DE1025360B

DE1025360B - Verfahren zur stetigen Gewinnung von Bohrkernen bzw. Gesteinsproben und zur gleichzeitigen indirekten Spuelung beim Turbobohren und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1025360B
Application number: DE1957P0017853
Authority: DE
Inventors: Boleslaw Petuch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-02-07
Filing date: 1957-01-26
Publication date: 1958-03-06
Also published as: AT195869B

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stetigen Gewinnung von Kernen bzw. Gesteinsproben und gleichzeitigen indirekten Spülung beim Turbobohren. Ferner bezieht sie sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die bisher bekannten Turbinenbohrverfahren arbeiten mit direkter Spülung, was jedoch mehrfache Nachteile mit sich bringt. So sind z. B. die erhaltenen Bohrproben zu klein, um von Geologen ausgewertet werden zu können, lassen weder Schlüsse auf die durchfahrene Bohrzone noch auf deren Tiefe zu und erscheinen über Tage erst nach 60 bis 90 Minuten Bohrdauer an der Erdoberfläche. Erbohrt man nach dieser Methode Kerne, dann ist es erforderlich, eine eigene Bohrturbine einzusetzen und das Gerät nach Abteufung von 5 m wieder zu heben, um den Kern bloßzulegen und auszuwerten.

Diese Art der Kerngewinnung ist auch beim üblichen Rotarybohren bekannt. In beiden Fällen beträgt der Ausfall etwa 50°/» an nicht gezogenen Kernen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur stetigen Gewinnung von Bohrkernen bzw. Gesteinsproben und gleichzeitigen indirekten Spülung beim Turbinenbohren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das zum Antrieb der Bohrturbine erforderliche gasförmige oder flüssige Druckmittel der Turbine durch den äußeren Hohlraum eines Doppelhohlbohrgestänges beliebigen Querschnittes zugeführt und nach Durchströmen der letzten Stufe der Turbine mit dem flüssigen oder gasförmigen indirekten Spülstrom vermischt und durch den inneren Hohlraum des Doppelhohlbohrgestänges unter gleichzeitiger Mitnahme von Kernen bzw. Gesteinsproben nach über Tage abgeführt wird.

Durch die Anwendung der indirekten Spülung wird es ermöglicht, laufend Bohrproben von einer Größe zu gewinnen, die es dem Geologen gestatten, Tiefe und Mächtigkeit einer Formation aus beispielsweise einer Bohrtiefe von etwa 1000 m in etwa 6 bis 8 Minuten zu ermitteln.

Als Antriebsmittel für die Bohrturbine kann ein beliebiges gasförmiges Medium, beispielsweise Stickstoff, Erdgas oder Druckluft, oder ein flüssiges Medium, beispielsweise Klarwasser, verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenwelle hohl ausgebildet ist. Ferner ist es zweckmäßig, in der Turbinenwelle gesonderte öffnungen beliebiger Form für den Durchtritt des Druckmittels vorzusehen. Vorteilhaft ist es, diese Öffnungen unter- und nebeneinander oder unter- bzw. nebeneinander anzuordnen, um eine möglichst gleichmäßige Druckverteilung im Bereich dieser Öffnungen zu erzielen.

Verfahren zur stetigen Gewinnung

von Bohrkernen bzw. Gesteinsproben

und zur gleichzeitigen indirekten Spülung beim Turbobohren und Vorrichtung

zur Durchführung des Verfahrens

Anmelder:

Boleslaw Petuch,
Beaumont, Tex. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 7. Februar 1956

Boleslaw Petuch, Beaumont, Tex. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In

Fig. 1 und 2 ist je ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt, und zwar teilweise im Schnitt;

Fig. 3 bis 6 zeigen verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten für den Querschnitt des Doppelhohlbohrgestänges.

Der indirekte Spülstrom (strichlierte Pfeile in der Zeichnung) tritt durch Einlaßöffnungen 1 in den Verrohrungsstrang 2 ein, strömt nach unten und in weiterer Folge durch eine oder mehrere im Bohrwerkzeug 3 vorgesehene Öffnungen 4 beliebiger Form in das Innere 5 der hohl ausgebildeten Turbinenwelle 6 der Bohrturbine 7 hoch.

Die Bohrturbine wird mit einem beliebigen Druckmittel, z. B. Erdgas, Druckluft oder Klarwasser, angetrieben. Dieses Antriebsmittel (voll ausgezogene Pfeile in der Zeichnung) wird der Bohrturbine 7 durch den äußeren Hohlraum 8 eines Doppelhohlbohrgestänges 9 beliebigen Querschnittes (Fig. 3 bis 6) zugeführt, durchströmt die Leit- und Laufräder der Bohrturbine 7, treibt also den Rotor derselben, und tritt durch in der hohlen Turbinenwelle 6 vorgesehene Öffnungen 10 beliebiger Form in das Innere 5 der Turbinenwelle 6. Hier vermischt sich der Strom des Antriebsmittels mit dem von unten kommenden Spül-

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strom und strömt nun gemeinsam (strichpunktierte Pfeile in der Zeichnung) mit diesem durch den inneren Hohlraum 11 des Doppelhohlbohrgestänges 9 unter Mitnahme der Kerne 12 bzw. Gesteinsproben nach über Tage. Um vom erbohrten Kern einzelne Stücke in entsprechender Länge abzubrechen, wird nach jedem Bohrfortschritt von beispielsweise 7,5 cm das Bohrgestänge jäh angehoben und auf diese Weise der im Bohrmeißelmund steckende Kern abgeschert. Dieses Lüften des Bohrmeißels kann von Hand aus mittels des Hebewerkes oder automatisch, beispielsweise mit einer hydraulisch betätigten Hilfsvorrichtung, erfolgen.

