operation, the pivot pins 6 and 8 as well as the pins 46 on the axial rod 40 are exposed to very little wear because the points at which the outward force is applied by the springs 28 and 30 on the arms 10 and 12 are very close to the rollers 24.

Det vil således være klart at slitasje av disse forskjellige deler er minimal. Videre skal bemerkes de meget små dimensjoner av en slik sonde og dens enkle konstruksjon. Den aksielle reguleringsstav tillater spesielt at stemplet 62 plasseres i den nedre del av sonden, idet stemplet ikke lengre utøver noen skyvekraft. Plassering av oljeforrådssylinderen 76 i den nedre del av hoveddelen 2 muliggjør en ytterligere reduksjon av sondens dimensjoner. It will thus be clear that wear and tear on these various parts is minimal. Furthermore, the very small dimensions of such a probe and its simple construction should be noted. The axial control rod allows in particular the piston 62 to be placed in the lower part of the probe, as the piston no longer exerts any pushing force. Placing the oil supply cylinder 76 in the lower part of the main part 2 enables a further reduction of the probe's dimensions.

Skjønt bare to armer er vist på fig. 1, kan denne innretning tilpasses en konstruksjon med fire armer, hvor hvert par av armer er uavhengig av det annet, slik at det dannes en dobbelt passer-lignende anordning. I virkeligheten er det tilstrekkelig å anordne to aksielle reguleringsstaver, den ene inne i den annen, men hver av stavene koblet til et par armer. Although only two arms are shown in fig. 1, this device can be adapted to a construction with four arms, where each pair of arms is independent of the other, so that a double passer-like device is formed. In reality, it is sufficient to arrange two axial control rods, one inside the other, but each of the rods connected to a pair of arms.

To aksielle staver 40a og 40b er vist på fig. 3. Staven 40a er i likhet med staven 40 på fig. 1 forsynt med to diametralt mot-stående tapper 46a. Staven 40a er hul og har to langsgående slisser 100 plassert i et plan vinkelrett på aksen for tappene 46a. En annen reguleringsstav 40b, som er i stand til å opptas tele-skopisk i staven 40a, har et tverrgående hull i hvilket det er montert en aksel 46b som er ført gjennom de langsgående slisser' 100 i akselen 46a. Reguleringsstavene er montert på hoveddelen 2 av sonden på identisk samme måte som vist på fig. 1, men er forsynt med to ytterligere hovedarmer med bladfjærer og plassert i et plan vinkelrett på det plan som ligger gjennom armene 10 og 12. Sporene 20 i armene 10 og 11 griper om tappene 46a, mens sporene på de ytterligere armer griper om akselen 46b. På denne måte blir det oppnådd en sonde med to identiske armpar av meget enkel ut-førelse. Spesielt skal det bemerkes at de fire armer er identiske med den som er vist på fig. 2, hvorved det blir mulig å oppnå en reduksjon i fremstillingsomkostningene. Braketter 86a og 86b kan være festet på de respektive staver 40a og 40b på slik måte at de styrer to forskjellige potensiometere som gir avlesninger ved-rørende de to hoveddiametere i et borehull. Two axial rods 40a and 40b are shown in fig. 3. The rod 40a is similar to the rod 40 in fig. 1 provided with two diametrically opposed studs 46a. The rod 40a is hollow and has two longitudinal slots 100 located in a plane perpendicular to the axis of the pins 46a. Another regulating rod 40b, which is able to be received telescopically in the rod 40a, has a transverse hole in which is mounted a shaft 46b which is passed through the longitudinal slots' 100 in the shaft 46a. The regulating rods are mounted on the main part 2 of the probe in identically the same way as shown in fig. 1, but is provided with two further main arms with leaf springs and placed in a plane perpendicular to the plane which lies through the arms 10 and 12. The grooves 20 in the arms 10 and 11 grip the pins 46a, while the grooves of the further arms grip the shaft 46b . In this way, a probe with two identical pairs of arms of very simple design is obtained. In particular, it should be noted that the four arms are identical to the one shown in fig. 2, whereby it becomes possible to achieve a reduction in manufacturing costs. Brackets 86a and 86b can be attached to the respective rods 40a and 40b in such a way that they control two different potentiometers which give readings relating to the two main diameters in a borehole.

