DE10255567B3

DE10255567B3 - Probenentnahme aus tiefen Bohrungen

Info

Publication number: DE10255567B3
Application number: DE2002155567
Authority: DE
Inventors: Martin Mußack; Matthias Wachinger; Ulli Wiedenmann
Original assignee: Bauer Spezialtiefbau GmbH
Current assignee: Bauer Spezialtiefbau GmbH
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-11-29

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung, mit der Materialproben aus tiefen Bohrungen entnommen werden können.

Description

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Probenentnahme von Flüssigkeiten oder Suspensionen aus tiefen Bohrungen.

Es gibt unterschiedliche Verfahren nach dem Stand der Technik, mit denen im Boden in größeren Tiefen Hohlräume hergestellt werden, die mit Mörtel oder Suspensionen verfüllt werden. Beim Düsenstrahlverfahren wird mit einem Hochdruckstrahl aus Suspension der Boden aufgeschnitten und es entsteht ein Körper im Boden mit einem größeren Durchmesser als dem Bohrgestängedurchmesser. In diesem Körper befindet sich am Ende der Herstellarbeiten ein Gemisch aus Boden, Wasser und Schneidsuspension. Bei selbsterhärtenden Schneidsuspensionen kann es von großer Bedeutung sein, Erkenntnisse über die zu erwartende Festigkeitsentwicklung bzw. die zu erwartenden Materialeigenschaften dieses Körpers zu erhalten. Bisher ist es im Düsenstrahlverfahren üblich, die Eigenschaften des in der Tiefe hergestellten Körpers anhand der nach oben austretenden Rückflusssuspension zu beurteilen. Diese hat leider nicht immer die gleichen Eigenschaften wie der Körper an der tiefsten Stelle der Bohrung bzw. am Herstellort des Düsenstrahlkörpers. Je nach Bodeneigenschaften kann dies zu erheblichen Fehleinschätzungen führen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, dass man auf einfache Weise aus tiefen Bereichen der Bohrung die Originalproben entnehmen kann, um sie an der Erdoberfläche genauen Untersuchungen zuzuführen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt nach den Merkmalen der Ansprüche.

