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Dokumentenidentifikation DE3780882T2 11.03.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0253473
Titel Kernrohr zur Gewinnung von orientierten Bohrkernen.
Anmelder Diamond Boart Stratabit Ltd., Aberdeen, Scotland, GB
Erfinder Moore, Terence Alexander, Montrose Scotland, GB
Vertreter Müller, H., Dipl.-Ing., 8000 München; Schupfner, G., Dipl.-Chem. Dr.phil.nat., 2110 Buchholz; Gauger, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Aktenzeichen 3780882
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 18.05.1987
EP-Aktenzeichen 873044036
EP-Offenlegungsdatum 20.01.1988
EP date of grant 05.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.03.1993
IPC-Hauptklasse E21B 25/16

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernrohr zur Verwendung bei einer orientierten Kernbildung.

Die orientierte Kernbildung ist eine Technik, die beim Bohren verwendet wird und sich auf die Herstellung eines Kerns bezieht, der durch einen kleinen Kanal markiert wird. Die Position dieses Kanals kann auf den magnetischen oder wahren Nordpunkt bezogen werden. Dadurch ist eine Kernanalyse möglich, um irgendwelche Schichtungsebenen oder Bruchgefüge-Absteckungen zu bestimmen und Geologen zu helfen, eine dreidimensionale Karte eines Gefüges herzustellen. Es ist damit auch die Analyse einer Richtporosität und einer Durchlässigkeit in fluvialen Ablagerungen möglich. Dies kann behilflich sein, um das Speichergefüge zu definieren und zu untersuchen, wodurch eine beliebige Bergung von Ablagerungen als Folge einer Verwendung von geeignet ausgewählten Bergungssystemen wirksamer gemacht werden kann.

Es ist bekannt, die orientierte Kernbildung unter Verwendung eines Kernrohres durchzuführen, das an dem unteren Ende durch einen Schneidmechanismus modifiziert ist, welcher in den Kern drei kleine Kanäle einschneidet. Einer diese Kanäle wird als der Hauptkanal identifiziert. Der Schneidmechanismus ist in Bezug auf den oberen Teil des Innenrohres des Kernrohres mittels Gewindeverbindungen in dem Innenrohr befestigt. Ein magnetisches Vielfachschuß-Überwachungswerkzeug ist am oberen Ende des Kernrohres betrieben, welches von einem nichtmagnetischen Meißelschaft umgeben ist. Dieses Überwachungswerkzeug hat seine Werkzeugfront mechanisch auf den Schneidmechanismus ausgerichtet, der den Hauptkanal erzeugt.

Dieses System kann gute, jedoch unverträgliche Ergebnisse bringen, hauptsächlich als Folge von Problemen, die mit dem Überwachungswerkzeug zusammenhängen. Diese umfassen:

1. Keine Überwachung als Folge von übermäßigen Tiefloch- Temperaturen (vernebelter oder geschmolzener Film)

2. Ausfall des Überwachungswerkzeuges als Folge einer mechanischen Beschädigung während der Kernbohrung.

3. Ausfall des Überwachungswerkzeuges als Folge des "Gang- Aufrauhens" (Batteriepack).

4. Gute Überwachungsbilder, jedoch bedeutungslose Ergebnisse (Drehung der Werkzeugfront oder des Kanals).

Zusätzlich ist es erforderlich, jede Drehung und die Pumpen anzuhalten, um ein gutes fotografisches Bild zu erhalten, und dies ist keine gute Bohrpraxis.

Ein ähnliches vorbekanntes System benutzte eine Festkörper- Überwachungsausrüstung, die das Erfordernis für eine Kamera und einen Film entbehrlich macht. Das Werkzeug, welches dieses System verwendet, kann während der Kernbildung kontinuierlich in Betrieb sein. Die erhaltenen Ergebnisse sind im wesentlich ähnlich denjenigen bei der Verwendung des fotografischen Systems, aber die damit verbundenen Probleme sind hauptsächlich durch die Vermeidung des Filmaufzeichnungssystems verringert.