Fig. 4 viser en annen utførelsesform for denne oppfinnelse som er meget velegnet for inklinasjonsmålinger. En slik sonde bærer fire berøringselementer, hvorav bare to er vist for å forenkle tegningen. På lignende måte som i den på fig. 1 viste ut-førelse har en langstrakt hoveddel 2a ved sin øvre del en tett hus- eller kapselseksjon 4a og ved sin nedre del en reguleringssylinder 48a og en forrådssylinder 50a adskilt med en skillevegg 52a. I disse to sylindre 48a og 50a kan det henholdsvis gli et reguleringsstempel 62a og et trykkutjevningsstempel 70a. Bladfjærer 28a og 30a er festet til hoveddelen 2a ved hjelp av de respektive holdere 32a og 34a og har sine frie ender i anlegg mot berøringselementene 102 og 104. Fig. 4 shows another embodiment of this invention which is very suitable for inclination measurements. Such a probe carries four touch elements, only two of which are shown to simplify the drawing. In a similar way as in the one in fig. 1, an elongated main part 2a has at its upper part a tight housing or capsule section 4a and at its lower part a regulating cylinder 48a and a supply cylinder 50a separated by a partition wall 52a. In these two cylinders 48a and 50a, a regulating piston 62a and a pressure equalization piston 70a can respectively slide. Leaf springs 28a and 30a are attached to the main part 2a by means of the respective holders 32a and 34a and have their free ends in contact with the contact elements 102 and 104.

Hovedarmer 10a og. 12a er hengslet eller dreibart forbundet med dreietapper 6a og 8a. Hver av disse armer lOa og 12a består av to sidedeler, hvorav den ene har en bøyet vinkelarm med et spor som griper om en tapp 46a på en aksiell stav 40a. Main arms 10a and. 12a is hinged or rotatably connected with pivots 6a and 8a. Each of these arms 10a and 12a consists of two side parts, one of which has a bent angle arm with a groove that grips a pin 46a on an axial rod 40a.

Berøringselementene 102 og 104, som kan være forsynt med måleelektroder, er forskyvbart montert på støtter 106 og 108. Disse støtter er dreibart forbundet med hovedarmer ved hjelp av dreietapper 110 og 112. De nedre ender av berøringselementene 102 og 104 er dreibart forbundet med hoveddelene 2a ved hjelp av et system av Y-formede armsystemer, hvert av hvilke systemer har en langside 114 eller 116 med samme lengde som hovedarmene lOa og 12a og en kortside 118 eller 120. Hver av langsidene 114 eller 116 har tre dreieforbindelser: En dreietapp 122 eller 124 er opplagret på berøringselementet, en annen dreietapp 126 eller 128 glir i en langsgående sliss 130 eller 132 i hoveddelen 2a, den sentrale dreietapp 134 eller 136 er plassert med lik avstand fra dreietappene 122 og 126 (eller 124 og 128) og er opplagret i kortsidene 118 eller 120. Kortsidene 118 eller 120 er dreibare om dreiepunkter eller -tapper 138 eller 140 på hoveddelen 2a og har to sidedeler med ulik lengde hvorav den lengste har en vinkelarm og et spor som står i inngrep med en av de to nederste tapper 142 på den aksielle stav 40a. Avstanden mellom dreietappene 134 og 138 på kortsiden 118 er halvparten av avstanden mellom dreietappene 122 og 126 på langsiden 114. Det samme er tilfellet for Y-systemet for berøringselementet 104. Lengden av den aksielle stav 40a mellom tappene 46a og 142 er lik avstanden mellom dreiepunktene 6a og 138 (eller 8 og 140). Hvis dreiepunktene 8a, 112, 124, 128, 136 og 140 blir betegnet henholdsvis A, B, C, D, E, F, vil man som følge av konstruksjonen av armene ha AB=CD=2EF=2EC=2DE. Videre forblir siden EF parallell med armen AB. Resultatet er at DFC er en rettvinklet trekant med DC som hypotenus. På den annen side er - siden DFE er en likebenet trekant - vinkelen FDE lik vinkelen EFD som på sine side er lik DAF. Firkanten ABCD er derfor et likebenet trapes, og BC, dvs. berøringselementet, forblir parallelt med AD, eller med sondens akse. Følgelig vil berørings-elementene adskilles eller bevege seg ut fra sonden med en bevegelse vinkelrett på lengdeaksen og forblir konstant parallelle med denne akse. The touch elements 102 and 104, which may be provided with measuring electrodes, are displaceably mounted on supports 106 and 108. These supports are rotatably connected to main arms by means of pivot pins 110 and 112. The lower ends of the touch elements 102 and 104 are rotatably connected to the main parts 2a by means of a system of Y-shaped arm systems, each of which systems has a long side 114 or 116 of the same length as the main arms 10a and 12a and a short side 118 or 120. Each of the long sides 114 or 116 has three pivot connections: A pivot pin 122 or 124 is supported on the touch element, another pivot pin 126 or 128 slides in a longitudinal slot 130 or 132 in the main part 2a, the central pivot pin 134 or 136 is placed equidistant from the pivot pins 122 and 126 (or 124 and 128) and is supported in the short sides 118 or 120. The short sides 118 or 120 are rotatable about pivot points or pins 138 or 140 on the main part 2a and have two side parts of different lengths, of which the longest h ar an angle arm and a slot that engages with one of the two bottom pins 142 on the axial rod 40a. The distance between the pivot pins 134 and 138 on the short side 118 is half the distance between the pivot pins 122 and 126 on the long side 114. The same is the case for the Y system of the touch element 104. The length of the axial rod 40a between the pins 46a and 142 is equal to the distance between the pivot points 6a and 138 (or 8 and 140). If the pivot points 8a, 112, 124, 128, 136 and 140 are denoted respectively A, B, C, D, E, F, as a result of the construction of the arms, you will have AB=CD=2EF=2EC=2DE. Furthermore, the side EF remains parallel to the arm AB. The result is that DFC is a right triangle with DC as the hypotenuse. On the other hand - since DFE is an isosceles triangle - the angle FDE is equal to the angle EFD which in turn is equal to DAF. The square ABCD is therefore an isosceles trapezoid, and BC, i.e. the element of contact, remains parallel to AD, or to the axis of the probe. Accordingly, the contact elements will separate or move out from the probe with a movement perpendicular to the longitudinal axis and remain constantly parallel to this axis.

Sonden har også to andre berøringselementer plassert i et plan som går gjennom lengdeaksen for hoveddelen 2a og vinkelrett på figurens snittplan. Disse berøringselementer sammen med deres dreibare armer er på enhver måte identisk med berøringselementene 102 og 104 og er festet på en annen reguleringsstav som forskyves inne i staven 40a, slik som vist på fig. 3. Således blir det på spesielt enkel måte oppnådd en inklinasjonsmåleprobe med to uavhengige par berøringselementer som tilfredsstiller de bevegelses-betingelser som tidligere er omtalt. Spesielt skal det bemerkes at det anvendte leddsystem tillater tilstrekkelig åpen plass for blad-fjærene, hvorved det blir mulig å anvende denne innretning uten å øke de radielle dimensjoner av sonden. Videre skal det bemerkes at trykkraften av fjærene meddeles direkte til den indre overflate av berøringselementene på slik måte at de forskjellige dreiepunkter blir utsatt for minst mulig slitasjekraft under den tid som medgår for utførelse av målinger. Endelig er vekt og dimensjoner blitt redusert praktisk talt med halvdelen i forhold til konvensjonelle sonder. For å gjøre dette resultat best mulig, er det under frem-stillingen av de forskjellige deler mulig å utføre disse av lett-metaller, så som titan. The probe also has two other touch elements placed in a plane that passes through the longitudinal axis of the main part 2a and perpendicular to the section plane of the figure. These touch elements together with their rotatable arms are in every way identical to the touch elements 102 and 104 and are fixed on another regulating rod which is displaced inside the rod 40a, as shown in fig. 3. Thus, an inclination measuring probe with two independent pairs of contact elements which satisfy the movement conditions previously mentioned is obtained in a particularly simple way. In particular, it should be noted that the joint system used allows sufficient open space for the leaf springs, making it possible to use this device without increasing the radial dimensions of the probe. Furthermore, it should be noted that the compressive force of the springs is communicated directly to the inner surface of the contact elements in such a way that the various pivot points are exposed to the least possible wear force during the time required for carrying out measurements. Finally, weight and dimensions have been reduced practically by half compared to conventional probes. In order to make this result the best possible, during the production of the various parts it is possible to make them of light metals, such as titanium.

