DE3208469C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine versenkbare Verankerungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Sonde kann beispielsweise mit seismischen Meßfühlern (Geophonen oder Hydrophonen) ausgestattet sein, um seismische Wellen vom Longitudinaltyp (Wellen P) oder vom Transversaltyp (Wellen S) aufzunehmen, welche von einer Quelle für seismische Erschütterungen über­ tragen wurden, wobei die Quelle sich an der Erdoberfläche benachbart dem Bohrloch befindet. Die Meßfühler (capteurs) bzw. Meßwandler der Sonde stellen Wellen, die direkt von der Oberfläche stammen, sowie Echos der gegen die re­ flektierenden unterirdischen Schichten ausgesandten Wellen fest. Die direkten Wellen werden benutzt, um die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit in den durch­ setzten Böden zu bestimmen, sowohl hinsichtlich der P- Wellen wie hinsichtlich der S-Wellen (akustisches Kern­ bohren). Die von den Meßfühlern der Sonde empfangenen Echos ermöglichen es, den realen Ort der unterirdischen Reflektoren zu lokalisieren und gegebenenfalls die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeiten in gewissen Zonen abzuschätzen, die unterhalb des Sondierungsloches sich befinden.

Die Sonde kann auch mit Sendern und Empfängern für akusti­ sche Wellen ausgestattet sein, die es ermöglichen, gewisse Charakteristiken der von der Sondierungsbohrung durch­ setzten Böden benachbart hiervon zu bestimmen (akustische Diagraphie).

Die Systeme, die die Verankerung der in die Löcher oder Bohrlöcher am Ende eines Kabels herabgelassenen Einrich­ tungen ermöglichen, umfassen im allgemeinen ein oder mehrere Schwenkarme, die man nach Wunsch durch die An­ triebseinrichtungen schließen oder öffnen kann. Diese Einrichtungen können rein mechanisch sein und beispiels­ weise eine endlose Schnecke umfassen, die unter Drehung durch einen Elektromotor angetrieben wird, der von der Oberfläche aus gesteuert wird. In diesem Fall wird durch die Drehung der Schnecke eine Spindelmutter verschoben, mit der ein oder mehrere mit Schwenkarmen feste Gelenk­ stangen verbunden sind. Aus Sicherheitsgründen, damit die Arme immer zurückgezogen werden können, selbst bei Stillstand des Antriebsmotors, bevorzugt man im allge­ meinen, die Enden der Gelenkstangen an einem Ring zu befestigen, gegen den sich eine Feder abstützt. Bei dessen Entspannung wird der Ring beaufschlagt und ein Spreizen der Arme hervorgerufen. Der Motor wird nur zum Schließen der Arme verwendet. Die Verschiebung der durch Drehung der endlosen Schnecke gesteuerten Mutter führt zu einer Entfernung des Ringes und zur Kompression der Feder. Bei Stillstand des Motors läuft der Ring zurück, begleitet von einer Kompression der Feder, wodurch die Arme angenähert werden. Benutzt man einen solchen Aufbau, so ist die Abstützkraft der Arme gegen die Wandungen des Bohrlochs um so geringer, je weiter sie gespreizt sind und je mehr die Feder entspannt ist; sie kann selbst un­ zureichend werden, um eine korrekte Verankerung der Son­ dierungsvorrichtung gegen die Wandung des Bohrlochs sicher­ zustellen.

Bei anderen bekannten Systemen, bei denen die Antriebsein­ richtungen es ermöglichen, daß die Arme verschwenken, sind diese von der hydraulischen Bauart. Ein Elektromotor nimmt eine hydraulische Pumpe mit und speist mit Fluid unter Druck entweder einen einzigen Stellzylinder, der die aus endloser Schnecke und Mutter bestehende Anordnung ersetzt und auf Gelenkstangen wirkt oder Stellzylinder, die direkt auf die Schwenkarme einwirken. Die Systeme mit hydraulischer Steuerung sind vorteilhaft, da die auf die Arme ausgeübte Kraft unabhängig von dem Ausmaß ihres Spreizens bezogen auf den Sondenkörper ist; sie sind aber schwierig in dem Maße zu verwirklichen, wie sie hydrau­ lische Pumpen verwenden, deren Arbeitsweise aufgrund harter Bedingungen von Druck und Temperatur, wie sie am Boden eines Bohrlochs herrschen, schwieriger wird. Es ist nämlich bekannt, daß in einem Sondierungsbohrloch auf 3000 m Tiefe beispielsweise bei einer Schlammdichte von 1,3 der statische Druck 40 MPa erreichen kann und die Temperatur bis auf 150 oder 200°C steigen kann; unter diesen Bedingungen ist es schwierig, daß die Flüssigkeit des Pumpkreises eine ausreichende Viskosität beibehält.

Bekannt ist ein System zum Verankern eines Bohrlochwerkzeugs (US-PS 36 61 205), welches bewegliche Arme umfaßt, die hydraulischen Steuereinrichtungen zugeordnet sind und einen Elektromotor, Einrichtungen zum Ausgleichen des statischen Drucks sowie Einrichtungen, um den Beaufschlagungsdruck der Schuhe gegen die Bohrlochwandungen zu begrenzen, auf­ weist. Hierbei wirkt dieses retarierte Rückschlagventil mit Feder nur in einer Richtung.

Außerdem wird nicht verkannt, daß es aus der FR-PS 21 38 335 bekannt ist, eine Bohrlochsonde mit zwei Exzenterarmen vorzusehen, die auf ein und der gleichen Seite des Körpers der Sonde angeordnet sind und durch Verschwenken um eine Achse sich spreizen können. Das Spreizen erfolgt durch Blattfedern. Die Stellzylinder werden lediglich verwendet, um die Arme wieder zu schließen, indem die Federn zusammen­ gedrückt werden. Die Stangen arbeiten mit den Armen lediglich intermittierend zusammen. Im übrigen sind die Stellzylinder über ein Leitungssystem mit einer hydraulischen Pumpe ver­ bunden, die durch einen von der Oberfläche aus gesteuerten Elektromotor antreibbar ist. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein sichereres Funktionieren des Instruments in sehr engen und manchmal verlegten Bohrlöchern zu ermöglichen, gewährleistet die Maßnahme nach der Entgegenhaltung nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Funktionieren der gattungsgemäßen Verankerungsvorrichtung in engen, manchmal verlegten Bohrlöchern sicherer zu machen. Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Verankerungsvorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, indem überraschend Be­ tätigungseinrichtungen verwendet werden, die in der Lage sind, auf ein oder mehrere bewegliche Arme konstante Kräfte unter Verschiebung eines Kolbens im Inneren eines eine Flüssigkeit enthaltenden Zylinders unter der Wirkung von Antriebseinrichtungen auszuüben, wobei jeder Arm gesondert durch einen Stellzylinder gesteuert ist, der über Leitungen mit dem Zylinder in Verbindung steht. Um die Arbeitsweise der Verankerungsvorrichtung sicherer zu machen, ist der Zylinder Einrichtungen zugeordnet, die auf den Kolben den statischen im Bohrloch herrschenden Druck übertragen und Einrichtungen zugeordnet, welche auf die Verankerungsarme wirkenden Kräfte begrenzen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun­ mehr mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 schematisch ein im Innern eines Bohrlochs mit Hilfe zweier Arme der Verankerungsvorrichtung festgelegte Sonde, wobei die Arme jeweils benachbart einem Ende der Sonde angeordnet sind;

Fig. 2 schematisch eine im Innern eines Bohrlochs durch Spreizen der beiden Arme festgesetzte Sonde, wobei die Arme beide im gleichen Teil des Sondenkörpers sich befinden;

Fig. 3 schematisch das Betätigungssystem für die Verankerungs­ arme insgesamt, welches im Innern der Sonde angeordnet ist;

Fig. 3A schematisch eine Ausführungsvariante für die Ein­ richtungen, die auf den Kolben den statischen im Bohrloch herrschenden Druck geben und die bei dem in Fig. 3 gezeigten Betätigungssystem zum Einsatz kommen;

Fig. 4 schematisch das Betätigungssystem während der Spreizphase der Verankerungsarme;

Fig. 5 zeigt schematisch die Betätigungsanordnung für den Fall, daß eine Blockierung der Arme während der Spreizphase sich einstellt;

Fig. 6 schematisch die Betätigungsanordnung während der Phase der Annäherung der Verankerungsarme;

Fig. 7 schematisch die Betätigungsanordnung für den Fall, daß sich eine Blockierung der Arme während der Annäherungsphase einstellt;

Fig. 8 schematisch die Arbeitsweise der Sicherheits­ einrichtung, die das Annähern der Arme im Falle des Blockierens der Antriebseinrichtung ermög­ licht und

Fig. 9 schematisch ein Element zur Ermittlung des Schließ­ vorgangs jedes Verankerungsarms.

Nach der Ausführungsform der Fig. 1 ist die Verankerungsein­ richtung nach der Erfindung einer Sonde 1 zugeordnet, welche in ein Bohrloch herabgelassen wird und mit einer Oberflächeninstallation (nicht dargestellt) über ein Mehr­ leiterkabel 2 verbunden ist, das auch als Auf- oder Ab­ hängekabel dient. Die Sonde verfügt über eine Kammer 3, die so ausgebildet ist, daß sie Geräte zur seismischen Prospektion wie beispielsweise Geophone aufzunehmen in der Lage ist. Die Verankerungsvorrichtung umfaßt beispielsweise zwei Verankerungsarme 4, 5, deren Enden mit Spitzen ver­ sehen sind. Sie können zusätzlich des Sondenkörpers ver­ schwenken und sich gegen die Wand des Bohrlochs bei Steue­ rung eines weiter unten beschriebenen Betätigungssystems legen. Die beiden Arme sind auf ein und der gleichen Seite des Sondenkörpers zu beiden Seiten der Kammer 3 ange­ ordnet; beim Öffnen werden sie gegen die Wandung angelegt.

Nach der Ausführungsform der Fig. 2 ist der Sondenkörper gleich dem der Fig. 1. Die Verankerungsarme 4 und 5 befin­ den sich auf ein und derselben Seite, bezogen auf die Kammer 3 zwar gegen das dem Aufhängekabel 2 abgelegene Ende.

Nach Fig. 3 umfaßt die Betätigungsanordnung der Veranke­ rungsarme 4, 5 einen Kolben 6, der so ausgebildet ist, daß er dicht in einem Zylinder 7 gleitet und zwei Kammern 7a, 7b in dessen Innerem begrenzt. In Richtung der Kolben­ achse umfaßt dieser ein Gewindelager für eine Gewindespindel 8 (vis 8), die über Antriebseinrichtungen bestehend aus einem Elektromotor 9 und einem Untersetzergetriebe 10 in Drehung versetzt ist. Der Motor 9 wird mit elektrischem Strom über Leitungen 11 versorgt, die mit der nicht darge­ stellten Oberflächeninstallation über das Mehrleiterkabel 2 (Fig. 1) verbunden sind.

Nicht dargestellte Einrichtungen ermöglichen eine Verhinderung der Drehung des Kolbens 6 im Innern des Zylinders 7. Auf diese Weise führt das Indrehungversetzen der Schnecke 8 unter der Wirkung der Antriebseinrichtungen zu einer Translation des Kolbens im Innern des Zylinders.

Die Verankerungsarme 4 und 5 können um zwei Achsen 12 bzw. 13 unter der Wirkung von zwei Stellzylindern 14 verschwenken, wobei die Stellzylinder jeweils über ein zylindrisches Gehäuse 15 verfügen, in dessen Innerem eine mit einem Kopf 17 versehene Stange 16 gleiten kann. Die Enden der Stangen der beiden Stellzylinder sind je­ weils an den Verankerungsarmen 4, 5 befestigt. Die beiden Enden jedes Stellzylindergehäuses zu beiden Seiten der Köpfe 17 stehen über Leitungen 18 bzw. 19 jeweils mit den beiden Kammern 7a, 7b des Zylinders 7 zu beiden Seiten des Kolbens 6 in Verbindung.

