DE1102612B - Device for measuring and monitoring the speed of the on-site hydraulic drive motor of a deep drilling device - Google Patents
Device for measuring and monitoring the speed of the on-site hydraulic drive motor of a deep drilling deviceInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen und Überwachen der Drehzahl des vor Ort angeordneten hydraulischen Antriebsmotors einer Tief bohrvorrichtung.The invention relates to a device for measuring and monitoring the speed of the before Locally arranged hydraulic drive motor of a deep drilling device.
In der Tiefbohrtechnik werden jetzt Bohrturbinen verwendet, die von der Spülflüssigkeit beaufschlagt werden. Die Turbine befindet sich unmittelbar über dem Bohrer, also tief unten im Bohrloch. Die Spülflüssigkeit, welche zugleich als Arbeitsflüssigkeit dient, wird durch das röhrenförmige Bohrgestänge von den über Tage stehenden Pumpen den Bohrturbinen zugeleitet. Sobald diese Arbeitsflüssigkeit ihre Energie an die Bohrturbine abgegeben, hat, steigt sie in dem Ringraum zwischen dem röhrenförmigen Bohrgestänge und der Bohrlochwand wieder nach oben, wird dort gereinigt und von den Pumpen wieder angesaugt.In deep drilling technology, drilling turbines are now used, which are acted upon by the flushing fluid will. The turbine is located directly above the drill, i.e. deep down in the borehole. The rinsing liquid, which also serves as working fluid, is through the tubular drill rod of the Pumps standing above the surface are fed to the drilling turbines. Once this working fluid has its energy delivered to the drilling turbine, it rises in the annulus between the tubular drill pipe and the borehole wall back up, is cleaned there and sucked in again by the pumps.
Das Bohren tief in der Erde ist eine sehr komplizierte Arbeit. Die Laufcharakteristik einer Bohrturbine ist stärkstens von der Drehzahl abhängig. Hieraus ist ersichtlich, daß mit einer zuverlässigen Drehzahlanzeige die Arbeitsweise im Bohrloch so gesteuert werden kann, daß stets der beste Nutzeffekt herauskommt. Drilling deep in the ground is a very complicated job. The running characteristics of a drilling turbine is highly dependent on the speed. From this it can be seen that with a reliable speed indicator the operation in the borehole can be controlled in such a way that the best efficiency is always achieved.
Bekanntgeworden ist die Anzeige auf elektrischem Wege. Dieses Anzeigeverfahren ist jedoch nicht sehr zuverlässig.The display has become known by electrical means. However, this display method is not very Reliable.
Nach der Erfindung ist nun eine wesentliche Verbesserung dadurch erzielt, daß mit dem Antriebsmotor ein an sich bekannter hydraulischer Impulsgeber verbunden, ist, dessen frequenzmäßig von der Drehzahl des Antriebsmotors abhängigen Impulse über die Arbeitsflüssigkeit ein Überwachungsgerät beaufschlagen, das außerhalb des Bohrloches an die hydraulische Leitung angeschlossen ist.According to the invention, a significant improvement is achieved in that with the drive motor a known hydraulic pulse generator is connected, whose frequency depends on the speed the drive motor-dependent impulses applied to a monitoring device via the working fluid, which is connected to the hydraulic line outside the borehole.
An sich ist die Übertragung von Schallimpulsen durch Wasserstränge bekannt, z. B. bei Schiffskommandoanlagen. Auch sind elektrische Schallsender und Schallempfänger bekannt, die elektrische Ströme in Schall umsetzen und umgekehrt Schall wieder in elektrische Ströme verwandeln. Diese letzteren Anlagen werden ebenfalls auf Schiffen verwendet. Bei Tiefbohrvorrichtungen ist jedoch diese hydraulische Impulsgabe noch nicht vorgeschlagen worden. Aber gerade für dieses Gebiet ist sie besonders zweckvoll, weil bei der Tiefe der Bohrungen die große Fortpflanzungsgeschwindigkeit von Schallwellen in der Flüssigkeit von etwa 1400m/sec besonders gut ausgenutzt werden kann. Die Impulse gelangen also sehr schnell nach über Tage, wo sie von der ausreichend empfindlichen Empfangsapparatur aufgenommen werden.The transmission of sound pulses through strands of water is known per se, e.g. B. in ship command systems. Electric sound transmitters and sound receivers are also known, the electrical currents in Convert sound and, conversely, convert sound back into electrical currents. These latter plants are also used on ships. In the case of deep drilling devices, however, this is hydraulic impulses not yet proposed. But it is particularly useful for this area because at the depth of the bores, the great speed of propagation can be used particularly well by sound waves in the liquid of around 1400m / sec can. The impulses arrive very quickly after days where they are sufficiently sensitive Receiving apparatus are included.
