WO1990014497A2 - Process and device for transmitting data signals and/or control signals in a pipe train - Google Patents

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WO1990014497A2 PCT/EP1990/000837 EP9000837W WO9014497A2 WO 1990014497 A2 WO1990014497 A2 WO 1990014497A2 EP 9000837 W EP9000837 W EP 9000837W WO 9014497 A2 WO9014497 A2 WO 9014497A2
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Volker KRÜGER
Joachim Oppelt
Dagobert Feld
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Eastman Christensen Gmbh
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    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H01F2038/143—Inductive couplings for signals

Definitions

  • the invention relates to methods and devices for transmitting information and / or control signals in a drill string during the operation of a drilling device, in particular also to methods and devices for transmitting information and / or control signals from the borehole to the earth's surface, wherein Data between a data acquisition and / or control unit and a processor are passed on as information and / or control signals on a transmission link from a transmitter unit to a receiver unit.
  • the devices for information data acquisition and the processor for converting the data into a sequence of electrical control signals are combined in the same housing insert or in separate, immediately adjacent housing inserts which, for. B. can be galvanically coupled to one another by plug connections.
  • Such an arrangement is, however, only suitable for devices for recording such data which do not occur, or which do not occur in a particularly selective manner, as is __. B. for inclination, azimuth, temperature or pressure applies.
  • From DE-PS 34 28 931 devices are also known in which determined information and control data signals are transmitted as pressure pulses from a transmitter via the rinsing fluid of the drilling device to a receiver unit and from there to the processor.
  • This object is achieved in the method according to the invention of the type mentioned at the outset by the features specified in the characterizing part of claims 1 and 14.
  • Devices according to the invention are initially characterized by the features specified in claims 4 and 23.
  • An essential advantage which goes hand in hand with the method and the devices according to the invention, is moreover that information and / or control signals from a z. B. v / uring the drilling operation fixed outer tube can be transferred to a rotating inner tube without contact. Furthermore, the transmission of data signals is possible in two directions with little effort, so that a receiver unit can operate as a transmitter unit without any problems, for example by B. selected frequency ranges can be assigned as a transmitter or receive operation. Filters can be provided for this purpose. Likewise, these two-fold operational tasks can also be implemented by suitable control circuits.
  • the transmission elements required for inductive data transmission and / or sound signal transmission are known components which can only be adjusted or designed for the operationally optimized transmission conditions depending on the application.
  • z. B. as a magnetic inductive coupler both as a transmitter and as a receiver unit, induction loops or bobbins are suitable, the number or diameter of turns of which must be suitably adapted to the operating conditions.
  • Magnetic field-sensitive semiconductor sensors are also suitable as inductive magnetic receiver units.
  • Drill pipe available these can be galvanically z. B. to be provided by cable connections, but also connected to each other via electrically conductive Bohrrohrwandungsmaschine. Electrically conductive Bohrrohrwandungsmaschine can outward or inward such the transfer tasks of z. B. bobbins adapted that they have a sufficient gap to the bobbin so as not to influence the alternating magnetic fields due to their electrical conductivity in the transmission result falsifying. It is possible to transmit the signals to be magnetically transmitted and also the sound signals using only one transmitter / receiver unit via a plurality of pipes connected to one another. A frequency of up to approximately 100 Hz is expediently chosen for the signals to be magnetically transmitted in order to keep eddy current losses and the like as low as possible.
  • Frequency range between 1 and 20 kHz has proven to be useful.
  • the wall of the drill pipe is also initially suitable for transmitting structure-borne sound signals from a transmitter unit to a receiver unit.
  • the borehole piping is suitable for the transmission of structure-borne noise.
  • the transmitter and receiver units can be designed as piezo transducers.
  • Both the magnetically inductive couplers and the transmission links having sound sensors or receivers can each be coupled to a further transmission link, which e.g. B. from DE-PS 34 28 931 known transmission elements as transmitter and receiver units, such as. B. pressure pulse transmitter.
  • a further transmission link which e.g. B. from DE-PS 34 28 931 known transmission elements as transmitter and receiver units, such as. B. pressure pulse transmitter.
  • the Pressure pulses over the one forming the further transmission link
  • Rinsing liquid of the drilling device are transmitted to the pressure pulse receiver unit, which is connected in a known manner to the processor for processing the received information and control signals.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a device according to the invention with ultrasound transmission.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention in the case of a drill string for directional drilling with, on the one hand, structure-borne sound signal transmission and subsequent pressure pulse signal transmission;
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a device according to the invention with structure-borne sound signal transmission
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention with, on the one hand, magnetically inductive signal transmission from a pressure force sensor and, on the other hand, pressure pulse data transmission for pressure force signals and for orientation and direction data signals from a further sensor;
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention with pressure pulse signal transmission of inclination and direction measurement data signals to the processor and with structure-borne noise signal transmission of the inclination and direction measurement data to a directional drilling tool, and
  • the drilling devices with devices according to the invention illustrated in the drawing each comprise a drill string, designated as a whole as 1, with an inner channel 2 and an annular space 3 surrounding the drill pipe string 1.
  • compressed air is in at 4 let in the inner channel 2, which on its way to the bottom of the borehole passes a drilling turbine (not shown in detail) and exits into the borehole through nozzles of a rotary drill bit 5 driven by the drilling turbine and returns to the earth surface at 6 through the annular space 3 surrounding the drill string 1.
  • the rotary drill bit 5 there is a direction and inclination sensor 7, which is connected to an ultrasonic transmitter 8 in the inner channel 2. Via the air column in the inner channel 2, the ultrasound signals are forwarded to an ultrasound receiver 9, which is galvanically connected to the processor 10, to the processor for further processing or evaluation.
  • the drill string 1 is used for directional drilling.
  • the drill string 1 in turn has an inner channel 2 and an annular space 3 surrounding the drill string 1.
  • flushing liquid is pumped down through the inner channel 2 by means of a pump (not shown), which, on its way to the bottom of the borehole, has a not shown Drills the turbine and exits into the borehole through nozzles of the rotary drill bit 5 driven by the drilling turbine and returns to the earth's surface through the annular space 3 surrounding the drill pipe string.
  • a sensor for inclination and direction measurement data is arranged above the rotary drill bit 7 and is connected to the structure-borne noise sensor 11.
  • a joint piece 13 is provided for the drilling pipe carrying the sound transmitter 11 and the underground drilling motor 12 with a flushing drive.
  • Another joint piece is located between the motor 12 and the drill pipe carrying the structure-borne sound receiver 14
  • the inclination and direction measurement data determined by the sensor 17 are conducted by structure-borne noise from the sensor 11 to the receiver 14. Above the receiver
  • a pressure pulse transmitter 15 of known type is arranged 14, which transmits the signals received by the receiver 14 to the pressure pulse receiver over a further transmission path, which is formed by the coil fluid in the inner tube 2
  • the exemplary embodiment according to FIG. 3 is constructed analogously to the short-range data structure-borne sound signal transmission as the exemplary embodiment according to FIG. 2.
  • the signals received by the structure-borne sound receiver 14 are further processed in the processor 10 after being converted into electrical signals.