Die Einrichtungen, die auf den Kolben 6 den statischen, im Innern des Bohrlochs herrschenden Druck π aufbringen, um­ fassen einen zweiten am Zylinder 7 befestigten Zylinder 20 und stehen mit diesem über eine Öffnung in Verbindung, durch die dicht eine fest mit dem Kolben 6 verbundene Stange 21 gleitet und sind mit einem dritten Zylinder 23 verbunden, der in zwei Kammern 23a, 23b durch einen freien Kolben 24 unterteilt ist, der hierin dicht gleitet. Eine dieser Kammern 23a steht über eine Leitung 22 mit dem zweiten Zylinder 20 in Verbindung. Die andere Kammer 23b des dritten Zylinders 23 steht mit Einrichtungen in Verbindung, die einen Gegendruck gleich dem Druck π, der im Hohlraum herrscht, erzeugen. Diese Druckherstellungseinrichtungen umfassen einen vierten Zylinder 26, der in zwei Teile 26a, 26b durch einen zweiten Kolben 27 unterteilt ist, der hierin dicht gleitet. Ein erster Teil 26a steht über eine Leitung 25 mit der zweiten Kammer 23b des dritten Zylinders in Ver­ bindung. Der andere Teil 26b steht mit dem Hohlraum über das Sondengehäuse über eine Leitung 28 in Verbindung.

Der statische im Bohrloch herrschende Druck π wird darum dauernd an den freien Kolben 27 gelegt. Die vier Zylinder 7, 20, 23, 26, die beiden Stellzylinder 14 und die Gesamt­ heit der Leitungen 18, 19, 22 und 25, die sie verbinden, sind mit Öl gefüllt, dessen Druck bei Gleichgewicht gleich dem Druck im Bohrloch über Einrichtungen zur Aufbringung des statischen Drucks π gehalten wird.

Die Einrichtungen, welche die an die Verankerungsarme geleg­ ten Kräfte begrenzen, umfassen ein hydraulischs Sicherheits­ system sowie mechanische Sicherheitseinrichtungen 33. Das hydraulische Sicherheitssystem umfaßt eine erste Anordnung, bestehend aus einer Gleichgewichtsklappe 29 und einem Sicherheitsventil 30, das auf zwei parallelen Kanalabschnitten installiert ist, die auf einer Seite mit der Leitung 22 sowie der ersten Kammer 23a des dritten Zylinders 23 und auf der anderen Seite mit den Leitungen 19 und der Kam­ mer 7b des Zylinders 7 in Verbindung stehen. Die Klappe 29 wirkt in einer Richtung und ermöglicht den Durchgang des Öls aus der Leitung 22 gegen die Leitung 19, wenn die Druckdifferenz einen ersten Schwellenwert P₀ überschreitet, der beispiels­ weise gleich 2 bar (200 kPa) gewählt ist. Das Sicherheits­ ventil 30 wirkt ebenfalls in einer Richtung; sein Öffnungs­ sinn ist jedoch entgegengesetzt zu dem der Gleichgewichts­ klappe 29. Das Sicherheitsventil 30 läßt den Übergang des Öls aus der Leitung 19 gegen die Leitung 22 sowie die erste Kammer 23a des dritten Zylinders 23 zu, wenn die Druckdiffe­ renz einen zweiten Schwellenwert P₁ überschreitet, der bei­ spielsweise gleich 40 bis 50 bar (4-5 MPa) gewählt ist.

Das hydraulische Sicherheitssystem umfaßt auch eine zweite Anordnung bestehend aus einer Gleichgewichtsklappe 31 und einem Sicherheitsventil 32, die auf den beiden parallelen Leitungsabschnitten installiert sind, die auf der einen Seite mit der Leitung 25 und damit mit der zweiten Kammer 23b des zweiten Zylinders 23 und auf der anderen Seite mit Leitung 18 und der Kammer 7a des Zylinders 7 in Verbindung stehen. In gleicher Weise läßt die Klappe 31 den Übergang des Öls allein aus der Leitung 25 in die Leitung 18 zu, wenn die Druckdifferenz über einen ersten Schwellenwert hinausgeht und das Sicherheitsventil 32 den Ölübergang in entgegengesetzter Richtung nur dann zuläßt, wenn die Druckdifferenz einen zweiten höheren Schwellenwert über­ schreitet. Vorzugsweise wählt man Schwellenwerte, die jeweils gleich denen P₀, P₁, der ersten Anordnung sind.

Die Sicherheitsorgane 33 sind so ausgebildet, daß sie für die Radialverschiebung der Schwenkachsen 12 und 13 bezüg­ lich des Sondengehäuses sorgen. Hierzu umfassen sie jeweils eine Stange 34, welche die beiden Stirnwandungen eines zylindrischen Lagers 35 durchsetzen, das am Sondengehäuse befestigt ist, an dem die Schwenkachse 12, 13 fest ist, sowie eine Feder 36, die sich gegen eine der Stirnwandungen des Lagers und gegen eine Schulter 34a der Stange 34 ab­ stützt. Die Federn 36 sind derart tariert, daß die Achsen 12 und 13 sich vom Gehäuse 1 nur dann entfernen, wenn die auf das Ende jedes Verankerungsarms 4, 5 ausgeübte Kraft größer als ein bestimmter Wert wird.

Die Leitungen 18 und 19 sind jeweils über Rohre 37 und 38 mit zwei Druckwandlern 39, 40 verbunden, die so ausgebildet sind, daß sie die Werte der Drücke in elektrische Spannungen umformen, wobei diese Wandler elektrisch mit dem Mehrleiter­ kabel 2 verbunden sind. Nach der schematisch in Fig. 3a dar­ gestellten Ausführungsvariante stehen die beiden parallelen Leitungsabschnitte, auf denen die Gleichgewichtsklappe 29 und das Sicherheitsventil 30 über die Leitung 22 installiert sind, mit einem ersten Ende eines Zylinders 41 in Verbindung, in welchem dicht ein freier Kolben 42 gleitet, wobei das andere Ende dieses Zylinders direkt mit dem Bohrloch ver­ bunden ist. In gleicher Weise stehen die beiden parallelen Leitungsabschnitte, in denen die Gleichgewichtsklappe 31 und das Sicherheitsventil 32 eingebaut sind, mit einem ersten Ende eines Zylinders 43, der gleich dem Zylinder 41 ist, in Verbindung, in welchem ein freier Kolben 44 gleitet, wobei das andere Ende dieses Zylinders 43 direkt auch mit dem Bohrloch in Verbindung steht.

Das Element zum Ermitteln und Schließen jedes Arms umfaßt (Fig. 9) ein Stößelelement 45, das so ausgebildet ist, daß es sich im Innern eines fest mit dem Sondenkörper 1 verbundenen Gehäuses 46 verschiebt. Eine im Gehäuse aus­ gesparte Öffnung sowie die Außenwand des Körpers, deren Querschnitt dem des Stößelelements angepaßt ist, ermög­ licht es diesem, von der Sonde aus nach außen zu treten. Eine Feder 47, die sich auf eine Wand des Gehäuses 46 und auf eine Schulter 48 des Stößelelementes abstützt, versucht, dieses bezüglich des Körpers nach außen zu drücken. Ein Schalter 49 (commutateur 49), der im Gehäuse 46 eingebaut ist, wird durch eine flexible Blattfeder 50 betätigt, auf die sich die Schulter 48 abstützt. Dieser Schalter ist in den Speisekreis des Motors 9 (Fig. 3) ein­ gebaut.

Ein nicht dargestellter Trennschalter ist an der Erdoberfläche in den Speisekreis des Elektromotors 9 eingebaut und unter­ bricht dessen Stromzufuhr, wenn die mechanischen Kräfte, die hierauf durch das hydraulische Steuersystem der Ver­ ankerungsarme ausgeübt werden, gewisse vorher festgelegte Grenzen überschreiten.

Die verschiedenen Arbeitsphasen der Verankerungsvorrich­ tung sind in den Fig. 4 bis 8 erläutert.

Das Verschwenken der Verankerungsarme 4, 5 in ihre Öffnungs­ stellung erhält man, indem man den Motor 9 betätigt, um den Kolben 6 in einer Richtung derart zu verschieben, daß das Volumen der Kammer 7b des Zylinders 7 abnimmt (Fig. 4). Das aus der Kammer 7b ausgetriebene Öl wird über die Lei­ tung 19 in das Gehäuse 15 der Stellzylinder 14 überführt und beaufschlagt, deren Stangen 16, was zu einem Spreizen der Verankerungsarme 4, 5 führt. Die Bewegung des Kolbens 6 führt zu einem Zurückgehen der Stange 21 aus dem zweiten Zylinder 20; Öl geht aus der ersten Kammer 23a des dritten Zylinders 23 in den zweiten Zylinder über die Leitung 22 über; es stellt sich eine Bewegung oder Verschiebung der freien Kolben 24 und 27 jeweils in ihren Zylindern 23 und 26 ein.

Wenn das Ende der Arme sich stark gegen die Bohrlochwandung abstützt (Fig. 5), stellt sich ein Überdruck ΔP in der Leitung 19 ein. Der auf den Motor 9 aufgrund dieses Überdrucks wirkende mechanische Widerstand, und damit sein elektrischer Verbrauch, nehmen bis zum Auslösen des Trennschalters zu. Das Sicherheitsventil 30 begrenzt auf alle Fälle den Über­ druck ΔP in der Leitung 19 auf den Schwellenwert P₁, auf den es tariert ist. Im Falle eines übermäßigen Überdruckes stellt sich über das Ventil 30 ein Ölübergang in die Kammer 23a des Zylinders 23 ein, was zu einer Verschiebung des freien Kolbens 24 führt. Das aus der Kammer 23b ausgetriebene Öl wird in den Teil 26a des vierten Zylinders 26 überführt, was zum Gleiten des freien Kolbens 27 führt.

Die Verankerungsarme werden wieder geschlossen; der Sonden­ körper 1 freigegeben, indem man den Motor 9 betätigt, wo­ durch der Kolben 6 in einer Richtung derart verschoben wird, daß das Volumen der Kammer 7a des Zylinders 7 abnimmt (Fig. 6). Das aus dieser Kammer 7a ausgetriebene Öl wird über die Leitung 18 in das Gehäuse 15 der beiden Stellzylinder 14 überführt, was zum Einfahren ihrer Kolbenstangen 16 und zum Annähern der Verankerungsarme 4, 5 führt. Die Be­ wegung des Kolbens 6, die zu einem Eindringen der Stange 21 in den zweiten Zylinder 20 führt, führt zu einer Über­ führung des Öls aus diesem in die Kammer 23a des dritten Zylinders 23 über die Leitung 22 und einer Verschiebung der freien Kolben 24 und 27 in ihren Zylinder 23 bzw. 26. Wenn die Arme in Annäherungsstellung gelangen, wirken sie auf die Stößelelemente 45 ein, die ins Innere der Gehäuse 46 zurückgedrängt werden und lösen die Schalter 49 (Fig. 9) aus. Die Arbeitsweise des Motors 9 wird somit unterbrochen. Sie betätigen gleichzeitig einen nicht dar­ gestellten Umkehrschalter, der es ermöglicht, den Motor in entgegengesetzter Richtung drehen zu lassen, wenn er schließlich in Gang gesetzt wird.

Wenn wenigstens einer der Verankerungsarme 4, 5 auf ein Hindernis während der Schließphase trifft und so blockiert wird (Fig. 7), stellt sich ein Überdruck ΔP in der Leitung 18 ein, was eine gesteigerte mechanische Kraft beim Motor 9 erforderlich macht und dessen elektrischen Verbrauch erhöht. Oberhalb eines gewissen Schwellenwertes unter­ bricht der Trennschalter die Stromzufuhr. Auf diese Weise begrenzt das Sicherheitsventil 32 den Überdruck ΔP in der Leitung 18 während der Schließphase der Verankerungsarme auf den Schwellenwert P₁, für den er ebenfalls tariert ist. Im Falle eines übermäßigen Überdruckes stellt sich auch ein Ölübergang über die Leitung 25 in die Zylinder 23 und 26 der Einrichtungen zum Aufbringen statischen Drucks durch Verschiebung der freien Kolben 24 und 27 in entgegenge­ setzter Richtung ein.

