DE1758280A1 - Vorrichtung zum Bohren und Kernbohren von weichen,unter Wasser befindlichen Boeden - Google Patents

Description

Affaire 727

INSSZTDT TBiVGAIS OT PETROLE SBS OABBUBANIS SI IDBEIPIAIHIS, Parls/IRAIXRSICH

"Torrichtung zum Bohren und Kernbohren Ton weichen unter Vaeeer befindlichen Süden"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sum Eintreiben einer längliohen Verrohrung in unter Vaeeer befindliche Böden, insbesondere für üntervasaerbohr- und lerabonrvorgänge, die von einem schwimmenden Träger oder einer Schwimmanlage von der Oberfläche aus vorgenommen wer·· dem, wobei die Vorrichtung insbesondere si oh für Arbeitsvorgänge Ia Meer eignet. Solche Arbeitevorgänge sind beispielsweise dl« YorgSnge 4er Probennahme duroh Kernbohren Ton im allgemeinen weichen Sedimentschiohten, die den felsigen Untergrund der Meeresboden überdecken und die eine Dioke des »ehrfachen Ton 10 m erreichen können» wobei diese Jrobennahme Is Hinblick mt geologisohe Swsoke oder Im Hinbliok auf mechanische Ihitersttolmngen der Meeresbuden erfolgt.

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Die erfindungsgemäße Yoxriohtung erlaubt daraberhinaus eine Probennahm* durch Kernbohrung der erstell Heter des darunter 'befindlichen felsigen Untergrundes sowie auch die Ausführung von Messungen in situ durch Meßinstrumente beispielsweise Kohäsimeter, Eindringmeßgeräte, Druckmeßgeräte usw. ............ auf einem beliebigen Eindringniveau in die Sediment sohichten, wobei diese Messungen nach oder abwechselnd mit den oben angegebenen Kernbohrentnahmen Torgenommen werden können.

Eines der schwierigsten Probleme» die bei solchen Kernbohr- oder Meßvorgängen bu lösen sind, die in leichten unter dem Wasser liegenden Sedimentsohiohten vorgenommen werden, besteht darin» daß der Boden des in die Sedimentsohichten gebohrten Loches u.U. durch die «urückfallenden Wände dieser Bohrung sugesohttttet wird, da ein solches Rückfällen die Interpretation der vorgenommenen Messungen unmöglich machen würde· Dieses Jhirückfallen stellt sich insbesondere dann ein, wenn die Meß- oder Kernbohrvorgttnge anschließend an Bohrvorgänge vorgenommen werden» wobei die Kernbohr- oder Meßvorrichtung in den Bohrsohaoht nach iurüokaiehen des Bohrwerkseuges herabgelassen wird·

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Eine diesem und weiteren Problemen abhelfende Torrichtung soll nun erfindungagemäB vorgeschlagen werden.

Sie Erfindung geht aus von einer Torrichtung der genannten Art, die von einer Schwimmanlage aus betätigbar ist und durob die in unterirdische Böden eine längliche Terro-'.r :71g bestehend aus einer Vielzahl von Elementen eingetrieben werden kann, die etirnseitig miteinander verbunden sind, bestehend aus einer Grundplatte, die eich auf den Untergrund det Wassers absetzen läßt und die einen sentralen Schacht für den Durchgang der länglichen Torrohrung aufweist, sowie feste parallel zur Achse des Bohrachaohtes verlaufende Ftihrungsständer; im wesentlichen parallel verlaufend,diese Oberflächenanlage jeweils mit den Spitzen der lUhrungsständer verbindende Pührungeseile, «Inen Bohrkopf, der länge der lUhrungeetander verschiebbar 1st und eine Bohrung für den Durchgang der Heaente der 1 Ing)!oben Terrohrung; lowie Spannmitttl für die·· Elemente 1« Inneren der Bohrung aufweist, und wobei vtolgattti· ein tatichbarer Xotor vorge-•ehen 1st« Aar Bncrgl· warn Sintr«lb«n der llngliohen Tarvokrui Uefert wA «1t ww&iceten· ·1η·τ Iraftleitwi« und ·12Μ« T«m«t«tt«rl*ltung, dl· d«n Motor «ad die··

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Spannmittel nlt der OberflÄoheninstellation Yerblnden·

Die Erfindung zeiohnet sloh aus durch ein Yerbindungeelenent mit FUhrungsmltteln, die ao eingerichtet sind» -daß sie länge der Führungsseil« herabgelassen «erden können und sich auf die Spltse der VUhrungsständer setsen, wobei dieses YerbtndungeeT eaent Kleber mit der flpltse dee oberen Elementes der IJaeJLlohen Yerrohrong Yerbmnden und en die OberflMohenlaetellatlon über eise flexible Leitung angehängt let» Ale dasu dient« nanhalwender die Elemente der ""»»»g******* Terrohrung herahsnlaasan, la Kombination alt feragesteuerten, durch die Orunanlattc getragenen Kittel emu Anheben des lohzkopfee llaü der ■ tender·

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.... , _fl|. μ ι-, Sttroh Ale Erfindung wirA aleo dem YordlskuUerten ϊ»ο-blem eine LOernng geaoeeffen. Aa durch Aleee la Ale Sedlmenteohlohten eine Terrohrung bev. ein iasben fttr Aen gebohrten Soheeht nie la Ale genOnsohte tiefe eingetrieben werden keaa₉ «Demroh Kembohr- oder Meifoxtfafe aaoh Vuneoh dnrohgefunrt

Eine weitere lawendung fir Ale erfiiidungsgemtie Torrichtung besteht darin, AeJ in leichte ifeAI mentaohlohtem dee

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unter dem Wasser Rohre von einigen 10 Metern länge unter gleichseitiger Entnahme von in Inneren angeordneter Sedimentsehichten eingetrieben werden können, wodurch schließlich das Einbringen in diese: Rohre von Armierungen und verschiedenen Zementschlaoken möglich wird, um so auf dem Boden unter dem Wasser Verankerungepunkte zu schaffen, deren Haltevermögen erhebliche Werte auf· weist, beispielsweise einige 100 Sonnen erreicht.

Auch wird erfindungsgemäß erreicht, daß eine längliche Verrohrung in Heeresböden von einer an der Oberfläche befindlichen Schwimmanlage eingetrieben werden kann, ohne daß zwischen dieser starren Verrohrung und der Schwimmanlage eine dauernde Verbindung vorhanden sein müßte, so daß diese Verrohrung nicht etwa erhöhten Beanspruchungen ausgesetzt wird, die aus den Bewegungen der Schwimmanlage resultieren, wobei diese Bewegungen nicht völlig unterdrückt werden können, selbst wenn man Kittel zur genauen Verankerung der Schwimmanlage benützt, wobei der Preis für letztere im Übrigen notwendigerweise sehr hoch liegt·

Sine beispielsweise Ausführungeform der Erfindung soll nun mit Besug auf die Anwendung beim Kernbohrer in ®a~

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terwaeeerbtSden nit Bezug «of die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden» in denen

Figur 1 eoheaatisch eine XernbohrYorrichtung nach der Erfindung seigt, die Tion einem Schiff aus eingesetst wird;

die Figuren 2a und 2b «eigen im Sohnitt, in gröBerer Barstellung, den intriebskopf der Vorrichtung, figur 2a ist ein Sohnitt ltfngs der Linie a-a in Figur 2b und letstexe iet ein Sohnitt duroh die Darstellung nach Figur 2a*

die Figuren 3a und 3b seigen Heizvorrichtungen für die Verrohrung; und

Figur 4 lat ein Sohnitt durch den oberen Seil de· Kernbohrwerkseuges·

Vaoh der beispielsweise in Figur 1 dargestellten rungeform der Srfindung wird die Vorrichtung το« Sohwiaavf ahrseug 1 aas betrieben, das 1« wesentlichen duroh ein beliebiges nicht-dargestelltee Mittel in seiner Lage (klassisohe oder dynamisohe Terankerung) oberhalb das gewählten Ortes das Onterwasserbodens Z gehalten wird, wo der ir^ryihft^nTPMfBf^g Φιττ^μ^^^ι*^ warden soH> Ha Saaiffsruavf let ein 8ohaoht 3 für die PurohCTliiig 4a* Vorrichtung naoh dar BrfUimg auagaspart (Alt Barstal lungsrerhaltnisee swisohea SohwiasXahraemg und Eaxnbote-

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BAD ORIGINAL

vorrichtung sind in dieser Weise nur gewühlt worden, um der Figur eine größere Klarheit zu Terleihen.

Die Xernbohrvorriehtung untfaBt «inen Sockel 4 Bit großer Grundfläche» der dazu fcsstimmt ist, auf dem Grund 2 su ruhen· Der Sockel 4 ist mit einer Mittelöffnung 5 versehen. Zwei Führungsetünder 6 und 7 parallel eur Achse des Bohrschachtes 3 sind fest mit diesem Sockel verbunden. ·

Die Spitzen dieeex St» rder sind mit dem Schwimmfahrzeug 1 über Führungsseile 8 und 9 verbinden, die über Tftalenkrol« lon 10 und 11 geführt werden, welche vol Υ.*·>. :"e--./< getragen und auf Winden 12 und 13 der klassischen Bauart aufgewickelt werden, welche so eingerichtet sind, daß sie die Seile 8 und 9 unter Spannung halten·

Die führungsseile 8 und 9 dienen eur Betätigung des Sockels 4 Tom Pahrzeug aus, d.h. zum Herablassen und Hieven sowie sur lUhrung aufeinanderfolgender Terrohrungeelemente, die vom Schiff aus herabgelassen werden, wie weiter unten näher erläutert werden wird·

Die zum Avβbau des gebohrten Sohaehtes während des Kernbohrens dienende Verrohrung, d.h. die su« Aufrechterhalten

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BAD ORiGiNAL

der Wände dee Schachtes dient, wird aus röhrenförmigen Elementen, beispielsweise 14a, Hh₉ Hc gebildet, die stirnseitig durch Schrauben oder auf andere geeignete Weise zusammengesetet werden können und deren EinuellÄnge wenigstens gleich der größten Hohe aufeinanderfolgender Kernbohrarbeitegfinge ist.

