Verfahren zur Messung von Flüssigkeits- und Gasdruck in einem abgedichteten Bohrloch

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Flüssigkeits- und Gasdruck in einem abgedichteten Bohrloch mittels eines in das Bohrloch eingebrachten Messrohres, wobei vorgegebene Bereiche des Bohrloches, in denen die Druckmessung erfolgen soll, gegeneinander durch beidseitig zu dem jeweiligen vorgesehenen Bereich zwischen der Aussenwand des Messrohres und der Bohrlochwand vorgesehene Dichtungseinrichtungen abgedichtet werden und die Messung mittels einer Meßsonde erfolgt, deren für die Messung ausgebildeter Teil an eine in der Wand des Messrohres vorgesehene Meßstelle gelangt, sowie ein Messrohr zur Durchführung des Verfahrens und eine Messonde für das Messrohr.

[0002] Ein Verfahren dieser Art ist bekannt durch die US-Patentschriften 4 192 181 und 4230 180. Die Druckmessung erfolgt beispielsweise für geophysikalische Untersuchungen, z. B. für den Tunnelbau, für Untersuchungen des Untergrundes an Staudämmen oder anderen Bauwerken oder auch zur Ermittlung von Grundwasserabsenkungen.

[0003] Nach dem vorbekannten Verfahren erfolgt die Druckmessung, indem über ein in der Messrohrwand vorgesehenes Ventil, das durch die Messonde geöffnet wird, eine Verbindung mit einem Innenraum der Meßsonde hergestellt wird, in dem die Messung erfolgt. Durch das Überleiten des zu messenden Mediums in der Messonde können sich Druckveränderungen ergeben, die zu einem fehlerhaften Ergebnis führen, ausserdem können dabei Feststoffpartikel zu Störungen an dem hierbei verwendeten Ventilmechanismus führen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung der Nachteile des bekannten Verfahrens eine Druckmessung mit hoher Genauigkeit zu ermöglichen, ohne dass das zu messende Medium in das Messrohr eindringt. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt aufgrund der Merkmale des Patentanspruches 1, durch ein Messrohr zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 2 sowie durch eine Meßsonde für dieses Messrohr gemäss Patentanspruch 10.

[0005] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0006] Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils des in einem Bohrloch montierten Messrohres in Axialschnitt,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch das Messrohr nach Fig. 1 im Bereich einer Meßstelle,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Messzelle des Messrohres nach Fig. 1 in vergrösserter Darstellung relativ zu den Darstellungen der Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Meßsonde in schematischer Darstellung mit einem Teil des Messrohres,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Meßsonde nach Fig. 1 in Fahrposition relativ zu dem Messrohr,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Meßsonde in Messposition,

Fig. 7 einen Axialschnitt durch den mittleren Bereich einer Meßsonde,

Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie Vill - VIII in Fig. 7,

Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie IX - IX der Fig. 7,

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie X - X der Fig. 7,

Fig. 11 einen axialen Teilquerschnitt der Meßsonde mit ihrem hinteren Ende,

Fig. 12 einen axialen Teilschnitt durch die Meßsonde mit ihrem vorderen Ende,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Teiles eines in einem Bohrloch montierten Messrohres mit einer Dichteinrichtung,

Fig. 14 einen Querschnitt durch einen Füllventilmechanismus; und

Fig. 15 einen Querschnitt durch einen Entlüftungsmechanismus.

[0007] Das Messrohr 1 besteht aus einzelnen aneinandergesetzten Rohrstücken 2 und diese miteinander verbindenden Rohrmuffen 3, so dass es sich durch fortlaufendes Aneinanderfügen von Rohrmuffen und Rohrstücken und dabei weiteres Einschieben in das Bohrloch 4 auf eine gewünschte Länge mit einer entsprechenden Anzahl von in den Rohrmuffen vorgesehenen Meßstellen 5 zusammensetzen lässt. An der Aussenseite des Rohrstückes ist auf nicht näher dargestellte Weise eine Dichtmanschette 6 befestigt. Die Dichtmanschetten 6 des Messrohres sind durch eine nicht dargestellte Fülleitung miteinander verbunden, um sie mittels eines zugeführten strömungsfähigen Mediums, wie Gas, Wasser oder Zementmörtel unter Druck zu setzen, so dass sie sich fest und damit dichtend an die Wand 7 des Bohrloches anlegen. Auf diese Weise ist jede Messtelle zwischen zwei Dichtmanschetten 6 eingeschlossen, so dass an ihr der in diesem eingeschlossenen Bereich vorhandene Druck gemessen werden kann. Dieser Druck kann durch Gas oder Flüssigkeit gebildet sein, die aus dem umgebenden Material 8 in den Raum 9 zwischen dem Messrohr 1 und der Bohrlochwand 7 eingedrungen sind.