Det er også mulig å anordne forskjellige fjærholdekonstruk-sjoner på en slik måte at fjærtrykket kan varieres i overensstemmelse med karakteren av måleoperasjonen (f.eks. diameter, deviasjon). Holderne 32a og 34a, som kan dreie seg om dreietapper 6a og 8a, er låst ved hjelp av pinner 146 og 148. Ved å anordne flere pinnehull, så som 150 og 152, for disse pinner 146 og 148 er det mulig å plassere den indre endedel av fjærene 28a og 30a med forskjellige vinkler. Det er således mulig å velge større trykk for tilfeller med stor diameter og sterk deviasjon. It is also possible to arrange different spring holding constructions in such a way that the spring pressure can be varied in accordance with the nature of the measuring operation (e.g. diameter, deviation). The holders 32a and 34a, which can revolve around pivots 6a and 8a, are locked by means of pins 146 and 148. By arranging several pin holes, such as 150 and 152, for these pins 146 and 148 it is possible to place the inner end part of the springs 28a and 30a with different angles. It is thus possible to choose a larger pressure for cases with a large diameter and strong deviation.

For å oppnå flere trykk av berøringselementene, er det også mulig å anvende fjærsett med forskjellig fjærkraft. Det er da tilstrekkelig å velge de fjærer som er.passende for betingelsene i borehullet og å montere dem på hoveddelen ved hjelp av pinnene 146-148 på dreietappene 6a-8a. In order to achieve several pressures of the touch elements, it is also possible to use spring sets with different spring forces. It is then sufficient to select the springs which are suitable for the conditions in the borehole and to mount them on the main part by means of the pins 146-148 on the pivots 6a-8a.

Det skal bemerkes hvor lett disse fjærer kan utskiftes sammenlignet med tidligere kjente innretninger hvor skruefjæren som bestemmer adskillelsen eller utstrekningen av hovedarraene, It should be noted how easily these springs can be replaced compared to previously known devices where the coil spring which determines the separation or extent of the main arrays,

var plassert inne i sondedelen. was located inside the probe part.

Fig. 5 viser en inklinasjonsmålesonde med fire berørings-elementer og hvor fjærtrykket kan fjernstyres. På hoveddelen 2b er det dreibart montert berøringselementer 102b og 104b som adskilles under innvirkning av fjærer 28b og 30b på samme måte som beskrevet under henvisning til fig. 4. Denne utførelsesform er videre forsynt med en reguleringsinnretning for fjærtrykket. Holderne 32b og 34b for fjærene 28b og 30b er montert på dreietapper 6b og 8b. Ved den øvre ende av holderne er det montert ruller 202 og 204 som hviler på skråplan som dannes av den indre flate av en sleide 206. Skråplanene eller -flatene er skråttstilt i forhold til aksen for sonden ved sin øvre del og er parallelle med denne akse ved sin nedre del. Sleiden 206 er festet på en sentral stav 208 som er forskyvbar i den aksielle reguleringsstav 40. I virkeligheten består staven 40b av to konsentriske rør, Fig. 5 shows an inclination measuring probe with four touch elements and where the spring pressure can be remotely controlled. On the main part 2b, touch elements 102b and 104b are rotatably mounted which are separated under the influence of springs 28b and 30b in the same way as described with reference to fig. 4. This embodiment is further provided with a regulation device for the spring pressure. The holders 32b and 34b for the springs 28b and 30b are mounted on pivots 6b and 8b. At the upper end of the holders, rollers 202 and 204 are mounted which rest on an inclined plane formed by the inner surface of a slide 206. The inclined planes or surfaces are inclined relative to the axis of the probe at its upper part and are parallel to this axis at its lower part. The slide 206 is fixed on a central rod 208 which is displaceable in the axial control rod 40. In reality, the rod 40b consists of two concentric tubes,

som vist på fig. 3, med røret 40b i dette tilfelle utformet med en boring i hvilken en sentral stav 208 er opptatt. Denne sentrale stav 208 har en flens 210, og dens nedre ende er innskrudd i et reguleringsstempel 212. Stemplet 212 er dobbeltvirkende, dvs. as shown in fig. 3, with the tube 40b in this case designed with a bore in which a central rod 208 is occupied. This central rod 208 has a flange 210, and its lower end is screwed into a regulating piston 212. The piston 212 is double-acting, i.e.

at olje under trykk kan påtrykkes etter valg mot dets nedre overflate eller dets øvre overflate. Stemplet 212 kan beveges i sylinderen 214 med passasje 54b og 216 som er i stand til vekselvis å være forbundet med utgangen av en hydraulisk trykkgenerator plassert i det øvre hus 4b av verktøyet. En tetningsring 218 for-hindrer fluidum-lekkasje mellom sylinderen 214 og den sentrale stav 208. På lignende måte som ved de tidligere beskrevne utførelses-former har hoveddelen en forrådssylinder som er lukket med et flytende stempel 70b ved sin nedre del. that oil under pressure can be applied as desired against its lower surface or its upper surface. The piston 212 is movable in the cylinder 214 with passages 54b and 216 capable of being alternately connected to the output of a hydraulic pressure generator located in the upper housing 4b of the tool. A sealing ring 218 prevents fluid leakage between the cylinder 214 and the central rod 208. In a similar way to the previously described embodiments, the main part has a supply cylinder which is closed with a floating piston 70b at its lower part.

På fig. 5 er sonden vist i målestilling med maksimal blad-fjærkraft. For å redusere berøringselementenes trykk, blir olje levert til den nedre del av reguleringssylinderen 214. Stemplet beveger seg oppad og påvirker den sentrale stav 208 som beveger sleiden 206. Rullene 202 og 204 kan bevege seg utad fra sondens akse, og holderne 32b og 34b kan dreie seg om dreietappene 6b og 8b, hvorved den kraft som påtrykkes fra fjærene 28b og 30b på berøringselementene 102b og 104b, blir redusert. Stemplet 212 forblir i den høyde som er bevirket av det ønskede trykk hvis den hydrauliske trykkgenerator stoppes. Det minste trykk blir oppnådd når rullene 202 og 204 i holderne hviler på de deler av skrå-flåtene som er parallelle med aksen for sonden. I denne stilling befinner flensen 210 seg ved enden av sin bevegelsesbane på den nedre flate av den aksielle stav 40b med berøringselementene i maksimal avstand fra hverandre. Hvis en oppadstigende bevegelse fortsatt bevirkes av stemplet 212, vil flensen 210 skyve den aksielle stav 40b oppad og lukke eller sammenklappe, berørings-elementene. Åpnings- eller reverseringsbevegelsen av berørings-elementene blir oppnådd ved å tilføre olje under trykk i den øvre del av reguleringssylinderen 214. Stillingen av den sentrale stav 208 kan indikeres ved hjelp av et potensiometer (ikke vist), som f.eks. kan være plassert i det forseglede hus 3b og hvor glide-kontakten er festet til denne sentrale stav ved hjelp av en meka-nisme i likhet med den som brukes for diametermåling (staven 84b på fig. 1). In fig. 5, the probe is shown in the measurement position with maximum leaf-spring force. To reduce the pressure of the contact elements, oil is supplied to the lower part of the control cylinder 214. The piston moves upward and affects the central rod 208 which moves the slide 206. The rollers 202 and 204 can move outward from the axis of the probe, and the holders 32b and 34b can revolve around the pivots 6b and 8b, whereby the force exerted by the springs 28b and 30b on the contact elements 102b and 104b is reduced. The piston 212 remains at the height effected by the desired pressure if the hydraulic pressure generator is stopped. The least pressure is achieved when the rollers 202 and 204 in the holders rest on the parts of the inclined rafts which are parallel to the axis of the probe. In this position, the flange 210 is at the end of its travel path on the lower surface of the axial rod 40b with the contact elements at the maximum distance from each other. If an upward movement is still effected by the piston 212, the flange 210 will push the axial rod 40b upwards and close or collapse the contact elements. The opening or reversing movement of the touch elements is achieved by supplying oil under pressure in the upper part of the control cylinder 214. The position of the central rod 208 can be indicated by means of a potentiometer (not shown), which e.g. can be located in the sealed housing 3b and where the sliding contact is attached to this central rod by means of a mechanism similar to that used for diameter measurement (rod 84b in Fig. 1).

Oppfinnelsen er selvsagt ikke begrenset til de ovenfor om-talte detaljer. De få eksempler som er illustrert på tegningen, viser i virkeligheten at oppfinnelsen kan tilpasses mange forskjellige sondetyper med to eller fire berøringselementer, sonder for diametermåling eller inklinasjonsmåling (dip measurements) og sonder med fast eller variabelt trykk av berøringselementene. Berøringselementene kan være forsynt med elektroder eller hvilke som helst andre transdusere i overensstemmelse med den type målinger som ønskes. The invention is of course not limited to the above-mentioned details. The few examples illustrated in the drawing show in reality that the invention can be adapted to many different probe types with two or four touch elements, probes for diameter measurement or inclination measurement (dip measurements) and probes with fixed or variable pressure of the touch elements. The touch elements can be provided with electrodes or any other transducers in accordance with the type of measurements desired.

Claims

1. Probe device for use in boreholes and comprising an elongated main part (2), at least one contact element (22) which is connected to the main part by means of at least one main arm part (10) which is connected to the main part by a pivot (6 ), at least one leaf spring (28) which with a first end (32) is attached to the main part and with the other end rests against a contact point (26) either on one of the contact elements (22) or one of the main arm parts (10) in order to pushing the touch element away from the main part so that the touch element is pressed against the wall of the borehole, a piston (62) which is longitudinally displaceable in a hydraulic cylinder (48) and is arranged to act on a control element (40) which is connected to the main arm part (10) for swinging the main arm part towards the main part to thereby bring the contact element (22) in towards the main part, characterized in that the contact point (26) is placed close to the part (24) of the contact element (22) which touches the wall in the borehole, and that the piston (62) is placed in the part (5) of the main part which, viewed longitudinally, is on the same side of the pivot pin (6) as the contact element (22) and the arm part (10).

2. Device according to claim 1, characterized in that oil is fed to the cylinder (48) from a storage chamber (76) placed in the part (5) of the main part as seen in the longitudinal direction, located on the same side of the pivot pin (6) as the contact element (22) and the arm part (10), and that one side of the chamber is formed by a floating piston (70).

3. Device according to claim 1 or 2, comprising two independent pairs of touch elements which are placed evenly distributed around the main part, characterized in that the main arm parts for the first pair of touch elements are connected to a first hollow control rod (40a), and the arm parts for the second pair of touch elements is connected to another control rod (40b) which is axially displaceable in the first control rod.

4. Device according to claim 3, in which each touch element comprises a support (106) which is rotatably connected to the main arm part (10a) and a shoe (102) which is displaceably mounted on the support, where one end of the shoe is articulated with the main part by means of two secondary arms (114, 118) which form a Y-shape, characterized in that the long side (114) of the Y-shape has the same length as the main arm part (10a), and that the short side (118) which has half the said length, is connected to one of the regulating rods (40a, 40b) to give the shoe a translational movement whose direction is essentially perpendicular to the axis of the main part.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mentioned first end (32b) of the leaf spring (28b) is rotatably connected to the main part in order to assume different adjustable angular positions in relation to the main part, which positions correspond to different pressures of the spring against the touch element (102b).