Bas untere Element 14a dieser Verrohrung ist an seinem unterem Ende mit eine« Bohrkopf 1S₉ der mit Schneideähnen oder Sohneldelementon versehen ist, ausgestattet*

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist auch einen Antriebskopf 16 auf, der aus einem länge der Pührungsständer über eine Höhe beweglichen Schlitten besteht, die wenigstens gleich der eines Verrohrungselementes ist., und wird von einem Schacht 17 durohsetet, der die Durchführung der Verrohrung erlaubt.

Sin ftthrungstrichter 18 erleichtert die Einführung der Verrohrungselemente in den Schacht 17.

Die VertikalTersohiehungen (in der einen oder anderen Richtung) des intriebskopfe· 16 lange der Itthrungsstinder 6 und 7 werden nach dem betrachteten Beispiel über

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BAD ORIGINAL

endlose Ketten 19 und 20 erzeugt, die über Zahnräder 21 -laufen, welche an den beiden Enden jedes der beiden PUhrungsständer angeordnet sind· Der Antriebekopf 16 let an Stellen wie 25 und 26 eines Trume jeder Kette befestigt·

Der Antrieb der Ketten 19 und 20 wird nach den AuafUhrungsbeispiel durch einen umsteuerbaren hydraulischen Motor über die Sransmissionekette 27 erzeugt.

Per hydraulische Motor wird über ein hydraul iß ehe β, Sockel 4 befestigtes Antriebsaggregat 26 angetrieben·

Der die Pumpe des hydraulischen Aggregate antreibende Elektromotor wird mit elektrischem Strom Ton einem elektrischen Generator 29 auf dem Schiff über die Leitung gespeist·

Diese Leitung besteht aus einem Kabel, In dme Leiter 31 für elektrische Leistung eingebaut sind sowie elektrische Leiter 32 für die fernsteuerung, wobei letatere es von einer Fernsteuerung 33 aus ermöglichen, die yerschiedenen Operationen am Boden Yoriunehmen, insbesondere die Steuerung in der einen oder anderen Richtung des hydratlisch«. Antriebemotore für die Ketten·

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Diese leiter für die Fernsteuerung sind alt KLektroventilen der üblichen Bauart verbunden, die auf den hydraulischen Kreis des Antriebsaggregate 28 eingerichtet sind·

Sie Ausbildung dieses Kreises steht des faohmanm ant diesem Qebiet frei und wird daher nicht veiter erlttutert.

Der Antriebekopf 16 weist Organs auf, dia filz das Spannen bzw. Hemmen, uas Balten und dan Drehantrieb das Verrohrung sorgen, wobei die Anordnung dieser Organe allgemein mit das Besugsseichen 39 in figur 1 beaeiohnet ist·

Diese Organe sollen nun das weiteren genauer mit Besug auf die figuren 2a und 2b besahrieben werden« dia Jeweils Schnitte in größerem Maßstab duroh den Antriebekopf 16 dargstallen·

Dieser Antriebekopf weist einen Antrieberojbor 34 Ittr dia Tarrohrung auf, bestehend an· einem am Umfang mit sahnen besetsten Safankrans, in den Antriebsritsel greifen.

BAD ORIGINAL

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Zwei dieser Ritaal 35 und 36 sind in den Figuren 2a und 2b dargestellt, deren Zahl ist jedoch nicht begrenzt·

Die Ritael werden über hydraulische umsteuerbare Motoren 37 und 38 angetrieben, die mit hydraulischem Medium von der hydraulischen Antriebegruppe 28 über eine nachgiebige hydraulische Verbindung 40 (Figur 1) aus, gespeist sind, wobei diese nachgiebige Verbindung den Verschiebungen dss Antriebekopfes 16 länge 4er Mihrungsständer folgen und wenigstens einen Speisekanal für unter Brück stehendes Medium und einen Kanal für die Rückführung des unter niedrigem Druck stehenden Mediums zur hydraulischen Antriebsgruppe 28 aufweisen kann·

Der Rotorzahnkranz 34- beeitet eine Innenbohrung 41 mit einem Durchmesser« der groß genug ist, um in sehr einfacher Weise Terschiedene Verrohrungselemente durchzuführen·

Auf diesem Rotor sind Elemente zum selbsttätigen Verklemmen der Verrohrung gegen Drehung vorgesehen, beispielsweise 42 und 43 (ihre Zahl ist aelbetYerstBndlioh nicht auf ewei beschrankt).

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In der dargestellten Ausführungsform besitzen diese Elemente eine Innenfläche, die einen zylindrischen Teil 44, 45 solcher Form, die sich der Wandung des Rohres mit großem Reibungskoeffizienten anpaßt, aufweisen.

In diesen Elementen sind parallel zur Achse des Rotors 34 Aussparungen 46 baw. 47 vorgesehen, von denen jede im Querschnitt länglich in einer Richtung iat, die sich vom Rotor 34 in einer Richtung entgegengesetzt zu dessen Drehsinn entfernt.