  • a first sensor is located above the rotary drill bit 5 of the drill string 1
  • the coil former 18 is a transmitter for the magnetically inductive transmission of the received signals to a coil former 20 coupled with the coil 18 via the free air gap 19 and thus represents the receiver of this magnetically inductive transmission path, so that the data transmission is contactless from the rotating ones Parts 5, 17 and the outer tube 21 of the drill string 1 carrying the bobbin 18 are carried out on the non-rotating bore tube wall parts 22 and the drill motor 23 connected thereto.
  • the signals from the sensor 17 are transmitted via the underground motor 23 by means of galvanic coupling a cable connection 24 is forwarded to an inclination and friction sensor 25.
  • the measurement data generated in the two sensor units 17 and 25 are then forwarded together by the pressure pulse transmitter unit via the winding liquid column in channel 2 of the drill pipe in a known manner to the pressure pulse receiver 16 and from there transmitted via a cable connection to the processor after conversion into electrical signals.
  • an inclination and direction sensor is connected both to a pressure pulse transmitter 27 for transmitting the inclination and direction measurement signals to the pressure pulse receiver 28 and forwarded to processor 10 after conversion into electrical signals, and also via a cable connection 29 a structure-borne sound transmitter 30 for short-range data transmission to a structure-borne sound receiver 31.
  • a pressure pulse transmitter 27 for transmitting the inclination and direction measurement signals to the pressure pulse receiver 28 and forwarded to processor 10 after conversion into electrical signals
  • a structure-borne sound transmitter 30 for short-range data transmission to a structure-borne sound receiver 31.
  • antimagnetic collars 32 there are a number of antimagnetic collars 32 so as not to influence the determination of the inclination and direction data using magnetically sensitive sensors.
  • the control signals transmitted by the inclination and direction sensor 26 via structure-borne noise to the structure-borne noise receiver 31 are transmitted to the directional drilling tool 34 via a cable connection 33, so that when there are deviations between a predetermined direction or inclination and the actual value detected by the sensor 26 -Value control movements are to be carried out until the deviation has decreased within a specifiable tolerance range.
  • transmission devices and sensors can generally require both further electronic components for signal processing and batteries or generators driven by the drilling fluid or rotating drill string parts for generating electrical energy, which are known per se and in each case can be provided in a suitable manner.
  • FIG. 6 is a broken cross-sectional view an exemplary embodiment illustrates the possibility of arranging a magnetically inductive transmitter / receiver unit at opposite end regions of inner tubes of a drill pipe string.
  • the two inner tubes 35 and 36 to be coupled together are screwed into one another in a known manner.
  • the inner end of the tubular part 36 in the drawing shows at its front edges the coil body 20 (according to the embodiment of FIG. 4), whereas in a recess
  • the coil formers 18 and 20 are each at a sufficient lateral distance from the wall areas of the tube wall part 35, so that the transmission results are not falsified due to the electrical conductivity properties of the tube wall material.
  • the coil former 18 serves here as a magnetically inductive transmitter for via the cable
  • the magnetically inductively transmitted signals are to be forwarded from the coil body 20 acting as a receiver via the cable connection 40 to a downstream control or transmitter or receiver part.

Abstract

Process and device for transmitting data signals and/or control signals in a pipe train (1) during operation of a drilling implement, in particular process and device for transmitting data signals and/or control signals from the borehole to the surface. Data in the form of data signals and/or control signals are retransmitted between a data processing unit and/or control unit and a processor (10) via a transmission section between a transmitter unit (8, 11, 18, 30) and a receiver unit (9, 14, 20, 31). In order in particular to transmit local or remote data to the processor while taking account of the operating conditions prevailing in the pipe train, the data signals and/or control signals are transmitted via the transmission section between the transmitter and receiver units or via one or more alternating magnetic fields, or the data received by the transmitter unit (8, 11, 18, 30) are retransmitted to the receiver unit (9, 14, 20, 31) via the transmission section in the form of audio signals. In devices according to the invention, the transmission section includes magnetically inductive couplers (18, 20), or an audio sensor (8, 11, 30) and an audio receiver (9, 14, 31).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Informations- und/oder Steuersignalen in einem Bohrstrang Method and device for transmitting information and / or control signals in a drill string
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Übertragung von Informations- und/oder Steuersignalen in einem Bohrstrang während des Betriebes eines Bohrgerätes, insbesondere auch auf Verfahren und Vorrichtungen zur Über¬ tragung von Informations- und/oder Steuersignalen aus dem Bohrloch zur Erdoberfläche, wobei Daten zwischen einer Datenerfassungs- und/oder Steuergeräteeinheit und einem Prozessor als Informations- und/oder Steuersignale auf einer Ubertragungsstrecke von einer Sendereinheit an eine Empfängereinheit v/eitergeleitet werden.The invention relates to methods and devices for transmitting information and / or control signals in a drill string during the operation of a drilling device, in particular also to methods and devices for transmitting information and / or control signals from the borehole to the earth's surface, wherein Data between a data acquisition and / or control unit and a processor are passed on as information and / or control signals on a transmission link from a transmitter unit to a receiver unit.
Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind die Geräte zur Informationsdatenerfassung und der Prozessor zur Umwandlung der Daten in eine Folge elektrischer Steuer¬ signale in demselben Gehäuseeinsatz oder in getrennten, unmittelbar aneinander angrenzenden Gehäuseeinsätzen ver¬ einigt, die z. B. durch Steckverbindungen galvanisch mit¬ einander koppelbar sind. Eine derartige Anordnung eignet sich aber nur für Geräte zur Erfassung solcher Daten, die nicht oder nicht ausgesprochen selektiv ortsgebunden auf¬ treten, wie es __ . B. für Inklination, Azimuth, Temperatur oder Druck zutrifft. Aus der DE-PS 34 28 931 sind darüber hinaus Geräte bekannt, bei denen ermittelte Informations- und Steuerdatensignale als Druckpulse von einem Sender über die Spulungsflussigkeit des Bohrgerätes an eine Empfängereinheit übertragen und von dort an den Prozessor weitergegeben v/erden. Diese Über- tragungsart überzeugt für viele Einsatzbereiche, kann jedoch für bestimmte Datenübertragungserfordernisse, beispielsweise zur Übertragung von Daten von einem feststehenden. Bohr- strangteil auf einen rotierenden Bohrstrangteil nur mit erhöhtem Aufwand Anwendung finden. Dies gilt auch für die Datentübertragung in größeren Teufen bei __ . B. dem Rich- tungsbohren. Die Anordnungsmöglichkeit von Druckpulssensoren innerhalb des Bohrstrangs ist zudem aufgrund der Verschleiß- anfälliykeit derartiger Geräte beschränkt.In known methods and devices of this type, the devices for information data acquisition and the processor for converting the data into a sequence of electrical control signals are combined in the same housing insert or in separate, immediately adjacent housing inserts which, for. B. can be galvanically coupled to one another by plug connections. Such an arrangement is, however, only suitable for devices for recording such data which do not occur, or which do not occur in a particularly selective manner, as is __. B. for inclination, azimuth, temperature or pressure applies. From DE-PS 34 28 931 devices are also known in which determined information and control data signals are transmitted as pressure pulses from a transmitter via the rinsing fluid of the drilling device to a receiver unit and from there to the processor. This type of transmission is convincing for many areas of application, but can be used for certain data transmission requirements, for example for the transmission of data from a fixed one. Only use the drill string part on a rotating drill string part with increased effort. This also applies to data transmission in larger depths at __. B. Directional drilling. The possibility of arranging pressure pulse sensors within the drill string is also limited due to the susceptibility to wear of such devices.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver¬ fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. mit der sowohl ortsgebundene als auch vom Prozessor örtlich abgesetzt zu erfassende Informationen unter Berücksichtigung der Besonderheiten der im Bohrrohrstrang vorliegenden Einsatzbedingungen schnell auch beispielsweise beim Richtungsbohren zu über¬ tragen sind. Diese Aufgabe wird bei den erfindungsgemäßen Verfahren der eingangs genannten Art durch die im kenn¬ zeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 14 angegebenen Merkmale gelöst. Vorrichtungen nach der Erfindung zeichnen sich zunächst durch die in den Ansprüchen 4 und 23 angegebenen Merkmale aus.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device of the type mentioned at the outset, in which or with which information to be recorded, both locally and remotely from the processor, can also be rapidly taken into account, taking into account the special features of the operating conditions in the drill pipe string are to be transferred, for example, in directional drilling. This object is achieved in the method according to the invention of the type mentioned at the outset by the features specified in the characterizing part of claims 1 and 14. Devices according to the invention are initially characterized by the features specified in claims 4 and 23.
Durch die Übertragung der Informations- bzw. Steuersignale auf der Ubertragungsstrecke zwischen der Sender- und Empfängereinheit über magnetisch induktive Koppler, die bevorzugterweise auch transformatorisch gekoppelt sein können, oder durch Schallsignalsender und -empfänger, zweck¬ mäßigerweise Ultraschall- oder Körperschallsender und -empfänger, ist zunächst die Übertragungsgeschwindigkeit wesentlich zu erhöhen und im übrigen auch die Übertragung von derartigen Signalen beim z. B. Richtungsbohren mit wesentlich verringerten Übertragungsfehlem möglich. Darüber hinaus kann in kritischen Bereichen im rauhen Alltagsbetrieb eines Bohrrohrstranges zwischen den zu verbindenden Rohren eine Datenübertragung stattfinden, bei denen eine gal¬ vanische Kabelverbindung für eine direkte Verbindung einen erheblichen Herstellungs- und/oder Montageaufwand erfordern würde bzw. aufgrund der rauhen Betriebsbedingungen während des Bohrbetriebes eine erhebliche Störanf lligkeit der Kabelverbindung zu befürchten wäre. Ein wesentlicher Vor¬ teil, der mit den erfindungsgemäßen Verfahren und den Vor¬ richtungen einhergeht, ist darüber hinaus auch, daß Infor¬ mations- und/oder Steuersignale von einem z. B. v/ährend des Bohrbetriebes feststehenden Außenrohr berührungslos auf ein rotierendes Innenrohr übertragen werden können. Des v/eiteren ist eine Übertragung von Datensignalen mit nur geringem Aufwand in zweifacher Richtung möglich, so daß ohne weiteres eine Empfängereinheit als Sendereinheit operieren kann, indem z. B. ausgewählte Frequenzbereiche als Sender- oder Empfangsoperation zugeordnet werden. Dazu können Filter vorgesehen v/erden. Gleichfalls lassen sich diese jeweils zweifachen Operationsaufgaben auch durch geeignete Steue Schaltungen realisieren.By transmitting the information or control signals on the transmission link between the transmitter and receiver unit via magnetic inductive couplers, which can preferably also be coupled by transformers, or by sound signal transmitters and receivers, expediently ultrasound or structure-borne sound transmitters and receivers first increase the transmission speed significantly and the transmission of such signals in the z. B. Directional drilling possible with significantly reduced transmission errors. About that In addition, data transmission can take place in critical areas in the rough everyday operation of a drill pipe string between the pipes to be connected, in which a galvanic cable connection for a direct connection would require a considerable amount of production and / or assembly or, owing to the rough operating conditions during the drilling operation, one considerable danger of the cable connection being susceptible to interference would be feared. An essential advantage, which goes hand in hand with the method and the devices according to the invention, is moreover that information and / or control signals from a z. B. v / uring the drilling operation fixed outer tube can be transferred to a rotating inner tube without contact. Furthermore, the transmission of data signals is possible in two directions with little effort, so that a receiver unit can operate as a transmitter unit without any problems, for example by B. selected frequency ranges can be assigned as a transmitter or receive operation. Filters can be provided for this purpose. Likewise, these two-fold operational tasks can also be implemented by suitable control circuits.
Die für die induktive Datenübertragung und/oder Schall¬ signalübertragung notwendigen Übertragungselementε sind bekannte Bauelemente, die lediglich je nach Einsatzfall auf die betriebsoptimierten Übertragungsbedingungen einzu¬ stellen bzw. auszulegen sind. So sind z. B. als magnetisch induktive Koppler sowohl als Sender- als auch als Empfän¬ gereinheit Induktionsschleifen bzw. Spulenkörper geeignet, deren Windungszahl bzw. -durchmesser den Betriebsbedingungen in geeigneter Weise anzupassen ist. Als induktiv magnetische Empfängereinheiten sind darüber hinaus auch magnetfeld¬ empfindliche Halbleitersensoren geeignet. Zweckmäßigerweise liegen die z. B. in den einander zugewandten Endbereichen als einerseits Sender- und andererseits als Empfängerein¬ heit dienenden magnetisch induktiven Koppler frei zueinander ausgerichtet, wodurch diese in baulich einfacher Weise transformatorisch zu koppeln sind. Sind an beiden Enden eines Rohres magnetisch induktive Koppler als einerseits Empfänger und andererseits Sender für ein nachfolgendesThe transmission elements required for inductive data transmission and / or sound signal transmission are known components which can only be adjusted or designed for the operationally optimized transmission conditions depending on the application. So z. B. as a magnetic inductive coupler both as a transmitter and as a receiver unit, induction loops or bobbins are suitable, the number or diameter of turns of which must be suitably adapted to the operating conditions. Magnetic field-sensitive semiconductor sensors are also suitable as inductive magnetic receiver units. Advantageously, the z. B. in the mutually facing end areas as a transmitter and on the other hand serving as a receiver unit magnetically inductive couplers freely aligned with each other, so that these can be coupled in a structurally simple manner by means of transformers. Are magnetic inductive couplers on both ends of a tube as receivers on the one hand and transmitters for a subsequent one on the other
Figure imgf000005_0001
Bohrrohr vorhanden, können diese galvanisch z. B. durch vorzusehende Kabelverbindungen, darüber hinaus jedoch auch über elektrisch leitende Bohrrohrwandungsteile miteinander verbunden sein. Elektrisch leitende Bohrrohrwandungsteile können nach außen bzw. innen hin derart den Übertragungs¬ aufgaben von z. B. Spulenkörpern angepaßt sein, daß sie einen hinreichenden Spalt zum Spulenkörper haben, um nicht die magnetischen Wechselfelder aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit in das Übertragungsergebnis verfälschender Weise zu beeinflussen. Es besteht die Möglichkeit, die magnetisch zu übertragenden Signale und auch die Schall¬ signale mit nur einer Sender-/Empfängereinheit über mehrere miteinander verbundene Rohre zu übertragen. Dabei wird zweckmäßigerweise für die magnetisch zu übertragenden Sig¬ nale eine Frequenz bis etwa 100 Hz gewählt, um Wirbelstrom¬ verluste und dgl. möglichst gering zu halten. Bei Schall¬ signalen ist es je nach zu erwartenden Störsignalen wie z. B. Umgebungsgeräusche zweckmäßig, Frequenzen von z. B. 100 KHz zu wählen. Bei einer Luftübertragung zwischen Spulenkörpern als Sender-/Emρfängereinheit (transformato¬ rische Kopplung) hat sich ein. Frequenzbereich zwischen 1 bis 20 KHz als zweckmäßig erwiesen.
Figure imgf000005_0001
Drill pipe available, these can be galvanically z. B. to be provided by cable connections, but also connected to each other via electrically conductive Bohrrohrwandungsteile. Electrically conductive Bohrrohrwandungsteile can outward or inward such the transfer tasks of z. B. bobbins adapted that they have a sufficient gap to the bobbin so as not to influence the alternating magnetic fields due to their electrical conductivity in the transmission result falsifying. It is possible to transmit the signals to be magnetically transmitted and also the sound signals using only one transmitter / receiver unit via a plurality of pipes connected to one another. A frequency of up to approximately 100 Hz is expediently chosen for the signals to be magnetically transmitted in order to keep eddy current losses and the like as low as possible. In the case of sound signals, depending on the interference signals to be expected, e.g. B. ambient noise useful, frequencies of z. B. 100 KHz to choose. In the case of air transmission between coil formers as transmitter / receiver unit (transformative coupling), Frequency range between 1 and 20 kHz has proven to be useful.
Für die Übertragung der Schallsignale bietet sich zunächst auch die Bohrrohrwandung an, um Körperschallsignale von einer Sendereinheit auf eine Empfängereinheit zu übertragen. Darüber hinaus ist, soweit vorhanden, die Bohrlochverrohrung für die Körperschallübertragung geeignet. Die Sender¬ und Empfängereinheiten können als Piezowandler ausgebildet sein. Zur Übertragung von Ultraschallsignalen bietet sich darüber hinaus auch eine Luftsäule an, die beispielsweise in dem rohrförmigen Innenbereich eines Bohrrohrstranges vohanden sein kann.For the transmission of the sound signals, the wall of the drill pipe is also initially suitable for transmitting structure-borne sound signals from a transmitter unit to a receiver unit. In addition, if available, the borehole piping is suitable for the transmission of structure-borne noise. The transmitter and receiver units can be designed as piezo transducers. For the transmission of ultrasound signals there is also an air column which can be present, for example, in the tubular inner region of a drill pipe string.
Sowohl die magnetisch induktiven Koppler als auch Schall¬ sensoren oder -empfänger aufweisenden Übertragungsstrecken können jeweils mit einer weiteren Ubertragungsstrecke ge¬ koppelt sein, die z. B. aus der DE-PS 34 28 931 bekannte Übertragungselemente als Sender- und Empfängereinheiten aufweist, wie z. B. Druckpulssender. Hierbei können die Druckpulse über die die weitere Ubertragungsstrecke bildendeBoth the magnetically inductive couplers and the transmission links having sound sensors or receivers can each be coupled to a further transmission link, which e.g. B. from DE-PS 34 28 931 known transmission elements as transmitter and receiver units, such as. B. pressure pulse transmitter. Here, the Pressure pulses over the one forming the further transmission link
Spülungsflüssigkeit des Bohrgerätes auf die Druckpuls¬ empfängereinheit übertragen werden, die in bekannter VJeise mit dem Prozessor zur Verarbeitung der empfangenen Informa¬ tions- bzw. Steuersignale verbunden ist. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf Unteransprüche, die Zeichnung und die nachfolgende Beschreibung verwiesen. In der Zeichnung zeigen jeweils in einer schematischen abgebrochenen Querschnittsdarstellung:Rinsing liquid of the drilling device are transmitted to the pressure pulse receiver unit, which is connected in a known manner to the processor for processing the received information and control signals. To further explain the invention, reference is made to subclaims, the drawing and the following description. The drawings each show a schematic, broken cross-sectional representation:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung mit Ultraschallübertragung;Figure 1 shows a first embodiment of a device according to the invention with ultrasound transmission.
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung bei einem Bohrstrang zum Richtungsbohren mit einerseits Körperschallsig¬ nalübertragung sowie nachfolgender Druckpulssig¬ nalübertragung;2 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention in the case of a drill string for directional drilling with, on the one hand, structure-borne sound signal transmission and subsequent pressure pulse signal transmission;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrich¬ tung nach der Erfindung mit Körperschallsignal- übertragung;3 shows a further exemplary embodiment of a device according to the invention with structure-borne sound signal transmission;
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung mit einerseits magnetisch induktiver Signalübertragung von einem Andruck¬ kraftsensor und andererseits Druckpulsdatenüber¬ tragung für Andruckkraftsignale sowie für ei- gungs- und Richtungsdatensignale eines v/eiteren Sensors;4 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention with, on the one hand, magnetically inductive signal transmission from a pressure force sensor and, on the other hand, pressure pulse data transmission for pressure force signals and for orientation and direction data signals from a further sensor;
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung mit Druckpulssignalübertragung von Neigungs- und Richtungsmeßdatensignale zum Prozessor und mit Körperschallsignalüber¬ tragung der Neigungs- und Richtungsmeßdaten an ein Richtbohrwerkzeug, und5 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention with pressure pulse signal transmission of inclination and direction measurement data signals to the processor and with structure-borne noise signal transmission of the inclination and direction measurement data to a directional drilling tool, and
i'ia-f'ϊ i _ __l ____>£_ ! Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel von miteinander verbun¬ denen Innenrohren eines Bohrstranges eines Bohr¬ gerätes mit transformatorisch gekoppelten Spulen¬ körpern als magnetische Kopplungselemente zur magnetischen Datenübertragung.i'ia-f'ϊ i _ __l ____> £ _! 6 shows an exemplary embodiment of interconnected inner tubes of a drill string of a drilling device with transformer-coupled coil bodies as magnetic coupling elements for magnetic data transmission.
Die in der Zeichnung veranschaulichten Bohrgeräte mit Vor¬ richtungen nach der Erfindung umfassen jeweils einen als Ganzes mit 1 bezeichneten Bohrstrang mit einem inneren Kanal 2 sowie einen den Bohrrohrstrang 1 umgebenden Ringraum 3. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird bei 4 Druck¬ luft in den inneren Kanal 2 eingelassen, die auf ihrem Weg zur Bohrlochsohle eine nicht im einzelnen gezeigte Bohrturbine passiert und durch Düsen eines von der Bohr¬ turbine angetriebenen Drehbohrmeißels 5 in das Bohrloch austritt und durch den den Bohrrohrstrang 1 umgebenden Ringraum 3 zur Erdoberfläche bei 6 zurückkehrt.The drilling devices with devices according to the invention illustrated in the drawing each comprise a drill string, designated as a whole as 1, with an inner channel 2 and an annular space 3 surrounding the drill pipe string 1. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, compressed air is in at 4 let in the inner channel 2, which on its way to the bottom of the borehole passes a drilling turbine (not shown in detail) and exits into the borehole through nozzles of a rotary drill bit 5 driven by the drilling turbine and returns to the earth surface at 6 through the annular space 3 surrounding the drill string 1.
Oberhalb des Drehbohrmeißels 5 befindet sich ein Richtungs¬ und Neigungssensor 7, der mit einem Ultraschallsender 8 im inneren Kanal 2 verbunden ist. Über die Luftsäule im inneren Kanal 2 werden die Ultraschallsignale an einen Ultraschallempfänger 9, der galvanisch mit dem Prozessor 10 verbunden ist, an den Prozessor zur Weiterverarbeitung bzw. Auswertung weiterleitet.Above the rotary drill bit 5 there is a direction and inclination sensor 7, which is connected to an ultrasonic transmitter 8 in the inner channel 2. Via the air column in the inner channel 2, the ultrasound signals are forwarded to an ultrasound receiver 9, which is galvanically connected to the processor 10, to the processor for further processing or evaluation.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Fig. 2 dient der Bohrstrang 1 zum Richtungsbohren. Der Bohrstrang 1 hat wiederum einen inneren Kanal 2 sowie einen den Bohr¬ strang 1 umgebenden Ringraum 3. Während des Betriebes des Bohrgerätes wird hier mittels einer nicht dargestellten Pumpe Spülungsflüssigkeit durch den inneren Kanal 2 abwärts gepumpt, die auf ihrem Wege zur Bohrlochsohle eine nicht dargestellte Bohrturbine antreibt und durch Düsen des von der Bohrturbine angetriebenen Drehbohrmeißels 5 in das Bohrloch austritt und durch den den Bohrrohrstrang umge¬ benden Ringraum 3 zur Erdoberfläche zurückkehrt. Hier ist wiederum oberhalb des Drehbohrmeißels 7 ein Sensor für Neigungs- und Richtungsmeßdaten angeordnet, der mit dem Körperschallsensor 11 verbunden ist. Zwischen dem den Kör- perschallsender 11 tragenden Bohrrohr und dem Untertage- bohrmotor 12 mit Spülungsantrieb ist ein Gelenkstück 13 vorhanden. Zwischen dem Motor 12 und dem den Körperschall¬ empfänger 14 tragenden Bohrrohr ist ein weiteres GelenkstückIn the embodiment of the device according to FIG. 2, the drill string 1 is used for directional drilling. The drill string 1 in turn has an inner channel 2 and an annular space 3 surrounding the drill string 1. During operation of the drilling device, flushing liquid is pumped down through the inner channel 2 by means of a pump (not shown), which, on its way to the bottom of the borehole, has a not shown Drills the turbine and exits into the borehole through nozzles of the rotary drill bit 5 driven by the drilling turbine and returns to the earth's surface through the annular space 3 surrounding the drill pipe string. Here, in turn, a sensor for inclination and direction measurement data is arranged above the rotary drill bit 7 and is connected to the structure-borne noise sensor 11. Between the body A joint piece 13 is provided for the drilling pipe carrying the sound transmitter 11 and the underground drilling motor 12 with a flushing drive. Another joint piece is located between the motor 12 and the drill pipe carrying the structure-borne sound receiver 14
13 vorgesehen. Die vom Sensor 17 ermittelten Neigungs¬ und Richtungsmeßdaten werden durch Körperschall vom Sensor 11 an den Empfänger 14 geleitet. Oberhalb des Empfängers13 provided. The inclination and direction measurement data determined by the sensor 17 are conducted by structure-borne noise from the sensor 11 to the receiver 14. Above the receiver
14 ist ein Druckpulssender 15 bekannter Bauart angeordnet, der die vom Empfänger 14 erhaltenen Signale über eine wei¬ tere Ubertragungsstrecke, die durch die Spulungsflussigkeit im inneren Rohr 2 gebildet wird, an den DruckpulsempfängerA pressure pulse transmitter 15 of known type is arranged 14, which transmits the signals received by the receiver 14 to the pressure pulse receiver over a further transmission path, which is formed by the coil fluid in the inner tube 2
16 weiterleitet. Diese werden nach Umwandlung in elektrische Signale in dem Prozessor 10 ausgewerte .16 forwards. These are evaluated in processor 10 after conversion into electrical signals.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist bezüglich der Kurz- streckendatenkörperschallsignalübertragung analog aufgebaut wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Hier werden ledig¬ lich vom Sensor 7 z. B. Andrucksignale des Drehbohrmeißels 5 ermittelt und wiederum über Körperschallsignalsender 11 an den Körperschallsignalempf nger 14 weitergeleitet, wobei ggfs. bei größeren Längen des Bohrstranges Zwischen¬ verstärker vorzusehen sind. Die vom Körperschallempf nger 14 empfangenen Signale v/erden nach Umwandlung in elektrische Signale wiederum in dem Prozessor 10 weiterverarbeitet.The exemplary embodiment according to FIG. 3 is constructed analogously to the short-range data structure-borne sound signal transmission as the exemplary embodiment according to FIG. 2. B. pressure signals of the rotary drill bit 5 determined and in turn passed on structure-borne signal transmitter 11 to the structure-borne signal receiver 14, where appropriate. In the case of greater lengths of the drill string, intermediate amplifiers are to be provided. The signals received by the structure-borne sound receiver 14 are further processed in the processor 10 after being converted into electrical signals.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist oberhalb des Drehbohrmeißels 5 des Bohrstranges 1 ein erster SensorIn the exemplary embodiment according to FIG. 4, a first sensor is located above the rotary drill bit 5 of the drill string 1