[0008] Die einzelnen Rohrstücke 2 und die Rohrmuffen 3 haben für die Führung der Räder 10, 11 einer in den Fig. 4 - 12 dargestellten Meßsonde Führungsrillen 12, die achsparallel zu dem Messrohr 1 verlaufen und einen Winkelabstand von 120° zueinander aufweisen. Damit die Führungsrillen 12 der Rohrstücke und Rohrmuffen ineinander übergehen können, sind die Rohrmuffen und Rohrstücke in vorgegebener Winkelposition zueinander zu montieren, wofür ein formschlüssiger Eingriff zwischen ihnen vorgesehen ist, wie im Beispiel nach Fig. 2 durch Fortsätze 13, 14 gezeigt, die in eine entsprechend geformte Aussparung 15, 16 des anderen Teiles eingreifen. Es

[0009] versteht sich, dass eine solche formschlüssige Verbindung auf verschiedene Weise erfolgen kann, ebenso wie die Sicherung der Lage der Teile zueinander in axialer Richtung durch radial oder tangential verlaufende Schrauben oder Bolzen, die sich durch beide miteinander zu verbindende Teile erstrecken. Die Verbindung hat jedoch so zu erfolgen, dass das Messrohr gas-oder flüssigkeitsdicht ist. Entsprechend Fig. 2 ist in einer Umfangsnut der Rohrstücke 2 ein O-Ring 18 eingelegt, so dass die das Rohrstück 2 umfassende Rohrmuffe 3 mit ihrer Innenwand an dem O-Ring dicht anliegt. An der Innenseite der Rohrmuffe 3 sind ausserdem angrenzend an jede Führungsrille 12 Anschlagnocken 20 vorgesehen, die für die genaue Positionierung der Meßsonde in Messposition dienen, wie im folgenden noch näher beschrieben wird.

[0010] An der Meßstelle 5 ist in der Rohrmuffe 3 ein Gewindeloch 22 vorgesehen, in das der Gewindestutzen 23 des Gehäuses 24 der Messzelle 25 eingeschraubt ist. Ein zwischen das Messzellengehäuse 24 und die Rohrmuffe 3 eingelegter O-Ring 26 gewährleistet die Abdichtung des Messrohres.

[0011] In der Messzelle 25 ist ein als Kolben 27 ausgeführtes Druckaufnahmeorgan beweglich gelagert, in dem der Kolbenschaft 28 in einem Axialkugellager 29 in dem Gewindestutzen 23 geführt ist. Der den Kolben 27 aufnehmende Innenraum des Gehäuses 24 ist nach aussen, d.h. gegenüber dem Raum 9, in dem der zu messende Druck vorhanden ist, durch eine dünne, hochelastische Membran 30 abgedichtet. An dieser Membran liegt die äussere Stimfläche des Kolbens 27 an oder ist ah ihr, z. B. durch Kleben, befestigt. Der auf die Membran 30 wirkende Druck wird somit auf den Kolben 27 übertragen, so dass seine Unterseite an der Innenschulter 32 des Gehäuses 24 auf Anlage gelangt. Für die Druckmessung ist nur ein sehr geringer Kolbenweg 33 erforderlich. Mit geringem Abstand von der Membran 30 ist diese von einer schützenden Filter-Schutzplatte 35 überdeckt, die in dem die Membran 30 am Gehäuse 24 befestigenden Gehäusedeckel 36 eingesetzt ist. Um die Messung von äusserem Unterdruck relativ zu dem innerhalb des Messrohres vorhandenen Druck, d.h. normalerweise Atmosphärendruck, zu ermöglichen, ist die Einheit aus Kolben 27 und Membran 30 in Richtung zum Innenraum des Messrohres durch eine Druckfeder 31 vorbelastet. Durch diese Druckfeder wird der auf die Innenseite der Membran 30 wirkende Druck kompensiert. Die Druckfeder ist beispielsweise entsprechend der Darstellung zwischen der Filterplatte 35 und einer an der Membran 30 anliegenden Deckplatte eingespannt. Für Überdruckmessungen kann auf die Druckfeder 31 verzichtet werden.

[0012] Das freie Ende des Kolbenschaftes 28 ragt um ein geringes Mass in den Innenraum des Messrohres 3 hinein und weist eine abgerundete Kuppe 38 auf, die bestimmt ist für den mechanischen Messkontakt mit der im folgenden näher beschriebenen Meßsonde 40. Die Meßsonde 40 bildet einen langgestreckten, zylindrischen Körper mit einem mittleren Teil 41, der um die Längsachse der Meßsonde relativ zu den durch die Räder 10, 11 geführten Endteilen 42, 43 verdrehbar ist. Die Lagerung der Teile 41, 42, 43 zueinander erfolgt durch Gleitlagerpaare 45, 46 und 47, 48, die jeweils an den beiden äusseren Enden der Sondenendteile 42, 43 vorgesehen sind und langgestreckte Achsschäfte 50, 51 lagern, die an beiden äusseren Enden des mittleren Sondenteils 41 angeformt sind. Der vom vordern Endteil 43 der Meßsonde umschlossene Achsschaft 51 bildet gleichzeitig die Betätigungsstange zum Verdrehen des mittleren Sondenteiles 41 in Messposition oder aus der Messposition heraus und ist über seine Länge durchbohrt, so dass er nichtdargestellte Verbindungskabel zu der im mittleren Sondenteil vorgesehenen Messeinrichtung aufnehmen kann. Die Drehbewegung erfolgt beispielsweise um einen Winkel von 45 zwischen den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Positionen. In der in Fig. 5 dargestellten Fahrposition befindet sich ein Messrad 53 in axialer Richtung hinter dem Führungsrad 10, sein äusserer Umfang hat jedoch einen geringen Abstand von der Wand des Messrohres 1 und greift somit nicht in die Führungsrille 12 ein. Die bereits genannten Anschlagnocken 20 des Messrohres sind jeweils beidseitig zu den Führungsrillen 12 angeordnet, so dass die Meßsonde ungehindert in dem Messrohr 1 verschoben werden kann, wenn der mittlere Sondenteil die in Fig. 5 gezeigte Fahrposition einnimmt. Hat das Messrad 53 der Messeinrichtung 54 die Kuppe 38 des Kolbens der Messzelle mit dem Winkelabstand von 45° seitlich passiert und haben entsprechend die Gegenanschläge 55 die Anschlagnocken 20 des Messrohres passiert, so wird der mittlere Sondenteil 41 um 45° in die in Fig. 6 dargestellte Winkelposition gedreht und die Sonde dabei soweit zurückgefahren, bis die Gegenanschläge 55 zur exakten Anlage an die Anschlagnocken 20 gelangen, wie die Darstellung der Fig. 4 schematisch zeigt. Die exakte Anlage an den Anschlagnocken 20 und damit die genaue Ausrichtung der Meßsonde 40 zum Messrohr 1 ist durch die kugefförmige Ausbildung der Oberfläche der Gegenanschläge 55 und die kegelförmige Ausbildung der Oberfläche der Anschlagnocken 20 gewährleistet. Zu einer genauen Ausrichtung tragen auch die Führungsräder 10, 11 der Meßsonde bei, die mit verhältnismässig genau eingestellter Vorspannung die Meßsonde in den Führungsrillen 12 des Messrohres abstützen. Diese Federvorspannung ist durch die in den Fig. 11 und 12 gezeigte Lagerung der Führungsräder 10, 11 am Ende einer Blattfeder 57, 58 gegeben. Die genaue Anschlagposition in Drehrichtung ist durch Anschlagbolzen 60, 61 gewährleistet, die mit achsparallelem Verlauf in den Sondenendteilen 42, 43 befestigt sind und in eine Umfangsnut 62, 63 des mittleren Sondenteils 41 eingreifen, deren in Umfangsrichtung der Meßsonde einander gegenüberliegenden Endflächen Anschlagflächen für die Anschlagbolzen 60, 61 bilden.

[0013] Bei der erwähnten Rückfahrbewegung bis in Anschlagposition fährt somit das Messrad 53 unter die Kuppe 38 und schiebt damit den das Druckaufnahmeorgan bildenden Kolben 27 der Messzelle 25 relativ zum Messrohr um einen geringen Weg nach aussen, und die Messeinrichtung 54 der Meßsonde misst dabei die hierfür erforderliche Kraft bzw. die Kraft, die erforderlich ist, um den Kolben entgegen dem aussen an ihm wirkenden Umgebungsdruck ausser Anlage an der Gehäuseschulter 32 der Messzelle zu haften. Damit beim Untsrfshrsn des Messkolbens durch das Messrad dieses sich im wesentlichen nur radial zur Meßsonde bzw. zum Messrohr bewegt oder nur in dieser Richtung die Messkraft auf die Messeinrichtung 54 überträgt, ist das Messrad 53 auf einer Achse 66 gelagert, die am Ende eines Hebels 65 befestigt ist, der parallel zur Längsachse der Meßsonde verläuft und um eine Achse 67 relativ zur Meßsonde schwenkbar ist. Der Schwenkbereich des Hebels 65 ist sehr begrenzt, da das das Messrad 53 tragende Hebelende an einem Übertragungsglied 68 der Messeinrichtung anliegt und am gegenüberliegenden Ende des Hebels 65 ein Anschlagbolzen 69 vorgesehen ist. Der Anschlagbolzen 69 ist als Gewindebolzen mit einer Kontermutter 70 ausgeführt, so dass der Schwenkbereich des Hebels radial nach aussen einjustierbar ist.

[0014] Die Drehbewegung des Messrades 53 beim Unterfahren des Kolbens 27 und die Schwenkbewegung des Hebels 65 sind ebenfalls sehr leichtgängig durch entsprechende Ausführung der Lagerungen, ebenso wie der Kolben 27 durch die Lagerung in einem Axialkugellager leicht beweglich ist.

[0015] Die Messeinrichtung 54 ist in einer längsgerichteten und im Querschnitt angenähert quadratischen Aussparung 70 des massiven Hauptkörpers 71 des mittleren Sondenteils 41 angeordnet. Diese Aussparung 70 ist durch eine Membran 72 verschlossen, die durch einen Verschlusskörper 73 am Hauptkörper 71 mittels Schraubenbolzen 74 gehalten ist. Das Übertragungsglied 68 bildet einen in der Aussparung 70 angeordneten, geschlossenen Rahmen 75, der einen Messbalken 76 umschliesst und mit diesem durch einen Schraubenbolzen 77 mit Kontermutter 78 fest verbunden ist. Ein aussen an dem Rahmen 75 des Übertragungsgliedes 68 befestigter Gewindebolzen 79 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Membran 72 und bis an das das Messrad 53 lagernde Ende des Hebels 65 heran, so dass es dessen Bewegung bzw. die Auslenkung des Messrades 53 auf den Messbalken 76 übertragen kann. Auf den Gewindebolzen 79 ist eine Schraubenmutter 80 aufgeschraubt, die eine den Schraubenbolzen umschliessende Scheibe 81 dichtend gegen die Membran 72 presst, so dass diese zwischen dem Rahmen 75 und dieser Scheibe 81 eingeklemmt ist.

[0016] Der Messbalken 76 ist an einem Ende durch zwei Schrauben 84, 85 fest an dem massiven Hauptkörper 71 der Messonde befestigt, derart, dass dieses Messbalkenende fest an einem erhöhten Bodenteil 86 der Aussparung 70 anliegt. Der übrige Teil des Messbalkens, beispielsweise beginnend von seiner Mitte, befindet sich in geringem Abstand von einem abgesetzten Bodenteil 88 der Aussparung 70, so dass er durch die Messbewegung des mit ihm fest verbundenen Übertragungsgliedes 68 ausbiegbar ist. Die Biegebewegung des Messbalkens ist durch eine einen Anschlag bildende Justierschraube 89 begrenzt, die von dem Schraubenbolzen- 77 umschlossen ist, der den Messbalken mit dem Rahmen 75 des Übertragungsgliedes 68 verbindet. Bei maximaler Ausbiegung des Messbalkens 76 gelangt das Ende der Justierschraube 89 in eine Bodenvertiefung 90 der Aussparung 70 zum Anschlag. Diese Bodenvertiefung 90 ist für die Aufnahme des unteren Teiles des den Messbalken umschliessenden Rahmens 75 vorgesehen. Durch die Justierschraube 89 wird beispielsweise ein Spiel 91 von 0,3 mm eingestellt.

[0017] Die Kraftmessung mittels des Messbalkens 76 erfolgt durch Ermittlung seiner Biegeverformung, indem in einem bestimmten Bereich 92 aussen an dem Messbalken Dehnungs-Messtreifen befestigt sind, deren Dehnung zur Änderung eines elektrischen Widerstandes führt. Eine geeignete Anordnung der Dehnmesstreifen zu mehreren und ihre elektrische Schaltverbindung in Form einer Wheatston'schen Brückenschaltung ermöglichen eine hohe Messgenauigkeit. Der Bereich 92 des Messbalkens, an dem die Biegebewegung gemessen wird, weist eine erhebliche Querschnittsschwächung aufgrund einer Aussparung 93 auf, die sich in Längsrichtung des Messbalkens erstreckt und auf dem dem freien Balkenende 87 gegenüberliegenden Ende eine Öffnung 94 nach aussen hat. Somit hat der Messbalken ein nach innen gerichtetes freies Ende 95, das parallel zu dem Biegebereich 92 verläuft. An diesem freien Ende ist auf die beschriebene Weise der Rahmen 75 des Übertragungsgliedes 68 befestigt. Folglich wird die Biegeverformung von diesem nach innen gerichteten freien Ende 95 über das freie äussere Balkenende 87 auf den Biegebereich übergeleitet. Mit 96 ist ein Stück eines durch den Achsschaft 51 nach aussen führenden, elektrischen Kabels bezeichnet, das die Verbindung zwischen den Dehnmesstreifen und einem aussen angeordneten elektrischen Messgerät herstellt. Ein Stück eines von der Meßsonde 40 nach aussen führenden Kabels 97 ist auch in Fig. 4 angedeutet.

[0018] Es versteht sich, dass die beschriebene Messanordnung für die Kraftmessung auch anders ausgeführt sein kann, indem statt eines Messbalkens mit Dehnmesstreifen handelsübliche Kraftsensoren verwendet werden, die nach Ohm'schem, kapazitivem, instruktivem oder piezoelektrischem Messprinzip eine Messbewegung entgegen der konstanten Kraft eines Federelementes in ein elektrisches Messignal wandeln.

[0019] Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Dichteinrichtung 100, das gegenüber der Verwendung von einer Dichtmanschette 6 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 eine zuverlässigere und vollkommenere Abdichtung des Bereiches gewährleistet, in dem die Druckmessung erfolgen soll. Dies ist für eine genaue Bestimmung des Druckes in diesem Bereich von grosser Bedeutung.

[0020] Die Dichteinrichtung 100 besteht aus einem Paar von an der Aussenseite des Messrohres 101 über Flansche 102 dichtend angebrachten Manschetten 103, 104, die mittels einer Fülleitung 105 von aussernsµ> des Bohrloches 106 mit einem aushärtenden Füllmedium, beispielsweise Zementmörtel, gefüllt werden, so dass sie sich dichtend an die Bohrlochwand 107 anlegen. Das Füllmedium strömt dabei über einen in Fig. 14 deutlich dargestellten Füllventilmechanismus 109, 110 innerhalb der Manschetten 103, 104, in diese ein. Der Ventilmechanismus hat ein die Rückleitung 111 und damit eine Anzahl von in dieser dort vorgesehenen Löchern 113 umschliessendes gummielastisches Schlauchstück 114, so dass eine Rückströmung in die Rückleitung verhindert wird.

[0021] Die gefüllten Manschetten 103, 104 dichten zwischen sich einen Raum 116 ab, der anschliessend ebenfalls durch ein z. B. aushärtendes Füllmedium 117 gefülft wird. Da letzteres in unmittelbaren Kontakt mit der möglicherweise unebenen Bohrlochwand 107 gelangt, ergibt sich eine Abdichtung, die gegenüber der Abdichtung,allein durch Anpressung einer Manschette, wesentlich besser ist.

[0022] Für die Füllung des Raumes 116 ist eine zweite Fülleitung 119 mit einer Rückleitung 120 vorgesehen. Innerhalb des jeweiligen Raumes 116 hat die Rückleitung einen Füllventilmechanismus 122, der gleich ausgeführt ist wie der bereits anhand der Fig. 14 beschriebene. Ausserdem hat die Rückleftung 120 einen Entlüftungsmechanismus 123, der eine an ihr befestigte Gewebemanschette aufweist, die eine Anzahl von Löchern 125 in der Rückleitung 120 umschliesst. Das Gewebe der Manschette 124 lässt Luft und/oder Wasser aus dem Raum 116 in die Rückleitung strömen, hält jedoch das Füllmedium dort zurück.

[0023] Es versteht sich, dass mit Ausnahme der am Ende des Messrohres vorgesehenen Messzelle 25' in Rohrlängsrichtung beidseitig einer Messzelle 25" jeweils eine derartige, zuvor beschriebene, Dichteinrichtung 100 vorgesehen ist.

Ansprüche

1. Verfahren zur Messung von Flüssigkeits- und Gasdruck in einem abgedichteten Bohrloch (4) mittels eines in das Bohrloch eingebrachten Messrohres (1), wobei vorgegebene Bereiche des Bohrloches, in denen die Druckmessung erfolgen soll, gegeneinander durch beidseitig zu dem jeweiligen vorgesehenen Bereich zwischen der Aussenwand des Messrohres und der Bohrlochwand (7) vorgesehene Dichteinrichtungen (6) abgedichtet werden und die Messung mittels einer Meßsonde (40) erfolgt, deren für die Messung ausgebildeter_'Teil (53) an eine in der Wand des Messrohres vorgesehene Meßstelle (25) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmessung durch Messen der Kraft erfolgt, die erforderlich ist, um ein in der Wand des Messrohres beweglich gelagertes, gegenüber dieser abgedichtetes und durch den aussen auf das Messrohr wirkenden Druck belastetes Druckaufnahmeorgan (27, 30) mittels der in das Messrohr eingeführten Messonde (40) zu bewegen.

2. Messrohr (1) zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 mit aussen an ihm befestigten Dichteinrichtungen (6) für die dichtende Verbindung mit der umgebenden Bohrlochwand (7), wobei sich zwischen mindestens zwei in Rohrlängsrichtung hintereinander vorgesehene Dichteinrichtungen eine Meßstelle (25) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass an der Messtelle in einer Öffnung (22) der Messrohrwand eine Messzelle (25) dichtend eingesetzt ist, deren Gehäuse (24) ein in ihm bewegliches Druckaufnahmeorgan (27, 30) einschliesst, an dem der Druck des das Messrohr umgebenden Mediums wirkt, wobei der Innenraum des Gehäuses (24) durch mit dem Druckaufnahmeorgan (27) bewegliche Dichtmittel (30) gegenüber dem das Messrohr umschliessenden Raum abgedichtet ist.

3. Messrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Messzellengehäuses (24) durch eine Membrane (30) abgedichtet ist.

4. Messrohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeorgan ein Kolben (27) ist, dessen Schaft (28) in einem in die Öffnung (22) der Messrohrwand eingesetzten Stutzen (23) des Gehäuses (24) axial leicht beweglich gelagert ist, wobei das freie Ende (38) des Kolbenschaftes (28) in das Messrohr (1) hineinragt.

5. Messrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschaft (28) in einem Axialkugellager (29) geführt ist.

6. Messrohr nach einem der Ansprüche 2 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (24) der Messzelle (25) nach aussen durch eine Filterplatte (35) verschlossen ist.

7. Messrohr nach einem der Ansprüche 2 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeorgan (27, 30) durch eine Druckfeder (31) in Wirkungsrichtung des Mediendruckes vorbelastet ist.

8. Messrohr nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (31) zwischen der Filterplatte (35) und dem Druckaufnahmeorgan (27,30) eingespannt ist.

9. Messrohr nach einem der Ansprüche 2 - 8, gekennzeichnet durch mindestens eine in der Messrohrwand parallel zur Messrohrachse verlaufende Führungsrille (12) für ein Rad (10, 11) einer Messonde und mindestens einen in dem Messrohr vorgesehenen Anschlagnocken (20) für die Positionierung einer Messonde relativ zu der Meßstelle (25) des Messrohres.

10. Meßsonde (40) für ein Messrohr (1) nach einem der Ansprüche 2 - 9 mit Führungsrädern (10, 11), gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung (54) mit einem Kontaktorgan (53) für den Messkontakt mit dem Druckaufnahmeorgan (27) des Messrohres (1), wobei die Messeinrichtung mit Mitteln (76) für die Messung der Kraft für die Bewegung des Druckaufnahmeorgans entgegen dem zu messenden Druck des das Messrohr umgebenden Mediums versehen ist.

11. Meßsonde nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktorgan ein Messrad (53) ist.

12. Meßsonde nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Messrad am Ende eines parallel zur Längsachse der Messonde (40) verlaufenden Schwenkhebels (65) gelagert ist.

13. Meßsonde nach einem der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (54) einen einseitig starr am Hauptkörper (71) der Messende befestigten, parallel zur Längsachse der Messonde verlaufenden Messbalken (76) aufweist, der über ein Übertragungsglied (68, 75) mit dem Kontaktorgan (53) der Messonde verbunden ist, wobei die Messung mittels an dem Messbalken befestigter Dehnmesstreifen erfolgt.

14. Meßsonde nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Messbalken (76) zwei parallel zueinander verlaufende Schenkel (92, 95) aufweist, die über das freie Balkenende (87) miteinander verbunden sind, wobei an dem dem Kontaktorgan (53) zugekehrten Schenkel (92) die Dehnmesstreifen befestigt sind und das Übertragungsglied (68, 75) mit dem anderen Schenkel (95) verbunden ist.

15. Meßsonde nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch eine Justierschraube (89) zur Begrenzung der Biegebewegung des Messbalkens (76).

16. Meßsonde nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Messbalken (76) in einer Aussparung (70) des Sondenmittelteils (41) angeordnet ist, die durch eine Membran (72) verschlossen ist, wobei sich das Übertragungsglied (68) durch die Membran hindurcherstreckt.

17. Meßsonde nach einem der Ansprüche 13 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied einen den Messbalken umschliessenden Rahmen (75) aufweist.

18. Meßsonde nach einem der Ansprüche 10 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsräder (10, 11) der Meßsonde an zwei Sondenendteilen (42, 43) vorgesehen sind und ein die Messeinrichtung (54) tragender Sondenmittelteil (41) in einem begrenzten Winkel um die Längsachse der Meßsonde relativ zu ihren Endteilen zwischen einer Fahrposition und einer Messposition verdrehbar ist, wobei der Sondenmitteltell (41) an seiner Aussenseite mindestens einen die Messposⁱtion in Längsrichtung des Messrohres bestimmenden Gegenanschlag (55) für den Kontakt mit einem am Messrohr vorgesehenen Anschlagnocken (20) aufweist.

19. Meßsonde nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche des Gegenanschlags (55) eine Kugel- oder Kegelfläche ist, für den Kontakt mit einer als Kegel- oder Kugelfläche ausgebildeten Kontaktfläche des Anschlagnockens (20) des Messrohres, für einen KugeI/Kegelkontakt zwischen Gegenanschlag (55) und Anschlagnocken (20).

Claims

1. A method for the measurement of hydrostatic and gas pressure in a sealed borehole (4) by means of a measuring tube (1) introduced into the borehole, wherein certain areas of the borehole, in which pressure measurement is to take place, are sealed relative to one another by sealing devices (6) on both sides of the respective area between the outer wall of the measuring tube and the wall of the borehole (7), and the measurement takes place by means of a measuring probe (40) whose part (53) formed for measurement extends to a measuring location (25) provided in the wall of the measuring tube, characterised in that the pressure measurement takes place by measurement of the force which is necessary to move a pressure absorption member (27, 30), which is movably housed in the wall of the measuring tube, is sealed against said wall and is loaded with the pressure acting externally on the measuring tube by means of the measuring probe (40) inserted in the measuring tube.

2. A measuring tube (1) for carrying out the method of claim 1 with sealing devices (6) fixed to its outside for sealed connection with the surrounding borehole wall (7), wherein a measuring location (25) is located between at least two sealing devices provided one after the other in the longitudinal direction of the tube, characterised in that a measuring cell (25) is sealingly mounted at the measuring location in an opening (22) in the wall of the measuring tube, the measuring cell housing (24) encloses a pressure absorption member (27, 30) which is movable inside the housing and on which the pressure of the medium surrounding the measuring tube acts, wherein the inner chamber of the housing (24) is sealed relative to the space surrounding the measuring tube by sealing means (30) which are movable with the pressure absorption member (27).

3. A measuring tube according to claim 2, characterised in that the inner chamber of the measuring cell housing (24) is sealed by means of a membrane (30).

4. A measuring tube according to claim 2 or 3, characterised in that the pressure absorption member is a piston (27) whose shaft (28) is housed in a support (23) of the housing (24) mounted in the opening (22) in the wall of the measuring tube and is easily movable axially, wherein the free end (38) of the piston shaft (28) projects into the measuring tube (1).

5. A measuring tube according to claim 4, characterised in that the piston shaft (28) is guided in an axial ball bearing (29).

6. A measuring tube according to any of claims 2 - 5, characterised in that the housing (24) of the measuring cell (25) is closed externally by a filter plate (35).

7. A measuring tube according to any of claims 2 - 6, characterised in that the pressure absorption member (27, 30) is pre-tensioned in the effective direction of the medium pressure by means of a compression spring (31).

8. A measuring tube according to claim 6 and 7, characterised in that the compression spring (31) extends between the filter plate (35) and the pressure absorption member (27, 30).

9. A measuring tube according to any of claims 2 - 8, characterised by at least one guide groove (12), running in the wall of the measuring tube parallel to the measuring tube axis, for a wheel (10, 11) of a measuring probe, and at least one stop cam (20) provided on the measuring tube for positioning of a measuring probe relative to the measuring location (25) of the measuring tube.

10. A measuring probe (40) for a measuring tube (1) according to any of claims 2 - 9 with guide wheels (10, 11), characterised by a measuring device (54) with a contact member (53) for measuring contact with the pressure absorption member (27) of the measuring tube (1), wherein the measuring device is provided with means (76) for the measurement of the force for movement of the pressure absorption member against the pressure to be measured of the medium surrounding the measuring tube.

11. A measuring probe according to claim 10, characterised in that the contact member is a measuring wheel (53).

12. A measuring probe according to claim 11, characterised in that the measuring wheel is accommodated at the end of a pivotal lever (65) extending parallel to the longitudinal axis of the measuring probe (40).

13. A measuring probe according to any of claims 10 - 12, characterised in that the measuring device (54) has a measuring bar (76) fixed rigidly on one side to the main body (71) of the measuring probe and extending parallel to the longitudinal axis of the measuring tube, which is connected by means of a transfer member (68, 75) to the contact member (53) of the measuring tube, wherein measurement takes place by means of elongate measuring strips fixed to the measuring bar.

14. A measuring probe according to claim 13, characterised in that the measuring bar (76) has two arms (92, 95) extending parallel to each other which are connected together at the free end (87) of the bar, wherein the extended measuring strips are fixed to the arm (92) adjacent the contact member (53), and the transfer member (68, 75) is connected to the other arm (95).

15. A measuring probe according to claim 13 or 14, characterised by an adjustment screw (89) for limiting the bending movement of the measuring bar (76).

16. A measuring probe according to any of claims 13 - 15, characterised in that the measuring bar (76) is arranged in a recess (70) of the middle part (41) of the probe which is closed by a membrane (72), wherein the transfer member (68) extends through the membrane.

17. A measuring probe according to any of claims 13 - 16, characterised in that the transfer member has a chamber (75) surrounding the measuring bar.

18. A measuring probe according to any of claims 10 - 17, characterised in that the guide wheels (10, 11) of the measuring probe are provided on two end parts (42, 43) of the probe, and a middle part (41) of the probe carrying the measuring device (54) is rotatable through a limited angle around the longitudinal axis of the measuring probe relative to the end parts between a travelling position and a measuring position, wherein the middle part (41) of the probe has on its outside at least one counter stop (55) determining the measuring position in the longitudinal direction of the measuring tube for contact with a stop cam (20) provided on the measuring tube.

19. A measuring probe according to claim 18, characterised in that the contact surface of the counter stop (55) is a spherical or conical surface for contact with a contact surface of the stop cam (20) of the measuring tube which is formed as a conical or spherical surface, for sphe(icavoonical contact between the counter stop (55) and the stop cam (20).

Revendications

1. Procédé pour mesurer la pression d'un liquide et d'un gaz dans un trou de sondage (4) fermé à joint étanche,au moyen d'un tube de mesure (1) enfoncé dans le trou de sondage, dans lequel des régions prédéterminées du trou de sondage dans lesquelles la mesure de la pression doit s'effectuer sont isolées les unes des autres par des dispositifs d'étanchéité (6) prévus entre la paroi extérieure du tube de mesure et la paroi (7) du trou de sondage de part et d'autre de chaque région en question, et dans lequel la mesure s'effectue à l'aide d'une sonde de mesure (40) dont la partie (53) agencée pour la mesure est placée dans une zone de mesure (25) prévue dans la paroi du tube de mesure, caractérisé en ce que la mesure de pression s'effectue par la mesure de la force qui est nécessaire pour déplacer au moyen de la sonde de mesure (40) introduite dans le tube de mesure un organe de prise de pression (27, 30) monté mobile dans la paroi du tube de mesure, et qui est monté à joint étanche dans cette paroi et chargé par la pression qui agit extérieurement sur le tube de mesure.

2. Tube de mesure (1) pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant des dispositifs d'étanchéité fixés extérieurement sur ce tube pour établir une liaison à joint étanche avec la paroi (7) du trou de sondage qui entoure le tube, dans lequel une zone de mesure (25) se trouve entre au moins deux dispositifs d'étanchéité prévus l'un à la suite de l'autre dans la direction longitudinale du tube, caractérisé en ce que, au niveau de la zone de mesure, dans une ouverture (22) de la paroi du tube de mesure, est montée à joint étanche une cellule de mesure (25) dont le boîtier (24) renferme un organe de prise de pression (27, 30) mobile dans ce boîtier, et sur lequel agit la pression du milieu entourant le tube de mesure, le volume intérieur du boîtier ( 24) étant isolé à joint étanche de l'espace qui entoure le tube de mesure par des moyens d'étanchéité (30) qui se déplacent avec l'organe de prise de pression (27).

3. Tube de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'espace intérieur du boîtier (24) de la cellule de mesure est fermé à joint étanche par une membrane (30).

4. Tube de mesure selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'organe de prise de pression est un piston (27) dont la tige (28) est montée librement mobile dans la direction axiale dans une tubulure (23) du boîtier (24) qui est insérée dans l'ouverture (22) de la paroi du tube de mesure, l'extrémité libre (38) de la tige (28) du piston faisant saillie dans le tube de mesure (1 ).

5. Tube de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tige de piston (28) est guidée dans un guide axial à billes (29).

6. Tube de mesure selon une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le boîtier (24) de la cellule de mesure (25) est fermé vers l'extérieur par une plaque filtrante (35).

7. Tube de mesure selon une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'organe de prise de pression (27, 30) est précontraint par un ressort de compression (31) dans le sens de l'action de la pression du milieu.

8. Tube de mesure selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le ressort de compression (31) est serré entre la plaque filtrante (35) et l'organe de prise de pression (27, 30).

9. Tube de mesure selon une des revendications 2 à 8, caractérisé par au moins une rainure de guidage (12) s'étendant dans la paroi du tube de mesure parallèlement à 1 'axe du tube de mesure, et destinée à guider une roulette (10, 11) appartenant à une sonde de mesure, et par au moins une dent de butée (20) prévue dans le tube de mesure pour positionner d'une sonde de mesure par rapport à la zone de mesure (25) du tube de mesure.

10. Sonde de mesure (40) pour un tube de mesure (1) selon une des revendications 2 à 9, munie de roulettes de guidage (10, 11), caractérisée par un dispositif de mesure (54) muni d'un organe de contact (53) destiné à établir le contact de mesure avec l'organe de prise de préssion (27) du tube de mesure (1), le dispositif de mesure étant équipé de moyens (76) destinés à mesurer la force qui est nécessaire pour déplacer l'organe de prise de pression à l'encontre de la pression à mesurer qui est celle du milieu entourant le tube de mesure.

11. Sonde de mesure selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'organe de contact est une roulette de mesure (53).

12. Sonde de mesure selon la revendication 11, caractérisée en ce que la roulette de mesure tourillonne à l'extrémité d'un levier oscillant (65) qui s'étend parallèlement à l'axe longitudinal de la sonde de mesure (40).

13. Sonde de mesure selon une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que le dispositif de mesure (54) comprend une poutre de mesure (76) fixée rigidement et unilatéralement au corps principal (71) de la sonde de mesure et qui s'étend parallèlement à l'axe longitudinal de la sonde de mesure, poutre qui est reliée à l'organe de contact (53) de la sonde de mesure par l'intermédiaire d'un organe de transmission (68, 75), la mesure s'effectuant au moyen de jauges de dilatation fixées à la poutre de mesure.

14. Sonde de mesure selon la revendication 13, caractérisée en ce que la poutre de mesure (76) présente deux branches (92, 95) s'étendant parallèlement entre elles, qui sont réunies l'une à l'autre par l'extrémité libre (87) de la poutre, les jauges de dilatation étant fixées à la branche (92) dirigée vers l'organe de contact (53) et l'organe de transmission (68, 75) étant relié à l'autre branche (95).

15. Sonde de mesure selon la revendication 13 ou 14, caractérisée par une vis de réglage (89) servant à limiter le mouvement de flexion de la poutre de mesure (76).

16. Sonde de mesure selon une des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que la poutre de mesure (76) est disposée dans un évidement (70) de la partie centrale (41) de la sonde, évidement qui est fermé par une membrane (72), l'organe de transmission (68) traversant la membrane.

17. Sonde de mesure selon une des revendications 13 à 16, caractérisée en ce que l'organe de transmission comprend un cadre (75) qui entoure la poutre de mesure.

18. Sonde de mesure selon une des revendications 10 à 17, caractérisée en ce que les roulettes de guidage (10, 11) de la sonde de mesure sont prévues sur deux parties d'extrémités (42, 43) de la sonde tandis qu'une partie centrale (41) de la sonde, qui porte le dispositif de mesure (54), peut tourner autour de l'axe longitudinal de la sonde de mesure, par rapport aux parties d'extrémités de cette sonde, d'un angle limité, entre une position d'avance et une position de mesure, la partie centrale (41) de la sonde présentant sur son côté extérieur au moins une contre-butée (55) qui définit la position de mesure dans la direction longitudinale du tube de mesure, et qui est destinée à entrer en contact avec une dent de butée (20) prévue sur le tube de mesure.

19. Sonde de mesure selon la revendication 18, caractérisée en ce que la surface de contact de la contre-butée (55) est une surface sphérique ou conique, destinée à entrer en contact avec une surface de contact, constituée par une surface conique ou sphérique, de la dent de butée (20) du tube de mesure, pour établir un contact sphère/cône entre la contre-butée (55) et la dent de butée (20).

Zeichnung