In die Aussparung der selbstklemuenden Elemente 42 und 43 greifen fest mit dem Rotor 34 verbundene Stifte 48 und 49 ein, deren Querschnitt eine Form komplementär au der der Aussparungen 46 und 47 besitzt, wodurch diese selbstklemmenden Elemente mehr oder weniger an die Achse des Rotors 34 angenähert werden können, wobei die Stifte 48, 49 so eingerichtet sind, daß el« dit Drehung der Klemmelement« um dies· Stifte gegen die Achse des Rotors 34 verhindert· Dies« Drehung könnte sich nämlich einstellen, wenn einee der Terrorhungselevent· im Antriebekopf 16 eltst, wodurch ee echwie- rlg, wenn nicht unmOflloh würde, später ein solohes

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Element durch den Kopf durchzuführen.

Der Ort der Stifte 48 und 49 auf dem Rotor 34 entspricht einen leichten Durchgang der Elemente der Verrohrung, wenn die selbstklemmenden Elemente 42 und von der Achse des Rotors 34 entfernt werden und einer Verklenoung der Terrohrungselemente, die ausreioht, um diese drehfest mit dem Rotor 34 au machen» wenn diese Henuelemente gleichseitig an die Achse des Rotors angenähert werden·

Die form der Elemente 42 und 43 sowie deren Ort auf dem Rotor sind so gewählt, daß die Anordnung der Hemmelemente automatisch die Verrohrung unter Abstützung verspannt, wenn der Rotor 34 «ich mit normalem Drehsinn (angedeutet durch den Pfeil in figur 2a) dreht, ent» sprechen* dem Sitnafamerorgang eines Bohrkern·*» wobei die Hemmung durch einfache Drehung des Rotors 34 ia umgekehrten Sinne unterdrückt wird» wodurch der· An* triebskopf 16 von dem ihn durohsetsanden Yerrohrungselement gelöst wird.

Ia Inneren des Antriebekopf es 16 befindet sich ebenfalls

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eln eich drehender Kopf 50 von gleicher Achse vie die Bohrung 171 der Einrichtungen 51» 52 sum axialen Halten der Verrohrung trägt» Einrichtungen, die gelenkig auf den Kopf 50 im dargestellten AusfUhrungebeiepiel gelagert sind.

Diese Vorrichtungen, die in größerer Darstellung in den Jlguren 3a und 3b wiedergegeben sind» bestehen aus selbstklemmenden Einrichtungen für die Verrohrung, dl· so eingerichtet sind, daß sie Liagsbeeaspruohmngen jntfmea· man, die auf die Verrohrung entweder naoh unten (BInriohtung naoh figur 3b) oder naoh oben ausgeübt den·

Ihre insahl kann beliebig unter regelmäßiger V teilung fiber den Umfang des Kopfe« 5O₁ sein

lach dem dargestellten Ausfahrungsbeisplel weisen diese Elemente jeweils einen ELemmsohuh $3· 54 tbb horlsoata* ler Achse auf» die jeweils la einem Lruflooh 55» 56 geführt sind» das fest mit dem Drehkopf 50 verbunden 1st. Biese Hemmeohuhe sind fast mit Asm Bads eiaes Bibel· 5?·

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58, der gelenkig am Kopf 50 gelagert

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Die kreisbogenförmigen Aussparungen 55 und 56 sind so angeordnet, daß sie einer Annäherung des Hemmschuhes gegenüber der Drehachse des Kopfes 50 entsprechen, sei es, daß dieser Schuh abgesenkt wird (Vorrichtung nach Figur 3a), sei es, daß der Schuh angehoben wird (Torrichtung nach Figur 5h). Man kann so durch Selbsthemmung die Axialblockierung der den Antriebskopf 16 durchsetzenden Verrohrung in der einen wie in der anderen Richtung erhalten. Federn 57a und 58a stellen unter Entspannung die Hebel 57 und 58 in die Klemestellung der Verrohrung durch die Schuhe 53 und 54 zurück.

Die Satsperrung der Verrohrung durch Auaeinanderbewegung der Schuhe erfolgt hei der betrachteten Ausführungsforo durch Benutzung eines Ringkolbens $9» der io Ringaylinder 60 (Figur 2b) verschiebbar ist und der unter Abstützung gegen die Hebel 57 und 58 eine Spreizung der Schuhe hervorruft.

Die Steuerung der Verschiebungen des Kolbens 59 erfolgt ausgehend von einer an der Oberfläche befindlichen Fernsteuerung, wodurch die eine oder andere der beiden Kammern des Zylinders 60 mit hydraulischem Druckmittel durch die hydraulische Antriebsgruppe 28 über die hydraulische

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nachgiebige Verbindung 40 und einen der beiden Halle 61 und 62 erfolgt.

Sie Vorrichtung nach der Erf lüftung velet darttberhinaue ein rerabohrwerfcaeug 63 (figur 1 und 4) e»f» deeeen unterer XeIl durch ein Xernbohrrohr 64 ♦ auageetattet «it einer Innenbohrung 65 bot Aufnahme dee Boriee 66 eue gebildet let·

He Bohrung 65 weist in Ihren oberen Teil ein tarierte· Ventil 67 auf, daa ea dem Wasser ermöglicht, fiber den Bohrkern 66 auasutreten·

Der Kopf 66 dee Kernbohrverkzeuges wird 1« folgenden alt dem Ausdruck "Arbeitekopf" beaeiehnet« da er «ur Abettttaung der aufeinanderfolgenden Verrohrungeelemente bei ihrem Absenken und ihrem Wiederanheben In weiter unten au beeohreibender Veive dient·

eeer irbeltateyf wird v« elm oder «er apeleung dee lingramme TD aeug «ad Verrohrmmg, die earn Amebe» des «taie Aee 1* die Sedlmentaohlehtem gebohrten tohaohtee dlemt,

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BAD ORIGiNAL

Die Speisung mit Kernbohrarbeitsmittel erfolgt tlber eine flexible Leitung 72» an der dae KernbohrverJcieag hingt»

Diese Leitung! die über die auf dem Sohwimmfahreeug gelagerte ümlenkrolle 73 geführt let, iat auf einer Kabeltrommel 74 aufgewickelt.

