DE2231642A1

DE2231642A1 - Vorrichtung zum absenken und rueckholen eines kernrohres

Info

Publication number: DE2231642A1
Application number: DE2231642A
Authority: DE
Inventors: Tiete O Wolda
Original assignee: Dresser Industrial Products Ltd
Current assignee: Dresser Industrial Products Ltd
Priority date: 1971-07-19
Filing date: 1972-06-29
Publication date: 1973-02-01
Also published as: AU4359572A; ZM10472A1; BR7204749D0; CA984825A; US3704756A; NL7209639A; SE405492B; GB1391209A; ZA723996B

Description

Dresser Industrial Products, Ltd.
Vancouver 2, Britisch Columbia, Canada

Vorrichtung zum Absenken und Hüokholen eines

Kernrohres

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Instellungbringen eine« Kernrohree in einem Bohrstrang zur Aufnahme einer Kernprobe und zum Rückholen des Kernrohres aus der Probeentnahme ,Stellung.

Ba ist üblich, aus Erdschichten, um einen Aufschluß über deren geologische Eigenschaften zu gewinnen, ⁿProben^Moder "Kerne¹* zu entnehmen· Die Kernproben werden dadurch erhalt en * daß man einen hohlen Drehbohretrang mit einem Kernbohrmeißel am Lintsren Ende und ein in diesem Bohrstrang nahe dem Kernbohrmeißel angeordnetes Kernrohr zum Einsatz bringt. Um der Notwendigkeit, zum Erhalten der Kernprobe den gesamten Bohrstrang entnehmen zu müaaen, aue dem Wege zu gehen, wurde ein rückholbarejo Kernrohr entwickelt. Dieses wird in einem mit doω Kernbohrmeißel zusammenarbeitenden Zustand verriegelt,

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bie die Kernprobe genommen iBt« Dann wird eine Vorrichtung zum Rückholen des Kernrohres, die mit einem Seil verbunden ist, durch den Bohrstrang bewegt, die sich gegen das Kernrohr anlegt und dieses aus dem Bohrstrang zurückholt.

Im allgemeinen können Bohrvorgänge in ein Aufwärts— und in ein Abwärtebohren eingeteilt werden. Das Abwärtsbohren ist ein üblicher Vorgang, wobei aus der Horizontalen abwärts gebohrt wird, während beim Aufwärtsbohren von der Horizontalen aufwärts gebohrt wird, beispielsweise in die Erdschichten oberhalb eines Grubenstollens oder -schachte. Das Kernbohren wird häufig in Erd-* oder GesteJaeeehichten, die Wasser oder eine andere Ilüssigkeit enthalten, durchgeführt; insofern kann man weiterhin nasse oder trockene Boh.rvorgänge unterscheiden, Ss ist erstrebenswert, ein einziges System sum Absenken und Rückholen des Kernrohres sowohl bei Aufwärtsbohrungen wie bei Abwärtsbohrungen und auch bei nassen wie bei trockenen Bohrlöchern einsetzen au können. Sin derartiges System zum Absenken und Rückholen eines Kernrohres muß äußerst vielseitig sein, um die notwendigen ^Funktionen unter solch unterschiedlichen Bedingungen ausführen zu können. Bei Abwärtebohren in einem trockenen Loch muß die Vorrichtung das Kernrohr in «eine Stellung durch ein Seil bringen können, sie muß das feete Verriegeln in der Probeentnahmestellung ermöglichen, eie muß sich vom Kernrohr lösen, dieses aber auch aus dem Bohrstrang herausholen können· Wird eine Kernbohrung in einem nassen Loch durchgeführt, so muß die Vorrichtung Mittel enthalten, die mit dem rohrförmigen Bohrstrang einen flUssigkeitsdichten Abschluß bilden., um zu ermöglichen, daß die Absenk— und Rückholvorrichtung abwärts gepumpt werden und sich gegen das Kernrohr anlegen, !rann. Wenn die Ab senkend Rückholvorrichtung das Kernrohr erreicht, ao :::m3 sich ein Element fest an diesem Rohr anlegen bzw. dieses erfassen, ^3 muß ein Durchgang geschaffen werden, ?:■ laß Pliiaoigkeit rurvi

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um die Vorrichtung strömen kann, und die Rückholvorrichtung muß mix dem erfaßten Kernrohr aus dem Bohrstrang genommen

werden. Erfolgt das Kernbohren aufwärts, so müssen alle für das Abwärtsbohren in nassen Löchern erforderlichen funktionen ebenso erfüllt werden, und zusätzlich muß verhindert werden, daß Flüssigkeit durch die Schwerkraft aus dem Bohrstrang abwärts gedrückt wird.

Bei bekannten rückzieh- oder -holbaren Systemen haben die einen flüasigkeitadichten Abschluß mit dem Bohrstrang bildenden Dichtungen nicht in völlig zufriedenstellender Weise gearbeitet. Einige dieser Dichtungselemente haben einen Mangel, wenn ein Flüssigkeitsdurchgang rund um die Absenk- und Eückholvorrichtung geöffnet werden muß. Der Druck der umlaufenden Flüssigkeit hält dae Dichtungeelement in der absperrenden Stellung, auch wenn ein Mittel zur Einstellung der Dichtung, um den Flüssigkeitadurchgang zu öffnen, betätigt worden ist. Ferner verschleißen einige der bekannten Diohtungselemente sehr schnell und müiaen demzufolge in kurzen Zeitabständen ersetzt werden. Zusätzlich eind einige der bekannten Dichtungselemente schwierig in ihrer Arbeitsstellung am Hauptteil der Absenk- und Rüokholvorriohtung einzubauen.

