DE656970C - Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus dem noch nicht verrohrten Teil von Bohrloechern - Google Patents

Description

Es gibt bekanntlich Geräte, welche die Entnahme von Kernen, d. h. Proben der von einem Bohrloch durchschlagenen Böden, nicht nur an der Sohle des Bohrloches entsprechend dessen Tieferwerden, sondern auch in der Seitenwandung eines bereits gebohrten Loches in beliebiger Tiefe und in einem beliebigen Augenblick vor dem Absenken der Verrohrung ermöglichen.

Der Vorgang der Kernentnahme oder des Kernens weist drei Stufen auf:

das Eindringen des Probeentnahmewerkzeuges in den Boden und die gleichzeitige Entnahme der Probe,

das Herausziehen des Probeentnahmewerkzeuges mit der Probe aus dem Erdboden, in welchen es eingedrungen war,

die Beförderung des Probeentnahmewerkzeuges zur Erdoberfläche ohne Verlust der Probe.

Bei der heutigen, am häufigsten benutzten Technik unter Verwendung von Rotary-Bohrgeräten werden Kerne an der Sohle des Bohrloches mittels eines rohrförmigen Werkzeuges ausgeschnitten, welches am Fuße des Bohrgestänges befestigt ist. Dieses Verfahren ist langwierig und kostspielig, da das Herausziehen des Kernes und seine Zutageförderung das Ausfahren und Absenken der ganzen Gestängesäule für jede entnommene Probe erfordern.

Bekannt ist ein Gerät zu Entnahme von Proben, welches die Entnahme von Kernen aus der noch nicht gebohrten Sohle des Bohrloches ermöglicht. Dieses zur Befestigung am Fuße des Bohrgestänges bestimmte Gerät enthält das eigentliche Bohrwerkzeug besonderer Ausbildung sowie eine unter Verwendung von Explosionsmitteln arbeitende, Hohlge-'schosse abschießende Einrichtung, welche Hohlgeschosse während des Bohrvorganges Proben aus dem die Sohle des Bohrloches bildenden Boden entnehmen sollen. Die Geschosse werden durch den Bohrvorgang selbst aus dem Boden herausgezogen und sodann infolge ihrer Leichtigkeit durch den Umlauf der Dickspülung zur Oberfläche geführt. Dieses Gerät besitzt jedoch den Nachteil, daß es ein Bohrwerkzeug erfordert, welches von der üblichen Bauart abweicht, um das Herausziehen des Probeentnahmegeschosses ohne dessen Beschädigung bewirken zu können; ferner müssen* die dabei verwendeten Probeentnahmegeschosse einen beträchtlichen schädlichen Raum enthalten, der zur Aufnahme eines Körpers geringer Dichte bestimmt ist, welcher diese Geschosse in der Dickspülung des Bohrloches so leicht machen soll, daß ihre Zutageförderung möglich ist.

Es sind fernep Verfahren und Vorrichtungen zur Entnahme von seitliche Kerne genannten Proben bekanntgeworden, die da-

durch gekennzeichnet sind, daß das eigentliche Probeentnahmewerkzeug während aller drei oben angegebenen Stufen des Probeentnahmevorganges an einem Hebel befestigt bleibt, der mit dem übrigen Teil des in das Bohrloch abgesenkten Gerätes fest verbunden ist. Dieser Hebel dient dazu, das Probeentnahmewerkzeug in die Seitenwandung des Bohrloches einzuschlagen und es aus dieser

ίο herauszuziehen. Diese Einrichtung enthält notwendigerweise eine starre Verbindung des .Probeentnahmewerkzeuges mit den übrigen Teilen des Gerätes und hat infolgedessen bestimmte Nachteile zur Folge, deren hauptsächlichste folgende sind:

das Gewicht und der Raumbedarf des Gerätes im Vergleich zu den Abmessungen des eigentlichen Probeentnahmewerkzeuges, die Bewegung zahlreicher Teile zur Entnahme der Probe, wodurch die Betriebssicherheit vermindert wird und ein Überschuß an Kraft erforderlich ist, die Gefahr des Festklemmens des Gerätes, wenn die Rückbewegung des Hebels nicht erfolgt, der nicht geradlinige Hub des Probeentnahmewerkzeuges, was zur Entnahme einer schlechten seitlichen Probe beitragen kann.

Schließlich ist schon vorgeschlagen worden, die Verrohrung eines Bohrloches mittels freier Geschosse zu durchbohren, die von einer in das Innere des Bohrloches bis zu der Stelle, wo die Durchbohrung stattfinden soll, herabgelassenen Schließvorrichtung abgeschössen werden.

Die vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung zum Gegenstand, die zur Entnahme von Proben aus dem noch nicht verrohrten Teil von Bohrlöchern, insbesondere aus deren Seitenwandung, vermittels eines von einer in das Bohrloch herabgelassenen Schießvorrichtung aus eingetriebenen Geschosses dient, und besteht darin, daß das kernrohrartige Geschoß durch eine nachgiebige Verbindung, die nach dem Abschießen bestehen bleibt, mit der Schießvorrichtung verbunden ist. Eine derartige Vorrichtung hat gegenüber den oben beschriebenen Geräten zur seitlichen Probeentnahme folgende Vorteile:

1. ermöglicht die Vorrichtung nach der Erfindung, durch Vergrößerung der Explosionsladung und der Länge der biegsamen Verbindung seitliche Proben sAbst aus Bohrlöchern sehr großen Durchmessers oder aus Hohlräumen aufweisenden Bohrlöchern und in einer verhältnismäßig großen Tiefe in der Seitenwand zu entnehmen;

2. besteht keine Festklemmgefahr der in das Bohrloch abgesenkten Vorrichtung, denn wenn das Geschoß zufällig bis zu einem solchen Abstand von der Seitenwandung in den Boden eingedrungen ist, daß es nicht möglich ist, es daraus durch Beförderung der Schießvorrichtung nach über Tage zu entfernen, so kann die biegsame Verbindung so bemessen > -werden, daß sie bei bestimmten Kräften reißt, $$a daß man die Schießvorrichtung, deren Ver-■ bleiben wegen der im Bohrloch auszuführen-'Men späteren Arbeiten gefährlich wäre, wieder herausholen kann, während das im Boden verbleibende Geschoß keinen Nachteil für diese Arbeiten darstellt;

3. das Gesamtgerät hat ein wesentlich geringeres Gewicht und einen geringeren Raumbedarf, wodurch ermöglicht wird, mit Leichtigkeit gleichzeitig eine bestimmte Zahl von Vorrichtungen abzusenken und mehrere Proben während eines einzigen Vorganges zu entnehmen;

4. das in die Bohrlochwandung abgeschossene Probeentnahmegeschoß legt eine geradlinige Bahn zurück, wodurch ermöglicht wird, Proben genau in der gewünschten Tiefe zu entnehmen.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Es zeigen

Abb. ι eine» senkrechten Schnitt einer Vorrichtung, deren nachgiebige Verbindung zwischen dem Geschoß und der Schießvor- go richtung aus einem biegsamen Metallseil besteht, das mit seinem einen Ende an der Innenwandung der Schießvorrichtung und mit seinem anderen Ende an der hinteren Wandung des hier lediglich vorn offenen Geschosses befestigt ist,

Abb. 2 qinen senkrechten Schnitt der Vorrichtung nach Abb. 1 nach Abschießen des Geschosses in den Boden,

Abb. 3 einen senkrechten Schnitt der Vorrichtung nach Abb. 1 während ihrer Beförderung zur Erdoberfläche,

Abb. 4 einen senkrechten Schnitt einer Vorrichtung, deren nachgiebige Verbindung zwischen dem Geschoß und der Schießvorrichtung aus zwei biegsamen Metallseilen besteht, die mit einem ihrer Enden an der Außenwand und mit ihrem anderen Ende an der Vorder- , wand des hier vorn und hinten offenen Geschosses befestigt sind,

Abb. 5 einen waagerechten Schnitt durch die Längsachse des Geschosses der \^rorrichtung nach Abb. 4,

Abb. 6 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung, deren nachgiebige Verbindung zwischen Geschoß und Schießvorrichtung durch ein biegsames Rohr gebildet ist, welches dazu dient, eine Strömungsmittelprobe in einen mit der Schießvorrichtung verbundenen und durch ein federbelastetes Ventil geschlossenen Behälter zu leiten..

In den Abbildungen ist 1 ein isolierter

Leiter, welcher einen Teil des die Vorrichtung tragenden und zu ihrer Absenkung auf die Höhe der zu kernenden Schicht dienenden Kabels bildet. Dieser Leiter geht vermittels einer isolierenden Dichtung 2 durch die Masse 3 der Vorrichtung und endigt an einem Glühdraht 4, dessen anderes Ende 5 entweder (Abb. 4) durch Kontakt mit einem in die Masse eingeschraubten und die Explosionskammer 7 absperrenden Teil 6 oder (Abb. 1) mit einem die Masse 3 der Vorrichtung ebenfalls mittels einer isolierenden Dichtung 9 durchquerenden anderen Leiter 8 verbunden ist. Die Explosionskammer enthält das Explosionsmittel 10, welches durch seine Entzündung das Abschießen des durch ein Locheisenrohr verschiedener Form gebildeten Geschosses 11 bewirkt.

Das Abschießen des Geschosses erfolgt bei den verschiedenen beschriebenen Vorrichtungen in folgender Weise:

Eine beliebige, an der Erdoberfläche angeordnete elektrische Stromquelle sendet in den Leiter 1 einen Strom, der entweder durch den Leiter 8 oder durch die Masse der Vorrichtung und die Erde zur anderen Klemme des Stromerzeugers zurückkehrt, wobei er durch den Glühdraht 4 hindurchgeht, dessen Erwärmung die Zündung des Explosionsmittels 10 bewirkt. Der dadurch in der Explosionskammer 7 entstehende Druck überträgt sich auf die Rückseite des Geschosses 11, welches so in den Boden hineingeschleudert wird. Dichtungen 12 aus Gummi gewährleisten die Abdichtung zwischen der Explosionskammer und dem Bohrlochäußeren. Bei der in den Abb. 1, 2 und 3 veranschaulichten Vorrichtung erfolgt das Durchsenden des Stromes mittels zweier Leiter, was die Handhabung der Vorrichtung selbst in den kein Wasser enthaltenden Teilen des Bohrloches ermöglicht. Die nachgiebige Verbindung zwischen dem Geschoß und der Schießvorrichtung besteht aus einem biegsamen iMetallseil 13, dessen eines Ende an dem Geschoß durch eine Schraube 14 befestigt ist und dessen anderes Ende mittels einer Schraube 15 an einem in die Masse 3 der Vorrichtung eingeschraubten Metallstöpsel ιό befestigt ist. Das an seinem vorderen Ende offene Geschoß 11 besitzt an seinem hinteren Teil Öffnungen 17.

Das in den Boden abgeschossene Geschoß rollt hinter sich das Seil 13 ab und schneidet einen Kern 18 aus (Abb. 2). Wenn das Bohrloch Spülung enthält, so wird diese aus dem Geschoß durch die Öffnungen 17 ausgetrieben. Um das Geschoß aus dem Erdboden herauszuziehen, braucht man nur Zugwirkungen auf das Tragkabel von der Erdoberfläche her auszuüben oder, noch besser, diese Zugwirkungen mit Absenkungen der Vorrichtung und des Kabels unter Einwirkung ihrer Eigengewichte abwechseln zu lassen; diese Bewegung endigt vermittels der nachgiebigen Verbindung 13 schließlich im allgemeinen darin, daß das Geschoß mit seiner Probe freikommt.

Das einmal herausgezogene Geschoß wird am biegsamen Seil 13 unterhalb der Vorrichtung hängend nach über Tage befördert, wie Abb. 3 erkennen läßt.

Bei der in Abb. 4 und 5 veranschaulichten Vorrichtung erfolgt die Stromdurchsendung mittels eines einzigen Leiters, und der Stromkreis schließt sich vermittels des Glühdrahtes 4, der Masse der Vorrichtung, der das Bohrloch in Höhe der Vorrichtung füllenden Spülung und vermittels der Erde. Die nachgiebige Verbindung zwischen Schießvorrichtung und Geschoß besteht aus zwei biegsamen Metallseilen 19, deren eines Ende am Geschoß 11 vermittels angeschweißter Augen 20 befestigt und deren anderes Ende mit der Masse der Vorrichtung durch Schrauben 21 verbunden ist. In das Geschoß 11, dessen beide Enden offen sind, greift ein am hinteren Ende mit Schraubgewinde versehener und in den Körper 3 der Vorrichtung eingeschraubter Teil 22 ein. Nach der Verbrennung des Explosionsmittels wirkt der Druck der Gase auf die hintere Kante 23 des Geschosses und treibt es in den Boden, wo es leicht einen Kern ausschneidet. Die nachgiebigen Metallseile 19 bewirken infolge der auf das Geschoß durch seine nachgiebigen Seile übertragenen Wechselbewegungen des Tragseiles das Herausziehen des Geschosses nebst seinem Kern und seine Beförderung zur Erdoberfläche wie bei der vorbeschriebenen Vorrichtung.

Bei der in Abb. 6 veranschaulichten Vorrichtung besteht die nachgiebige Verbindung zwischen der Schießvorrichtung und dem Geschoß aus einem nachgiebigen Metallrohr 61, welches einerseits in die hintere öffnung 28 des Geschosses 11 und andererseits in einen in die Masse 3 der Vorrichtung eingeschraubten Metallstöpsel 62 eingeschraubt ist. Dieser Stöpsel ist von einer Öffnung 63 durchbohrt, die Verbindung herstellt mit einem Rohr 64, das einerseits an den Stöpsel 62 und andererseits an einen Hilfsbehälter 65 angeschweißt ist. Das Rohr 64 mündet in diesen Behälter vermittels eines konischen Ventils, das einen Kegel 66 und eine Feder 67 aufweist, die den Kegel gewöhnlich an seinen Sitz anlegt.

Da das Geschoß und der Behälter anfänglich luftleer oder mit Luft gefüllt sind, bringt der Aufprall des Geschosses 11 auf die Bohrlochwandung die anfänglich die vordere Öffnung des Geschosses verschließende Platte in die Stellung 31'. Bei dieser Lage geht das

Strömungsmittel durch das biegsame Rohr 61, die Öffnung 63 des Stöpsels 62 und das Rohr 64 hindurch und dringt unter Zurückstoßung des Kegels 66 in den Behälter 65 ein. Sobald dieser gefüllt ist, schließt die Feder den Kegel 66 des Ventils, und das im Behälter enthaltene Strömungsmittel wird unverändert nach über Tage gebracht. Das Herausziehen des Geschosses kann in gleicher Weise erfolgen wie bei den vorbeschriebeneu Vorrichtungen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:
2. ι. Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus dem noch nicht verrohrten Teil von Bohrlöchern, insbesondere aus deren Seitenwandung, vermittels eines von einer in das Bohrloch herabgelassenen Schießvorrichtung aus eingetriebenen Geschosses, dadurch gekennzeichnet, daß' das kernrohrartige Geschoß durch eine nachgiebige Verbindung, die auch nach dem Abschießen bestehen bleibt, mit der Schießvorrichtung verbunden ist,
   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige ."Verbindung zwischen der Schießvorrichtung und dem Geschoß aus einem biegsamen Metallseil besteht, welches mit seinem einen Ende im Innern der Schießvorrichtung und mit seinem anderen Ende am hinteren Teil des Geschosses befestigt ist,
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Verbindung zwischen Geschoß und Schießvorrichtung aus einem oder mehreren biegsamen Metallseilen besteht, die je mit ihrem einen Ende am äußeren Teil der Schießvorrichtung und mit ihrem anderen Ende am vorderen Teil des Geschosses befestigt sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Verbindung zwischen dem Geschoß und der Schießvorrichtung aus einem biegsamen Rohr besteht, dessen eines Ende ■ in der geschlossenen Rückwand des Geschosses mündet und dessen anderes Ende mit einem Hilfsbehälter verbunden ist, wobei vor dem Hilfsbehälter ein Rückschlagventil vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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