Daa obere Sode der Leitung 72, daa an der Trommel der Kabelwinde befestigt iat, wird in an eich bekannter Weise mit unter Druck stehendem Wasser - diesee bildet das Kernbohrmedium - mittels der Pumpe 75 gespeist, die das Wasser im Meer tlber die Leitung 76 ansaugt und ee in die Leitung 72 Über die Leitung 77 und eine Drehdichtung 78 üblicher lrt drückt·

Führungselemente erlauben es, die aufeinanderfolgenden Torrohrungeelemente durch Verschieben längs der TUhrungsseile 8 und 9 au heben und absusenken.

Diese Elemente .besitzen (figur 1 und 4) Radialarme 79» 80 sowie Ealieeeneteine 61 und 82, in denen die Sellfünrungen geführt eind und die so eingerichtet sind, dal ele in die KOpfe der Whrungestlnder 6 und 7 greifen .(diese Culisseneteine werden aber auf alle Tülle oberhalb der

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oberen Zahnritael 2I₉ 23 der Verrohrung angehalten)·

Sine in ihrem Unterteil «it Außengewinde versehene Rohrverbindung 83, die fest mit Radlalanaen 79 und 80 verbunden ist, erlaubt es» an Führungselement (79 - 82) jedes Verrohrungselement beispielsweise 14c (Figur 1) aufzuhängen, wenn dieses letatgenannte Element angehoben oder abgesenkt wird· Die flexible Leitung 72 ermöglicht die Durchführung solcher Absenk- und Hievmanöver eines an das Verbindungsstück 83 angeschraubten Rohrelement es, wobei dieses Verbindungsstück fest Bit Armen 79 und 80 -verbunden ist₉ die sich dann gegen den obersten Teil dee Arbeitskopfes 68 (Figur 4) abstützen.

Dieser Arbeitskopf (Figur 4) weist zurückziehbare Verankerungsfinger oder-haken, beispielsweise den finger 84 auf, der fest oit einem Kolben 85 verbunden ist, welcher im Zylinder 86 gegen die Wirkung einer Rückstellfeder verschiebbar ist«

Der Zylinder 86 steht «it der Speiseleitung für dl· Kern* bohrflüssigkeit -vor einer Sinsohnürung (SOee 87) dieser Leitung in Verbindung. Aufgrund einer eolohen Ausbildung ruft die Speisung mit Druckmittel über die leitung 72

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automatisch das Ausfahren der Pinger 84 hervor, ifo"bei der Druck des in der Leitung 69 ausfließenden Xernbonrmediuma vor der Düse 8? einen Wert größer als der Wert dahinter aufweist.

Die Unterbrechung der Speisung der Leitung 72 mit einem Druckmittel Borgt selbsttätig für die Rückführung des Verankerungsfingers 84 unter der Wirkung der Rückstellfeder. .

Das untere Element 14a der Verrohrung veist innen einen Eingang chi ag 88 (Figur 1) auf, unter den die Verankerungsfingsr 84 sich, sbotütsen, wenn sie unter der Wirkung des Bohrmittels geaprsiat werden, wobei dieser Anschlag das Sernbohrnehmerrohr 64 daran hindert, in Rohrelement 14a hochzusteigen, so vie dieses in die Sedimentsohichten nach und nach hineinwandert.

Nach dem in Figur 1 dargestellten Auoführungebeispiel ist das Bohrkerimehmerrohr 64 nach unten durch ein röhrenförmiges Schneidelement 93 verlängert (von geringer Wandstärke), dessen länge so gewählt ist, dafi es über den Bohrkopf 15 um einige om nach unten vorsteht, wenn das Bohrkernnehmerrohr sich an seinem Ort im unteren Element 14a der Ver-

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ßAD CniG.NAL

rohrung befindet·

Der Arbeitskopf 68 weist in übrigen eine Ringdiohtungeanordnung 89 auf, bestehend aus einem Ringreu«, der nach außen duroh eine verf ormbare Wand begrenzt ist, wobei dieser Baum mit der Bohrkerndruokmittelepeiseleitung $9 ▼or der DUse 87 in Verbindung steht·

Die Druokwasserspeisung der flexiblen Leitung 72 führt zu einem Blähen der Dichtungsanordnung, die sich gegen die Innenwand der das Xernbohrwerkeeug umgebenden Terrohrung legt, wobei das Bohrkernmedium'dann nicht nach unten in den Bohrschaoht 71 ausfliesen kann·

Naoh dem in Tigur 4 dargestellten Ausftthrungsbelepiel sind Zylinder 86 und Ringdiohtungoanordnung 89 einem lopf 90 angepeJt, der« drehbar mit geringe« Spiel mm den EOrper des Arbeitskopfes 68 über Lager gelagert ist.

Auf diese Weise wird das das Bohrkernrohr 64 umfassende

lembohrwerkaeug mit der Terrohrung nioht la setst, wenn die finger 84 und Ale Klm«Al< 89 gegen Ale Timimwifl der Tauulnit feArttekt

Sie Drehumg ie* letetesmrekre« (4 wird daroa dem

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3tand der .flexiblen Leitung 72 gegen Verdrehung verhindert. Das Ksmbolmaedium gelangt in den Zylinder 86 und in den Ringraum, der durch die Dichtung 39 begrenzt ist, in dem es der Leitung 91 folgt und in den Ringraum tritt_f der durch sswei Ringnuten 92a und 92b begrenzt wird, welohe eine gegenüber der anderen jeweils im Kopf 90 und im nicht-drehbaren (Ceil des Arbeitskopfes ausgespart sind.

Die Kornbohrvorriclitimg nach der Erfindung wird in folgernder Weise in Betrieb gesetzt.

Das Schwimmfahrzeug 1 wird über dem für den Kerabohrvorgang vorgesehenen Ort angeordnet und dort gehalten·

Der mit dem Antriebekopf 16 auegestattete Sockel 4 wird dann an die beiden Führungsseile 6 und 9 gehängt und auf den Untergrund, auf dem er eich absetzt, abgesenkt.

Die PUhrungsseile werden unter Spannung gehalten*

Eine Verrohrungslänge, die beispielsweise durch das untere Element 14a und das benaohbart darüber vorgesehene Element 14b gebildet wird, wird angehängt an das untere

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Ende der flexiblen Leitung 72 In der In figur 1 dargestellten Welse sun Absenken des Elementes I5e nach unten gelassen, d.h., das Element 14b der Terrotarung wird Ib oberen Teil an dme Verbindungsstück 83 angeschraubt, das fest alt dem führungselement längs der lUhrungaeelle 5 und 6 Terbunden let und die Gesamtanordnung wird durch Abwickeln der Leitung 72 abgesenkt.

Der Antriebskopf wird bis bum obersten Punkt der PUhrungs atänder 6 und 7 durch Fernsteuerung der hydraulischen Gruppe 28 wieder hochgehoben und die Hemmschuhe 51» 52 werden von der Achse der Bohrung 17 dee Antriebskopfes ebenfalls durch fernsteuerung entfernt, wodurch dl· Ter-Bohlebung des Ringkolbens 59 (Figur 2b) naoh unten hervorgerufen wird*

Pie Verrohrung kann dann leicht la d*a Johrung 17 fiber Pührungstriohter 18 elngesetst werden.

Die Schuhe 51 und 52 werden dann gegen dia AuBenwaad Aar Verrohrung durch ferngesteuertes Anheben dea JtinfkolbaBa 59 Ib Zylinder €0 angedrfiokt.

Sie nnteretttttung Aaa oberen ZLaaantea 14b durch dia

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xlesibls Leitimg 72 ist nun nicht mehr notwendig; fährt man fort, diese abzuwickeln, bo kann man das Kernbohrwerkaoug 63 in das imtere Verrohrungselement Ha absenken.

Hat das Kernbohrwerkzeug das korrekte Nireau in diesem Element 14a erreicht, so speist man die flexible leitung 72 mit unter Druck stehendem Wasser, wodurch die Haltefinger 84 voia Kembohrwerkzeug unter dem Ringanschlag entfernt werden; gleichzeitig erfolgt somit die Abdichtung in Höhe der Dichtungsanordmsng 89«

fernsteuerung beim In-öang-Soteen des hydraulischen Antriebomotors für die Ketten 19 und 20 und die hydraulischen Motoren, beispielsweise 37 und 58 (Figur 2b) für das In-Dreliung-Yersetzen der Verrohrung führt zum Auaeinanderschrauben zwischen dem oberen Teil der Verrohrung und dem Verbindungsstück 83 (Figur 4), da die beiden Kulissensteine 81 und 82 dee Mlhrungselementes 79» 80 (figur 1) dann in die beiden Ständer 6 und 7 an deren Kopf greifen, wodurch die Drehung des Verbindungsstückes 85 verhindert wird· Der Schacht 71 ist dann (Figur 1) durch den Bohrkopf 15 ausgehöhlt, wobei sich ein Bohrkern im Lager 65 des Kernbohrrohres 64 gebildet

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hat; der Antriebekopf wird dann nach unten durch die Ketten 19 und 20 mitgenommen, wodurch der Schacht 71 weiter vorgetrieben wird.

Erreicht der Antriebskopf 16 seine untere In Figur 1 dargestellte Lage, so ist der erste Kerabohrvorgang beendet und es ist notwendig, ein neues Verrohrungselement 14e anzufügen. Das Verbindungsstück 83 1st nun nicht mehr oben gegen das Element 14b versohraubt, es 1st somit leicht, das Kernbohrwerkzeug 63 wieder anzuheben, über dem das Führungselement 79» 80 angeordnet ist» indem man die flexible Leitung 72 auf die Kabeltrommel 74 aufwickelt.