Eine bekannte Hüokholvorrichtung (US-PS 3 120 282) besteht aua einem Hauptteil mit einem Paar Zugklauen und einem Kolben von vergrößertem Durchmesser, der einen dichten Sitz mit der Innenoberfläche des Bohrstrang· bildet und gleitend mit dem Hauptteil verbunden ist. Die Eüokhol- oder Keilfanganordnung kann in ihre Lage gepumpt werden_p damit die Zugklauen eine Greifdornverbindung am Kernrohr erfassen* Dann wird der KoI-* bea. in eine zweite Stellung gebracht, in der ein FlÜBBigkeitadurehgang geöffnet wird, so daß die Flüssigkeit rundum an der Anordnung vorbeiströmen kann.

Sine weitere bekannte Hückhol- oder Keilfanganordnung (US-PS

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3 120 283) hat ein Hauptteil mit einem Paar von daran befestigten Zugklauen₀ Rund um die Außenoberfläche des Hauptteils der Rückholvorrichtung liegt ein nachgiebiger Bund, der mit der Innenoberfläche des Bohrstrangs eine Flüssigkeitsdichtung bildet, so daß die Anordnung in ihre Lage gepumpt werden kann₀ Die Zugklauen erfassen eine Greifdornverbindung klemmend, so daß das Kernrohr aus dem Bohrstrang genommen werden kann. Durch das Hauptteil der RUckliolvorrichtung wird ein FlUssigkeitsdurchgang geöffnet, um ein Vorbeiströmen der Flüssigkeit am nachgiebigen Bund zu ermöglichen.

Bei einer weiteren Vorrichtung dieser Art (US—PS 3 266 835), die durch einen Bohrstrang hindurch abgesenkt und angehoben werden kann, sind eine Vielzahl von abwärts sich erstreckenden Federfingern vorgesehen. Jeder Finger hat einen Vorsprung mit einem Sperransatz an seinem Ende. Die Finger legen sich klemmend gegen eine Greifdornverbindung am Kernrohr, das somit aus dem Bohrloch entfernt werden kann.

Eine andere RUckhol- oder Keilfangvorrichtung (US-PS 3 292 717) kann in ihre Stellung gepumpt werden. Das Hauptteil ist mit einer Kolbendichtung ausgestattet, die verschiebbar innerhalb des Bohrstrange sitzt» Die Dichtung kann entfernt werden, wenn die Vorrichtung in trockenen löchern verwendet werden boII. Die Vorrichtung hat ebenfalls Finger, die sich gegen eine Greifdornverbindung am Kernrohr legen, um dieses aus dem Bohrstrang herauszuholen.

Wie vorher schon erwähnt, wurde, weisen die bekannten Vorrichtungen Nachteile auf, die durch den ErfindungBgegenstand beseitigt werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Absenk- und Rückholvorrichtung zu schaffen, die bei allen Bohrungen -

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gleich, unter welchem Neigungswinkel — zum Einsatz kommen kann, die eine Klemmvorrichtung zur Aufnahme des Kernrohres und ein Dichtungselement "besitzt, das, nachdem die Vorrichtung in ihre Stellung gebracht worden ist, so verschoben werden kann, daß es einen Flüssigkeitsdurchgang "bei Entfernen der Anordnung aus dem Bohrstrang erlaubt, gegen Abrieb oder Verschleiß bei dem Vorgang der Kernprobenentnahme sehr unempfindlich ist und das mit Sicherheit aus einer abdichtenden Stellung in eine einen Flüssigkeitsdurchgang entlang der Absenk- und Rückholvorriehtung erlaubende Stellung zu gewegen ist_o

Der Lösung dieser Aufgabe dient eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung, die gekennzeichnet ist durch ein mit einem Seil verbundenes Hauptteil, durch eine zwischen dem Hauptteil und dem Bohrstrang einen flüssigkeitsdichten Abschluß bildende Dichtung, durch ein gegenüber dem Hauptteil bewegbares, die Dichtung zu einer nicht-abdichtenden Lage zwischen dem Hauptteil und dem Bohrstrang bringendes Betätigungselement, das mit einem einen Abschnitt der Dichtung erfassenden Bauteil versehen ist, und durch das Hauptteil mit dem Kernrohr verbindende, gegen das Kernrohr sich anlegende Kopplungsmittel.