Das US-Patent No. 4,311,201 (Stewart et al) beschreibt ein Kernproben-Orientierungswerkzeug zur Verbindung mit Stoßstangen oder Drahtleitungen zur Verwendung bei der Bereitstellung von Kerneindrücken in Bohrlöchern. Dieses Werkzeug erlaubt jedoch keine Drehung des Außenrohrs relativ zu dem Innenrohr. Dieses Werkzeug verwendet auch eine mechanische Pendeleinrichtung als ein Aufzeichnungsgerät anstelle eines elektronischen Aufzeichnungsgerätes, was zu unverträglichen Ergebnissen führt.

Die Erfindung ist daher mit einem Kernrohr zur Verwendung lochabwärts befaßt, mit

(a) einem Außenrohr, welches eine Durchgangsbohrung definiert;

(b) einem Innenrohr, welches innerhalb des Außenrohrs angeordnet ist und eine Durchgangsbohrung definiert;

(c) einer Lageranordnung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr, mit welcher eine Drehung des Außenrohrs relativ zu dem Innenrohr möglich ist;

(d) einer Überwachungsvorrichtung, welche innerhalb des Innenrohrs unterhalb der Lageranordnung vorgesehen ist, wobei diese Überwachungsvorrichtung eine Festkörperüberwachungseinrichtung zur Verwendung bei einer orientierten Kernbildung aufweist;

wobei die Erfindung gekennzeichnet ist durch die Kombination von:

(e) wechselseitig zusammenwirkenden Teilen an der Überwachungsvorrichtung und dem Innenrohr zur Verhinderung einer Drehung der Überwachungsvorrichtung relativ zu dem Innenrohr;

(f) einem Verriegelungsmechanismus an der Überwachungsvorrichtung;

(g) einer nach unten ausgerichteten Schulter an dem Innenrohr, wobei diese Schulter mit dem Verriegelungsmechanismus zusammenwirkt, um eine Bewegung der Überwachungsvorrichtung nach oben relativ zu dem Innenrohr zu verhindern;

(h) der Ausbildung eines ersten ringförmigen Durchganges zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr und der Ausbildung eines zweiten ringförmigen Durchganges zwischen der Überwachungsvorrichtung und dem Innenrohr, wobei das Innenrohr eine Durchlaßöffnung definiert, so daß die Durchgangsbohrung in dem Innenrohr mit diesem ersten ringförmigen Durchgang an einer Stelle oberhalb des zweiten ringförmigen Durchganges in Verbindung steht;

wodurch die Überwachungsvorrichtung sowohl axial wie auch im Winkel gegen eine Bewegung relativ zu dem Innenrohr gehalten und Spülschlamm direkt um die Überwachungsvorrichtung herum gepumpt wird.

Die Anordnung der Überwachungsvorrichtung unterhalb der Lageranordnung stellt sicher, daß sich die umgebende Wand des Innenrohrs nicht relativ dazu dreht; dadurch wird die Vibration in der Überwachungsvorrichtung verringert. Zwischen der Vorrichtung und dem Innenrohr können elastische Halterungen vorgesehen sein, um die Vibration weiter zu verringern.

Die Überwachungsvorrichtung ist vorzugsweise mit einer Ausrichtung auf ein Schreibwerkzeug gehalten, welches an einem unteren Ende des Kernrohres für eine Markierung des Kerns beim Eintritt in das Kernrohr angeordnet ist.

Der Fließweg zwischen der Überwachungsvorrichtung und dem Innenrohr, welcher den zweiten ringförmigen Durchgang definiert, hat vorzugsweise ein Ventil für eine wahlweise Absperrung des Flusses.

Die Überwachungsvorrichtung kann ähnlich den bekannten Festkörper-Elektronikaufzeichnungsgeräten sein, und es kann mehr als eine solche Vorrichtung vorgesehen sein, um die Genauigkeit der Hauptvorrichtung zu überprüfen und eine Ersatzsicherheit bereitzustellen.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kernrohres gemäß der vorliegenden Erfindung ist, und

