DE613624C - Verfahren und Vorrichtung zur Kernorientierung bei Tiefbohrungen - Google Patents

Description

Um bei Tiefbohrungen einen Aufschluß über die Natur der durchteuften Gebirgsschichten und die Bestimmung ihres Streichens und Fallens zu erhalten, ist es üblich, Kerne zu ziehen, die mittels eines Kernrohrs heraufgeholt werden. Während nun das Material des hochgezogenen Kernes ohne weiteres über die Gebirgsformation Aufschluß gibt, ist zur Kenntnis der Lagerung des Gebirges notwendig, zu wissen, einmal in welcher Neigung das Bohrloch an der Stelle war, an welcher der Kern gebrochen wurde, und zweitens in welcher Orientierung der Kern vor dem Abbruch im Bohrloch saß. Es kann dann der Kern über Tage genau in die gleiche Stellung gebracht werden, in welcher er an der Bohrlochsohle vor dem Abbruch saß und an der Schichtbildung im Kernmaterial die Richtung der Schichten des Gebirges erkannt werden.

Es sind bereits eine Anzahl Instrumente bekanntgeworden, welche dem genannten Zwecke dienen sollen, ihn aber nur teilweise erfüllen.

Z. B. wird bei einer Reihe von Apparaten eine Magnetkompaßnadel mit dem Kernrohr in das Bohrloch abgelassen, welche sich zunächst frei in Richtung des magnetischen Meridians einstellen kann. Bevor indessen der Kern gebrochen wird, wird sie in der eingeschwungenen Richtung in die Stirnseite des Kernes eingedrückt und zeigt daher am heraufgezogenen Kern die Nordsüdrichtung an.

Bei anderen Apparaten wird die Magnetnadel nach ihrer Einschwingung am Kern*- rohr festgeklemmt, während Organe vorhanden sind, welche eine Verdrehung des Kernes gegen das Kernrohr nach dem Abbrechen des Kernes verhindern sollen.

Diese Methoden haben alle den Nachteil, daß zur störungsfreien Einschwingung der Magnetnadel Kernrohr und Zubehör aus eisenfreiem Material bestehen müssen und daß auch dann durchaus nicht mit Sicherheit aus der Richtung der Magnetnadel auf die Riehtang des Kernes unter Tage geschlossen werden kann, weil nämlich der magnetische Meridian unter Tage ganz erheblich von der bekannten Richtung über Tage abweichen kann.

Andere Apparate wieder suchen den Kern durch einen Meißelschlag 0. dgl. in einer bestimmten Richtung an der Stirnseite zu markieren, wobei angenommen wird, daß die Meißelschneide bei der Markierung dieselbe Richtung hat, welche sie beim Einlassen in das Bohrloch über Tage hatte. Die Resultate . derartiger Apparate sind aber unsicher, da es im allgemeinen nicht gelingt, ein Gestänge unverdrillt in ein Bohrloch hinabzulassen, so daß also die Richtung der Schneide des Meißels nach dem Herablassen eine ganz andere sein kann, als sie über Tage einnahm.

Andere Apparate wieder verwenden zur Richtungsanzeige einen Kreiselkömpaß und vermeiden den Fehler des Magnetkompasses. Bei denselben wird der Kern, nachdem er frei-

gebohrt ist, an seiner Strinseite exzentrisch mit einem kleinen Bohrer angebohrt und markiert, und es wird die Richtung registriert, in welcher diese Markierung, vom Zentrum des Kernrohres an gerechnet, stattgefunden hat, oder auch es wird die Anbohrung direkt in der Nordrichtung vorgenommen.

Auch diese Methode, welche an und für sich zuverlässig ist, muß versagen, wenn sich ίο Bohrschmant auf der Sohle des Bohrlochs befindet, so daß der Apparat auf dem Schmant aufsitzt und der Bohrer nur in diesem wühlt und die Stirnseite des Kernes nicht erreicht. Schließlich verlangen alle diese Meßmethoden eine gesonderte Neigungsmessung des Bohrlochs an der Stelle, an welcher der Kern gebrochen wurde, um den Kern vollständig über Tage so orientieren zu können, wie er imBohrloch saß.

Im Gegensatz zu den beschriebenen Konstruktionen sucht die vorliegende Erfindung den Kern nicht in einer bestimmten Himmelsrichtung zu markieren oder auf ihm eine bestimmte Himmelsrichtung zu markieren, sondem sie nimmt als Bezugssystem die Richtung der Maximalneigung des Bohrlochs, welche mit einem Bohrlochneigungsmesser mit Kreiselkompaß einwandsfrei und vollkommen genau festgelegt werden kann. Mit Hilfe dieser gemessenen Hauptneigungsrichtung kann dann über Tage auch der Kern gegen die Nordsüdrichtung so eingestellt werden, wie er auf der Bohrlochsohle saß.