Das Doppelhohlbohrgestänge 9 kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Einige Ausführungsmög-Henkelten hierfür geben die Fig. 3 bis 6 an. Aus konstruktiven und wirtschaftlichen Gründen ist es zweckmäßig, wenn das Doppelhohlbohrgestänge aus konzentrisch angeordneten zylindrischen Rohren besteht (Fig. 3). ^

Bohrturbine und Gestängestrang sind gegen über Tage durch einen Rohrabschlußkörper 13 der letzten Rohrtour abgeschlossen. Dieser Abschluß (Rohrstopfbüchse) besitzt seitlich die Einlaßöffnungen 1, durch die der dem jeweiligen Gebirge angepaßte flüssige oder gasförmige Spülstrom in das Bohrloch eingepreßt wird, die durch die im Bohrwerkzeug 3 vorgesehenen Öffnungen 4 in das Innere 5 der hohlen Turbinenwelle 6 mit großer Vehemenz strömt und alle auf der Bohrsohle befindlichen Bohrproben mit nach über Tage reißt. Dieser Spülstrom ist sowohl beim Fauckschen Expreßsystem als auch beim Rotary-Counterflush-Verfahren mit gutem Erfolg anwendbar. Dieser Spülstrom wird durch den aus der Turbine austretenden Strom des Antriebsmittels im Innern 5 der hohlen Turbinenwelle 6 durch injektorähnliche Wirkung des letzteren unterstützt.

Besonders günstig ist es, als Antriebsmittel für die Bohrturbine ein Gas, z. B. komprimierte Luft, Stickstoff oder Erdgas, vorzusehen. Das aus der Turbine austretende, noch unter Druck stehende Gas vermengt sich beim Eintritt in die hohle Turbinenwelle mit dem flüssigen oder gasförmigen Spülstrom, bildet ein Gemisch, und die hierdurch an der Bohrsohle auftretende Druckdifferenz macht sich als zusätzlicher Auftrieb im inneren Hohlraum 11 des Doppelhohlbohrgestänges 9 bemerkbar. Dieser Prozeß kann erforderlichenfalls in schweren Gebirgsformationen durch an verschiedenen Stellen des Gestängestranges zusätzlich eingeführte Luft- bzw. sonstige Gasmengen unterstützt werden. Zu diesem Zweck sind eigene Gestängekupplungen vorgesehen, die eingebaute Preßluftdüsen

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Die Ansaugung der im inneren Hohlraum des Doppelhohlbohrgestänges aufwärts strömenden Rückspülung, beispielsweise durch einen über Tage vorgesehenen Ejektor, ermöglicht eine raschere Bergung des Bohrkleins und erweist sich insbesondere bei maritimen Bohrvorhaben als vorteilhaft.

Ferner ist es zweckmäßig, ein Waschrohr (wash pipe) vorzusehen, das in die hohle Turbinenwelle hineinragt, damit das abwärts strömende Antriebsmittel und der nach oben strömende Spülstrom sich nicht gegenseitig stören. Bei Anwendung eines gasförmigen Druckmittels wird das Waschrohr vorteilhaft mit dem untersten Gestängezug fest verbunden angeordnet und ragt von dort in die hohle Turbinenwelle, der gegenüber es abgedichtet ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur stetigen Gewinnung von Kernen bzw. Gesteinsproben und gleichzeitigen indirekten Spülung beim Turbobohren, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Antrieb der Bohrturbine erforderliche gasförmige oder flüssige Druckmittel der Turbine durch den äußeren Hohlraum eines Doppelhohlbohrgestänges zugeführt und nach Durchströmen der letzten Stufe der Turbine mit dem (flüssigen oder gasförmigen) indirekten Spülstrom vermischt und durch den inneren Hohlraum des Doppelhohlbohrgestänges nach über Tage abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den inneren Hohlraum des Doppelhohlbohrgestänges noch zusätzliche Luft- bzw. sonstige Gasmengen eingeführt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im inneren Hohlraum des Doppelhohlbohrgestänges aufwärts strömende Rückspülung angesaugt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenwelle hohl ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Turbinenwelle gesonderte öffnungen für den Durchtritt des Druckmittels vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Turbinenwelle mehrere öffnungen unter- und nebeneinander oder unter- bzw. nebeneinander angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen