DE69809583T2

DE69809583T2 - Kernbohrgerät

Info

Publication number: DE69809583T2
Application number: DE69809583T
Authority: DE
Inventors: Philippe Cravatte; Philippe Fanuel; B-1620 Drogenbos Lefevre Olivier
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2018-09-19
Also published as: CA2306810C; WO1999020870A1; US6394196B1; NO315667B1; EP1023522B1; BE1011502A3; NO20001788D0; EP1023522A1; CA2306810A1; DE69809583D1; NO20001788L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kernbohrgerät, insbesondere für die Erdölförderung, umfassend eine Kernbohrkrone, eine äußere Röhre, die die Krone hält, um diese in Rotation für das Kernbohren zu versetzen, und eine innere Röhre, die in der äußeren Röhre montiert ist, um einen Bohrkern aufzunehmen, der von der Krone ausgeschnitten wurde. Ein zwischen der äußeren Röhre und der inneren Röhre vorgesehener Ablaufraum ist bestimmt für den Durchfluß eines Kernbohrfluidums zum Boden eines Bohrloches während des Kernbohrens.
Aus der WO 97/26438 ist ein Kernbohrgerät dieser Gattung bekannt, das Mittel zur Beschränkung (bzw. Restriktionsmittel) des Fluidumdurchgangs umfasst, die vorgesehen sind in dem Ablaufraum auf der Seite des vorderen Endes der inneren Röhre im Sinne der Vortriebsrichtung bei einer Kernbohrung, sowie darüber hinaus Steuerungsmittel, die vorgesehen sind, um von der Oberfläche aus die Mittel zur Beschränkung zu steuern, um einen Druck des Fluidums stromaufwärts der Beschränkungsmittel deutlich zu erhöhen.
Die Steuerungsmittel werden vorgesehen, um die innere Röhre und die äußere Röhre durch die Steuerung der Beschränkung in Längsrichtung gegeneinander zu verschieben, wobei die innere Röhre vorzugsweise in Richtung des vorderen Endes des Kembohrers während dieser Steuerung verschoben wird.
Es besteht ein andauernder Bedarf an einer Verbesserung der Funktion des Kernbohrgeräts beispielsweise durch Hinzufügen von Hilfseinrichtungen, die eine Zuverlässigkeit des Betriebs beim Ergreifen eines Bohrkerns erhöhen, der entlang seines Umfangs ausgeschnitten wurde und den man vom Boden des Kernbohrlochs ablösen muss, um ihn an die Oberfläche zu bringen. Die Funktionsfähigkeit der einen oder mehreren Hilfseinrichtungen muss von der Oberfläche gesteuert werden, sodass sie im gewünschten Moment und auf die vorgesehener Weise mit einem möglichst geringen Risiko reagieren im Hinblick auf einen Verlust oder eine Verschlechterung des Bohrkerns, eine Beschädigung des Kernbohrgerät, usw., im Hinblick auf die enormen Kosten, die mit der Ausrüstung einhergehen und der Zeit, die der Kernbohrbetrieb in Anspruch nimmt, und der so schnell wie möglich zu einem erfolgreichen Ende geführt werden muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft die Bereitstellung von Mitteln, die einfach und wirksam sind, zur Steuerung dieser Hilfseinrichtungen, ohne in das Kernbohrgerät komplizierte und/oder empfindliche Mechanismen einzuführen, wobei die Möglichkeiten so weit wie möglich ausgenutzt werden, die als solche bereits bekannt sind, und die sich bieten durch Einsatz von Druckveränderungen des Kernbohrfluidums.
Zu diesem Zweck umfassten die Steuermittel erfindungsgemäß auf der Seite des hinteren Endes der inneren Röhre ein System aus Zylinder und Kolben mit einem Hub, der relativ beschränkt ist, wobei der eine einstückig mit der inneren Röhre und der andere mit der äußeren Röhre ist. Ein Bolzen ist vorgesehen, um den Kolben in dem Zylinder in einer Position zu blockieren, die einer gewählten Minimalrestriktion entspricht (relativ großer Durchgang). Darüber hinaus wird der Bolzen derart vorgesehen, dass der Kolben entblockiert wird, wenn ein bestimmter Druck des Kernbohrfluidums auf den Bolzen angewendet wird, der über demjenigen des Kernbohrens liegt. Der relativ beschränkte Hub zwischen Kolben und Zylinder in Folge eines immer noch erhöhten Drucks bringt die Restriktionsmittel vom vorderen Ende der inneren Röhre in eine Position einer gewünschten maximalen Restriktion (relativ enger Durchgang).
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassten die Restriktionsmittel des Durchgangs ein Element der inneren Röhre und ein Element der äußeren Röhre, die zusammenwirken, um die steuerbare Beschränkung zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfassen die Restriktionsmittel des Durchgangs ein Element der inneren Röhre und/oder ein Element der äußeren Röhre sowie ein Hilfselement, das vorgesehen ist zur Zusammenwirkung mit dem Element der äußeren Röhre im Hinblick auf die Steuerung der Beschränkung. Die Steuerungsmittel können daher so vorgesehen sein, um die innere Röhre und/oder die äußere Röhre und/oder das Hilfselement gegeneinander zu verschieben.
Vorzugsweise ist bei einem erfindungsgemäßen Kernbohrgerät mindestens eines der Elemente der inneren Röhre und/oder der äußeren Röhre und/oder des Hilfselements ein Ringbuckel, dessen eine Aussenfläche, die auf das weitere Element der Röhre gerichtet ist, mit einer Aussenoberfläche dieses weiteren Elements zusammen wirkt zur Ausbildung der Beschränkung.
Ein Hilfselement eines Kernbohrers gemäß der Erfindung kann koaxial im vorderen Ende der inneren Röhre angeordnet eine Muffe umfassen, die eine deformierbare Wand aufweist und die im undeformierten Zustand den Durchgang des Bohrkerns gestattet sowie eine Ringkammer, die dicht zwischen der inneren Röhre und der Wand der Muffe enthalten ist, wobei diese Kammer in Verbindung steht mit dem Kernbohrfluidum, das in dem Ablaufraum zwischen der äußeren Röhre und der inneren Röhre verläuft. Die Wand der Muffe ist derart gewählt, dass sie sich zum Inneren der inneren Röhre deformieren kann, bis sie den Innenraum derselben einschnürt und/oder fest verschließt, um einen Bohrkern zurückzuhalten, der sich darin befindet, unter dem Druck des Fluidums, der in der Ringkammer erhalten wurde nach einer Steuerung des vorgenannten Druckes des Fluidums in der Ringkammer nach einer vorgenannten Steuerung des Druckes durch eine gewählte Maximalrestriktion.
Eine weitere Art von Hilfselement eines erfindungsgemäßen Kernbohrgerätes kann koaxial angeordnet im vorderen Ende der inneren Röhre eine verschiebbare Hülse umfassen, die einen Durchgang der Bohrkerns erlaubt und die im Sinne eines Kolbens in einer Ringkammer montiert ist, die ganz dicht ist zwischen der inneren Röhre und dieser Hülse verläuft, wobei diese Kammer in Verbindung steht mit dem Kernbohrfluidum, das in dem Ablaufraum zwischen der äußeren Röhre und der inneren Röhre verläuft. Die verschiebbare Hülse ist daher vorgesehen, um einerseits eine erste Verschiebeposition einnehmen zu können in Richtung des vorderen Endes des Kernbohrers und vorzugsweise über einen Bolzen blockiert zu werden, rund andererseits verschoben werden kann bis zu einer zweiten Position, die vom Vorderende des Kernbohrers beabstandet ist, unter dem Druck des Fluidums, der erhalten wird in der Ringkammer nach der Erhöhung des vorgenannten Druckes durch die gewählte Maximalrestriktion, nachdem der gegebenenfalls vorhandene Bolzen die Hülse freigegeben hat unter der Wirkung des Druckes auf die Hülse.
Weitere Einzelheiten und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Figurenbeschreibung, die der vorliegenden Anmeldungen beigefügt sind, und die schematisch im Schnitt mit Brüchen und gegebenenfalls in unterschiedlichen Maßstäben nicht beschränkende, beispielhafte, vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
Fig. 1 zeigt ein vorderes Ende einer Ausführungsform des Kernbohrers der Erfindung, der mit einer Hilfseinrichtung ausgestattet ist.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Teilabschnitts des Kernbohrers der Erfindung im Bereich des hinteren Endes der inneren Röhre.
Fig. 3 zeigt ein vorderes Ende einer Ausführungsform des Kernbohrers der Erfindung, der mit einer weiteren Hilfseinrichtungen ausgestattet ist.
Fig. 4 zeigt ein vorderes Ende einer Ausführungsform des Kernbohrers der Erfindung, der mit einer Kombination aus zwei Hilfseinrichtungen ausgestattet ist.
Fig. 5 zeigt ein vorderes Ende einer Ausführungsform des Kernbohrers der Erfindung, der mit einer weiteren Kombination aus zwei Hilfseinrichtungen ausgestattet ist.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Teilabschnitts des Kernbohrers der Erfindung im Bereich des hinteren Endes der inneren Röhre.
Fig. 7 zeigt ein vorderes Ende einer weiteren Ausführungsform des Kernbohrers der Erfindung.
In den verschiedenen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen identischer oder analoge Elemente.
Ein erfindungsgemäßes Kernbohrgerät umfasst gewöhnlich (Fig. 1,3,4, 5 und 7) eine Kernbohrkrone (2), eine äußere Röhre (3), die die Bohrkrone (2) hält, um diese in Rotation für das Kernbohren zu versetzen, und eine innere Röhre (4), die in der äußeren Röhre (3) montiert ist, um einen Bohrkern (nicht gezeigt) aufzunehmen, der von der Krone (2) ausgeschnitten wurde. Ein Ablaufraum (5), der zwischen der äußeren Röhre (3) und der inneren Röhre (4) vorgesehen ist, ist bestimmt für den Durchfluß eines Kernbohrfluidums zum Boden eines Bohrloches während des Kernbohrens, durch Verbindungsröhren, die durch die Kernbohrkrone (2) getrieben sind.
Erfindungsgemäß umfasst das Kernbohrgerät (1) darüber hinaus einerseits (Fig. 1,3,4, 5 und 7) Restriktionsmittel (6) zur Beschränkung des Fluidumdurchgangs, die in dem Ablaufraum (5) auf der Seite des vorderen Endes (7) der inneren Röhre (4) vorgesehen sind, im Sinne der Vortriebsrichtung (S) bei einer Kernbohrung und des Verlaufs des Kernbohrfluidums in diesem Ablaufraum (5), sowie andererseits (Fig. 2 und 6) Steuerungsmittel (8), die vorzugsweise auf der Seite des hinteren Endes (9) der inneren Röhre (4) vorgesehen sind, um von der Oberfläche aus die Restriktionsmittel (6) zu steuern, um einen Druck des Fluidums in Höhe der Restriktionsmittel (6) deutlich zu erhöhen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Restriktionsmittel (6) des Durchgangs zu diesem Zweck ein Element (10) der inneren Röhre (4) und ein Element (11) der äußeren Röhre (3), die zusammenwirken, um die steuerbare Beschränkung zu ermöglichen. Die Steuerungsmittel (8) sind daher vorgesehen, um die innere Röhre (4) und die äußere Röhre (3) an denen die Elemente (10) und (11) befestigt sind, jeweils gegeneinander zu verschieben.
Nachdem gewöhnlich die innere Röhre (4) und die äußere Röhre (3) sich gegeneinander um ihrer bekannte Längsachse drehen, ist es vorteilhaft, dass die Steuerungsmittel (8) zur Verschiebung der inneren Röhre (4) und der äußeren Röhre (3) in Längsrichtung der einen im Hinblick auf die andere vorgesehen sind für eine Steuerung der Restriktion, wobei vorzugsweise im Rahmen dieser Steuerung die innere Röhre (4) in Richtung des vorderen Endes (7) des Kernbohrgerät (1) (entlang des Pfeils) verschoben wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Restriktionsmittel (6) des Durchgangs zu diesem Zweck ein Element (10) der inneren Röhre (4) und/oder ein Element (11) der äußeren Röhre (3) sowie ein Hilfselement umfassen, das nicht gezeigt wird, das vorgesehen ist zur Zusammenwirkung mit dem Element (10) der inneren Röhre und/oder dem Element (11) der äußeren Röhre (3) im Hinblick auf die Steuerung der Beschränkung. Dieses Hilfselement könnte ein Ring sein, der vorgesehen wird zwischen der inneren Röhre (10) und der äußeren Röhre (11) in dem Ablaufraum (5). In diesem Fall können die Steuerungsmittel (8) daher vorgesehen seien, um die innere Röhre (4) und/oder die äußere Röhre (3) und/oder das Hilfselement relativ zueinander zu verschieben.
Aus den oben genannten Gründen können im Falle dieser weiteren Ausführungsform die Steuerungsmittel (8) vorgesehen sein, um das Hilfselement in Längsrichtung im Hinblick auf die innere Röhre (4) und/oder die äußere Röhre (3) im Hinblick auf eine Steuerung der Restriktion zu verschieben.
Um einfach die Restriktion mittel (6) ausbilden zu können ist mindestens eines der beiden Elemente (10, 11) der inneren Röhre (4) und/oder der äußeren Röhre (3) ein äußerer Ringbuckel (13) oder ein innerer Ringbuckel (14). Beispielsweise kann eüne periphere äußere Oberfläche des äußeren Ringbuckel (13) oder des Elements (10) selbst, die gegen das andere Element der Röhre (11) gewendet ist, zusammenwirken mit einer inneren peripheren Oberfläche dieses weiteren Elements (11) oder dessen Ringbuckels, um die Restriktion zu schaffen.
Entsprechend kann das vorgenannte Hilfselement versehen sein mit einem inneren Ringbuckel oder/und einem äußeren Ringbuckel, der (die) vorgesehen ist (sind), um jeweils zusammenzuwirken und eine Restriktion zu schaffen mit dem Element der inneren Röhre (10), das mit einem entsprechenden Buckel versehen ist oder nicht, oder/und mit dem Element der äußeren Röhre (11), das entsprechend mit einem entsprechenden Ringbuckel versehen ist oder auch nicht.
Zur Betätigung der Restriktionsmittel (6), die oben beschrieben wurden, durch ein vorgenanntes Verschieben in Längsrichtung, können die Steuerungsmittel (8) auf der Seite des hinteren Endes (9) der inneren Röhre (4) ein System umfassen, dass man als ein System aus Zylinder (22) und Kolben (23) mit einem Hub, der relativ beschränkt ist, bezeichnen kann, damit unter anderem eine verschiebbare Anordnung vorliegt. Beispielsweise ist der Zylinder (22) (Fig. 2) einstückig mit der inneren Röhre (4) und der Kolben (23) ist einstückig mit der äußeren Röhre (3) unter Zwischenschaltung eines Axialkugellagers (25), das vorgesehen ist zur Aufhängung der inneren Röhre (4) in der äußeren Röhre (3). Ein Bolzen (24) wird vorzugsweise vorgesehen, um den Zylinder (22) vom Kolben (23) zu Deblockieren, wenn ein vorbestimmter Druck des Kernbohrfluidums, der über demjenigen der normalen Kernbohrung liegt, auf den Bolzen (24) angewendet wird.