Die gestellte Aufgabe wird damit gelöst. Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung geschaffen, mit der ein Kernrohr abgesenkt und zurückgeholt werden kann, wobei diese eine Vorrichtung sowohl für Abwärts- wie auch für Aufwärtsbohrungen gleichgültig ab bei nassen oder trockenen Bohrlöchern — zum .Einsatz kommen kann· Ein rückziehbares Kernrohr wird zusammen mit einer Absenk- und Rückholvorriehtung durch einen Bohrstrang hindurch niedergebracht, um eine Kernprobe entnehmen zu können und um später das Kernrohr zurückholen zu können. Eine Dichtung am Hauptteil der Vorrichtung bildet einen flüs-

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sigkeitsdichten Abschluß gegenüber dem Bohrstrang, so daß die Vorrichtung bis in die Nähe des Kernrohres gepumpt werden kann» Durch ein Betätigungselement wird die Lage der Dichtung geändert, so daß an der Vorrichtung bei ihrem Herausholen aus dem Bohrstrang Flüssigkeit vorbeifließen kann« Die Dichtung ist abrieb- bzw. verschleißfest und leicht in ihrer Arbeitsstellung am Hauptteil der Absenk- und Rückholvorrichtung zu befestigen. Die Vorrichtung verhindert außerdem einen Abwärtsfluß von Flüssigkeit aus dem Bohrstrang bei einem Aufwärtsbohren, wenn dem Bohrstrang weitere Rohrabschnitte zugefügt werden.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Kernprobe einer Erdschicht, die von einem Bohrloch durchgesetzt ist, in das ein Bohrstrang, an dessen unterem/finde ein Kernbohrmeißel angebracht ist, und ein Kernrohr zur Aufnahme der Kernprobe sich erstrecken, wobei das Kernrohr durch den Bohrstrang in die Probenentnahmestellung bis nahe dem Kernbohrmeißel abgesenkt wird, umd zum Rückholen des Kernrohres aus der Probeentnahmestellung durch den Bohrstrang hindurch. Eine Vorrichtung dieser Gattung zur Lösung-der gestellten Aufgabe ist gekennzeichnet durch ein im Innern des Bohrstrangs einbaubares, durch diesen bewegbares, mit einem Seil verbundenes Hauptteil, durch eine am Hauptteil anzubringende, einen flüssigkeisdichten Abschluß mit dem Bohrstrang bildende Dichtung, durch am Hauptteil angebrachte, dieses mit dem Kernrohr verbindende Kopplungsmittel und durch ein gegenüber dem Hauptteil verschiebbares, die Dichtung nach Herstellung der Verbindung zwischen Kernrohr und Hauptteil in eine nichtdichtende Stellung bringendes Betätigungselement mit einem einen Abschnitt der Dichtung erfassenden Bauteil.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufnahme einer Kornprobe einer Erdschicht, die von einem Bohrstrang

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mit einem daran angebrachten Kernbohrmeißel durchsetzt ist, wobei ein der Aufnahme der Kernprobe dienendes Kernrohr in die Probeentnahmesteilung nahe dem Kernbohrmeißel durch den Bohrstrang hindurch absenkbar und aus dieser Stellung rückholbar ist, ist die Lösung der gestellten Aufgabe gekennzeichnet durch ein mit einem Seil verbundenes Hauptteil, durch eine am Kernrohr angebrachte, längliche Greifdornverbindung, durch eine einen flüssigkeitsdichten Abschluß mit dem Bohrstrang bildende Dichtung am Hauptteil, durch ein gegenüber dem Hauptteil verschiebbares, die Dichtung bei Berührung durch die Greifdornverbindung in eine nicht-dichtende Stellung bringendes'Betätigungselement mit einem einen Abschnitt der Dichtung erfassenden Bauteil und durch Kopplungsmittel am Hauptteil, die bei Bewegung des Kernrohres durch den Bohrstrang die GreifSornverbindung erfassen und nach Instellungbringen des Kernrohres dieses zur Probeentnahme freigeben.

Vorzugsweise umgibt das Betätigungselement das Hauptteil verschiebbar, wobei das die Dichtung erfassende Bauteil ein das Betätigungselement durchsetzender Betätigungsbolzen isto

Ferner ist vorzugsweise die Dichtung ein rund um das Hauptteil angeordneter flexibler Ring, der an einem einzigen Punkt von dem Bauteil gehalten ist und dessen Öffnung einen größeren Durchmesser hat als der Außendurchmesser des Hauptteilso

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes klar.

Fig« 1 zeigt ein Kernrohr in einem hohlen Drehbohrstrang, das in der Probeentnahmestellung verriegelt ist,sowie eine Ab senk- und RückholVDrrichtung unmittelbar oberhalb des Kernrohres«,

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Fig. 2 ißt ein Längsschnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Absenk- und Rückholvorrichtung»

Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung einer Einzelheit der in Fig„ 2 gezeigten Vorrichtung.