Die Erfindung wird anhand der 1 bis 3 näher erläutert.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der aus der Tiefe eine Probe entnommen werden kann.
2 zeigt, wie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Probenmaterial entnommen wird.
3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsvariante.
Die Besonderheit der Probenentnahmevorrichtung besteht darin, dass man nach Herstellung der Bohrung bzw. nach dem Düsen des Düsenstrahlkörpers das Bohrgestänge 1 vollständig aus der Bohrung herauszieht und am erdseitigen Ende des Bohrgestänges eine erfindungsgemäße Probenentnahmevorrichtung befestigt.
Bei dieser Probenentnahmevorrichtung handelt es sich im Wesentlichen um einen unten geschlossenen Behälter 3, welcher mit gewinde- oder bajonettartigen Verbindungsmitteln am Bohrgestänge 1 schnell und einfach befestigt werden kann. Im oberen Bereich des Behälters 3 befindet sich ein Packerrohr 2 mit einer Füllöffnung 10. Das Packerrohr ist mit einer elastischen Manschette 4 versehen, welche über die Füllöffnung 10 reicht. Das Packerrohr mit Manschette reicht ins Innere des Behälters 3 und ist bei angelegter Manschette 4 im Außendurchmesser deutlich kleiner als der Innendurchmesser des Behälters 3. Der Behälter 3 hat bevorzugterweise zumindest im Inneren einen im Wesentlichen kreis- oder ellipseähnlichen Querschnitt.
Im Behälter 3 befinden sich eine oder mehrere Öffnungen 5, deren Größe abhängig ist von den größten Korndurchmessern der zu beprobenden Suspension. Bevorzugte Öffnungsdurchmesser variieren dabei zwischen etwa 1 cm und ca. 10 cm. Sie können rund oder eckig begrenzt sein. Ebenso können sie als einzelne Schlitze ausgeführt sein oder einen Schlitz darstellen, der sich um den vollen Umfang erstreckt.
Das Material der im Wesentlichen schlauchförmigen Manschette 4 ist so gewählt, dass die Manschette 4 durch Gas oder Flüssigkeiten so weit aufgebläht werden kann, dass dies mindestens dem Innendurchmesser des Behälters 3 entspricht.
Des Weiteren ist die Wanddicke und Festigkeit der elastischen Manschette 4 so gewählt, dass sie im aufgeblähten Zustand dem von außen auf den Behälter 3 wirkenden Druck insbesondere im Bereich der Öffnungen 5 widerstehen kann. Die aufgeblasene Manschette 4 verhindert, dass Material von Außen während des Absenkens der Vorrichtung in die Bohrung durch die Öffnungen 5 in den Behälter 3 gelangt.
Bevorzugte Materialien für die Manschette 4 sind elastische Kunststoffe, Elastomere, Gummi und vergleichbare nachgiebige und hochfeste Materialien.
Die Form der Manschette 4 entspricht im Wesentlichen der eines Schlauches.
Damit sich die Manschette 4 aufblähen kann, ist sie am unteren Ende 11 und oberen Ende 12 mit dichten Haltevorrichtungen versehen. Diese können Schlauchklemmen sein oder sonstige Schlauchbefestigungen nach dem Stand der Technik.
Das Aufblähen der Manschette 4 erfolgt durch Zugabe von Medien 9, die Luft oder Wasser sein können.
Des Weiteren kann der Behälter 3 eine Entlüftungsmöglichkeit besitzen, die ermöglicht, dass beim Eindringen 6 des Probematerials 8 die Luft aus dem Inneren des Behälters 3 entweichen kann.
Das Aufblähen der Manschette 4 erfolgt entweder direkt über das Bohrrohr 1 oder durch gesonderte Leitungen oder Kanäle, die im Inneren des Bohrrohres 1 verlegt sind.
Eine bevorzugte Methode zur Entlüftung ist dadurch gegeben, dass das Packerrohr 2 über eine z. B. sternförmige und nicht dichte Halterung 13 im Inneren des Behälters 3 gehalten ist.
Die Länge des Behälters 3 ist abhängig davon, wie groß die gewünschte Probenmenge ist. Bevorzugterweise wird für den Behälter 3 ein unten geschlossenes mit einer Spitze versehenes Rohr mit Kreisquerschnitt verwendet.
Die Probenentnahme erfolgt so, dass die Manschette 4 bereits vor Einbringen in die Bohrung so stark aufgebläht wird, dass die Eintrittsöffnungen 5 von der Manschette verschlossen werden. In diesem Zustand wird das Gestänge mit dem angebauten Behälter 3 auf die Tiefe gebracht, aus der die Suspensionsprobe entnommen werden soll. Jetzt wird der Druck innerhalb der Manschette 4 gesenkt und die Manschette gibt die Öffnungen 5 frei. Das Probenmaterial strömt in den Innenraum des Behälters 3.
Zum Ziehen des Gestänges kann die Manschette entweder wieder aufgeblasen werden oder sie kann im nicht aufgeblasenem Zustand bleiben.
In 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Öffnungen 5 keine einzelnen Öffnungen sind, sondern es handelt sich hierbei um einen Schlitz, der um den ganzen Umfang des Behälters 3 reicht und diesen in zwei Teile teilt. Damit die beiden Teile des Behälters zusammenbleiben, ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante das Unterteil an einem längeren Packerrohr 2' befestigt. Diese Variante ermöglicht es auf einfache Weise die Schlitzbreite zu variieren, indem sich am Unterteil des Packerrohres 2' ein höhenverstellbares Gewinde befindet. Diese Vorrichtung ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Suspension auch größere Kornfraktionen enthält.

Claims

Vorrichtung zur Probenentnahme aus tiefen Bohrungen dadurch gekennzeichnet, dass am erdseitigen Ende des Bohrrohres (1) lösbar ein unten geschlossener Behälter (3) befestigt wird, welcher Öffnungen (5) besitzt und dass im Inneren des Behälters (3) ein hohles Packerrohr (2, 2') mit Füllöffnungen (10) angeordnet ist, welches zumindest auf einem Teil seiner Länge mit einer schlauchförmigen, elastischen Manschette (4) umgeben ist, die an ihren Enden (11, 12) dicht mit dem Packerrohr (2, 2') verbunden ist, und dass die Manschette (4) so gestaltet ist, dass ihr Durchmesser im angelegten Zustand kleiner ist als der Innendurchmesser des Behälters (3) und ihr aufgeblähter Zustand mindestens dem Innendurchmesser des Behälters (3) entspricht und dass diese Manschette (4) entlang des Packerrohres (2, 2') so angeordnet ist, dass sie auf Höhe der Öffnungen (5) liegt und diese verschließen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (5) vieleckige oder kreisförmige oder unregelmäßig gestaltete Löcher im Mantel des Behälters (3) darstellen und/oder Schlitze sind, die sich über den vollen oder teilweisen Umfang des Behälters (3) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Aufblasen und Entleeren der Manschette (4) über das Bohrrohr (1) und/oder über gesonderte Leitungen oder Kanäle im oder am Bohrrohr (1) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (4) mit Flüssigkeit oder Gas aufgebläht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) eine Entlüftungsvorrichtung besitzt.