Der Bolzen (24) der Fig. 2 kann beispielsweise eine Röhre (26) umfassen, die in dem Kolben (23) und auf Kugeln (27), die sich in zylindrischen Radialvertiefungen befinden, über die Wand des Kolben (23) gleitet bis zu geeigneten Kerben oder Rillen (28), die in einer Innenfläche des Zylinders (22) vorgesehen sind. Ein äußerer Ringbuckel (29) der Röhre (26) ist auf diesem angeordnet an einer Stelle an der, wann sich das gesamte Gerät in einer gewöhnlichen Kernbohrposition befindet, dieser die Kugeln (27) in der oben beschriebenen Position blockiert hält, um eine Verbindung zwischen Zylinder (22) und Kolben (23) zu bilden. Ein Stift (30), der quer zum Kolben (23) und der gleitenden Röhre (26) befestigt ist, hat Letztere in der Position in der diese die Kugeln (27) blockiert. An ihrem hinteren Ende (gemäß der Richtung S), umfasst die gleitende Röhre (26) einen Ventilsitz (31), der dazu bestimmt ist als Schließventil eine Kugel (32) aufzunehmen und dieser ist dicht eingeführt in dem Zuflussgang (33) des Kernbohrfluidums in dieser Position der Blockierung der Kugeln (27). Ein erster Fluiddurchgangsaufbau (34) und einen zweiter Fluiddurchgangsaufbau (35) quer zur Wand der gleitenden Röhre (26) sind jeweils auf unterschiedlicher Höhe in dieser angeordnet.
Im Laufe eines herkömmlichen Kernbohrens läuft das vom Gang (33) kommende Kernbohrfluidum durch den Ventilsitz (31), ergießt sich in die gleitende Röhre (25) und tritt aus dieser u. a. durch den Fluiddurchgangsaufbau (34), unter Zwischenschaltung der Ausflussöffnungen (36), in den vorgenannten Ablaufraum (5) aus.
Zu dem Zeitpunkt in dem es gewünscht wird von der Oberfläche aus eine Maximalrestriktion am vorderen Ende (7) zu veranlassen, wirft man in den Ausfluss des Fluidums die Kugel (32), die sich auf den Ventilsitz (31) aufsetzt und die dadurch den normalen Ausfluss des Kernbohrfluidums verhindert. Der Druck des Fluidums wirkt daher vollauf die Kugel 32 und auf den gesamten Querschnitt der gleitenden Röhre (26), die mit ihrem hinteren Ende, das in den Gang (33) eingeführt ist, hervortritt. Da der Druck ohne einen Abfluss durch den Ventilsitz (31) ansteigt, kann er auf die gleitende Röhre (26) eine ausreichende Kraft ausüben, um den Blockierstift (30) abzudrücken. Die auf diese Weise befreite gleitende Röhre (26), die von dem Druck geschoben wird, gleitet in den Kolben (23) bis zum Anschlag, bis zu einem Punkt an dem ihr Ringbuckel (29) die Blockierkugeln (27) befreit, die auf diese Weise den Kolben (23) vom Zylinder (22) trennen.
Am Ende des Gleitens unter dem Fluiddruck tritt die gleitende Röhre (26) aus den Gang (33) heraus. Das Kernbohrfluidum kann dadurch entweichen, dass es um das auf diese Weise befreite hinteren Ende der gleitenden Röhre (26) fließt und in Letztere eindringt unter Durchtritt durch den Fluiddurchgangsaufbau (35) oder es fließt um die gleitende Röhre (26) in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dieser und dem Kolben (23) um aufs neue den Ablaufraum (5) unter Zwischenschaltung der Ausflussöffnungen (36) zu erreichen.
Der relative Weg von Kolben (23) in dem Zylinder (22) wird begrenzt beispielsweise durch einen Ansatz (37), der an dem Kolben (23) befestigt ist und durch ein Langloch (38), das in der Wand des Zylinders (22) vorgesehen ist. Der Ansatz (37) erlaubt, dass der Kolben (23) einen auf die Bewegung des Ansatzes begrenzten Weg hat von einem Ende des Langloches (38) (sowie es in der Fig. 2 gezeigt wird) bis zum anderen Ende desselben Loches (38).
Dieser relativ begrenzte Hub wird hervorgerufenen durch den Fluidumsdruck auf die Außenseite der inneren Röhre (4). Diese nimmt, wenn sie in Richtung S verschoben wurde, die Restriktionensmittel in die gewünschte Position der Maximalrestriktion mit.
Das Kernbohrgerät gemäß der Erfindung kann (Fig. 1) eine Art Hilfseinrichtung (40) umfassen, die beispielsweise dazu bestimmt ist einen Bohrkern einzuschnüren, und ihn an die Oberfläche zu bringen. Diese Hilfseinrichtung (40), die koaxial im vorderen Ende (7) der inneren Röhre (4) vorgesehen ist, kann eine Muffe (41) mit deformierbarer Wand (42) umfassen, die den Durchgang des Bohrkerns erlaubt, wenn sie sich in einem undeformierten Ausgangszustand befindet. Eine dichte Ringkammer (43) der Einrichtung (40) ist vorgesehen zwischen der inneren Röhre (4) und der deformierbaren Wand (42) der Muffe (41), wobei diese Kammer (43) in Verbindung steht durch ein oder mehrere Löcher (44) in der Wand der inneren Röhre (4) mit dem Kernbohrfluidum, das in dem Ablaufraum (5) fließt. Die Wand (42) ist derart gewählt, dass sie sich zum Inneren der inneren Röhre (4) deformieren kann, bis sie den Innenraum (45) derselben einschnürt und/oder fest verschließt, um einen Bohrkern zurückzuhalten, der sich darin befindet, unter dem Druck des Fluidums, der in der Ringkammer (43) erhalten wurde nach einer Steuerung des vorgenannten Druckes durch die gewählte Maximalrestriktion.
Das Kernbohrgerät (1) gemäß der Erfindung kann eine andere Art (Fig. 3) von Hilfseinrichtung (49) umfassen, die dazu bestimmt ist beispielsweise einen relativ glatten Durchgang am vorderen Ende (7) der inneren Röhre (4) bereitzustellen, insbesondere an der Stelle der bekannten Mittel (50), die verwendet werden zum Einschnüren und/oder Festhalten eines Bohrkerns, wie ein geschlitzter kegelstumpfartiger Ring. Die Hilfseinrichtung (49) kann umfassen, koaxial angeordnet im vorderen Ende (7) der inneren Röhre (4), eine verschiebbare Hülse (51), die den Durchgang eines Bohrkerns erlaubt und die in der Art eines Kolbens in einer Ringkammer (52) montiert ist, die sehr dicht ist und zwischen der inneren Röhre (4) und dieser Hülse (51) vorliegt. Die Kammer (52) steht in Verbindung über ein oder mehrere Löcher (53), die in der inneren Röhre (4) vorgesehen sind, mit dem Kernbohrfluid, das in dem Ablaufraum (5) zwischen der äußeren Röhre (3) und der inneren Röhre (4) verläuft. Die verschiebbare Hülse kann eine erste Position einnehmen (diese wird in Fig. 3 gezeigt), die zum vorderen Ende (54) des Kernbohrgerätes (1) verschoben vorliegt, und wird dort vorzugsweise durch einen Bolzen (55) blockiert, und sie kann verschoben werden bis zu einer zweiten Position, die vom Vorderende (54) des Kernbohrgerätes (1) beanstandet ist, unter dem Druck des Fluidums, der erhalten wird in der Ringkammer (52), die in Verbindung steht mit dem einen oder mehreren Löchern (53), nach der Erhöhung des Druckes durch die gewählte Maximalrestriktion. Dieses findet statt nachdem der mögliche Bolzen (55) die Hülse (51) unter Einwirkung des Druckes auf die Hülse (51) freigegeben hat. Dieser Bolzen (55) kann ein Blockierstift sein, der unter der Kraft eines gewählten Druckes zerbricht und auf eine Verschiebung der Hülse (51) hinwirkt.
Die Hülse 51 kann hintereinander entlang ihrer Länge von ihrem hinteren Ende bis zu ihrem vorderen Ende umfassen
- eine relativ dünne Wand (56), die einen offenen Bereich der Ringkammer (52) n der vorgenannten ersten Position abdeckt,
- einen ringförmigen Kragen (57), der als Kolbenkopf wirkt,
- einen relativ dicke Wand (58) zum Widerstand gegen den Fluidumsdruck und die mit der inneren Röhre (4) zusammenwirkt, um die Ringkammer (52) zu bilden, und
- eine vorzugsweise relativ dünne Wand (59), die dazu bestimmt ist in der inneren Röhre (4) diejenigen Mittel (50) gegenüber dem Bohrkern zu maskieren, die vorgesehen sind diesen zum Austritt aus dem Kernbohrloch einzuschüren.
Die innere Röhre (4) kann daher eine innere Schulter (60) umfassen, die dem Kragen (57) der Hülse gegenüberliegt und dazu bestimmt ist die Ringkammer (52) zu schließen. Die Dimension in Längsrichtung der Ringkammer (52) wird so gewählt, dass der Hub der Hülse (51) in dieser ein Entkoppeln der Mittel (50) erlaubt, die zum Einschnüren des Bohrkerns vorgesehen sind, damit diese wirken können.
Vorteilhafter weiser wird die Befestigung der inneren Röhre (4) an der äußeren Röhre (3) so bewerkstelligt, dass für den Fall eines Transportfehlers des Bohrkerns in der inneren Röhre (4), Letztere zurückgeschoben werden kann zum hinteren Ende des Kernbohrers (1). In diesem Fall ist es praktisch, dass die innere Röhre (14) und die äußere Röhre (3) Einschnürmittel (65) umfassen, die zusammenwirken, wenn die innere Röhre zurückgeschoben wird, sodass der Druck des Kernbohrfluidums erhöht wird. Eine solche Druckerhöhung kann auf der Erdoberfläche als Signal für einen Transportfehler in der inneren Röhre (4) interpretiert werden.
Die Einschnürmittel (65) können mit dem obengenannten Element (10) der inneren Röhre (4) kombiniert werden (Fig. 3 und 4) und/oder an dasjenige (11) der äußeren Röhre (3). Letztere umfasst vorzugsweise auf dem inneren Ringbuckel (11) eine ringförmige Fläche (66), die mit einem zusätzlichen äußeren Ringbuckel (6T) der inneren Röhre (4) zusammenwirkt, um die vorgenannte Einschnürung zu bewirken, wenn die innere Röhre (4) in der äußeren Röhre (3) von einem Bohrkern zurückgeschoben wird, wobei Letztere lediglich in der äußeren Röhre (3) mit einem Kugellager (25) aufgehängt ist, die durch den Fluidumsdruck mit Letzterer den Anschlag gebracht wird.
In der Fig. 2 werden die Einschnürmittel (65) gezeigt, wie sie auf der Seite des hinteren Endes der inneren Röhre (4) nahe der Aufhängung in der äußeren Röhre (3) angeordnet sind. Die Ablauflöcher (36) münden in den Ablaufraum (5) in der Nähe der Wand der äusseren Röhre (3). Oberhalb (gemäß der Zeichnung) der Ablauflöcher weist die Wand der äusseren Röhre (3) einen kleineren Durchmesser auf als unterhalb oder auf der Höhe der Ablauflöcher, wenn sie sich in einer relativen Position befinden, die einer gewöhnlichen Kernbohrposition der inneren Röhre (4) und der äusseren Röhre (3) entspricht. Nachdem die innere Röhre (4) auf einem Axiallager gelagert ist mit Anschlag an der äußeren Röhre (3), kommen dann, wenn die innere Röhre (4) zurück gedrückt wird im entgegengesetzten Sinn der Richtung S in der äußeren Röhre (3) als Folge eines Verklemmens eines Bohrkerns in der inneren Röhre (4) oder aus irgend einem anderen Grund, die Ablauflöcher (36) in den Bereich des kleinsten Durchmessers der äußeren Röhre (3). Eine Einschnürung des Fluidums findet statt und führt zu einer Erhöhung des Druckes und diese Erhöhung des Druckes kann erneut auf der Erdoberfläche interpretiert werden.
Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass gemäß der oben abgegebenen Erklärungen auch offenbart ist, dass die äußere Röhre (3) und die Bohrkrone (2) einen einzigen Aufbau bilden können, zumindest was die Funktionen der inneren Elemente davon betrifft. Daher können sich Elemente, die oben beschrieben wurden als gehörten sie zur äußeren Röhre (3), auch in der Bohrkrone (2) wiederfinden, sei es in den Zeichnungen oder in den nicht gezeigten Ausführungsformen.
Darüber hinaus kann die innere Röhre (4) Teile umfassen, die diese in der äußeren Röhre (3) über das Lager (25), die Fluidumgänge (33) usw. aufhängen.
Der oder die Bolzen (24), (55) können umfassen oder aufgebaut sein aus einem oder mehreren Körpern aus einem Material oder einem Querschnitt, die gewählt werden, um zu zerreißen unter der Wirkung des Druckes, der einer Deblockierung entspricht.
Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung in keiner Weise eingeschränkt ist auf beschriebene Ausführungsformen und dass Modifikationen ohne weiteres vorgesehen werden können, ohne den Rahmen der dieser Anmeldungen anliegenden Ansprüche zu verlassen.
Demgemäß umfasst in der Ausführungsformen der Fig. 6 der Bolzen (24) eine etwas andere verschiebbare Röhre (26).
Wenn die Kugel (32) auf dem Ventilsitz (31) dieser verschiebbaren Röhre (26) ankommt und wenn der Druck des Fluidums, der dort angewendet wird, den Blockierstift (30) zerbricht, setzt im Unterschied zu der oben beschriebenen Funktionsweise die verschiebbare Röhre (26) ihren Hub in Längsrichtung fort und drückt sich auf den Zylinder (22), um diesem dabei zu helfen die innere Röhre (4) in Richtung S zu bewegen.
Bevor die Kugel (32) in den Gang (33) geworfen wird, ergießt sich das Kernbohrfluidum vom Gang (33) durch den Ventilsitz (31) und die Ablauflöcher (36) bis zum Ablaufraum (5). Nachdem die Kugel (32) den Ventilsitz (31) geschlossen hat und die verschiebbare Röhre (26) ihren Hub beendet hat, fließt das Fluidum vom Gang (33) zu den Gängen (70) und anschließend über den Zwischenraum zwischen der äußeren Röhre (3) und der inneren Röhre (4) bis zum Ablaufraum (5).
Die Fig. 4 zeigt eine Kombination der Einschnürmittel (50) des Bohrkerns und Hilfseinrichtungen (49) und (40), die oben beschrieben wurden. Ausgehend vom vorderen Ende (54) des Kernbohrgerätes (1) findet man Einschnürmittel (50) und eine Hilfseinrichtung (49), die vorgesehen ist diese für einen Bohrkern zu maskieren, sodass dieser einen relativ glatten Durchgang findet und darüber eine weitere Hilfseinrichtung (40) mit einer oben beschriebenen Einschnürmuffe (41).
Die Fig. 5 zeigt eine Kombination, umgekehrt derjenigen von Fig. 4, der gleichen Einschnürmittel (50) des Bohrkerns und der Hilfseinrichtungen (49) und (40).
Die Fig. 1, 3, 4 und 5 zeigen die Erfindung für den Fall, dass ein Ende der inneren Röhre (75) sich in der Dicke verjüngt und in einer Ringkerbe (76) vorgesehen ist, die sich entlang der Achse des Kernbohrgerätes (1) in Richtung des Bodens des Bohrloches erstreckt. Die Fig. 7 zeigt die Erfindung in einer anderen Anordnung des Endes (75) der inneren Röhre in Bezug auf die Bohrung (77) der Bohrkrone (2), wobei dieses letzte Ende dadurch näher an den Boden des Bohrloches gebracht werden kann als dasjenige, das in der Rille (76) vorliegt.
1 Kernbohrgerät
2 Kernbohrkrone
3 äußere Röhre
4 innere Röhre
5 Ablaufraum
6 Restriktionsmittel für den Fluidumsdurchgang
7 vorderes Ende von 4
8 Steuerungsmittel
9 hinteres Ende von 4
10 Element der inneren Röhre 4
11 Element der äußeren Röhre 3
13 äußerer Ringbuckel von 10
14 innerer Ringbuckel von 11
22 Zylinder
23 Kolben
24 Bolzen
25 Kugellager
26 verschiebbare Röhre
27 Blockierkugeln
28 Ringkerbe oder -rille
29 äußerer Ringbuckel von 26
30 Blockierstift
31 Ventilsitz
32 Ventilkugel
33 Zuführgang
34 Gang/Gänge des Fluidums von 26
35 Gang/Gänge des Fluidums von 26
36 Ablaufloch/Ablauflöcher
37 Ansatz von 23
38 Langloch von 22
40 Hilfseinrichtung
41 Muffe
42 deformierbare Wand
43 Ringkammer
44 Loch/Löcher in 4
45 innerer Raum von 4
49 weitere Art von Hilfseinrichtungen
50 Mittel zum Einschnüren und/oder Festhalten eines Bohrkems
51 verschiebbare Hülse
52 Ringkammer
53 Loch/Löcher in 4
54 vorderes Ende von 1
55 Bolzen
56 Wand von 51
57 ringförmiger Kragen von 51
58 Wand von 51
59 Wand von 51
60 innere Schulter von 4
65 Einschnürmittel
66 kreisförmige Fläche von 11
67 zusätzlicher äusserer Hilfsbuckel von 4
70 Gang/Gänge
75 vorderes Ende der inneren Röhre 4
76 ringförmige Rille von 2
77 Bohrung von 2
S Vortriebsrichtung

Claims

1. Kernbohrgerät, insbesondere für die Erdölförderung, umfassend:

- eine Kernbohrkrone (2),

- eine äußere Röhre (3), die die Krone (2) hält, um diese in Rotation für das Kernbohren zu versetzen, und

- eine innere Röhre (4), die in der äußeren Röhre (3) montiert ist, um einen Bohrkern aufzunehmen, der von der Krone (2) ausgeschnitten wurde,

- einen Ablaufraum (5), der zwischen der äußeren Röhre (3) und der inneren Röhre (4) vorgesehen und bestimmt ist für den Durchfluß eines Kernbohrfluidums zum Boden eines Bohrloches während des Kernbohrens,

- Restriktionsmittel (6) zur Beschränkung des Fluidumdurchgangs, die vorgesehen sind in dem Ablaufraum (5) auf der Seite des vorderen Endes (7) der inneren Röhre (4) im Sinne der Vortriebsrichtung (S) bei einer Kernbohrung, und

- Steuerungsmittel (8), die vorgesehen sind, um von der Oberfläche aus die Restriktionsmittel (6) zu steuern, um einen Druck des Fluidums in Höhe der Restriktionsmittel (6) deutlich zu erhöhen,

- wobei die Steuerungsmittel (8) vorgesehen sind, um die innere Röhre (4) und die äußere Röhre (3) im Hinblick auf eine Steuerung der Beschränkung in Längsrichtung gegeneinander zu verschieben, wobei die innere Röhre (4) vorzugsweise in Richtung des vorderen Endes (54) des Kernbohrers (1) während dieser Steuerung verschoben wird,

dadurch gekennzeichnet, dass für ein Verschieben in Längsrichtung

- die Steuermittel (8) auf der Seite des hinteren Endes (9) der inneren Röhre (4) ein System aus Zylinder (22) und Kolben (23) mit einem Hub, der relativ beschränkt ist, umfassen, wobei der eine einstückig mit der inneren Röhre (4) und der andere mit der äußeren Röhre (3) ist,

- wobei ein Bolzen (24) den Kolben (23) in dem Zylinder (22) in einer Position blockiert, die einer gewählten Minimalrestriktion entspricht,

- wobei der Bolzen (24) derart vorgesehen ist, dass der Kolben (23) vom Zylinder (22) entblockiert wird, wenn ein bestimmter Druck des Kernbohrfluidums auf den Bolzen (24) angewendet wird, der größer ist als derjenige der Kernbohrung, wobei der relativ beschränkte Hub zwischen Kolben (23) und Zylinder (22) in Folge eines immer noch erhöhten Drucks die Restriktionsmittel (6) vom vorderen Ende (7) der inneren Röhre (4) in eine Position einer gewünschten maximalen Restriktion zubringt.

2. Kernbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Restriktionsmittel (6) des Durchgangs zu diesem Zweck ein Element (10) der inneren Röhre (4) und ein Element (11) der äußeren Röhre (3) umfassen, die zusammenwirken, um die steuerbare Beschränkung zu ermöglichen.

3. Kernbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

- Restriktionsmittel (6) des Durchgangs zu diesem Zweck ein Element (10) der inneren Röhre (4) und/oder ein Element (11) der äußeren Röhre (3) sowie ein Hilfselement umfassen, das vorgesehen ist zur Zusammenwirkung mit dem Element (10) der inneren Röhre (4) und/oder dem Element (11) der äußeren Röhre (3) im Hinblick auf die Steuerung der Beschränkung,

- Steuerungsmittel (8), die vorgesehen sind, um zu diesem Zweck die innere Röhre (4) und/oder die äußere Röhre (3) und/oder das Hilfselement gegeneinander zu verschieben.

4. Kernbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Steuerungsmittel (8) vorgesehen sind, um das Hilfselement in Längsrichtung gegenüber der inneren Röhre (4) und/oder der äußeren Röhre (3) im Hinblick auf die Steuerung der Beschränkung zu verschieben.

5. Kernbohrer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass

- mindestens eines der Elemente (10,11) der inneren Röhre (4) und der äußeren Röhre (3) ein Ringbuckel (13, 14) ist, dessen periphere gegen das andere Element der Röhre (11, 10) gewendete Oberfläche mit einer peripheren Oberfläche dieses anderen Elements (11, 10) zusammenwirkt, um die Beschränkung zu bilden.

6. Kernbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er koaxial im vorderen Ende (7) der inneren Röhre (4) angeordnet umfasst,

eine Muffe (41) mit deformierbarer Wand (42) die im undeformierten Zustand, den Durchgang eines Bohrkerns gestattet und

eine Ringkammer (43), die dicht zwischen der inneren Röhre (4) und der Wand (42) der Muffe (41) enthalten ist, wobei diese Kammer in Verbindung steht mit dem Kernbohrfluidum, das in dem Ablaufraum (5) zwischen der äußeren Röhre (3) und der inneren Röhre (4) verläuft, wobei die Wand (42) der Muffe (41) derart gewählt ist, dass sie sich zum Inneren der inneren Röhre (4) deformieren kann, bis sie den Innenraum (45) derselben einschnürt und/oder fest verschließt, um einen Bohrkern zurückzuhalten, der sich darin befindet, unter dem Druck des Fluidums, der in der Ringkammer (43) erhalten wurde nach einer Steuerung des vorgenannten Druckes durch die gewählte Maximalrestriktion.

7. Kernbohrer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er am vorderen Ende (7) der inneren Röhre (4) koaxial vorgesehen umfaßt

eine verschiebbare Hülse (51), die den Durchgang eines Bohrkerns erlaubt und die in der Art eines Kolbens (23) montiert ist in einer Ringkammer (52), die sehr dicht ist und zwischen der inneren Röhre (4) und dieser Hülse (51) vorliegt, wobei diese Kammer in Verbindung steht mit dem

Kernbohrerfluidum, das in dem Ablaufraum (5) zwischen der äußeren Röhre (3) und der inneren Röhre (4) verläuft, wobei die verschiebbare Hülse (51)

- eine erste Verschiebepostion einnehmen kann in Richtung des vorderen Endes (54) des Kembohrers (1) und vorzugsweise über einen Bolzen (55) blockiert werden kann, und

- verschoben werden kann bis zu einer zweiten Position, die vom Vorderende (54) des Kernbohrers (1) beabstandet ist, unter dem Druck des Fluidums, der erhalten wird in der Ringkammer (52) nach der Erhöhung des vorgenannten Druckes durch die gewählte Maximalrestriktion, nachdem der gegebenenfalls vorhandene Bolzen (55) die Hülse (51) freigegeben hat unter der Wirkung des Druckes auf diesen.

8. Kernbohrer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Hülse hintereinander entlang ihrer Länge mindestens umfasst,

-- einen ringförmigen Kragen (57), der als Kolbenkopf wirkt,

-- eine relativ dicke Wand (58) zum Widerstand gegen den Fluidumsdruck und die mit der inneren Röhre (4) zusammenwirkt, um die Dingkammer (52) zu bilden, und

-- eine vorzugsweise relativ dünne Wand (59), die dazu bestimmt ist in der inneren Röhre (4) diejenigen Mittel (50) gegenüber dem Bohrkern zu maskieren, die vorgesehen sind, diesen zum Austritt aus dem Kernbohrloch einzuschnüren,

-- wobei die innere Röhre (4) eine innere Schulter (60) umfasst, die dem Kragen (57) der Hülse gegenüberliegt, und bestimmt ist die Ringkammer (52) zu schließen,

-- wobei die Dimension in Längsrichtung der Ringkammer (52) so gewählt ist, dass der Hub der Hülse (51) in dieser ein entkoppeln der Mittel (50) erlaubt, die zum Einschnüren des Bohrkems vorgesehen sind.

9. Kernbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Befestigung der inneren Röhre (4) and der äusseren Röhre (3) bewerkstelligt wird so dass für den Falleines Transportfehlers des Bohrkerns in der inneren Röhre (4), Letztere zurückgeschoben werden kann zum hinteren Ende des Kernbohrers (1), und

- die innere Röhre (4) und die äussere Röhre (3) umfassen Einschnürmittel (65), die zusammenwirken, wenn die innere Röhre zurückgeschoben wird, so dass der Druck des Kernbohrfluidums erhöht wird.

10. Kernbohrer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnürmittel (65) mit dem oben genannten Element (10) der inneren Röhre (4) kombiniert sind und/oder an dasjenige (11) der äusseren Röhre (3), wobei vorzugsweise die äussere Röhre (3) als Element der Röhre (11) einen inneren Ringbuckel (14) umfasst

- dessen eine Seite, die dem hinteren Ende (9) der inneren Röhre (4) zugewandt ist, mit einem äusseren hinteren Ringbuckel (13) der inneren Röhre (4) zusammenwirkt zur Steuerung der Beschränkung nach einer Steuerung durch die Steuerungsmittel (8) der Beschränkung, und

- deren andere Seite (66), die dem vorderen Ende (7) der inneren Röhre (4) zugewandt ist, mit einem äusseren vorderen Ringbuckel (67) der inneren Röhre (4) zusammenwirkt, um das vorgenannte Einschnüren zu bewirken, wenn die innere Röhre (4) von einem Bohrkern zurückgeschoben wird.

11. Kernbohrer nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die vorgenannten Bolzen (24, 25) aufgebaut sind aus oder umfassen einen oder mehrere Körper, die ausgewählt sind, um zu zerreißen unter der Wirkung des Druckes, der der vorliegenden Entblockierung entspricht.