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils des Kernrohrs der Fig. 1 ist, wie in der Zeichnung gezeigt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung hat das Kernrohr gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung einen herkömmlichen Kernsammelabschnitt 1, der dadurch modifiziert ist, daß er eine Schreibvorrichtung (nicht dargestellt) an seinem Innenrohr 6 an einem unteren Ende 3 hat. An seinem oberen Ende ist der Kernsammelabschnitt 1 in ein Gehäuse 4 eingeschraubt, welches das Außenrohr 5 und das Innenrohr 6 durch Außen- und Innenwände 7 und 8 nach oben verlängert. Die Außen- und Innenwände 7, 8 sind beide aus nichtmagnetischem Metall und nehmen eine Überwachungs-Instrumentenanordnung aus einem Paar von Festkörper-Sperry Sun E.S.I. Elektronikaufzeichnungsvorrichtungen 9, 10 auf, die durch ein Rohr 11 verbunden sind. Die untere Vorrichtung 10 ist invertiert, so daß beide Sensoren 9,1 0 in diesem Teil der Wandung, welche nichtmagnetisch ist, untergebracht werden können, ohne daß die Länge des nichtmagnetischen Abschnitts unnötig verlängert wird.

Von dem oberen Ende der Überwachungsvorrichtung 9 verläuft ein Rohr 12, welches einen Verriegelungsmechanismus 13 oberhalb eines Anschlagringes 14 trägt. Der Verriegelungsmechanismus 13 ist mit einer Schulter 15 an der Innenwand 8 in Eingriff, um eine axiale Aufwärtsbewegung der Überwachungsanordnung relativ zu der Innenwand 8 zu verhindern.

Die untere Überwachungsvorrichtung 10 hat ein Rohr 16, welches nach unten verläuft und in einem männlichen Nocken 15 endet, der mit einem weiblichen Nocken 18 zusammenpaßt, welcher an der Innenwand 8 befestigt ist. Die Nocken 17, 18 sind durch eine Keilverbindung 19 gegen eine relative Drehung gehalten und verhindern sowohl eine Drehung wie auch eine axiale Abwärtsbewegung der Überwachungsanordnung relativ zu der Innenwand 8.

Elastische ringförmige Zentrierungen 20 verlaufen von der Innenwand 8 nach innen und sind mit der Außenwand der Überwachungsvorrichtungen 9, 10 in Eingriff, um diese in Position zu halten und jede Vibration oder Stoß zu absorbieren, wodurch die Vorrichtungen 9, 10 geschützt werden.

Ein Fluiddurchgang 21, der von der Oberfläche durch den Bohrstrang verläuft, setzt sich durch eine Zentralbohrung 22 in dem Verriegelungsmechanismus 13 fort, welche sich durch seitliche Auslässe 23 in einen ringförmigen Zwischenraum 24 zwischen der Überwachungsanordnung und der Innenwand 8 öffnet. Ein Kugelventil 25 ist in der Bohrung 22 angeordnet, um den Fluidfluß zu den Auslässen 23 abzusperren.

Der Durchgang 21 hat seitliche Auslässe 26 oberhalb des Verriegelungsmechanismus 13, die zu dem ringförmigen Zwischenraum 27 zwischen den Außen- und Innenwänden 7, 8 führen und von dort zwischen die Außen- und Innenrohre 5, 6 des Kernsammelabschnittes 1.

Eine Kugellageranordnung 28 zwischen den Außen- und Innenwänden 7, 8 erlaubt eine Drehung der Außenwand 7 und des Außenrohres 5, während die Innenwand 8 und das Innenrohr 5 stationär bleiben. Die Lageranordnung 28 ist oberhalb des Verriegelungsmechanismus 13 und der Überwachungsvorrichtungen 9, 10 angeordnet.

Im Gebrauch wird das Kernrohr zuerst mit Spülschlamm gespült, welcher von der Oberfläche durch den Durchgang 21 angeliefert

wird. Das Kugelventil 25 wird geöffnet, so daß das Fluid durch die Bohrung 23 und über die Auslässe 23 durch den ringförmigen Zwischenraum 24 zwischen den Überwachungsvorrichtungen 9, 10 und der Innenwand 8 fließen kann wie auch durch die Auslässe 26 und den ringförmigen Zwischenraum 27 zu dem unteren Ende des Kernsammelabschnittes 1 hin. Nach dem Spülen wird das Kugelventil 25 geschlossen, so daß ein weiteres Fließen des Fluids in den Zwischenraum 24 verhindert wird.

Die orientierte Kernbildung wird dann in herkömmlicher Art und Weise begonnen, und es werden in Intervallen Ablesungen mittels der Überwachungsvorrichtungen 9, 10 vorgenommen. Die Ablesungen sind als Folge der elektronischen Festkörperausbildung der Vorrichtungen unverzögert, und es ist nicht erforderlich, die Kernbildung zu unterbrechen, während die Ablesungen vorgenommen werden.


Anspruch[de]

1. Kernrohr (1) zur Verwendung lochabwärts, mit

(a) einem Außenrohr (5), welches eine Durchgangsbohrung (22) definiert;

(b) einem Innenrohr (6), welches innerhalb des Außenrohrs (5) angeordnet ist und eine Durchgangsbohrung (22) definiert;

(c) einer Lageranordnung (28) zwischen dem Innenrohr (6) und dem Außenrohr (5), mit welcher eine Drehung des Außenrohrs (5) relativ zu dem Innenrohr (6) möglich ist;

(d) einer Überwachungsvorrichtung (9), welche innerhalb des Innenrohrs (6) unterhalb der Lageranordnung (28) vorgesehen ist, wobei diese Überwachungsvorrichtung (9) eine Festkörperüberwachungseinrichtung zur Verwendung bei einer orientierten Kernbildung aufweist; gekennzeichnet durch die Kombination von:

(e) wechselseitig zusammenwirkenden Keilen (19) an der Überwachungsvorrichtung (9) und dem Innenrohr (6) zur Verhinderung einer Drehung der Überwachungsvorrichtung (9) relativ zu dem Innenrohr (6);

(f) einem Verriegelungsmechanismus (13) an der Überwachungsvorrichtung (9);

(g) einer nach unten ausgerichteten Schulter (15) an dem Innenrohr (6), wobei diese Schulter (15) mit dem Verriegelungsmechanismus (13) zusammenwirkt, um eine Bewegung des Verriegelungsmechanismus (9) nach oben relativ zu dem Innenrohr (6) zu verhindern;

(h) der Ausbildung eines ersten ringförmigen Durchganges (27) zwischen dem Innenrohr (6) und dem Außenrohr (5) und der Ausbildung eines zweiten ringförmigen Durchganges (24) zwischen der Überwachungsvorrichtung (9) und dem Innenrohr (6), wobei das Innenrohr (6) eine Durchlaßöffnung (26) definiert, so daß die Durchgangsbohrung (22) in dem Innenrohr (6) mit diesem ersten ringförmigen Durchgang (27) an einer Stelle oberhalb des zweiten ringformigen Durchganges (24) in Verbindung steht;

wodurch die Überwachungsvorrichtung (9) sowohl axial wie auch im Winkel gegen eine Bewegung relativ zu dem Innenrohr (6) gehalten und Spülschlamm direkt um die Überwachungsvorrichtung (9) herum gepumpt wird.

2. Kernrohr (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (25) für ein wahlweises Schließen der Durchgangsbohrung (22) des Innenrohrs (6) an einer Stelle oberhalb des ringformigen Durchgangs (24) und unterhalb der Öffnung (26).

3. Kernrohr (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welchem die Überwachungsvorrichtung (9) durch elastische Halterungen (20) zu dem Innenrohr (6) nach innen beabstandet ist.

4. Kernrohr (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Verriegelungsmechanismus (13) eine mit dem Innenrohr (6) koaxiale Durchgangsbohrung (22) definiert, welche mit dem zweiten Durchgang (24) in Verbindung steht, wobei die Durchgangsbohrung (22) des Verriegelungsmechanismus (13) einen Ventilsitz aufweist, welcher einen Ventilkörper (25) für ein Verschließen der Durchgangsbohrung (22) des Verriegelungsmechanismus (13) aufnimmt.

5. Kernrohr (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine Batterie innerhalb des Innenrohrs (6) angeordnet ist, welche mit der Überwachungsvorrichtung

(9) elektrisch verbunden ist, um eine elektrische Versorgung für die Überwachungsvorrichtung (9) zu erhalten.

6. Kernrohr (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Innenrohr (6) und das Außenrohr (5) in dem Bereich neben der Überwachungsvorrichtung (9) aus einem nichtmagnetischen Material bestehen.

7. Kernrohr (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine zweite Festkörperüberwachungsvorrichtung (10) mit der ersten Überwachungsvorrichtung (9) elektronisch verbunden ist, wobei die zweite Überwachungsvorrichtung (10) relativ zu der ersten Überwachungsvorrichtung (9) invertiert ist.







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