In Figo 1 ist eine Absenk- und Rückholvorrichtung 9 gemäß der Erfindung unmittelbar oberhalb eines Kernrohres 10 in einem hohlen Drehbohrstrang 12 angeordnet, welcher aus einer Reihe von hohlen Bohrrohrabschnitten besteht, die miteinander zu einem Bohrstrang verbunden sind· Beispielsweise kann der Bohrstrang 12 aus einer Anzahl von mit Gewinde versehenen Bohrrohrabschnitten, die an ihren Enden mitein- , ander verschraubt sind, aufgebaut sein. Am unteren Ende des Drehbohrstranges 12 ist ein Kernbohrmeißel 14 angebracht, der eine umlaufende Schneidfläche 16 und eine mittige öffnung 18 hat. Die Schneidfläche 16 kann in bekannter Weise aufgebaut seinj beispielsweise kann sie aus in eine Metallmasse eingebetteten Diamanten bestehen. Wenn der Bohrstrang 12 und der Kernbohrmeißel 14 gedreht werden, so dient die Schneidfläche 16 dazu, die Erd- oder Gesteinsschicht 20 zu zerkleinern und ein Bohrloch 22 auszubilden. Die mittige öffnung 18 im Kernbohrmeißel 14 ermöglicht während des Kernbohrvorgangs den Aufbau eines Kerns 24. Um Aufschluß über die geologischen Eigenschaften der Erdschicht 20 zu erhalten, wird ein Teil des Kerns 24 aus dem Bohrloch 22 entnommen,

Kernbohrungen können aus der Waagerechten entweder nach oben oder nach unten, wie auch unter irgendeinem Neigungswinkel durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Kernbohren von der Oberfläche aus abwärts in die Erdschicht oder auch aufwärts in die Schichten oberhalb eines Stollene oder Schachtes erfolgen» Das (nicht gezeigte) Drehbohrgerät wird auf der Fläche der Schichten, die durchbohrt werden sollen, in Stellung gebracht, übt auf den Bohrstrang sowohl Dreh- wie auch

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Druckkräfte aus' und kann eine in der einschlägigen Technik "bekannte Maschine sein. Die meisten Bohrvorgänge erfordern ein flüssigkeitsumlaufsystem, um den Bohrmeißel zu kühlen und die Bohr-Rückstände aus dem Bohrloch zu spülen. Bin derartiges Umlaufsystem kann eine mit dem Bohrstrang 12 verbundene (nicht gezeigte) Flüssigkeitspumpe enthalten, die Bohrflüssigkeit durch das Innere des Bohrstrange, über die Schneidfläche 16 des Bohrmeißels 14 und aufwärts in dem Ringraum zwischen der Bohrlochwand und der Außenwand des Bohrstrangs umwälzt»

Eine Probe der Erdschicht 20 wird mittels eines Kernrohres 10 erhalten, das im Bohrstrang 12 nahe an den Kernbohrmeißel 14 herangebracht wird, bis es einen Teil des Kerns 24 aufnimmt, woraufhin das KernrohriO aus dem Bohrstrang 12 entfernt wird· Wird das Kernbohren in trockenen Löchern durchgeführt, so wird die Absenk- und Rückholvorrichtung 9 mit dem Kernrohr 10 verbunden, und beide werden unter der Schwerkraft abgesenkt. Die Vorrichtung 9 wird vom Kernrohr 10 gelöst und aus dem Bohrstrang genommen. Wenn das Bohren in nassen Löchern vor sich geht, wo wird das Kernrohr mit Hilfe der Bohrflüssigkeit in seine Stellung gepumpt. Das Kernrohr bewegt sich gegen den Bohrkopf des Bohrstrangs 12 hin, bis es eine Schulter 26 am Bohrstrang 12 erreicht. Ein passender ■ Ansatz 28 am Kernrohr 10 legt sich gegen die Schulter 26 des Bohrstrangs und verhindert eine weitere Abwärtsbewegung, so daß das Kernrohr in der richtigen Stellung zur Aufnahme des Kerns 24 hängt. Nach Erreichen der Probeentnahmestellung wird das Kernrohr 10 fest an seinem Platz durch Riegel 30 und 32, die in Riegelsitze 34, 36 am Bohrstrang 12 eingreifen, verklinkt.

Wenn das Kernrohr 10 die gewünschte Kernprobe aufgenommen hat, muß es aus dem Bohrloch 22 entfernt werden. Dies wird durch die erfindungsgemäße Absenk- und Rückholvorrichtung 9

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erreicht, die durch den Bohrstrang 12 "bewegt wird, "bis sie das Kernrohr 10 erreicht. Ein Sperr- oder Klinkenring 38 im unteren Abschnitt 40 der Vorrichtung 9 erfaßt eine Greifdcornverbindung 42 am Kernrohr 10. Die Riegel 30, 32 werden aus ihren Sitzen 34, 36 gelöst, und das Kernrohr 10 wird aus dem Bohrstrang mit Hilfe eines Seils 44, das mit der Vorrichtung 9 verbunden ist, gezogen.

Die Absenk- und Rückholvorrichtung 9 weist eine Dichtung auf, die ihr einen vergrößerten Durchmesser gibt, um eine Flüssigkeitsabdichtung mit dem Bohrstrang 12 zu bilden. Deshalb kann die Vorrichtung9 in ihre Stellung durch Flüssigkeitsdruck gepumpt werden» Die Dichtung 46 muß, wenn die Vorrichtung 9 und das Kernrohr 10 aus dem Bohrstrang 12 gezogen werden, von im Bohrstrang stehender Flüssigkeit umgangen werden können, sonst müßte die gesamte im Bohrstrang stehende Flüssigkeitssäule abgezogen werden, bevor die Kernprobe erhalten werden kann. Außerdem muß bei Aufwärtsbohren die im Bohrstrang 12 befindliche Flüssigkeit daran gehindert werden, aus dem Bohrstrang nach unten auszutreten, wenn neue Abschnitte dem Bohrstrang zugefügt,werden. Die Absenk- und Rückholvorrichtung gemäß der Erfindung bewerkstelligt das, indem sie als Absperrventil wirkt, um ein Abwärtsströmen von Flüssigkeit bei Ansetzen weiterer Bohrstrangabschnitte zu verhindern, und indem sie während des Kernbohrvorgangs eine Aufwärtsströmung von Flüssigkeit an der Vorrichtung 9 vorbei erlaubt.

In Fig. 2 ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Absenk- und Rückholvorrichtung 48, die innerhalb eines hohlen Drehbohrstrangs 50 liegt, gezeigt. Die Vorrichtung 48 ist mit dem Ende eines Seils 52 verbunden. Da das Seil¹ 52 im Bohrstrang bei Absenken oder Rückholen der Vorrichtung 48 sich drehen kann, ist es durch drei Feststellschrauben 54, 54^X und 54" mit einer Seilmuffe 56 verbunden, die ihrerseits in

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einem Drehgehäuse 58 sitzt und in diesem durch ein Paar Muffen-Haltezapfen 60 gehalten ist. Das Drehgehäuse 58 ist am oberen Abschnitt 62 des Hauptteils 64 der Absenk- und Hückholvorrichtung 48 befestigt.

Bin entfernbarer Vorsteckstift 66 ist innerhalb dee oberen Abschnitt« 62 des Hauptteils 64 angeordnet. Wenn die Tor«· richtung 48 in einer Stellung ist, in der sie Absperrventil bei Aufwärtabohren wirkt, so berührt der Vorsteckstift 66 eine Schulter 68 an einer besonderen Verankerungskupplung des Bohrstränge 50, wodurch die Vorrichtung 48 in der richtigen Lage gehalten wird, für andere Kernentnahmevorgänge kann der Vorsteckstift 66 leicht entfernt werden.

Sin Betätigungselement 72 ist an der Außenoberfläche des Hauptteils 64 verschiebbar angeordnet und mit diesem Hauptteil durch einen Betätigungsbolzen 74 verbunden, der an dem Betätigungselement 72 befestigt ist und sich durch eine längliche Öffnung 76 im Eauptteil 64 erstreckt, in welcher er verschiebbar ist. Sine Aucgleiohafeder 78 drückt das Betätigungselement 72 in seine unterste Lage. Der feder 78 1st ein im Hauptteil 64 eingesetztea Stellglied 60 zugeordnet· Die feder 78 wird zwischen dem oberen Abschnitt 62 des Hauptteil. 64 und dem Betätigungsbolzen 74 zusammengepreßt. Um die Abaenk- und Ättckholvorrichtung 48 verläuft zwischen einem Ansatz 64 am unteren Abschnitt 86 des Hauptteils 64 und dem Betätigungselement 72 eine Dichtung 82. Diese Dichtung umschlingt ein Bnde des Bqtätigungsbolaens 74 und liegt innerhalb einer ü-föraigen Vertiefung 87 im Betätigungselement 72c

!in Sperr- oder Klinkenring 90 ist im unteren Abschnitt 86 dea Hauptteils 64 angeordnet» und· eina oberhalb des Sperr— rings 90 gelegene feder drückt diesen abwärts. In einer rund um den AuSanumfang des unteren Hauptteilabschnitte 86 verlauf endßii Bille liegt eine A'bseiikfedei* 96, von dsr ein vor—

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springendeβ Endteil 98 entweder in ein Rückholloch 100 oder in ein Absenkloch 102, die sich durch die Wand des unteren Hauptteilabschnitte 86 erstrecken» eingesetzt werden kann.

Bi]Ie öffnung 104 im unteren Abschnitt 86 des Hauptteils 64 ermöglicht, daß ein länglicher Teil 106 einer Greifdornverbindung 107, die mit dem (nicht gezeigten) Kernrohr verbunden ist, in die Absenk- und Bückholvorrichtung eintreten kann. Der längliche Teil 106 reicht in eine trichterförmige öffnung 108 im Hauptteil 64 hinein, bis er den Betätigungebolzen 74 "berührt. Eine weitere Aufwärtsbewegung des länglichen Teil 106 bringt den Betätigungsbolaen 74 Und das Betätigung eel ement 72 gegen den Wideretand der Feder 78 aufwärts. Da die Dichtung 82 über den Betätigungsbolzen 74 geschlungen ist, wird eine Seite der Dichtung 82 aufwärts bewegt, wodurch die Ausrichtung der Dichtung 82, der Vorrichtung 48 und es Bohrstrangs 50 verändert wird, so daß rund um die Torrichtung 48 ein TlUssigkeitaweg geöffnet wird. Mittlerweile tritt eine vergrößerte Tangnaae 110 der Greifdornverbindung 107 in die öffnung 104 ein und gelangt in die mittige öffnung de· Sperringa 9O₉ der eich fest gegen die Tangnase 110 anlegt·

In Tig. 3 Bind das Betätigungselement 72, die Dichtung 82 und der BetEtigungsbolzen 74 der Torrichtung 48 dargestellt. Dftβ Betätigungselement 72 ist ein offenendiger Zylinder mit einer mittigen öffnung 112, die etwas größer ist als das Hauptteil 64 der Verrichtung 48, so daß das Betätigungselement 72 frei entlang dem Hauptteil 64 gleiten kann. Eine Vertiefung 114 an*der Außenoberfläche des unteren Endes de· Betätigungselement· 72 nimmt die Dichtung 82 auf. Eine U-förmige Vertiefung 87 ermöglicht, daß ein Teil der Dichtung 82 über da» Ende des Betätigungsbolzena 74, der eich in die U-

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förmige Vertiefung erstreckt, geschlungen werden kann. Die Dichtung 82 "bleibt in einer enspannten Lage und wird, wenn sie an ihrem Platz ist, nicht gestreckt. Es ist klar, daß die Länge der Dichtung 82 ihr Anbringen und Lösen am "bzw. vom Betätigungselement 72 erleichtert. Ist der schleifenförmige Teil aus der U-förmigen Vertiefung 87 herausgenommen, so kann die Dichtung 82 leicht über das Element mit dem größten Durchmesser an der Absenk- und Rückholvorrich~ tung bewegt werden.

Uach der Beschreibung der baulichen Einzelheiten der erfindungsgemäßen Absenk- und Riickholvorrichtung wird nunmehr mit Bezug auf I¹Ig. 2 und 3 die Arbeitsweise erläutert. Der

zuerst zu betrachtende Arbeitsgang ist das Absenkendeines~

Kernrohres in die Kernentnahmelage in einem abwärts gerichteten, trockenen Loch. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die besondere Verankerungskupplung 70 anzuwenden, und sie wird bei Aufbau des Bohrstrangs 50 nicht eingebaut. Zusätzlich werden der Vorsteckstift 66 und die Dichtung 82 entfernt. Da das Loch kein Wasser enthält, kann die Vorrichtung 48 leicht in ihre Stellung abgesenkt werden und die Dichtung ist nicht erforderlich.

Das Kernrohr und die Vorrichtung 48 werden mit ihren Enden, zueinander gekehrt angeordnet, dann wird das Kernrohr gegen die Vorrichtung 48 hin bewegt, bis der längliche Teil 106 und die Fangnase 110 der Greifdornverbindung 107 in. die Öffnung 104 der Ab senk- und Rückholvorrichtung 48 gelangen,, Wenn die vergrößerte Fangnase 110 den Sperring 90 berührt, so wird der Sperring dazu gebracht, sich rechtwinklig zur Achse des Hauptteils 64 auszurichten. Die !angnase 110 bewegt sioh aufwärts in die mittige Öffnung des Sperrings 90, bis der längliche Teil 106 den Betätigungsbolzen 74 berührt. An diesem Punkt ist die Feder 92 völlig zusammengepreßt und Jeder Versuch, das Kernrohr und die Vorrichtung 48 auseinanderzu-

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ziehen, "bewirkt ein Verkanten des Sperrings 90 an der vergrößerten Fangnase 110 und ein festes Ergreifen dieser. Der Überlaststift 94 hindert eine Kante des Sperrings 90 daran, sich abwärts zu bewegen, während die Feder und die Fangnase 110 bestrebt sind, die entgegengesetzte Kante des Sperrings abwärts zu bringen, so daß eine feste Verbindung zwischen der Vorrichtung 48 und dem Kernrohr sichergestellt ist.

Die Absenkfeder 96 liegt mit dem Endteil 98 im Absenkloch 102, Das Endteil 98 ragt etwas in die Öffnung im unteren Abschnitt 96 des Hauptteils 64 an einem Punkt unmittelbar oberhalb des Sperrings 90 hinein. Das Kernrohr und die Vorrichtung 48 werden dann in den Bohrstrang 50 abgesenkt und abwärts bewegt, bis das Kernrohr in seinerLage sich verriegelt» Der'.Trägheitseffekt der Vorrichtung 48 ist bestrebt, das Hauptteil 64 nooh weiter auf das verlängerte Teil 106 und die Fang— nase 110 zu bringen. Wenn das eintritt, so wird der Sperring 90 hinter das Endteil 98 der Absenkfeder 96 zurückgedrückt. Der Sperring 90 wird dann senkrecht zur Achse des Hauptteils 64 durch das Endteil 98 der Absenkfeder 96 gehalten und die Vorrichtung 48 kann aufwärts gezogen werden, wobei sie sich vom Kernrohr löst und dieses in der verriegelten Stellung zurückläßt. Die meisten Kernrohre haben Mittel, womit sie unmittelbar in ihre Lage in nassen Löchern gepumpt werden können, ohne hierzu die Absenk- und Rückholvorrichtung zum Einsatz bringen zu müssen.

Zum Rückholen des Kernrohres wird das vorspringende Endteil 98 der Absenkfeder 96 in das Loch 100 eingebracht und die Vorrichtung 48 wird im Bohrstrang 50 angeordnet sowie durch diesen "bewegt, bis sie sich gegen den länglichen Teil 106 und die vergrößerte Fangnase 110 der Greifdornverbindung legt· In trookene, abwärts gerichtete Löcher kann die Vorrichtung 48 am Ende des Seils 52 in ihre Lage abgesenkt werden.

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Bei nassen Iröciiern wird die Dichtung 82 an der Vorrichtung 48 angebracht, und es wird das Stellglied 80 so eingestellt, daß die Dichtung 82 an dem Bohrstrang 50 flüssigkeitsdicht anliegt, worauf die Vorrichtung 48 in ihre Lage gepumpt wird. Wenn die Rückholvorrichtung 48 das Kernrohr erreicht, so "bewegen sich der längliche Teil 106 und die Fangnase 110 der Greifdornverbindung 107 in die öffnung 104 der Vorrichtung Der längliche Teil 106 der Greifdornverbindung 107 geht weiter aufwärts in die trichterförmige öffnung 108 des Hauptteils 64 hinein, wodurch sichergestellt ist, daß die Vorrichtung 48 mit dem Kernrohr ausgerichtet ist„ Der längliche Teil 106 berührt den Betätigungsbolzen 74, wodurch die leder 79 zusammengepreßt wird, und dieses Teil bringt das Betätigungselement 72 und den Betätigungsbolzen 74 aufwärts. Das in die TJ-förmige Vertiefung 87 ragende Ende des Betätigungsbolzene 74 stellt sicher, daß eine Seite der Dichtung 82 aufwärts "bewegt wird, so daß sich die Gestalt der Dichtung ändert und ein I¹IUssigkeitsdurchgang rund um die Ab senk- und Rückholvorrichtung gebildet wird. Dieser Durchgang wird somit jedesmal und jederzeit mit Sicherheit hergestellt, und die öffnung des Durchgangs hängt nicht von den Elastizitätseigenschaften der Dichtung ab. Da die Dichtungs 82 während des Kernentnahmevorgangs in ihrer entspannten Lage bleibt, ist sie gegen Abrieb widerstandsfähiger als eine Dichtung, die während des gleichen Vorgangs sich in einer verformten lage befindet.

Die Fangnase 110 der Greifdornverbindung 107 tritt in die mittige Öffnung des Sperrings 90 ein und jeder Versuch, das Kernrohr und die Vorrichtung 48 auseinanderzuziehen, bewirkt ein Verkanten des Sperrings 90 an der Pangnase 110 und ein festes Halten an dieser. Das Seil 52 wird dann bei Beginn des Herausholens der Vorrichtung 48 und des Kernrohres aus dem Bohrstrang gespannt. Die Zugkraft wird auf die Greifdornverbindung 107 übertragen und bewirkt ein Entriegeln des KernrohreB aus seiner Kernentnahmestellung, so daß das Kernrohr

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aus dem Bohrstrang gezogen werden kann_o Da der Be tätigung s-» "bolzen 74 aufwärts "bewegt worden ist, "bleibt die Dichtung 82 in einer Stellung, in der ein flüssigke'itsdurohgang möglicix ist, und in dem Bohrstrang "befindliehe Flüssigkeit kann an der Vorrichtung 48 vorbeifließen. Wenn die Absenk- und Bückholvorrichtung 48 sowie das Kernrohr aus dem Bohrstrang 50 genommen sind, können sie voneinander gelöst werden* in·"· dem ein längliches Werkzeug in die öffnung am unteren Abschnitt 86 des Hauptteils 64 eingeführt und mit diesem der Sperring 90 zu einer rechtwinklig zur Hauptteilachse gelegenen Stellung bewegt wird»

Sollte sich das Kernrohr aus irgendeinem- Grund im Bohrstrang festsetzen, so ermöglicht der Sieherheits- oder Überlaststift 94, daß das Kernrohr freigegeben wird, bevor das Seil 52 reißt. Der Überlaststift 94 wird aus dem unteren Abschnitt 86 des Hauptteils 64 durch eine durch den Sperring aufgebrachte, vorbest-immte Kraft herausgedrückt. Sitzt das Kernrohr fest und wird die vorbestimmte Kraft durch das Seil 52 und das Hauptteil 64 auf den Sperring 90 übertragen, dann wird der Überlaststift 94 herausgedrückt, so daß der Sperring sieh in eine zur Achse des Hauptteils 64 rechtwinklige Lage bewegt, wobei seine Anlage an-der Fangnase 110 der Greifdornverbindung 107 aufgehoben wird. Das Kernrohr wird frei, bevor das Seil 52 reißt.

Bei einem Aufwärtsbohren dient die erfindungsgemäße Vorrichtung als Absperrventil, um zu verhindern, daß Flüssigkeit aus dem Bohrstrang austritt, wenn weitere Abschnitte dem Bohrstrang zugefügt werden. Der Bohrstrang wird mit der besonderen Verankerungskupplung 70 versehen und der Vorsteckstift 66 wird in den oberen Abschnitt 62 des Hauptteils 64 eingesetzt» Die Vorrichtung 48 wird aufwärts durch den Bohrstrang bewegt, bis der Vorsteckstift 66 die Schulter 68 an

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der Ye ranke rung skupplung 70 "berührt. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Dichtung 82 in der Vertiefung 88 im Bohrstrang 50 und Flüssigkeit kann an der Vorrichtung 48 vorbeifließen. Wenn ein weiterer Bohrstrangabschnitt angebaut werden soll, so wird das Zupumpen von Bohrflüssigkeit eingestellte Die Vorrichtung 48 wird zurückfallen, bis die Dichtung 82 den verengten Teil der besonderen Verankerungs— kupplung 70, der der Vertiefung 88 zunächst liegt, berührt« Damit dient die Vorrichtung 48 als Absperrventil, das ein Aufwärtsfließen der Flüssigkeit während des Bohrvorgangs erlaubt, jedoch ein Rückwärtsfließen verhindert, wenn neue Bohrstrangabschnitte angesetzt werden.

— Patentansprüche -

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Claims

PATENTANWÄLTE

DIPL. ING. WALTER MEISSNER jtO DIPL. ING. HERBERT TISCHER

DIPL. ING. PETER E. MEISSNER München

DIPL. ING. H.-JOACHIM PRESTING BERLIN

2 3. JUrI11972

1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den

HERBERTSTRASSE 22

Patentansprüche:

Vorrichtung zum Instellungbringen eines Kernrohres in einem Bohrstrang zur Aufnahme einer Kernprobe und zum Rückholen eines Kernrohres aus der Probeentnahmestellung, gekennzeichnet durch ein mit einem Seil (44;52) verbundenes Hauptteil (64)> durch eine zwischen dem Hauptteil (64) und dem Bohrstrang (12;50) einen flüssigkeitsdich— ten Abschluß bildende Dichtung (46;82), durch ein gegenüber dem Hauptteil (64) bewegbares, die Dichtung (46j82) zu einer nicht—abdichtenden Lage zwischen dem Hauptteil (64) und dem Bohrstrang (12;5O) bringendes Betätigungselement (72), das mit einem einen Abschnitt der Dichtung (46;82) erfassenden Bauteil (74) versehen ist,, und durch das Hauptteil (64) mit dem Kernrohr (10) verbindende, gegen das Kernrohr sich anlegende Kopplungsmittel (38;90),

Vorrichtung zur Aufnahme einer Kernprobe einer Erdschicht, die von einem Bohrloch durchsetzt ist, an dessen unterem Ende ein Kernbohrmeißel angebracht ist, und ein Kernrohr zur Aufnahme der Kernprobe sich erstrecken, wobei das Kernrohr durch den Bohrstrang in die Probeentnahmestellung bis nahe dem Kernbohrmeißel abgesenkt wird, und zum Rückholen des Kernrohres aus der Probeentnahmestellung durch den Bohrstrang hindurch, gekennzeichnet, durch ein im Innern des Bohrstrangs (12;50) einbaubares, durch diesen bewegbares, mit einem Seil (44;52) verbundenes Hauptteil (64),

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duareiL eine am Hauptteil (64) anzub ring en.de, einen flu&sigfceitsdichten Abschluß mit dem Bohrstrang (12;50)_; tildende Dichtung (4β|8.2;);'_f durch am Hauptteil angebrachte _t dieses mit: dem Kernrohr (ΊΟ): verbindende Kopplungs— mittel (38|9O) und durch ein gegenüber dem Hauptteil (64) VersehiebTDaires, die. Dichtung (46j82) nach Herstellung der Verbindung zwischen Kernrohr und Hauptteil in eine nicht— dichtende Stellung bringendes Betätigungselement (72) mit einem einen Abschnitt der Dichtung (46582) erfassenden Bauteil (74).

3« Vorrichtung zur Aufnahme einer Kernprobe einer Erdschicht, die von einem Bohrstrang mit einem daran angebrachten Kernbohrmeißel durchsetzt ist, wobei ein der Aufnahme der Kernprobe dienendes Kernrohr in die Probeentnahmestellung nahe dem Kernbohrmeißel durch den Bohrstrang hindurch absenkbar und aus dieser Stellung rückholbar ist, gekennzeichnet durch ein mit einem Seil (44;52) verbundenes Hauptteil (64-), durch eine am Kernrohr-. (10) angebrachte, längliche G-reifdornverbindung (42; 107), durch eine einen flüssigkeitsdichten Abschluß mit dem Bohrstrang (12j5Q) bildende Dichtung (46j82) am Hauptteil (64), durch ein gegenüber dem Hauptteil (64) verschiebbares, die Dichtung {46%82) bei Berührung durch die G-reifdornverbindung (42j tÖ7) in eine nicht—dichtende Stellung bringendes Betätigungselement (72) mit einem einen Abschnitt der Dichtung erfassenden Bauteil (74) und durch Kopplungsmittel {38; 9©) am Hauptteil (64)> die bei Bewegung des Kernrohres (i'pl durch den Bohrstrang (12;50) die Greifdornverbindung C425IO7) erfassen und nach Instellungbringen des Kernrohres dieses zur Probeentnahme freigeben.

4ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (72) das Hauptteil (64) verschiebbar umgibt und das die Dichtung (82)

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erfassende Bauteil ein das Betätigungselement (72) durchsetzender Betätigungs"bolzen (74) ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (82) ein rund um das Hauptteil (64) angeordneter flexibler Ring ist, der an einem Punkt von dem Bauteil (74) gehalten ist₀

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des flexiblen Rings einen größeren Durchmesser hat als der Außendurchmesser dee

DipL-l

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