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Österreichische PATENTSCHRIFT Ni. 16514.
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Vorrichtung zum Ermitteln des Streichens und Einfallens kernfähiger Schichten in
Bohrlöchern.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf e : ne Vorrichtung zur Ermittelunrg des Streichens und Einfallens kernfähiger Schichten bei Bohrlöchern und bezweckt insbesondere eine Vereinfachung und Verbesserung derjenigen Arbeitsweisen, bei denen die fragliche Erfittelung mit Hilfe der Feststellung einer Magnetnadel geschieht. Die Anwendung der letzteren für besagten Zweck erfolgte zuerst durch Köbrichd, dessen Verfahren aber den Nachteil aufweist, dass die arretierte Magnetnadel nicht in fester Verbindung mit dem Bohrkern steht. Eine Verbesserung dieses Köbrichschen Verfahrens bildet nun eine Vorrichtung, bei der im Kernrohr ein Uhrwerk in einer abgeschlossenen Hülse angeordnet ist, das zu einer bestimmten Zeit eine Magnetnadel festlegt.
Gegenüber dem Köbrichschen Apparat weist diese Vorrichtung den Vorteil auf, dass die Magnetnadel ständig-auch beim Herausheben des Kernes aus dem Bohrloch - mit dem Bohrkern in Verbindung bleibt und dass man über Tage mit Hilfe einer besonderen Anordnung von Marken zwar etwas umständlich, aber immerhin sicher feststellen kann, w@e die Schichten streichen und einfallen. Da beim Anholen des Kernes dieser sich natürlich mit dem Gestänge dreht, so ist die Arretierung der Magnetnadel in derjenigen natürlichen Nordrichtung. die sie am Schluss des Bohrens
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Uhrwerks vorgenommen werden können. Das erfordert natürlich viel Zeit und Geld und macht die Anwendung des Apparates im Auslande sehr schwierig.
Die Anwendung eines Uhrwerkes erfordert weiter, dass man bei dem Rohr nicht unter einen gewissen Durch- messer herabgehen darf, da die kleinsten Uhren nur einen Durchmesser von zirka 28 n : m
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und ein Bohrloch von mindestens 80 Mm Weite verlangen. Es gibt aber stellenweise heute Bohrlöcher von nur 50 Mm und noch geringerem Durchmesser. Ein sehr wesent- licher Nachteil des Uhrwerkes liegt ferner darin. dass man beim Bohren an eine bestimmte Zeit gebunden ist.
Die Arretiervorrichtung ist nämlich derart mit dem Uhr-
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verlangen bohrtechnische Rücksichten (z. B. Nachfall oder das Antreffen von scharfen, den Diamanten schädlichen Gesteinen) die Einstellung der Bohrung oder das Auswechseln der Krone, so muss die Bohrarbeit eine Zeit lang ruhen.
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richtung, z. 9. ein einfaches Hebelsystem, das im geeigneten Moment durch eine Vorrichtung von aussen, z. B. eine Kugel, die in das Bohrgestänge geworfen wird, in Bewegung gesetzt wird und die Magnetnadel arretiert. Ist nun die Festlegung der Magnetnadel erfolgt, so holt man das Gestänge zutage, u. zw. bleibt der gebohrte Kern in fester Verbindung mit der Nadel.
Auf eine sehr einfache Art und Weise bezeichnet man jetzt am unteren Ende des Kernes die Richtung der festgelegten Nadel und kann darnach auch die Richtung der betreffenden Schichten bestimmen.
Die Vorrichtung besteht aus einer äusseren Hülse a (Fig. 1 und 4), die eine Erweiterung oiner Stange des Bohrgestänges oder eine besondere Ausbildung des oberen Teiles des
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sitzt ein Stift l', der durch eine Stopfbüchse d geführt wird, die das Wasser verhindert, in die innere Hülse einzudringen. Die Hülse b hat am Austritt des Stiftes e eine halbkugelförmige Ausbuchtung, von welcher zwei bis vier Kanäle z die etwa mit dem Spülwasser eindringenden Sand-und Tonteilchen abführen. An Stelle der Ausbuchtung für die Kugel kann die Oberfläche der Hülse b auch flach gehalten sein und werden auf dieser Fläche drei Stifte l (Fig. 2 und 3) angeordnet, zwischen die die Kugel zu liegen kommt. Hiedurch wird ein Ansetzen von Sand u. dgl. verhindert.
Der Stift e besitzt nun zwei rechtwinklige Ansätze f, die mit ihren unteren Enden durch die Stopfbüchsen g, durch die Fuss-
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dienen dazu, ein Sinken des Stiftes e zu verhindern, da sie von unten genau demselben Atmosphnrendruck ausgesetzt sind, wie der Stift e von oben. Damit die Hebelarme./',./' in ihrer richtigen Lage festgehalten werden, kann man Spiralfedern unterhalb der Platte !/ anbringen. Der Raum h ist mit den Wasserwegen i verbunden, durch die das für den Bohrbetrieb erforderliche Spülwasser durch das Gestänge auf die Bohrsohle gedrückt wird, was bei den meisten Pumpen mit einem Drucke von zirka 1 fi Atm. geschieht. Der Stift e ist durch irgendeine mechanische Vorrichtung, z. B. durch irgendein geeignetes Hebelsystem mit einer Magnetnadel verbunden.
In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel finden zwei Doppelhebel Verwendung, die'durch eine lotrechte Stange A : verbunden sind. Der erstere zweiarmige Hebel 1J ist nun so angeordnet, dass der Stift e beim herabgehen das innere Ende des ersteren herab-und damit das äussere heraufdrückt. Die Verbindungsstange k wird angezogen und das gabelförmige Ende des Hebels 10 drÜckt eine Platte m nach unten. Diese Platte sitzt auf einem Stift n, der an seinem unteren Ende eine Lederplatte o trägt. Sobald die Platte m abwärts geführt ist, drückt eine Feder p gegen sie und verhindert sie, wieder nach oben zu gehen.
Der Lederring o legt sich jetzt in die drei Zähne (nicht gezeichnet) des Kompassnadelkopfes und hält so die Nadel, die auf der vergoldeten Spitze 1" schwingt, in ihrer natürlichen Nordricbtung fest. Das Aufholen des Bohrgestänges kann jetzt ohne Schaden für die Arretiervorrichtung erfolgen. Die Führung des Stiftes muss derart sein, dass derselbe sich nicht in horizontaler Richtung verschieben und
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Kugel t' für den unteren Apparat frei, so dass dieselbe herabfallen kann (Fig. 5). Haben in diesem Falle beide Nadeln-sowohl die obere wie die untere-gleiche Richtung, so kann man sich mit Sicherheit darauf verlassen, dass die Apparate richtig arbeiten und dass die Nadeln genau die Nordrichtung anzeigen.
Hat eine der letzteren dagegen eine von der anderen abweichende Richtung, so ist dies ein Zeichen, dass bei dem einen Apparat die Verrohrung des Bohrloches und in einem Gefrierschacht die Eisenmassen ablenkend wirken.
Die soeben beschriebene Vorrichtung lässt eine Reihe baulicher Abänderungen zu, ohne dass der Rahmen der Erfindung vorlassen wird. So kann der Stift e anstatt durch eine Kugel auch durch ein besonderes Gestänge oder durch ein Drahtseil in Verbindung mit einem Hebel, welches über Tage bedient wird, herabgedrückt werden. Ferner kann der Stift e beispielsweise auch von unten in die Hülse b hineinragen.
Die Kugel liegt dann dauernd unterhalb der Hülse auf einem Sieb oder Rost oder dgl. und wird nicht erst bei Beendigung des Bohrens in das Gestänge hineingeworfen. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist kurz folgende :
Bei regelmässigem Bohrbetriebe wird die sogenannte #direkte" Spülung angewendet, d. h. das Wasser wird in die Gestängerohre eingepumpt und steigt zwischen Gestänge und Bohrlochwand bezw. den Futterrohren wieder zutage. Soll nun die Magnetnadel arretiert werden, so wird der Rotationsbetrieb eingestellt, damit die Nadel zur Ruhe kommen kann.
Man lässt dann, um das Ansammeln des Bohrschmandes im unteren Teil des Bohrloches zu verhindern, die Spülung noch etwas fortdern. Nun wird mittels eines Dreiwegehahnes die direkte Spülung durch die indirekte ersetzt und das Spülwasser wird jetzt durch die Futterrohre eingepumpt und geht durch das Gestänge wieder zutage (also umgekehrt wie anfangs). Die Kugel wird somit angehoben und in einen engen Kanal gebracht, in dem sio auf den Stift e trifft. Sie versperrt hier dem Wasser den Weg, der Druck erhöht sich und der Stift wird in die Hülse b geschoben, wo er eine Arretierung der Nadel auf geeignete Weise veranlasst.
In Fig. 6 und 7 wird eine entsprechende Ausführungsform veranschaulicht.
In dem Gestängerohrstück b ist ein Sieb oder Rohr s, auf dem die Kugel t lagert, ungeordnet. Bei c ist das Rohr b in seinem Querschnitt verengt und mit einem Gewinde an das Rohr a geschraubt, so dass harde Rolle auseinander genommen werden können.
Mittels der Füsse e wird die zur Aufnahme der Nadel und des zu ihrer Arretierung nötigen
Mechanismus dienende Hülse d in Nuten des Rohres/) festgehalten. Unter dieser Hülse
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Magnetnadel o angeordnet ist. Um das Eindringen von Wasser in den für die Nadel bestimmten Raum zu verhindern, ist die Hülse d mit horizontalen Wänden versehen. Die Stange i wird in einer Stopfbiichse geführt.
Wird nun infolge der indirekten Spülung die Kugel e (wie oben beschrieben ist) in die Höhe getrieben, so stösst sie gegen das untere Ende des Stiftes/und treiht ihn in die Höhe. Wenn der Stift f in die Höhe getrieben wird, so zwingt sein kegelförmiger Ansatz 11 den Arm k und damit die Stange i, die nicht gehoben werden können, eine drehende Bewegung auszuführen. Es dreht sich dann auch der Arm l und der exzentrische Ansatz m (Fig. 7), drückt so den Hebel 11 in die Höhe und dieser letztere wieder die Magnetnadel o gegen die Platte p (diese Stellung ist in der Zeichnung punktiert dargestellt). Die Nadel wird somit einfach festgelegt.
Damit der Stift f nicht aus der die Arretierung der Nadel bedingenden Lage zurückfallen kann, ist er mit einem federnden Ansatz 9 versehen, der sich gegen die wagrechte Wand der Hülse legt. Die letztere kann infolge der einzelnen Gewinde q oder sonstiger Anordnung auseinander genommen werden.
Statt einer Kugel und eines Stiftes kann man auch einen Stift mit zwei Flügelklappen t, t verwenden (Fig. 8), die genau dieselbe Wirkung wie die Kugel ausüben, indem nämlich bei der direkten Spülung die beiden Ftüge) k ! app. en vertikal nach unten hängen, während sie bei der indirekten Spülung von unten aus der vertikalen in die wagrechte gebracht werden und so dem Spülstrom eine breite Fläche als Widerstand bieten.
Auch kann statt der Flügelklappen ein an der Basis offener Ilohikegel t verwendet werden (Fig. i . Bei der direkten Spülung trifft die Spülung in spitzem Winkel die Mantoinächo, während bei der indirekten Spülung das Wasser an der breiten Basis des Hohlkegels eintritt und denselben nach oben drückt. An Stelle der soeben beschriebenen Ausführungsformen kann auch irgendeine Anordnung treten, bei der die Festlegung der Nadel auf elektrischem Wege erfolgt.
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Hierüber kommt ein Stück Gestänge a aus demselben Material, das den eigentlichen Apparat mit der Magnetnadel umschliesst. Hierauf folgt bis zutage das gewöhnliche eiserne Gestänge D.
Nachdem nun mit Hilfe irgendeiner der oben erwähnten Vorrichtungen die Arretierung
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werden. Das Abbrechen des Kernes von festem Gebirge kann mit Hilfe eines Fangringes (auch federnder Ring oder Kernfänger genannt) erfolgen, der in der Krone niedergleitet, -. velche letztere eine konische Ausdrehung hat. Beim Aufziehen des Gestänges zieht sich dieser Ring zusammen, setzt sich dadurch fester und der Bohrkern wird schliesslich vom festen Gebirge abgerissen.
Ist nun das ganze Bohrzeug zutage gefördert, so werden die oberen Teile einschliesslich der Stange a abgeschraubt, so dass die Magnetnadel, die durch ihre Hülse noch mit dem Kern verbunden ist, freigelegt wird ; nun legt man den unteren Teil (die Stange b mit dem Apparat und Kernrohr nebst Krone und dem festgeklemmten Kern) lang auf den Boden hin. Man dreht nun den ganzen Teil auf der Erde soweit, dass die arretierte Magnetnadel die senkrechte Lage einnimmt. Darauf zeichnot man an dem der Nadel entgegengesetzten Ende des Kernes, das noch in der Krone steckt, ebenfalls eine Senkrechte bezw. markiert deren Lage auf irgendeine Weise.
Macht man jetzt den Kern vollständig frei, so braucht man ihn mit der markierten Stelle nur auf eine vorher auf den Fussboden aufgezeichnete Nord-Süd-Linie zu stellen und hat dann die Schichten des Kernes in derselben Lage vor sich, wie sie im Bohrloch einfallen und streichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Ermittlung des Streichens und Einfallens kernfähiger Schichten in Bohrlöchern durch Feststellen einer Magnetnadel, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine von über Tage in Betrieb zu setzende mechanische Vorrichtung unter eventueller Ver- mittlung des Spülwassers ein Stift bewegt und durch eine entsprechende Verbindung (z. B. eine Hebelanordnung) ein Feststellen der Magnetnadel zu jedem Zeitpunkt bewirkt werden kann.
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