Die Turbinendrehzahl stellt sich immer nach der Turbinenleistung und dem Bohrdruck ein. Die Turbinenleistung ist proportional der Pumpenenergie und wird normalerweise konstant gehalten. Der BohrdruckThe turbine speed is always set according to the turbine power and the drilling pressure. The turbine power is proportional to the pump energy and is normally kept constant. The drilling pressure
Vorrichtung zum Messen und überwachen der Drehzahl des vor Ort angeordnetenDevice for measuring and monitoring the speed of rotation of the on-site
hydraulischen Antriebsmotorshydraulic drive motor
einer Tiefbohrvorrichtunga deep drilling device
Anmelder:Applicant:
Salzgitter Maschinen
Aktiengesellschaft, Salzgitter-BadSalzgitter machines
Aktiengesellschaft, Salzgitter-Bad
Eli Abow, Wladimir SchulginEli Abow, Vladimir Schulgin
und Wladimir Warlamow, Moskau,and Vladimir Varlamov, Moscow,
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
dagegen ist dauernd Änderungen durch den nicht sofort erkennbaren Bohrfortschritt unterworfen und muß laufend einreguliert werden.on the other hand, the drilling progress, which is not immediately recognizable, is subject to constant changes and must are continuously adjusted.
In den. Zeichnungen ist die Erfindung als Beispiel dargestellt worden.In the. Drawings the invention has been shown as an example.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht bzw. einen Längsschnitt durch den Turbinenteil;Fig. 1 shows a side view or a longitudinal section through the turbine part;
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch einen Einzelteil der Turbine;Fig. 2 is a longitudinal section through a detail of the turbine;
Fig. 3 ist ein Schnitt ebenfalls durch einen Einzelteil der Turbine;3 is a section also through a component part of the turbine;
Fig. 4 ist ebenfalls ein Schnitt durch einen Einzelteil der Turbine.Fig. 4 is also a section through an individual part of the turbine.
Fig. S zeigt einen Teil der Apparatur über Tage, und zwar einen Zungenfrequenzmesser, der an die hydraulische Leitung angeschlossen ist;Fig. 5 shows part of the apparatus above ground, namely a tongue rate meter, which is connected to the hydraulic line is connected;
Fig. 6 veranschaulicht eine andere Anzeigevorrichtung über Tage.Figure 6 illustrates another surface display device.
Zunächst sei die Bohrturbine selbst beschrieben; jene an sich bekannte Maschine zum Vor-Ort-Antrieb des Bohrers in tiefen Erdbohrlöchern, die mit der Meßapparatur nach der vorliegenden Erfindung ausgerüstet wird bzw. mit den daran angeschlossenen Regelapparaturen reguliert wird.First, the drilling turbine itself will be described; that known machine for on-site propulsion of the drill in deep earth boreholes equipped with the measuring apparatus according to the present invention is or is regulated with the control equipment connected to it.
Die Bohrturbine besteht gemäß Fig. 1 aus dem Rotor mit seiner Welle α und dem Stator mit seinem Gehäuse b. Die Welle α ist mehrfach gelagert. Gezeichnet sind nur das obere Lager, welches sowohl als Querlager wie auch als Längslager dient und das untere Lager, welches nur als Querlager ausgebildet ist.According to FIG. 1, the drilling turbine consists of the rotor with its shaft α and the stator with its housing b. The shaft α is supported several times. Only the upper bearing, which serves as both a transverse bearing and a longitudinal bearing, and the lower bearing, which is only designed as a transverse bearing, are shown.
Das obere Lager besteht aus Scheiben e, die im Gehäuse b befestigt sind und Scheiben f, die auf derThe upper bearing consists of disks e, which are fixed in the housing b and disks f, which are on the
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Welle α sitzen. Die Scheiben e sind mit Gummi oder einem anderen elastischen Stoff r bewehrt, so daß die Scheiben / nicht auf den stählernen Scheiben e laufen, sondern auf dieser Verkleidung. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, kann die Welle σ weder in axialer noch in radialer Richtung wandern, da die Verkleidung r in beiden Richtungen an den entsprechenden Teilen der Welle α anliegt. Das untere Lager, ein Ouerlager, besteht aus der ebenfalls elastisch ausgebildeten. Auskleidungs, in der die auf der Welle« festsitzende Laufbüchse t gelagert ist.Shaft α sit. The disks e are reinforced with rubber or another elastic material r so that the disks / do not run on the steel disks e , but on this cladding. As can be seen from the drawing, the shaft σ can move neither in the axial nor in the radial direction, since the casing r rests against the corresponding parts of the shaft α in both directions. The lower bearing, an Ouer-bearing, consists of the one which is also designed to be elastic. Lining s in which the liner t, which is tightly seated on the shaft, is supported.
Zwischen dem oberen Lager und dem unteren Lager sitzen die Turbinenstufen u und v. Hierbei sind u die Leitschaufelkränze, die am Gehäuse b befestigt sind, undz' die Laufschaufelkränze, die an der Wellea sitzen. Die von oben in Pfeilrichtung kommende, durch die Turbine fließende Arbeitsflüssigkeit wird von den Leitschaufeln. 11 abgelenkt, so daß sie mit einer Strömungsrichtung unter einem bestimmten Winkel in die darunterliegenden Laufschaufeln ν eintreten. Die Laufschaufeln ν sind wiederum derartig gekrümmt, daß die hindurchfließende Arbeitsflüssigkeit hier einen Teil ihrer Energie abgibt und mit einer durch die Stellung der Lauf schaufeln ν genau bestimmten Austrittsrichtung in die darunterliegenden nächsten Leitschaufeln u übertritt. The turbine stages u and v sit between the upper bearing and the lower bearing. Here u are the guide vane rings, which are fastened to the housing b , undz 'the rotor blade rings, which sit on the shaft a. The working fluid flowing through the turbine, coming from above in the direction of the arrow, is controlled by the guide vanes. 11 deflected so that they enter the underlying rotor blades ν with one flow direction at a certain angle. The rotor blades ν are again curved in such a way that the working fluid flowing through gives off part of its energy here and with an exit direction precisely determined by the position of the rotor blades ν passes into the next below guide vanes u .
In den gebräuchlichen Bohrturbinen sind bis zu 100 derartige Turbinenstufen, wovon jede aus einem Leitschaufelkranz und einem Laufschaufelkranz besteht, hintereinandergeschaltet.In the usual drilling turbines there are up to 100 such turbine stages, each of which consists of a guide vane ring and a rotor blade ring, connected in series.
Hat die Arbeitsflüssigkeit ihre mechanische Energie an die Laufschaufeln abgegeben, so tritt sie aus dem letzten Laufschaufelkranz ν unten aus der Turbinenbeschaufelung heraus und strömt in Pfeilrichtung in die unten bei w hohl ausgebildete Turbinenwelle a, um von hier aus in den Bohrmeißel zu gelangen, der bei χ an die Turbinenwelle α angeschraubt wird. Im Bohrmeißel dient die Arbeitsflüssigkeit dann nur noch als Spülflüssigkeit zum Sauberspülen des Bohrloches. Sie strömt außerhalb des Turbinengehäuses b im Bohrloch nach oben.If the working fluid has given its mechanical energy to the rotor blades, it emerges from the last rotor blade ring ν at the bottom of the turbine blading and flows in the direction of the arrow into the turbine shaft a, which is hollow at the bottom at w , in order to get from here into the drill bit, which follows χ is screwed to the turbine shaft α. In the drill bit, the working fluid then only serves as a flushing fluid for flushing the borehole clean. It flows upward in the borehole outside the turbine housing b.
Am oberen Ende des Turbinengehäuses wird bei y das Bohrgestänge angeschraubt.The drill pipe is screwed on at the upper end of the turbine housing at y.
Es ist eine besondere Eigenart der Bohrturbine, daß das Bohrgestänge stillsteht, während sich nur die Türbinenwelle α mit dem bei χ angeschraubten Bohrmeißel dreht, so daß auf diese Weise die Turbinenwelle α auf der Bohrlochsohle die eigentliche Bohrarbeit leistet.It is a special character of the drilling turbine, that the drill string is stationary while only the Türbinenwelle α with the bolted at χ drill bit rotates, so that α in this manner, the turbine shaft on the bottom hole makes the actual drilling operation.
Fig. 2 zeigt den Kopf einer Bohrturbine, welche im Bohrloch unmittelbar über der Bohrlochsohle arbeitet. α ist die Turbinenwelle, die unten den Bohrer trägt, b ist das Turbinengehäuse, c sind Einbauten im Turbinengehäuse, die bei d die Spül- und Arbeitsflüssigkeit in Pfeilrichtung durchlassen und bei e nach innen hereinragende Scheiben aufweisen, die dazu dienen, die auf der Turbinenwelle sitzenden Scheiben / zu tragen und damit den in der Längsrichtung der Welle a entstehenden Druck des Bohrers und der unten nicht dargestellten Turbinenbeschaufelung übernehmen, g ist die feststehende gelochte Scheibe des Impulsgebers, h ist die mit der Turbinenwelle α umlaufende Scheibe des Impulsgebers.Fig. 2 shows the head of a drilling turbine which operates in the borehole directly above the bottom of the borehole. α is the turbine shaft that carries the drill below, b is the turbine housing, c are built-in components in the turbine housing, which at d allow the flushing and working fluid to pass in the direction of the arrow and at e have inwardly protruding disks which serve to support the turbine shaft seated disks / and thus take over the pressure of the drill and the turbine blades (not shown below ) arising in the longitudinal direction of the shaft a, g is the fixed perforated disk of the pulse generator, h is the disk of the pulse generator that rotates with the turbine shaft α .
Fig. 3 zeigt einen Ringschnitt durch die Scheiben des Impulsgebers. In der feststehenden Scheibe g sind die Öffnungen! in Achsenrichtung angebracht, damit die Flüssigkeit gerade hindurchziehen kann. In der Umlaufscheibe h sind die öffnungen k schräg vorgesehen, damit die hindurchfließende Flüssigkeit nach Möglichkeit nicht oder nur um ein geringes in der Drehrichtung (Pfeil) mitgenommen wird.Fig. 3 shows a ring section through the disks of the pulse generator. In the fixed disk g are the openings! mounted in the axial direction so that the liquid can pull straight through. The openings k are provided obliquely in the rotary disk h so that the liquid flowing through is not carried along or carried along only by a small amount in the direction of rotation (arrow).
Fig. 4 stellt die entsprechenden Impulsgeberscheiben dar, ausgebildet als Turbinenstufe, und zwar h als Laufrad und g als Leitrad. Auch hier sind die Schaufeln, der Bewegung von Flüssigkeit und Umlaufscheibe entsprechend, schräg gerichtet und gekrümmt, um bereits als Turbinenstufe, d. h. Drehmoment erzeugend, zu wirken.Fig. 4 shows the corresponding pulse generator disks, designed as a turbine stage, namely h as an impeller and g as a stator. Here, too, the blades, corresponding to the movement of the liquid and the rotating disk, are directed obliquely and curved in order to act as a turbine stage, ie to generate torque.
In den Fig. 5 und 6 werden in einem kleineren Maßstab im Schema die Apparate über Tage gezeigt. In der Pfeilrichtung durchfließt die Spül- und Arbeitsflüssigkeit die Rohrleitung. 1 ist die Membran, welche die Impulse aus der Flüssigkeit aufzunehmen hat. In Fig. 5 ist diese Membran unmittelbar mit dem mechanischen Zungenfrequenzmesser m verbunden. In Fig. 6 ist im Gehäuse η der telefonartige Apparat untergebracht, welcher die mechanischen Schwingungen der Membran 1 auf bekannte Art und Weise in elektrische Spannungsstöße verwandelt. Diese elektrischen Spannungsstöße werden auf ebenfalls bekannte Art und Weise in dem Verstärker 0 verstärkt und alsdann auf die Anzeigeinstrumente p, q und ζ übertragen, p ist das erwähnte Zeigerinstrument bekannter Bauart, q ist ein akustisches Instrument, etwa ein Summer oder ein Lautsprecher bekannter Bauart, und 3 ist ein Zungenfrequenzmesser, in dem jedoch die Meßzungen elektromagnetisch angeregt werden. Es kann wahlweise jedes dieser Anzeigeinstrumente allein oder in einer beliebigen Paarung verwendet werden.In FIGS. 5 and 6, the apparatuses above ground are shown on a smaller scale in a diagram. The flushing and working fluid flows through the pipeline in the direction of the arrow. 1 is the membrane that has to absorb the impulses from the liquid. In Fig. 5 this membrane is directly connected to the mechanical reed frequency meter m . In Fig. 6, the telephone-like apparatus is housed in the housing η , which converts the mechanical vibrations of the membrane 1 in a known manner into electrical voltage surges. These electrical surges are amplified in the amplifier 0 in a known manner and then transmitted to the display instruments p, q and ζ , p is the mentioned pointer instrument of known design, q is an acoustic instrument, such as a buzzer or a loudspeaker of known design, and 3 is a reed frequency meter in which, however, the measuring reeds are excited electromagnetically. Either of these indicators can be used alone or in any combination.
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| DES50341A DE1102612B (en) | 1956-09-12 | 1956-09-12 | Device for measuring and monitoring the speed of the on-site hydraulic drive motor of a deep drilling device |
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Applications Claiming Priority (1)
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| DES50341A DE1102612B (en) | 1956-09-12 | 1956-09-12 | Device for measuring and monitoring the speed of the on-site hydraulic drive motor of a deep drilling device |
Publications (1)
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