Wenn die Verankerungsarme in Öffnungsstellung wegen eines Versagens des Speisekreises des Elektromotors oder beispiels­ weise eines Blockierens hiervon blockiert werden und somit die Sonde im Bohrloch (Fig. 8) festsetzen, so kann diese jedoch an die Oberfläche dank einer Betätigung der Sicherheits­ organe 33 des hydraulischen Sicherheitssystems ange­ hoben werden. Wenn die Sonde gegen die Oberfläche gezogen ist, so versuchen die auf die Enden der Verankerungsarme 4, 5 durch die Wandungen des Bohrlochs wirkenden Reaktionskräfte, letztere zu falten, und, da die Stellzylinder blockiert sind, werden Zugkräfte auf die Schwenkachsen 12, 13 der Arme ausgeübt, was deren Entfernung vom Körper 1 der Sonde durch Zusammendrücken der Federn 36 im Innern der zylindri­ schen Lager 35 und zur Teilfreigabe der Verankerungsarme führt. Die auf die Schwenkachsen 12, 13 der Arme ausgeübten Zugkräfte sorgen für eine Zunahme des hydraulischen Drucks im Innern der Leitung 19. Wenn der Überdruck ΔP bezüglich des sta­ tischen Drucks π den Schwellenwert P₁ überschreitet, stellt sich ein Übergang des Öls aus den Körpern 15 der Gehäuse 14 gegen die Kammer 23a des dritten Zylinders 23 über das Sicherheitsventil 30 und eine Verschiebung der freien Kolben 24 und 27 in ihren Zylindern 23 bzw. 26 ein. Hieraus folgt ein Einschlagen der Verankerungsarme.

Wird die Sonde in das Bohrloch von der Erdoberfläche bis auf Arbeitstiefe herabgelassen, so sorgt eine Steigerung des statischen Drucks π außerhalb des Gehäuses für ein Ver­ schieben der freien Kolben 24 und 27 und ein Überführen von Öl aus der Kammer 23a des Zylinders 23 in die Leitungen 18 und 19 über Ausgleichsklappen 29, 31, sobald die Druck­ differenz den ersten Schwellenwert P₀ überschreitet.

Wenn umgekehrt die Sonde an die Erdoberfläche gehievt wird, kann die Druckdifferenz ΔP zwischen dem Druck im Innern der Leitungen 18, 19 und dem statischen Druck π den zweiten Schwellenwert P₁ nicht überschreiten, da sich oberhalb dessen ein Übergang des Öls gegen den Zy­ linder 23 vermittels der Sicherheitsventile 30, 32 einstellt.

Man sieht, daß in allen diesen Fällen die Bewegung der Sonde, das Blockieren der Arme sowie ein eventueller Aus­ fall des Betätigungssystems die Sondenausrüstung nicht beschädigen kann.

Nach einer nicht dargestellten Variante der Verankerungs­ einrichtung kann man auch die Verankerungsarme derart anordnen, daß die Sonde 1 in der Achse des Bohrlochs, wenn sie festgesetzt ist, angeordnet ist, wobei die Arbeits­ weise der Arme analog der oben beschriebenen Arbeitsweise ist.

Claims (8)

1. Versenkbare Verankerungsvorrichtung, zum intermittierenden Anlegen eines Instruments (1) gegen die Wandung eines Bohr­ lochs oder einer Bohrung, in die es am Ende eines mit einer Oberflächeninstallation verbundenen Kabels hinabgelassen ist, durch Öffnen wenigstens eines verschwenkenden Ver­ ankerungsarms, wobei jeder Verankerungsarm mit einem Stell­ zylinder (14) zusammenwirkt, der vermittels eines Betäti­ gungssystems im Inneren des Instruments betätigbar ist und einen Kolben umfaßt, der im Inneren eines eine Flüssig­ keit enthaltenden Zylinders sich bewegt, Antriebseinrich­ tungen zum Bewegen des Kolbens längs des Zylinders sowie Einrichtungen, um auf den Kolben statischen Druck auszu­ üben, der im Inneren des Hohlraums herrscht, mit einer Kammer variablen Volumens, die eine Flüssigkeit enthält, deren Innendruck gleich dem im Hohlraum herrschenden Druck (π) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zylinder (7) Einrichtungen zur Begrenzung der Kräfte zu­ geordnet ist, die an jeden Verankerungsarm gelegt werden, sowohl während seiner Öffnung wie während seines Schließens, wobei diese Begrenzungseinrichtungen zwei Anordnungen um­ fassen, je bestehend aus einer Ausgleichsventilklappe (29, 31) sowie einem Sicherheitsventil (30, 32), beide in einer Rich­ tung und die zueinander in entgegengesetztem Sinne auf zwei parallelen Leitungsabschnitten angeordnet und jeweils auf zwei Schwellenwerte tariert sind und daß der Kolben (6) mit der Wandung des ersten Zylinders (7) zwei Kammern (7a, 7b) begrenzt, die jeweils mit den gegenüberliegenden Enden je­ des Stellzylinders (14) über Leitungen (18, 19) in Verbindung stehen und zwei Anordnungen (29-32) der Begrenzungseinrich­ tungen, die einerseits jeweils mit den beiden Kammern (7a, 7b) des ersten Zylinders (7) und andererseits mittels Einrichtungen verbunden sind, die den Kolben mit dem statischen im Hohl­ raum herrschenden Druck (π) beaufschlagen und die einen zweiten Zylinder (20) umfassen, der mit dem ersten Zylinder über eine Öffnung in Verbindung steht, über die dicht eine fest mit diesem Kolben verbundene Stange (21) gleiten kann, wobei der zweite Zylinder über eine Leitung (22) mit der Kammer variablen Volumens verbunden ist.

2. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Ver­ ankerungsarm (4, 5) so ausgebildet ist, daß er um eine Achse (12, 13) verschwenkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Begrenzung der an jeden Verankerungs­ arm gelegten Kräfte ebenfalls ein mechanisches Sicherheits­ organ (33) umfassen, welches die Bewegung oder Verschie­ bund dieser Achsen bezüglich des Instruments (1) ermöglichen.

3. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen dritten Zylinder (23, 41) umfaßt, der durch einen freien Kolben (24, 42) in zwei Kammern unterteilt ist, der in dem dritten Zylinder gleitet, wobei die erste Kammer die Kammern mit variablem Volumen bildet und die zweite Kammer mit den Einrichtungen in Ver­ bindung steht, die einen Gegendruck gleich dem im Hohlraum herrschenden Druck (π) herstellen.

4. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den Gegendruck herstellenden Einrichtungen eine Leitung umfassen, die die zweite Kammer des dritten Zylinders mit dem Hohlraum verbinden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gegendruck herstellenden Einrichtungen einen vierten Zylinder (26) umfassen, der durch einen zweiten Kolben (27) in zwei Teile unterteilt ist, wobei einer dieser Teile mit der zweiten Kammer des dritten Zylinders, der andere Teil direkt mit dem Hohlraum in Verbindung steht.

6. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebs­ einrichtungen einen Elektromotor (9) umfassen, der von der Oberflächeninstallation aus vermittels dieses Kabels (2) mit Strom versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen ein Untersetzergetriebe (10) umfassen, das eine Endlosschnecke (8) treibt, die so ausgebildet ist, daß sie diesen Kolben (6) bewegt und daß die Einrichtungen zur Begrenzung der an jeden Verankerungsarm gelegten Kräfte darüber hinaus einen Trennschalter umfassen, der im elektri­ schen Versorgungskreis des Motors angeordnet ist.

7. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtungen zur Begrenzung der an jeden Verankerungsarm gelegten Kräfte einen Unterbrecher (49) aufweisen, der von jedem Verankerungsarm bei Erreichen von dessen zusammengelegter Stellung betätigbar ist.

8. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die jeweils mit den beiden Kammern (7a, 7b) des ersten Zylinders (7) in Verbindung stehenden Leitungen (18, 19) mit mit diesem Kabel (2) verbundenen Druckwandlern (39, 40) verbunden sind.