Die Richtung der Maximalneigung des Bohrlochs ist immer auch die Richtung der Maximalneigung des Kernrohrs, und diese läßt sich im Kernrohr selbst ohne Schwierigkeiten so festlegen, daß auch der erbohrte Kern die Richtung markiert erhält. Zu diesem Zwecke ist gemäß der Erfindung (s. Abb. 1) in dem Kernrohr^, das mit der Krone h und der Kernfangvorrichtung c versehen ist, ein Pendel P z. B. mittels Zapfen d, Ring e und Achse / . kardanisch aufgehängt. Das Pendel ist beschwert mit einer schweren Bleikugel g und läuft unten in eine Spitze I aus. An Stelle der Stahlspitze I kann auch ein Spitz- oder Diamantbohrer in das Pendel eingesetzt werden.

Wird ein derartiges Kernrohr (Abb. 2) zum Freibohren und Abbrechen eines Kernes in das Bohrloch hinabgelassen, so wird, wenn das Bohrloch geneigt ist, und das ist praktisch stets der Fall, die Pendelspitze nicht mehr in der Mittelachse des Kernrohrs liegen, sondern seitlich verschoben. Bei etwas größerer Neigung des Bohrlochs wird die Bleikugel sich an die Wandung des Rohres anlegen, und zwar immer nach der Seite hin, die der ffö Neigungsrichtung des Bohrlochs entgegengesetzt ist. Diese Stellung behält das Pendel auch .beim Drehen des Kernrohrs bei. Wird daher das Kernrohr bis auf die Sohle des Bohrlochs herabgelassen und ein Kern freigebohrt, so dringt die Spitze des Pendels in die Stirnseite des Kernes ein und spießt den Kern auf das Pendel auf. Dabei ist die Stelle, wo das Pendel auf der Stirnfläche des Kernes in diesen eindringt, der Maximalneigung des Bohrlochs entgegengesetzt gelegen. Wird daher der Kern, nachdem er zu Tage gefördert ist, herausgenommen, so läßt sich durch die Anbohrung desselben durch das Pendel die Richtung erkennen, in welcher er im Bohrloch saß. Evtl. kann auch vor Ablösung des Kernes aus dem Rohr über Tage das Pendel durch Entfernung der Bolzen d vom Kernrohr gelöst werden und der Kern mit dem in ihm steckenden Pendel herausgedrückt werden. Bei festem Gebirge kann auch nach Heraufholen des Kernrohrs die Pendelspitze in dem'Bohrkern abgebrochen werden, bevor der Kern aus dem Kernrohr entfernt wird.

Das vorstehend beschriebene Verfahren hat den Vorteil, daß die Bohrsohle vor Ziehen des Kernes nicht von allem Bohrschmant gesäubert zu werden braucht. Bei Niederbringung des Kernrohres 'dringt die Pendelspitze durch den Schmant hindurch, und der Kern muß go sicher durch die Pendelspitze getroffen werden, wenn nur der Kern auf ein längeres Stück weiter freigebohrt ist, als die Entfernung s zwischen Pendelspitze / und Bohrkrone b angibt.

Das Verfahren hat ferner den Vorzug, daß zur Gewinnung markierter Kerne diese ohne jede Messung zunächst gezogen werden können und eine nachträgliche Messung des Bohrlochs mittels eines exakten Bohrlochneigungsmessers die Orientierung sämtlicher gezogener Kerne mit einem Schlage ergibt. Das Verfahren ist daher denkbar einfach und für die Verhältnisse der Tiefbohrtechnik besonders geeignet.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Kernorientierung bei Tiefbohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem auf der Bohrlochsohle sitzenden Kern nur seine Lage zur Richtung der größten Neigung des Kernrohres markiert wird, während diese Richtung gesondert mit Hilfe eines Bohrlochneigungsmessers relativ zur Kompaßrose bestimmt wird, um alsdann über Tage den markierten Kern in die so ermittelte Himmelsrichtung einzustellen. ,
2. 2. Kernrohr zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Inneren kardanisch aufgehängtes Pendel, dessen Spitze beim Ein-

   dringen des Kernrohres in die Bohrlochsohle den Kern ansticht.
3. 3. Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelspitze als Spitzbohrer oder Diamantbohrer ausgebildet ist.
4. 4. Einrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher am Pendel ein Gewicht aus Blei oder einem anderen unelastischen Material angebracht ist, das sich bei größerer Bohrlochneigung an die Kernrohrwandung anlegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen