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Vorrichtung zur Bestimmung der Richtung und Größe des Einfallens der
von einem Bohrloch durchschlagenen Erdschichten Bekanntlich ist es möglich, in gewissen
Fällen aus Bohrkernen die Art der Schichtlagerung dieser von dem Bohrloch durchteuften
Erdschichten zu erkennen. Man hat vorgeschlagen, diesen Umstand auszunutzen, um
die Richtung des Einfallens dieser Schichten, d. h. die Richtung der Linie der größten
Neigung dieser Schichten,, sowie gegebenenfalls die Größe des Einfallens zu bestimmen.
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Mehrere Mittel sind bereits zu diesem. Zweck vorgeschlagen worden,
die alle Vorrichtungen zur Entnahme von Kernen verwenden, die ein hohles Werkzeug
aufweisen, das. in die Erdschichten in der Art eines Fräsers durch eine kombinierte
Vorwärts- 'und Drehbewegung eindringt. Damit man dann die so entnommenen Kerne dazu
verwenden kann, um die Charakteristika des Einfallens der Schichten zu bestimmen,
ist es notwendig, zunächst die Neigung und die Lage des Probeentnahmewerkzeuges
während der Kernentnahme zu kennen oder zu bestimmen, und weiterhin, die Lage festzustellen,
die anfangs der Kern in dem Augenblick, in dem das Probeentnehmen begann, einnahm,
denn auf Grund der Drehbewegung des Werkzeugs setzt sich auch der Kern selbst in
ihm in Drehung oder kann sich während des Abbrechens und Ziehens gegenüber dem Kernrohr
verdrehen. Die Bestimmung der Lage des Probeentnahmewerkzeugs geschieht im allgemeinen
ohne Schwierigkeiten, z. B. mittels eines photographischen Apparats, der im Augenblick
der Kernentnahme eine Libelle und einen Kompaß (magnetisch oder gyroskopisch) photographiert.
Die Bestimmung der anfänglichen Lage des Kerns ist dagegen bedeutend schwieriger.
Eines der für diese Bestimmung vorgeschlagenen Verfahren besteht darin, auf der
Bohrlochsohle vor der
Kernentnahme ein gegenüber der Achse des zu
entnehmenden Kerns exzentrisches Zeichen aufzuzeichnen. Dies erfordert jedoch eine
ziemlich komplizierte mechanische Vorrichtung. Man hat auch schon vorgeschlagen,
um die Schwierigkeit zu umgehen, mehrere Kerne in verschiedenen Richtungen zu entnehmen,-wobei
dann der Vergleich dieser Kerne gestatten soll, die durch die Drehung jedes Kerns
in seinem Werkzeug hervorgerufene Unbestimmtheit zu beseitigen.
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Durch die vorliegende Erfindung werden diese verschiedenen Nachteile
beseitigt und die Charakteristika des Einfallens der Schichten mittels eines einzigen
Kerns bestimmt, ohne daß es notwendig ist, vorher ein Zeichen auf diesen Kern aufzuzeichnen.
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Die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung besteht im wesentlichen
in der Kombination einer Vorrichtung für die Entnahme von Gebirgskernen unter irgendeiner
Richtung, insbesondere aus der Bohrlochwandung, mittels eines nur durch Schlag oder
Stoß betätigten kernrohrartigen Werk-; zeuges mit einer Einrichtung, die es gestattet,
die Lage dieses Werkzeuges im Raum unmittelbar vor der Kernentnahme zu bestimmen:
Man kennt zwar schon Vorrichtungen für die Kernentnahme, bei denen das Probeentnahmewerkzeug
eine geradlinige Bewegung ausführt und somit in der Art eines Locheisens zur Wirkung
gelangt. In der französischen Patentschrift 795 599 ist besonders eine Vorrichtung
für die Kernentnahme beschrieben, bei der das Probeentnahmewerkzeug in die Bödenschicht
durch eine Schießvorrichtung abgeschossen wird, mit der es jedoch durch eine nachgiebige
Verbindung verbunden bleibt, die es gestattet, es durch einfachen, auf die Schießvorrichtung
selbst ausgeübten Zug aus den Bodenschichten herauszuziehen. Da dieses Werkzeug
sich mit einer geradlinigen Bewegung verschiebt; und, wenn es in den Boden eingedrungen
ist, der Kern, den es entnommen hat; sich nicht drehen kann, genügt es, die Anfangslage
des Werkzeuges in der Schießvorrichtung zu kennen, um ohne Schwierigkeiten, nachdem
der Kern einmal an die Erdoberfläche gebracht ist, die Lage und Richtung, die er
in dem Bohrloch gehabt hat, zu. bestimmen. Um diese Anfangslage des Werkzeuges in
der Schießvorrichtung kennenzulernen, wird man mit dieser Vorrichtung für die Kernentnahme
eine Einrichtung für die Lagenbestimmung kombinieren, die beispielsweise aus einem
photographischen Apparat nebst Lichtquelle, einem Kompaß und einer Libelle bestehen
kann. Einrichtungen dieser Art sind schon bekannt gewesen, indem z: B. vorgeschlagen
worden war, zu gleicher Zeit einen Teil der Bohrwand und ein richtungänzeigendes
Instrument zu photographieren.
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Die Einrichtung zur Lagenbestimmung wird vorzugsweise elastisch mit
der Vorrichtung für die Kernentnahme verbünden, um ihre Beschädigung, z. B. beim
Abschuß, zu vermeiden: Die elektrische Birne, die dazu dient, z. B. die Platte dieses
photographischen Apparates zu belichten, wird vorzugsweise von demselben Strom zum
Aufleuchten gebracht, der für die Erhitzung des elektrischen Drahtes benutzt wird,
welcher die Treibladung entzündet und dadurch den Abschuß des Probeentnahmewerkzeuges
bewirkt.
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Andere Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung
aufgeführt.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel derErfindung schematisch
dargestellt. Abb: i ist ein senkrechter Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß
der Erfindung; Abb.2 zeigt in .bedeutend vergrößertem Maßstab eine Einzelheit der
Abb. i; Abb. 3 veranschaulicht die photographische Wiedergabe; die mit der Vorrichtung
nach den Abb. i und 2 erhalten wird.
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In der Abb. i bezeichnet i das Gehäuse der Vorrichtung, die dazu bestimmt
ist, in das Bohrloch, hinabgelassen zu werden und beispielsweise an einem Kabel
e aufgehängt ist, das einen isolierten elektrischen Leiter 8 enthält, über den von
Tage aus die Vorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird.
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Mit 3 ist das Geschoß bezeichnet, das dazu bestimmt ist, den Kern
zu entnehmen und beispielsweise aus einem an seinem hinteren Teil geschlossenen
und in einer entsprechenden Aushöhlung des Körpers i, die den Geschößlauf der Schießvorrichtung
bildet, angeordneten Rohr besteht. Dieses Geschoß ist beispielsweise an seinem vorderen
Teil durch eine Platte i¢ verschlossen, die zerstört wird, sobald das Geschoß auf
die Bohrlochwand auftrifft; so daß die Entnahme der Probe mit dem Kernrohr ermöglicht
wird.
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,4 bezeichnet die Pulverkammer; die um den hinteren Teil .des Geschosses
angeordnet ist. 5 und 6 bezeichnen die Kabel, die dazu dienen, das Geschoß mit der
Vorrichtung zu verbinden, wenn dieses Geschoß abgeschossen ist. Diese Kabel sind
der größeren Klarheit halber in der Lage oberhalb und unterhalb des Geschosses dargestellt.
In Wirklichkeit werden sie vorzugsweise seitlich angeordnet. Diese Kabel sind beispielsweise
an dem Geschoß mittels Ösen 7 befestigt und sind genügend lang, damit das Geschoß,
nachdem es aus der Bohrlochwand durch Hochziehen der gesamten Vorrichtung mittels
des Kabels 2 herausgezogen ist, unterhalb des Körpers dieser Vorrichtung aufgehängt
bleibt. Der isolierte
Leiter 8 für die Stromzufuhr, der in dem
Kabel 2 angeordnet ist, endigt in der Kammer 4 in einen Zünddraht 9, der sich, in
dem nicht dargestellten Pulver der Kammer ..1. eingebettet, beim Durchtritt des
Stromes erhitzt und das Entzünden des Pulvers bewirkt. Das andere Ende dieses Drahtes
9 ist mit einem gleichfalls in dem Körper des Apparats -isolierten Leiter i o verbunden,
dessen Bestimmungszweck im nachfolgenden auseinandergesetzt wird.
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Unten an der Vorrichtung, die noch beschrieben werden wird, ist durch
Anschrauben oder sonstw ie die Einrichtung für die Lagenbestimmung befestigt. Diese
besteht aus einem Metallrohr 12, beispielsweise aus Messing, um die magnetischen
Störungen zu verringern. Sein unterer Teil ist durch eine Platte 13, gleichfalls
aus Messing, abgeschlossen. In dem Innern des Rohres i2 ist eine Metallstange 16
angeordnet, die in dem Körper i eingeschraubt ist und an ihrem unteren Ende den
Körper der im Innern des Rohres 12 eigentlich vollkommen isolierten Einrichtung
für die Lagenbestimmung trägt. Diese Metallstange 16, genügend biegsam, hat zum
Zweclc, den Stoß, der durch das Abschießen des Geschosses erzeugt wird, abzuschwächen,
da sonst die Gefahr besteht, daß durch ihn die Einrichtung für die L agenbestimmung
beschädigt würde.
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Diese besteht in der Hauptsache aus einer Birne 17, ähnlich denjenigen,
wie, sie in elektrischen Taschenlampen verwendet werden, die in den Boden eines
Metallgehäuses 18 eingeschraubt ist, und deren Sockel elektrisch mit dein Leiter
io verbunden ist. Über dieser Birne ist in dem Gehäuse 18 die Gesamtanordnung, Libelle-Bussole,
angeordnet, die der größeren Klarheit halber in Abb. 2 gesondert dargestellt ist.
Diese Einrichtung besteht beispiels"v"eis,e aus einem Metallzylinder ig, der an
seinem unteren Teil durch eine Glasplatte 2o und an seinem oberen Teil durch eine
plankonkave Linse 2i abgeschlossen ist.
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Im Innern des so ausgebildeten Gehäuses ist ein Magnetnadelträger
22 angeordnet, der auf einem Zapfen 23 die Magnetnadel 24. trägt. Ein Arm 25 hindert
die Magnetnadel, sich von ihrem Zapfen zu entfernen. Im Innern des Gehäuses ist
eine geeignete Flüssigkeit vorgesehen, die es, bis auf eine Luftblase 27, ganz anfüllt,
die die Libellenblase darstellt, welche sich auf der konkaven Fläche der plankonkaven
Linse verschiebt. Auf der oberen Planfläche dieser Linse bei 26 ist die photographische
Emulsion 28 (Papier, Platte oder Film) angeordnet, die die Lage registrieren soll.
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Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende: Nachdem die Vorrichtung
in das Bohrloch in die gewollteHöhe hinabgelassen ist, schickt man einen elektrischen
Strom in den Leiter B. Dieser Strom geht durch den Draht 9 hindurch; der Leiter
io- speist die elektrische Birne 17, und der Strom- geht dann durch die Stange 16
in die Masse der Vorrichtung und von dort durch die Spülung, in die die Vorrichtung
eintaucht, in die Erde, wodurch sich der Kreis schließt. Der Durchtritt dieses Stroms
bewirkt dann gleichzeitig i. das Entzünden des Pulvers und das Heraustreiben des
Geschosses 3, 2. die Beleuchtung der Birne 17 -und infolgedessen die Belichtung
der photographischen Emulsion 28, die in dunklen Partien (Abb. 3 ) a) die Lage der
Magnetnade124, die die Lage der Vorrichtung in dem Bohrloch angibt, b) die Lage
des Trägers 22 dieser Nadel, der eine Anzeige, beispielsweise für die Richtung der
Achse der Schießvorrichtung, bildet, c) die Neigung und Lage des Bohrloch, im vorliegenden
Fall mittels der Blase 27 der Libelle, registriert.
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Man kann also daraus genau die Lage und die Richtung ermitteln, die
die Schießvorrichtung beim Abschießen des Geschosses gehabt hat. Dieses verschiebt
sich parallel zu sich selbst, und, nachdem die Lage der Ösen 7; beispielsweise vor
dem Abschießen des Geschosses, bestimmt worden ist, kann man. also genau bestimmen,
unter welcher Neigung und mit welcher Richtung das Geschoß in die Wand des Bohrlochs
eingedrungen ist. Wenn es dann möglich ist, an dem aus dem Innern dieses rohrförmigen
Geschosses 3 entnommenen Kern die Art der Schichtlagerung der Erdschichten zu erkennen,
kann man daraus die Richtung dieser Schichtlagerungen und gegebenenfalls den Winkel,
den die Erdschichten mit der Senkrechten haben, d. h. die Lage, den Richtungssinn
und gegebenenfalls die Größe des Einfallens der Erdschichten, herleiten.
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Man kann selbstverständlich zahlreiche Änderungen an der beschriebenen
Vorrichtung vornehmen, ohne daß man sich von dem Grundgedanken der Erfindung entfernt.
Insbesondere kann die Vorrichtung für die Kernentnahme mehrere übereinander angeordnete
Schießvorrichtungen besitzen.
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Außerdem kann diese Vorrichtung für die Kernentnahme auch dazu benutzt
werden, um Geschosse nicht nur in waagerechter, sondern ebenso in irgendeiner geneigten
Richtung oder selbst in senkrechter Richtung herauszuziehen. Fernerhin kann auch
die Vorrichtung für die elastische Aufhängung der Einrichtung für die Lagenbestimmung
in
jeder anderen Weise ausgeführt sein. Anstatt der biegsamen Stange
16 kann man beispielsweise eine Gummiaufhängung vorsehen.