Bei 33 steuert man die Spreizung der Schuhe fern« die

das Element 14b der Verrohrung klemmen, dann wird das Anheben des Antriebskopfee 16 bis «ur · Spitse der Führungsstttader 6 und 7 ferngesteuert.

21a neues Verrohrungselement 14c wird la der la Figur 1 dargestellten Weise abgesenkt, la die Bohrung 17 des Aatriebskopfes 16 durch den Triohter 18 eingeführt, nobel der untere fell dieses neuen XLementes la K«ate*t WLi dem oberen feil des rorhergehenfien üeaentee 14b koemt.

BAD ORIGINAL

Έα isfc aweclmäßig, wonn In Pigur 1 nicht-dargeatellten Führungselemente, um deren Überlastung zu verhindern, beispielsweise hydraulisch gesteuerte auf den Sockel 4- getragene Backen, sich um das Verrohrunge element 14-b vor dem Anheben des Antriebekopfes 16 schließen können, damit die Ausrichtung der Achse des Elemente· Hb mit der Achse der Bohrung 17 des Antriebekopfes 16 beibehalten werden kann· Auf dies· Veise setzt eich das neu· Element Hc genau in die Verlängerung des vorhergehenden Element·· Hb.

Bas Fernsteuern dar Klemmung des Elemente· Ho durch die Schuhe 51 und 52 wird dann duroh fernsteuern de· In-Betrieb-Setiene des Antriebsmotor· für die Ketten 19 und 20 und der Antriebsmotor· für den Eotor 34 fortgesetzt.

Hierdurch wird nacheinander die »tirneeitige Verschraubung de· Verrohrungeelementes Hb und dee Verrohrungeelemente· Ho₉ dme Abschrauben dee oberen Teil·· de· Element·· Ho το« Gewindrrerbindungsetiiok 83 (figur 3) und schließlich das In-Drehung-Setzen der Verrohrungsanordnung durch einen neuen Kernbohrvorgang hervorgerufen» bei dessen Beendigung eine neue Rohrlänge in be-

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reits beschriebener Waise hinsugefügt wird·

!fahrend der Kernbohrrorgänga iat ea zweokiaäöig, nach dieser Aueftthzungsform eine ausreichende länge flexibler Leitung 72 absuwlcklen, um zu verhindern, daß dies· Vorrichtung Tertikaibewegungen (des Stampfens) auageoetzt wird» die das Schiff an der Oberfläche erfährt, Bewegungen, die über eine allsu gespannte Leitung auf die Torrichtung übertragen würden·

Am Ende der Kernbohrvorgänge erfolgt das Wiederhoohheben der aufeinanderfolgenden Verrohrungeelemente, nachdem die Speisung mit Druckmittel über die leitung 72 unterbrochen wurde. Die Finger 64 (Figur 3) werden dann su~ rückgezogen, ebenso erfolgt eine Zurttokbildung der Jftingdichtungaanordnung 89» das Kernbohrwerkzeug 63 kann dann leicht durch Aufwickeln der flexiblen Leitung 72 auf die Kabeltrommel 74 hoohgeftthrt werden·

Die Verrohrung kenn dann angehoben werden, indem dann beispielsweise bis sum unteren Ende der Leitung 72 unter laufender Führung an den SeilfUhrungen 8 und 9 ein Fangwerkseug herabgelassen wird» von der Bauart, wie es üblicherweise bei Bohrvorg&ngen im Kess bemutst

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üao Cm Eopf der Verrohrung aMockt» uobei flae Werksewg waite?.' 'üit dem Schiff über ©in Bmgecil verbunden int, das an der Spitze eines Hastas o&qt eines FebebauaiB aufgeliängt ist.

Wird das Innere der Verrnlinrag mit tanter Druck stehendem Wasser weiter Über die flexible leitung gespeist, deren Kopf durch öse iangiierk^euG Vorschloaoen ist, so ruft man oinen Eol"beneffekt liorvor, der günstig für die Extraktion der Terrolirung iet_e troTaei diese Extraktion mittola dos !"angseiles durciigefliiiri; i/ird«

v?irö die Terrohrung in den Soliaeht 3 des Schiffes angehoben, so wird diese bei Erreichen dieses Hiveaus von geeigneten, nicht-dargestellten Einrichtiingen erfaßt, dann aus« einandergoschraubt, und zwar Element nach Element, ua eine lagerung auf der Brücke des Sohiffs möglich su machen.

Kann die Verrohrung aus dem Untergrund nicht «ehr herausgerissen werden, so ist der Verlust doch auf einige Rohrlängen begrenzt, wobei es sich lediglich beim unteren Element 14a (figur 1) um eine Spezialbauart zu handeln braucht·

Der Vorgang endet dann durch Hieren des Sockels mittels der

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BAD CHIGlNAL Seilführungen 8 und 9«

Die Erfindung let zwar mit Bezug auf ein besonderes In den Figuren dargestelltes AusfUhrungabeispiel beschrieben worden; zahlreiche Varianten können jedoch im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden.

So kann man beispielsweise die Mitnahme des Antriebskopfes durch Ketten ersetzen durch einen Schneckenantrieb, indem die Pührungeetänder 6 und 7 durch Sehnecken ersetzt werden, die sich um Ihre Vertikalachse unter dar Wirkung wenigstens eines hydraulischen Motors drehen, dar swel auf jeden diesen Ständer gekeilte Zahnritzel antreibt» wobei jeder dieser Ständer eine sich nicht drehende, fast mit dem Antriebskopf verbundene Gtewindemuttar durohaetzt.

Ebenfalls ist as möglich, jeden dieser PUhrungeständer in Form einer vertikalen Sahnetange auszubilden, an dar ein Zahnrad mit horizontaler Achse angreift, das In Drehung durch einen vom Antriebskopf 16 getragenen hydrsullschen Motor mitgenommen wird.

Das Trägerrohr für daa Kerabohrwerkieug 63 kann ebenfalle von bekannter Bauart geeignet fttr die Entnahme rtm weichen Sedimentproben mit dam Minimum an Veränderungen la dar

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Mitte dor Probe sein; die Erfindung 1st aber auf keinen Fall auf die Verwendung eines besonderen Trftgerrohrs für das Xernbohrwerkzeug begrenzt·

Das Rohr kann einfach sein, gegebenenfalls mit YerschluQ- oder Haltevorrichtungen für die Proben versehen sein und kann durch ein vor der Verrohrung angebrachtes röhrenförmiges Element mit feiner Schneidwandung verlängert sein·

Bs kann sich aber auch um ein Doppelrohr (ewei konzentrische Rohrs) handeln und gegebenenfalls eine nachgiebige Umhüllung aufweisen» die in kontinuierlicher Weise den Bohrkern im Zuge seiner Ausbildung umhüllt.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. paseüeaisprOchb

   1.) Vorrichtung sum Betreiben -von einer Sohwi—iTiTage aus sum Eintreiben in unter Wasser befindlich· Böden einer langen Terrohrung bestehend aas einer Tlelsahl stlrnseltlg miteinander verbundener Elemente, insbesondere für Bohr* und Kernbohrvorgänge, uBfassendi Sine auf dem Untergrund absetsbare Grundplatte mit einem mittleren Schacht sur Durchführung der Verrohrung; steife Ptthrungsetänder, die sich parallel sur Achse des Schachtes erstrecken; Im wesentlichen parallele Seilführungen, die die Oberflächenanlage jeweils mit den Spitzen der Führungeetänder verbinden; einen längs dieser fUhrungsständer verschiebbaren Bohrkopf mit einer Bohrung fttr die Durchführung die· ser Elemente der Ungllchen Terrohrung sowie !lernmittel fttr diese Element Im Inneren der Bohrung; wenigstens einen tauohbaren, Energie sum Eintreiben der langen Terrohrung liefernden Motor und wenigstens eine Iraftleltung und eins Leitung sur fernsteuerung· die dem Motor und diese Klemmmittel mit der an der Oberfläche befindlichen Schwimmanlage verbinden« gekennselohnet durch sin Verbindungselement (83) alt Vtthrungsmltteln (79, 80, 81, 82)« die so eingerichtet sind, das sie, längs der seile absenkbar sind umd sieh auf die SpItee der

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   ständer (65 ?) set sen, wobei das Verbindungselement (83) in, lösbarer Weise mit der Spitze des oberen Elementes (14c) der langen Verrohrung verbunden ist und an der Schwimmanlage (1) über eine flexible Leitung (72) aufgehängt ist, die dazu dient, nacheinander die Elemente (Ha, Hb, Hc) der langen Verrohrung abzusenken, in Kombination mit 7erneteuerungsmitteln (27» 28» 19» 20), die durch die Grundplatte zum Anheben des Bohrkopf es (16) längs der Rihrungsetänder (6, 7) getragen sind.

   2·) Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die die lange Verrohrung bildenden Mittel miteinander drehbar verbunden sind₉ dadurch gekennzeichnet, daß der tauchbare Motor (37» 38) so ausgebildet ist» daß er die lange Verrohrung in Drehung versetzt und das Verbindungselement (83) durch Drehung vom oberen !Element (Ho) der Tangen Verrohrung lösbar ist, wenn die Führungsmittel (79 - 82) auf der Spitze der Ttthrungaständer (6; 7) ruhen·

   3·) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn· zeichnet, daß die lange, aus Bohren gebildete Verrohrung am unteren Ende durch ein Bohrwerkzeug (15) abgeschlossen ist und daß die flexible Leitung (72) aur Speisung des Bohrwerkzeuges (15) mit einem Bohrmedium ausgebildet ist.

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   4.) Vorrichtung nach Anspruch 3 zum Kernbohren In leichten Sedlaentsohiohten, dadurch gekennaeiohnet, daß diese flexible leitung (72) in unteren Seil durch ein Kernbohrträgerrohr (63) abgeschlossen ist» dosten Kopf einen Sitz für diese Verbindungselemente (85) vöhrend des Absenkens der aufeinanderfolgenden Elemente (I4af Hb₉ Hc) dieser Verrohrung bildet und daß Burtiokaiebare Mittel (84) fttr die Verankerung des Bohrkeraträgerrohres (83) im Inneren des unteren Elementes (14a) der Verrohrung vorgesehen sind.

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