17 zur Ermittlung von Andruckkraftsignalen angeordnet. Dieser ist galvanisch mit einem Spulenkörper 18 verbunden. Der Spulenkörper 18 ist Sender zur magnetisch induktiven Übertragung der empfangenen Signale an einen transformato¬ risch mit der Spule 18 über den freien Luftspalt 19 gekop¬ pelten Spulenkörper 20, der mithin den Empfänger dieser magnetisch induktiven Ubertragungsstrecke darstellt, so daß die Datenübertragung berührungslos von den rotierenden Teilen 5, 17 sowie dem den Spulenkörper 18 tragenden Außen¬ rohr 21 des Bohrstranges 1 auf die nicht rotierenden Bohr¬ rohrwandungsteile 22 sowie den sich daran anschließenden Bohrmotor 23 erfolgt. Über den Untertagemotor 23 werden die Signale des Sensors 17 durch galvanische Kopplung über eine Kabelverbindung 24 an einen Neigungs und Ric eungs- sensor 25 weitergeleitet. Die in den beiden Sensoreinheiten 17 und 25 generierten Meßdaten werden dann gemeinsam von der Druckpulssendereinheit über die Spulungsflüssigkeits- säule im Kanal 2 des Bohrgestänges in bekannter Weise an den Druckpulsempfänger 16 weitergeleitet und von dort über eine Kabelverbindung an den Prozessor nach Umwandlung in elektrische Signale übertragen.17 arranged to determine pressure force signals. This is galvanically connected to a coil former 18. The coil former 18 is a transmitter for the magnetically inductive transmission of the received signals to a coil former 20 coupled with the coil 18 via the free air gap 19 and thus represents the receiver of this magnetically inductive transmission path, so that the data transmission is contactless from the rotating ones Parts 5, 17 and the outer tube 21 of the drill string 1 carrying the bobbin 18 are carried out on the non-rotating bore tube wall parts 22 and the drill motor 23 connected thereto. The signals from the sensor 17 are transmitted via the underground motor 23 by means of galvanic coupling a cable connection 24 is forwarded to an inclination and friction sensor 25. The measurement data generated in the two sensor units 17 and 25 are then forwarded together by the pressure pulse transmitter unit via the winding liquid column in channel 2 of the drill pipe in a known manner to the pressure pulse receiver 16 and from there transmitted via a cable connection to the processor after conversion into electrical signals.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist ein Neigungs¬ und Richtungssensor sowohl mit einem Druckpulssender 27 zur Übertragung der Neigungs- und Richtungsmeßsignale zu dem Druckpulsempfänger 28 und Weiterleitung nach Umwand¬ lung in elektrische Signale an den Prozessor 10 verbunden als auch über eine Kabelverbindung 29 mit einem Körper¬ schallsender 30 zur Kurzstreckendatenübertragung an einen Körperschallempfänger 31. Oberhalb und unterhalb des Nei¬ gungs- und Richtungsdatensensors befinden sich mehrere antimagnetische Schwerstangen 32, um die Neigungs und Richtungsdatenermittlung mithilfe von magnetempfindlichen Sensoren nicht zu beeinflussen. Die vom Neigungs- und Richtungssensor 26 über Körperschall auf den Körperschall¬ empfänger 31 übertragenen Steuersignale werden über eine Kabelverbindung 33 an das Richtbohrwerkzeug 34 gegeben, so daß bei auftretenden Abweichungen zwischen einer vorge¬ gebenen Richtung bzw. Neigung und den von dem Sensor 26 erfaßten Ist-Werten Steuerbewegungen solange durchzuführen sind, bis die Abweichung sich innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereiches verringert hat.In the exemplary embodiment according to FIG. 5, an inclination and direction sensor is connected both to a pressure pulse transmitter 27 for transmitting the inclination and direction measurement signals to the pressure pulse receiver 28 and forwarded to processor 10 after conversion into electrical signals, and also via a cable connection 29 a structure-borne sound transmitter 30 for short-range data transmission to a structure-borne sound receiver 31. Above and below the inclination and direction data sensor there are a number of antimagnetic collars 32 so as not to influence the determination of the inclination and direction data using magnetically sensitive sensors. The control signals transmitted by the inclination and direction sensor 26 via structure-borne noise to the structure-borne noise receiver 31 are transmitted to the directional drilling tool 34 via a cable connection 33, so that when there are deviations between a predetermined direction or inclination and the actual value detected by the sensor 26 -Value control movements are to be carried out until the deviation has decreased within a specifiable tolerance range.
Neben den vorgenannten Vorrichtungen können für Übertra¬ gungseinrichtungen und Sensoren im allgemeinen sowohl wei¬ tere Elektronikkomponenten zur Signalverarbeitung als auch Batterien oder Generatoren mit Antrieb durch die Bohrspülung oder umlaufende Bohrstrangteile zur Erzeugung elektrischer Energie erforderlich sein, welche jedoch für sich bekannt sind und in der jeweils geeigneten Weise vorgesehen werden können.In addition to the aforementioned devices, transmission devices and sensors can generally require both further electronic components for signal processing and batteries or generators driven by the drilling fluid or rotating drill string parts for generating electrical energy, which are known per se and in each case can be provided in a suitable manner.
In Fig. 6 ist in abgebrochener Querschnittsdarstellung anhand- eines Ausführungsbeispiels die Änordnungsmöglichkeit von einer magnetisch induktiven Sender-/Empfängereinheit an gegenüberliegenden Endbereichen von Innenrohren eines Bohrrohrstranges veranschaulicht. Hier sind die beiden miteinander zu koppelnden Innenrohre 35 und 36 in bekannter Weise ineinanderzuschrauben. Das in der zeichnerischen Darstellung innenliegende Ende des Rohrteiles 36 trägt an seinen Stirnkanten den Spulenkörper 20 (gemäß dem Aus¬ führungsbeispiel von Fig. 4), wohingegen in einer Ausnehmung6 is a broken cross-sectional view an exemplary embodiment illustrates the possibility of arranging a magnetically inductive transmitter / receiver unit at opposite end regions of inner tubes of a drill pipe string. Here, the two inner tubes 35 and 36 to be coupled together are screwed into one another in a known manner. The inner end of the tubular part 36 in the drawing shows at its front edges the coil body 20 (according to the embodiment of FIG. 4), whereas in a recess
37 des Innenrohrteiles 35 der Spulenkörper 18 gelegen ist. Zwischen den Spulenkörpern 18 und 20 ist ein freier Luftraum37 of the inner tube part 35 of the coil body 18 is located. There is a free air space between the bobbins 18 and 20
38 vorhanden, so daß die beiden Spulenkörper 18 und 20 transformatorisch zu koppeln sind. Die Spulenkörper 18 und 20 weisen jeweils zu den Wandungsbereichen des Rohr¬ wandungsteiles 35 einen hinreichenden seitlichen Abstand auf, so daß aufgrund der elektrischen Leitf higkeitseigen¬ schaften des Rohrwandungsmaterials die Übertragungsergeb¬ nisse nicht verfälscht werden. Der Spulenkörper 18 dient hierbei als magnetisch induktiver Sender für über das Kabel38 available, so that the two bobbins 18 and 20 are to be coupled in a transformer. The coil formers 18 and 20 are each at a sufficient lateral distance from the wall areas of the tube wall part 35, so that the transmission results are not falsified due to the electrical conductivity properties of the tube wall material. The coil former 18 serves here as a magnetically inductive transmitter for via the cable
39 empfangene Datensignale. Von dem als Empfänger fungie¬ renden Spulenkörper 20 sind die magnetisch induktiv über¬ tragenen Signale über die Kabelverbindung 40 an ein nach¬ geordnetes Steuer- bzw. Sender- oder Empfangsteil weiter¬ zuleiten.39 received data signals. The magnetically inductively transmitted signals are to be forwarded from the coil body 20 acting as a receiver via the cable connection 40 to a downstream control or transmitter or receiver part.
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Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Übertragung von Informations¬ und/oder Steuersignalen an einem Bohrstrang (1) während des Betriebes eines Bohrgerätes, insbesondere auch Verfahren zur Übertragung von Informations- und/oder Steuersignalen aus dem Bohrloch zur Erdoberfläche, wobei Daten zwischen einer Datenverarbeitungs- und/oder einer Steuergeräte¬ einheit und einem Prozessor (10) als Informations- und/oder Steuersignale auf einer Ubertragungsstrecke von einer Sen¬ dereinheit (18) an eine Empfängereinheit (20) weitergeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Informations¬ und/oder Steuersignale auf der Ubertragungsstrecke zwischen der Sender- und Empfängereinheit (18,20) über ein oder mehrere magnetische(s) Wechselfeld(er) übertragen werden.1. A method for the transmission of information and / or control signals on a drill string (1) during the operation of a drilling device, in particular also a method for the transmission of information and / or control signals from the borehole to the earth's surface, wherein data between a data processing and / or a control unit and a processor (10) as information and / or control signals on a transmission link from a transmitter unit (18) to a receiver unit (20), characterized in that the information and / or control signals the transmission path between the transmitter and receiver unit (18, 20) are transmitted via one or more magnetic (s) alternating field (s).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennz ichnet, daß die Informations- und/oder Steuersignale zwischen einer Sender- und einer Empfängereinheit (18,20) durch ein die Sender- und die Empfängereinheit durchdringendes magnetisches Wechselfeld (transformatorische Kopplung) übertragen werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the information and / or control signals are transmitted between a transmitter and a receiver unit (18, 20) by a magnetic alternating field penetrating the transmitter and the receiver unit (transformer coupling).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die von der Empfängereinheit (20) der Uber¬ tragungsstrecke empfangenen Informations- und/oder Steuer¬ signale an eine Sendereinheit (15) einer weiteren Über-3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the information and / or control signals received by the receiver unit (20) of the transmission link to a transmitter unit (15) of a further transmission
ERSÄT S ATT tragungsstrecke weitergegeben werden und die Sendereinheit (15) der weiteren Ubertragungsstrecke die empfangenen Sig¬ nale als Druckpulssignale an die Empf ngereinheit (16) der weiteren Ubertragungsstrecke v/eitergibt.REPLACES S ATT transmission line and the transmitter unit (15) of the further transmission line transmits the received signals as pressure pulse signals to the receiver unit (16) of the further transmission line.
4. Vorrichtung zur Übertragung von Informations¬ und/oder Steuersignalen in einem Bohrstrang (1) während des Betriebes eines einen Bohrmeißel (5) umfassenden Bohr¬ gerätes, insbesondere auch zur Übertragung von Informations¬ und/oder Steuersignalen aus dem Bohrloch zur Erdoberfläche, mit zumindest einer am Bohrrohrstrang (1 ) vorsehbaren Steu¬ ergeräte- und/oder Datenerfassungseinheit und einem Prozes¬ sor (10), wobei die Informations- und/oder Steuersignale zwischen Prozessor (10) und Steuergeräte- bzw. Datenerfas- sungseinheit auf einer Ubertragungsstrecke von einer Sen¬ dereinheit an eine Empfängereinheit weitergeleitet v/er¬ den, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubertragungsstrecke zur Übertragung der Informations- und/oder Steuersignale zwischen der Sender- und Empfängereinheit magnetisch in¬ duktive Koppler (18,20) umfaßt.4. Device for transmitting information and / or control signals in a drill string (1) during the operation of a drilling device comprising a drill bit (5), in particular also for transmitting information and / or control signals from the borehole to the surface of the earth at least one control device and / or data acquisition unit and a processor (10) which can be provided on the drill pipe string (1), the information and / or control signals between processor (10) and control device or data acquisition unit on a transmission path of a transmitter unit forwarded to a receiver unit, characterized in that the transmission link for transmitting the information and / or control signals between the transmitter and receiver unit comprises magnetically inductive couplers (18, 20).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den magnetisch induktiven Kopplern (18,20) Signal¬ verstärker zugeordnet sind.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the magnetic inductive couplers (18, 20) are assigned to signal amplifiers.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß einander zugeordnete magnetisch induktive Koppler (18,20) einerseits an einem feststehenden Bohrrohr- wandbereich und andererseits an einem rotierbaren Bohrrohr- wandbereich vorsehbar sind.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized gekenn¬ characterized in that mutually associated magnetic inductive couplers (18, 20) on the one hand on a fixed drill pipe wall area and on the other hand on a rotatable drill pipe wall area can be provided.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß magnetisch induktive Koppler (18,20) als in den Endbereichen einander zugewandter Rohre (35,36) des Bohrrohrstranges (1 ) angeordnete Spulenkörper und/oder magnetfeldempfindliche Halbleitersensoren ausgebildet sind.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that magnetic inductive couplers (18, 20) are formed as in the end regions facing each other pipes (35, 36) of the drill pipe string (1) arranged bobbins and / or magnetic field-sensitive semiconductor sensors.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Endbereichen der Rohre (35,36) des Bohrrohr- stranges angeordneten magnetisch induktiven Koppler (18,20)8. The device according to claim 7, characterized in that the arranged in the end regions of the tubes (35,36) of the drill pipe string magnetic inductive coupler (18,20)
ErSSAT i ATT einander frei zugewandt und transformatorisch gekoppelt sind.ErSSAT i ATT face each other freely and are coupled in a transformational way.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in gegenüberliegenden Endbereichen eines Rohres des Bohrrohrstranges (1) vorgesehene magnetisch induktive Koppler galvanisch über eine Kabelverbindung (39,40) und/oder elektrisch leitende Rohrwandungsteile miteinander verbindbar sind.9. Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that provided in opposite end regions of a pipe of the drill pipe string (1) provided magnetically inductive couplers galvanically via a cable connection (39, 40) and / or electrically conductive pipe wall parts.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß magnetisch induktive Koppler (18,20) gegenüber angren¬ zenden elektrisch leitenden Rohrwandungsteilen mit einem Abstand vorsehbar sind.10. The device according to claim 9, characterized in that magnetically inductive couplers (18, 20) can be provided at a distance from adjacent electrically conductive tube wall parts.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, da¬ durch gekennzeichnet, daß der die magnetisch induktiven Koppler (18,20) umfassenden Ubertragungsstrecke eine eigene Sendereinheit (15) und eigene Empfängereinheit (16) um¬ fassende v/eitere Ubertragungsstrecke zugeordnet ist.11. The device according to one of claims 4 to 10, characterized in that the transmission link comprising the magnetic inductive coupler (18, 20) is assigned its own transmitter unit (15) and its own receiver unit (16) comprising comprehensive transmission route .
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendereinheit (15) der weiteren Ubertragungsstrecke mit den aus der ersten Ubertragungsstrecke übertragenen Informations- und/oder Steuersignalen beaufschlagbar ist.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the transmitter unit (15) of the further transmission link with the information and / or control signals transmitted from the first transmission link can be acted upon.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die weitere Ubertragungsstrecke durch eine von der weiteren Sendereinheit (15) mit Druckpulsen beauf¬ schlagende Spülungsflüssigkeit des Bohrgerätes gebildet ist.13. The apparatus according to claim 11 or 12, characterized gekenn¬ characterized in that the further transmission path is formed by a flushing liquid from the further transmitter unit (15) pressurizing the drilling device.
14. Verfahren zur Übertragung von Informations- und/oder Steuersignalen an einem Bohrstrang (1 ) während des Betriebes eines Bohrgerätes, insbesondere auch Verfahren zur Über¬ tragung von Informations- und/oder Steuersignalen aus dem Bohrloch zur Erdoberfläche, wobei Daten zwischen einer Datenerfassungs- und/oder Steuergeräteeinheit und einem Prozessor (10) als Informations- und/oder Steuersignale auf einer Ubertragungsstrecke von einer Sendereinheit s i _-„;. ~ _ _:■„■_-.. i~i-~ i i (8,11 ,.30) an eine Empfängereinheit (9,14,31) v/eitergeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Sendereinheit (8,11 ,30) gegebenen Daten als Schallsignale an die Empfän¬ gereinheit (9,14,31) der Ubertragungsstrecke weitergeleitet werden.14. A method for transmitting information and / or control signals on a drill string (1) during the operation of a drilling device, in particular also a method for transmitting information and / or control signals from the borehole to the surface of the earth, data between a data acquisition and / or control unit and a processor (10) as information and / or control signals on a transmission path from a transmitter unit si _- ";. ~ _ _: ■ „ ■ _- .. i ~ i- ~ ii (8, 11, .30) are passed on to a receiver unit (9, 14, 31), characterized in that the data given to the transmitter unit (8, 11, 30) is transmitted as sound signals to the receiver unit (9, 14.31) of the transmission link.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Sendereinheit (8) empfangenen Daten als Ultraschallsignale an die Empfängereinheit (9) weiterge¬ leitet v/erden.15. The method according to claim 14, characterized in that the data received by the transmitter unit (8) as ultrasound signals to the receiver unit (9) forge v / earth.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Sendereinheit (11 ,30) empfangenen Daten¬ signale als Körperschallsignale an die Empfängereinheit (14,31 ) weitergeleitet werden.16. The method according to claim 14, characterized in that the received from the transmitter unit (11, 30) Daten¬ signals are transmitted as structure-borne noise to the receiver unit (14.31).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Körperschallsignale über Bohrrohrstrangteile an die Empfängereinheit (14,31 ) übertragen v/erden.17. The method according to claim 16, characterized in that the structure-borne noise signals via drill pipe parts to the receiver unit (14.31) v / earth.
18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubertragungsstrecke durch eine Spülungsflüssigkeit des Bohrgerätes gebildet ist und die Schallsignale über die Spülungsflüssigkeit übertragen werden.18. The method according to claim 15, characterized in that the transmission path is formed by a rinsing liquid of the drilling device and the sound signals are transmitted via the rinsing liquid.
19. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Ubertragungsstrecke durch eine innerhalb des Bohrrohrstranges gelegene Luftsäule gebildet ist und die Schallsignale über die Luftsäule von der Sendereinheit (8) auf die Empfängereinheit (9) übertragen wird.19. The method according to claim 14 or 15, characterized gekenn¬ characterized in that the transmission path is formed by an air column located within the drill pipe string and the sound signals are transmitted via the air column from the transmitter unit (8) to the receiver unit (9).
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 1 , da¬ durch gekennzeichnet, daß die von der Empfängereinheit (9,14,31 ) der Ubertragungsstrecke empfangenen Schallsignale an eine Sendereinheit (15) einer nachgeordneten weiteren Ubertragungsstrecke weitergegeben und von dort an eine eigene Empfängereinheit (16) der weiteren Übertragungs- strecke weitergeleitet werden.20. The method according to any one of claims 14 to 1, characterized in that the sound signals received by the receiver unit (9, 14, 31) of the transmission link are passed on to a transmitter unit (15) of a downstream further transmission link and from there to a separate receiver unit (16) of the further transmission route.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Sendereinheit (15) der weiteren Ubertra¬ gungsstrecke empfangenen Schallsignale als Druckpulssignale weitergeleitet werden.21. The method according to claim 20, characterized in that the sound signals received by the transmitter unit (15) of the further transmission link are forwarded as pressure pulse signals.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die von der Sendereinheit (15) abgegebenen Druckpuls¬ signale über die die weitere Ubertragungsstrecke bildende Spülungsflüssigkeit des Bohrgerätes übertragen werden.22. The method according to claim 21, characterized in that the pressure pulse signals emitted by the transmitter unit (15) are transmitted via the rinsing liquid of the drilling device which forms the further transmission path.
23. Vorrichtung zur Übertragung von Informations¬ und/oder Steuersignalen in einem Bohrrohrsträng (1 ) während des Betriebes eines einen Bohrmeißel umfassenden Bohrgerä¬ tes, insbesondere auch zur Übertragung von Informations¬ und/oder Steuersignalen aus dem Bohrloch zur Erdoberfläche, mit zumindest einem am Bohrrohrstrang vorsehbaren Steuer¬ geräte- und/oder Datenerfassungseinheit und einem Prozessor (10), wobei die Informations- und/oder Steuersignale zwischen Prozessor (10) und Steuergeräte- bzw. Datenerfas- sungseinheit auf einer Ubertragungsstrecke von einer Sender¬ einheit (8,11 ,31) an eine Empfängereinheit (9,14,30) v/ei¬ tergeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der am Bohrrohrstrang vorgesehenen Datenerfassungs- und/oder Steuergeräteeinheit ein Schallsensor (8,11,30) und ein Schallempfänger (9,14,31 ) zugeordnet sind.23. Device for transmitting information and / or control signals in a drill pipe string (1) during the operation of a drilling device comprising a drill bit, in particular also for transmitting information and / or control signals from the borehole to the earth's surface, with at least one on Drill pipe string provided control unit and / or data acquisition unit and a processor (10), the information and / or control signals between processor (10) and control unit or data acquisition unit on a transmission path from a transmitter unit (8, 11 , 31) are passed to a receiver unit (9, 14, 30) v / ei¬, characterized in that the data acquisition and / or control unit provided on the drill pipe string has a sound sensor (8, 11, 30) and a sound receiver (9, 14 , 31) are assigned.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sendereinheit (8,11,31) und der Empfänger¬ einheit (9,14,30) Signalverstärker vorgesehen sind.24. The device according to claim 23, characterized in that signal amplifiers are provided between the transmitter unit (8, 11, 31) and the Receiver unit (9, 14, 30).
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß an Bohrrohrinnenwandungsteilen als Schallsignalsender und Schallsignalempfänger Piezo- wandler befestigt sind.25. Device according to one of claims 23 or 24, characterized in that piezo transducers are attached to the inner tube wall parts as sound signal transmitters and sound signal receivers.
EE3AT2&LATT EE3AT2 & LATT
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