DE942083C - Verfahren zur Bestimmung der Neigung und des Streichens der von einem Bohrloch durchstossenen Formationen und Vorrichtung zur Gewinnung von Seitenwandbohrkernen zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung der Neigung und des Streichens der von einem Bohrloch durchstossenen Formationen und Vorrichtung zur Gewinnung von Seitenwandbohrkernen zur Durchfuehrung des Verfahrens

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DE942083C
DE942083C DEN7324A DEN0007324A DE942083C DE 942083 C DE942083 C DE 942083C DE N7324 A DEN7324 A DE N7324A DE N0007324 A DEN0007324 A DE N0007324A DE 942083 C DE942083 C DE 942083C
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Basil Osborne Prescott
James Ernest Wilson
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Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
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Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/02Determining slope or direction
    • E21B47/026Determining slope or direction of penetrated ground layers

Description

  • Verfahren zur Bestimmung der Neigung und des Streichens der von einem Bohrloch durchstoßenen Formationen und Vorrichtung zur Gewinnung von Seitenwandbohrkernen zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der orientierten Lage unterirdischer Formationen, und sie betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Neigung und des Streichens unterirdischer Schichten, durch die sich ein Bohrloch erstreckt.
  • Um die erforderlichen Angaben für eine vollständige Vermessung zur Auffindung möglicherweise Öl erzeugender Bodenformationen zu gewinnen, ist es erwünscht, die Neigung und das Streichen von Formationen zu ermitteln, durch die sich ein Bohrloch- erstreckt. In der Vergangenheit war es möglich, die Neigung bzw. Schräglage unterirdischer Formationen dadurch zu ermitteln, daß man einen Teil des Bohrloches mit einem Kernbohrer bohrte, um Kerne zu erhalten, die Angaben über die verschiedenen durchstoßenen Schichten lieferten. ° Die Winkelstellung der unterirdischen Formationen in bezug auf - die Waagerechte läßt sich durch die Untersuchung bzw. Messung mit Hilfe von Bohrkernen leicht bestimmen, wenn die Neigung des Bohrloches bekannt ist. Der Bohrkern ermöglicht jedoch nicht die Messung der Neigung und des Streichens der Formationen, solange man nicht einen orientierten Kern sowie Angaben über die Neigung des Bohrloches gewonnen hat. Eine genaue Bestimmung der Neigung und.des Streichens einer Formation ist jedoch selbst dann äußerst schwierig, wenn ein orientierter Kern gleichachsig mit dem Bohrloch gebohrt wird, da -der geringe Durchmesser des Kerns eine genaue Messungverhindert. Außerdem ist es oft erwünscht, Untersuchungen hinsichtlich der Neigung und des Streichens von Formationen durchzuführen, nachdem eine Bohrung bereits gebohrt worden ist; in diesem Falle ist es unmöglich, einen gleichachsig mit dem Bohrloch liegenden Kern zu gewinnen.
  • Ein Zweck der Erfindung besteht daher darin, Vorrichtungen zu schaffen, die es ermöglichen, aus einer gemeinsamen Schichtung einer Erdformation und vorzugsweise in annähernd der gleichen Höhe aus einem einzigen die Schichtung durchdringenden Bo'hrloc'h eine Mehrzahl von Seitenwandkernen zu gewinnen, die es erlauben, die Neigung und das Streichen der-durch die Bohrung durchstoßenen Formationen leicht zu ermitteln.
  • Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung von Mitteln, die durch ein Bohrrohr hindurch in' das Gehäuse einer drehbaren Seitenwand-Kernbohrvorrichtung, die an das untere Ende des Bohrloches angesetzt ist, eingebracht werden, um das Gehäuse der Kernbohrvorrichtung um einen vorbestimmten Winkel in einer waagerechten Ebene zu verdrehen, wodurch es ermöglicht wird, nacheinander eine Mehrzahl von Seitenwandkernen zu gewinnen, die im wesentlichen in der gleichen Höhe eines einzigen Bohrloches liegen, ohne das es erforderlich ist, das Bohrrohr aus der Bohrung zu entfernen.
  • Die geometris@dhe Lage einer Ebene im Raum läßt sich aus den Schnittwinkeln zwischen der Ebene (oder anderen zu der ursprünglichen Ebene parallelen Ebenen) und jeder von drei Linien bekannter Lage bestimmen, wenn diese Linien nicht zueinander parallel sind. Entsprechend kann man die Winkellage einer unterirdischen Formation aus den Schnittwinkeln zwischen den Schichtungsebenen der Formation und jeder von drei nicht parallelen Linien bekannter Lage ermitteln, wobei diese Winkel mittels von der Hauptbohrung ausgehenden Hilfskernbohrungen. bestimmt werden, oder aber mit Hilfe von Messungen an derjenigen Stelle, an der die parallelen Schichtüngsebenen. der Formation mindestens drei Linien bekannter Orientierung; die nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen, schneiden. Es ist daher ein weiterer Zweck der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, von einem gemeinsamen Niveau einer Bohrung aus Kerne bekannter Lage zu gewinnen, wobei die Achsen dieser Kerne im wesentlichen von .dem gleichen Punkt auf der Achse des Bohrloches ausgehen und miteinander und mit der Achse des Bohrloches vorbestimmte Winkel bilden. Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch einen in besonderer Weise ausgeführten Kernbohrteil, an dessen unterem Ende eine Orientierungsvorrichtung befestigt ist; Fig. 2 zeigt eine teilweise als Längsschnitt gezeichnete Ansicht einer Vorrichtung, die dazu dient, das untere Ende des in Fig. i dargestellten Kernbohrerteils um einen vorbestimmten Winkel zu verdrehen; . Fig. 3 ist eine Ansicht einer Kernbohrvorrichtung, die sö ausgeführt ist, daß sie in den in Fig. i dargestellten Kernbohrerteil eingeführt werden und teilweise in radialer Richtung aus dem Kernbohrerteil herausragen kann; Fig. q. zeigt irn Grundriß eine Formation, aus der drei Seitenwandkerne entnommen worden sind, wobei die Achsen der Kerne um i2o° gegeneinander versetzt sind.
  • Wie aus Fig: i hervorgeht, urnfaßt die zur Gewinnung einer Mehrzahl von Kernen aus Erdformationen dienende Vorrichtung einen hohlen Bohrro'hrstrang i i, der sich von der Erdoberfläche aus nach unten erstreckt; am unteren Ende des Bohrrohres ist ein Abschnitt besonderer Ausführung befestigt, der ein rohrförmiges Antriebsteil i2 und ein als Ablenkkeil ausgeführtes Gehäuse 1.2" umfaßt. Das Ablenkkeilgehäuse 12, kann am unteren Ende durch eine Kappe oder andere geeignete Mittel verschlossen sein; vorzugsweise ist jedoch an dem Ablenkkeilgehäuse 12a ein langgestrecktes rohrförmiges Gehäuse 13 befestigt, das zur Aufnahme einer Orientierungsvorrichtung oder einer mit einem Neigungsmesser kombinierten Orientierungsvorrichtung eingerichtet ist. Da solche Orientierungsvorrichtungen dein Fachmann auf dem Gebiet des Bohrens und Vermessens von Bohrungen bekannt sind, und da der Aufbau und die Arbeitsweise dieser Vorrichtungen nicht einen Teil der Erfindung darstellen, werden sie im folgenden nicht näher beschrieben; sie werden vielmehr in den Figuren durch das in der Mitte des Gehäuses 13 angeordnete Element 1q. schematisch dargestellt. Bei Verwendung von Orientierungsvorrichtungen, die photographische Filme enthalten, wird der ringförmige Raum zwischen der Orientierungsvorrichtung 1q. und dem Gehäuse -i3 mit einem geeigneten hitzebeständigen Isolierstoff 15 gefüllt, wobei diese Füllung am oberen Ende durch einen aus dem gleichen. Material bestehenden Stopfen 16 verversdhlossen wird, um den Film und das Instrument vor den hohen Temperaturen zu. schützen, die in dem Bohrloch auftreten könnten. Das untere Ende des Gehäuses 13 ist durch eine Kappe 17 verschlossen.
  • Das in Fig. i dargestellte aus den Einheiten 12, und 12" bestehende besondere Glied des Bohrgestänges und die Seitenwand-Kernbohrvorrichtung 18 (Fig. 3) sind in bekannter Weise ausgeführt und können hinsichtlich Konstruktion und Arbeitsweise denjenigen, Vorrichtungen ähneln, die in. den USA.-Patentschriften 2 494 932 und 2 510 386 von C. O. D e n i i n g und anderen vom 17. Januar 1950 bzw. vom 6. Juni 195o beschrieben sind. Die Antriebsvorrichtung 12 ist mit dem Bohrgestänge i i bei i9 durch Gewinde verbunden und besitzt an ihrer Innenwand eine Mehrzahl von in ' Abständen angeordneten Rippen 22; die sich in axialer Richtung längs eines Teils der Bohrung erstrecken.
  • Die Antriebsvorrichtung 12 und die Ablenkkeilvorricht,ung 12a -sind durch eine bei -2o allgemein angedeutete Wälzlageranordnung drehbar miteinander verbunden, wobei die Wälzlageranordnung durch eine in das obere Ende der Ablenkkeilvorrichtung 12" eingeschraubte Brille 21 in ihrer Lage gehalten wird. Auf diese Weise entsteht zwischen. dem Bohrgestänge i i und dem A_ blenkkeilgehäuse 12, eine drehbare Verbindung,' so daß die Ablenkkeilvorrichtung in einem Bohrloch durch den Antriebsteil drehbar unterstützt werden kann.
  • Die Ablenkkeilvorrichtung 12a umfaßt ein rohrförmiges Gehäuse 23, in dessen' Wandung in der Nähe des unteren Endes ein Schlitz 24 vorgesehen ist. Der Schlitz 24 ist etwas weiter als der Durchmesser des Bohrers 25 (Fig.3) der Kernhohrvorrichtung 18. An der Außenseite des Gehäuses 23 .(Fig. i) sind eine oder mehrere nach außen ragende Längsrippen 26 und 27 befestigt, die dazu dienen, die Ablenkkeilvorrichtung 12" in einer Bohrung zu zentrieren. Es ist ersichtlich, däß die Zentrierrippen 26 und 27 bei einer abgeänderten Ausführungsform auch an der Außenwand des Gehäuses 13, das am unteren Ende der Ablenkkeilvorrichtung i2, angebracht ist, befestigt sein können.
  • Innerhalb des unteren Endes der Bohrung der Ablenkkeilvorrichtung 12" ist gegenüber dem Schlitz 24 eine Ablenkplatte 28 angeordnet, die nach unten in Richtung auf den Boden des Schlitzes 24 geneigt ist. Die Ablenkplatte 28 ist innerhalb der Bohrung der Ablenkkeilvorrichtung 12" starr befestigt und dient dazu, den Bohrkopf 25 (Fig. 3) der Kernbohrvorrichtung 18 während der Kernbohrarbeiten durch den Schlitz 24 (Fig. i) hindurch nach außen abzulenken.
  • Innerhalb der Bohrung sind an der Innenwand des Gehäuses 23 in der Nähe des oberen Endes des Gehäuses mehrere axiale Rippen 31 ausgebildet bzw. befestigt, und diese Rippen erstrecken sich über einen beträchtlichen Abschnitt der Länge der Bohrung; sie dienen einem im folgenden noch zu erläuternden Zweck. Innerhalb der Bohrung der Antriebsvorrichtung 12 ist ein ringförmiges Sitzteil 32 fest angeordnet.
  • Die bei dem 'hier beschriebenen Verfahren verwendete und in Fig. 3 dargestellte Kernbohrvorrichtung 18 ist als Seitenwand-Kernrohr umlaufender Ausführung bekannt. Allgemein gesprochen, umfaßt die Vorrichtung 18 einen Kernbohrer 25, ein Kernrohr 33 und einen aus mehreren Abschnitten zusammengesetzten Antriebsschaft, der seinerseits aus einem Schaft bzw. einem rohrförmigen oberen Abschnitt 34 und einem rohrförmigen unteren Abschnitt 35 besteht. Diese beiden Abschnitte sind miteinander durch eine durch die Bezugsziffer 36 allgemein angedeutete Gelenkkupplung miteinander verbunden, während das Kernrohr 33 mit dem unteren Ende des Abschnitts 35 durch eine ähnliche Gelenkkupplung 37 verbunden ist. Obwohl in Fig. 3 nur ein Zwischenabschnitt 35 des Antriebsschaftes dargestellt ist, ist es ersichtlich, daß auch eine größere Zahl solcher Abschnitte verwendet werden kann. Ebenso kann das Kernrohr 33 mit dem oberen rohrförmigen Abschnitt 34 durch andere biegsame Mittel, beispielsweise durch einen biegsamen Rohrabschnitt, der in den USA.-Patentschriften 2 402 003, 2515 365 und :2515 366 von J. A. Z u b 1 i n dargestellten Ausführung, verbunden sein, wobei das Wort »biegsam« in der vorliegenden Beschreibung wie auch in den Patentansprüchen verwendet wird, um alle Ausführungsformen einzuschließen.
  • Der Körper der Kernbohrvorrichtung 18 besitzt außen einen ringförmigen Bund 38, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß sich dieser Bund auf das in Fig. i dargestellte Sitzteil 32 auflegen kann. In der Nähe des oberen Endes der Kernbohrvorrichtung 18 (Fig. 3) ist an dieser Vorrichtung ein in Längsrichtung verlaufender, radial nach außen ragender Ansatz 41 befestigt, der so ausgebildet ist, -daß er zwischen den Innenrippen 22 der Antriebsvorrichtung 12 (Fig. i) arbeiten kann. Das obere Ende der Kernbohrvorrichtung 18 ist mit einem Fangkopf 42 ausgerüstet, der so ausgeführt ist, daß an ihm ein Greif- bzw. Fangwerkzeug angreifen kann, das an einem Draht durch das Bohrgestänge i i hindurch heruntergelassen wird. In den Wänden der Kernbdhrvorrichtung können eine oder mehrere Öffnungen 43 und 43a (Fig. 3) vorgesehen sein, um die Zirkulation eines strömenden Mittels während der Kernbohrarbeiten zu ermöglichen.
  • Gemäß dem hier beschriebenen Verfahren zur Bestimmung der Neigung- und des Streichens von Formationen ist es erforderlich, das Ablenkkeilgehäuse 12a (Fig. i) um eine senkrechte Achse um einen vorbestimmten Winkel zu verdrehen. Um diesen Arbeitsgang durchzuführen, ist das in Fig.2 dargestellte zum Verdrehen dienende Werkzeug 44 vorgesehen. Das Werkzeug 44 besitzt einen Fangkopf 45, der es ermöglicht, das Werkzeug mit Hilfe eines Drahtes, der mit einem zum Absenken in das Bohrgestänge eingerichteten Fangwerkzeug (nicht dargestelilt) versehen ist, leiclht innerhalb des Bohrgestänges i i abzusenken bzw. es aus dem Bohrgestänge zu entfernen.
  • Das zum Verdrehen dienende Werkzeug 44 umfaßt ein langgestrecktes, rohrförmiges Gehäuse 46, in dem ein langgestreckter Kolben 47, dessen unterer Abschnitt 47" einen etwas größeren Durchmesser aufweist, gleitend angeordnet ist. In die Innenwand des Gehäuses 46 sind zwei Verriegelungen 5o und 51 mit federbelasteten Kugeln derart eingelassen, daß die Verriegelungen in eine ringförmige Nut 52 eingreifen, die in die Außenfläche des oberen Abschnitts des Kolbens 47 eingeschnitten ist. Wenn sich der Kolben 47 in der zurückgezogenen Stellung befindet, greift die obere Verriegeleng 5o in die Nut 52 ein, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die zweite Verriegelung 51 greift in die Nut 52 4ein, nadhdem der Kolben 47 um den gewünschten Winkel verdreht worden ist. - Es ist ersichtlich, daß beliebige andere geeignete Anschlagmittel an Stelle der Kugelverriegelungen 5o und 51 verwendet werden können, um die Bewegung des Kolbens 47 in beiden Ridhtungen zu. begrenzen.
  • An der Außenseite des unteren verdickten Abschnitts 47" des Kolbens 47 ist eine schraubenlinienförmige Nut 53 bzw. ein Teil einer solchen Nut ausgebildet (bzw. in die Außenfläche eingeschnitten) ; diese Nut 53 erstreckt sieh in Umfangsrichtung über einen Winkel, der demjenigen Winkel entspricht, um den der Kolben 47 innerhalb seines Gehäuses 46 verdreht werden soll. Wenn es beispielsweise erwünsdht ist, daß der Kolben 47 gegenüber der Stellung des Gehäuses 46 um einen Winkel von 1200 verdreht wird, muß sich die schraubenlinienförmige Nut 53 über ein Drittel des Umfanges des Kolbens 47 erstrecken, wie es @ in Fig. 2 dargestellt ist. Soll der Kolben jedoch nur um go° verdreht werden, darf sich die Nut 53 nur über ein Viertel des Umfanges des Kolbens erstrecken.
  • An der Innenwand des Gehäuses 46 ist ein Führungsstift 54 derart befestigt, daß er sich in radialer Richtung in die Nut 53 des Kolbens erstreckt: Wenn sich der Kolben in axialer Richtung gegenüber seinem Gehäuse 46 bewegt, folgt der Stift 54 der Nut 53 und bewirkt dadurch, daß der Kolben verdreht wird. In der Gehäuses 46 sind in der Nähe des oberen Endes dieses Gehäuses Öffnungen 55 und 56 vorgesehen, um zu ermöglichen, daß ein unter Druck stehendes Mittel in das Gehäuse eintritt und einen Druck auf die Oberseite des Kolbens 47 ausübt.
  • In die Wand des Gehäuses 46 ist ein sich in Längsrichtung erstreckender und nach -außen ragender Anschlag bzw. Lappen 6o . derart eingesetzt; daß dieser Anschlag zurückziehbar ist. Der Anschlag 6o ist in die Wand des Gehäuses eingelassen und wird normalerweise durch eine oder mehrere Federn 61, die durch eine Stützplatte 62 oder andere geeignete Mittel in ihrer Lage gehalten werden, in die in Fig. 2 dargestellte äußere Stellung gedrückt. Ein ähnlicher 'zurückziehbarer Anschlag 63 ist in das untere Ende des Kolbens 47, eingelassen; dieser Anschlag wird durch eine Feder 64 nach außen vorgespannt.
  • Bei der Bestimmung der Neigung und des Streichens von Formationen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden _ unter Verwendung einer umlaufenden Vorrichtung 18 zur Entnahme von Seitenwandbohrkernen -(Fig. 3), die jeweils gleichzeitig nur einen. Bohrkern erbohrt, drei Seitenwändbohrkerne gewonnen. Um eine genaue Bestimmung der Neigung und des Streichens zu ermöglichen, müssen folgende Werte bekannt sein: 1. der Winkel, den jeder einzelne Bohrkern mit der Achse des Bohrloches bildet; 2. der Neigungswinkel der Achse des Bohrloches gegenüber der Senkrechten; 3. die von den Achsen der drei Bohrkerne eingeschlossenen Winkel; 4. mindestens die Orientierung des ersten entnommenen Bohrkerns; obwohl es vorzuziehen ist, wenn die Orientierung sämtlicher drei Bohrkerne bekannt ist.
  • Zum Betrieb der hier beschriebenen Vorrichtung wird ein Bohrgestänge i i gemäß der Darstellung in Fig. i zusammengestellt, wobei der in besonderer Weise ausgeführte Abschnitt, der die Bauteile 12 und 12Q umfaßt, am unteren Ende des Bohrgestänges ii befestigt wird; ferner wird in dem an den erwähnten Bohrgestängeabschnitt angehängten Bauteil 13 ein -Mehrfachschuß-Vermessungsgerät der Bauart Eastman (multiple-shot Eästman surveying instrument) untergebracht. Mehrfachschuß-Vermessttngs eräte, die dem Fachmann auf dem Gebiet des W@iederbringens von Bohrungen bekannt sind, besitzen Mittel zur periodischen Aufzeichnung der Orientierung desjenigen Instruments, an dem sie befestigt sind, und sie dienen zur Aufzeichnung der Neigung der Bohrung, in die das erwähnte Instrument abgesenkt wird. Wenn das rohrförmige Gehäuse 13 mit dem Ablenkkeilgehäuse 12, fest verbunden ist, bleibt die Winkelstellung des Bohrgestänges gegenüber der Orientierungsvorrichtung 14 unverändert. Das Azimut des Ablenkkeilgehäuses 12Q kann somit für dessen ursprüngliche Stellung innerhalb eines Bohrloches aus dem durch das Vermessungsgerät 14 aufgezeichneten Azinvut bestimmt. oder berechnet werden.
  • Sobald das Bohrgestänge ii und der in besonderer .Weise ausgeführte Abschnitt 12-12Q an derjenigen Stelle des Bohrloches hängen bzw: verankert sind, an der eine Reihe von Seitenwandbohrker.nen entnommen werden. @so11, kann man die Kernbohrvorrichtung r8 (Fig. 3) durch das Bohrgestänge i i hindurch herunterfallen lassen oder sie an einem Draht innerhalb des Bohrgestänges absenken. Der Schneidkopf 2,5 des Kernrohres 33 stößt dann gegen die Ablenkplatte 28 der Ablenkkeilvorrichtung 12Q, die das Kernrohr 3-3 durch den Schlitz 24 hindurch in Richtung auf die Wand des Bohrloches ablenkt. Dann wird das Bohrgestänge einschließlich der rohrförmigen Bauteile ii und i2 gedreht, während die Ablenkkeilvorrichtung 12" dadurch an einer Drehung gehindert wird, daß der Kernbohrkopf 25 an der Formation angreift. Der Bohrkern wird durch die Schneidwirkung des Kopfes 25 gewonnen, der zusammen mit der ganzen Anordnung 18 gedreht wird, da der Ansatz 41 in die Rippen 22 des umlaufenden Bauteils 12 eingreift.
  • Sobald die Kernbohrvorrichtung ihre Stellung in der * Antriebsvorrichtung 12 eingenommen hat, -führt man an der Mündung des Bohrloches mit Hilfe einer Pumpe (nicht dargestellt) ein unter Druck stehendes Mittel in das Bohrgestänge i 1 ein, um einen Druck auf die Oberseite der Kernbohrvorrichtung auszuüben. Dieser Druck bewegt die Kernbohrvorrichtung 18 allmählich nach unten, während die Vorrichtung gedreht wird, und der Bohrkopf 25 (Fig. 3) erzeugt in der Seitenwand des Bohrloches 71 (Fig. 5) eine Bohrung.7o (Fig. 5), während die Bohrung des Kernrohres 33 einen zylindrischen Kern (nicht dargestellt) aufnimmt, dessen Durchmesser ebenso groß ist wie der Innendurchmesser des ringförmigen Kernbohrers 25. Während der Kernbohrarbeiten kann eine Flüssigkeit durch die Öffnungen 43 und 43a (Fig. 3) der Kernbohrvorrichtung 18 hindurchgepumpt werden, um am Umfang des Kernbohrers 25 auszuströmen.
  • Sobald der Kernbohrer das Ende seiner Bewegung nach unten erreicht hat, legt sich der ringförmige Anschlag 38 (Fig.3) der Kernbohrvorrichtung 18 auf die ringförmige Sitzfläche 32 (Fig. i) der Antriebsvorrichtung 12 auf, um eine weitere Abwärtsbewegung der Kernbohrvorrichtung 18 zu verhindern. Nunmehr wird die Drehbewegung des Bohrgestänges i i unterbrochen, und man läßt einen Draht (nicht dargestellt), der mit einer zum Angreifen an dem Fangkopf 42 (Fig. 3) eingerichteten Verriegelung versehen ist, durch das BohTgestämge i i (Fig. i) herunter, woraufhin die Kernbohrvorrichtung 18 (Fig. 3) an die Oberfläche gezogen und aus dem Bohrgestänge i i entfernt wird.
  • Dann läßt man das zum Verdrehen dienende Werkzeug 44 (Fig.2) durch das Bohrgestänge hindurch herunterfallen (bzw. man läßt das Werkzeug an einem Draht herunter), so daß das Werkzeug in den in besonderer Weise ausgeführten Abschnitt 12-12a gelangt, wobei der obere Ansatz 6o in eine der Nuten 22 (Fig. i) an der Innenwand der Antriebsvorrichtung 12 eingreift, während der untere Ansatz 63 (Fig. 2) in eine der Nuten 31 (Fig. i) in dem Ablenkkeilgehäuse 12" eingreift. Während des Durchtritts des zum Verdrehen dienenden Werkzeugs 44 (Fig. 2) durch das Bohrgestänge i i (Fig. i) werden die Ansätze 6o und 63 entgegen dem Druck der Federn 61 bzw. 64 in die zugehörigen Aussparungen hineingedrückt, so daß sie im wesentlichen mit der Oberfläche des Werkzeugs 44 bündig sind, bis sie jeweils den oberen Enden der Nuten 22 bzw. 31 gegenüberstehen.
  • Wenn sich das zum Verdrehen dienende Werkzeug 44 innerhalb des Bohrgestängeabschnitts 12-12a befindet, wird Druckflüssigkeit nach unten durch. das Bohrgestänge i i (Fig. i) und durch die Öffnungen 55 und 56 (Fig. 2) in das Werkzeug 44 hineingepumpt. Die Druckflüssigkeit wirkt auf die Oberseite des Kolbens 47 und drückt- diesen nach unten, so daß er die Kugelverriegelung 5o entriegelt. Der Kolben 47 bewegt sich in axialer Richtung innerhalb seines Gehäuses 46 weiter, wobei sich der Stift 54 längs der Nut 53 bewegt und dadurch bewirkt, daß sich der Kolben um den gewünschten Winkel dreht, beispielsweise um 12o°, d. h., diese Drehung ist beendet, sobald der Stift 54 das obere Ende der Nut 53 erreicht hat.
  • Da der untere Ansatz 63 des zum Verdrehen dienenden Werkzeugs 44 (Fig. 2) an den Rippen 31 (Fig. i) des Ablenkkeilgehäuses 12" angreift, bewirkt eine Drehung des Kolbens 47 des Werkzeugs 44 eine entsprechende Drehung des Ablenkkeilgehäuses 12a um die zugehörigen Kugellager 20, so daß der Schlitz 24 auf einen anderen Sektor der Bohrlochwandung eingestellt wird; um einen zweiten Kern zu bohren. Die Orientierungsvorrichtung 14, die unterhalb der Ablenkkeilvorrichtung 12" mitgeführt wird, dreht sich zusammen mit dem Teil 12" und verzeichnet somit das Azimut in dfer neuen Stellung.
  • Dann wird das zum Verdrehen dienende Werkzeug 44 mit Hilfe eines Drahtes aus dem Abschnitt 12-12a herausgezogen, und die Kernbohrvorrichtung 18 (Fig.3) wird erneut durch das Bohrgestänge i i hindurch in den Abschnitt 12-12a hinein abgesenkt, woraufhin ein zweiter Kern gebohrt wird, so daß eine zweite Bohrung 72 entsteht, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Die Arbeitsgänge zum Verdrehen und Bohren eines Kernes werden dann ein drittes Mal wiederholt, wobei zuerst das zum Verdrehen dienende Werkzeug 44 in den Abschnitt 12-12a eingeführt wird, um das Ablenkkevlgehäwse 12, um einen weiteren Winkel von 12o° zu drehen; dann wird das Werkzeug 44 entfernt und durch die Kernbohrvorrichtung 18 ersetzt, um in der bereits beschriebenen Weise eine dritte sich radial ,nach außen erstreckende und nach unten neigende Bohrung 73 (Fig. 4) zu bohren.
  • DerWinkel , den die Achsen der einzelnen Kerne mit der Achse des Abschnitts 12-12a einschließen, ist stets gleich, und dieser Winkel ist durch denjenigen Winkel bekannt, unter dem die Ablenkplatte 28 des Ablenkkeilgehäuses 12" geneigt ist. Wenn die Achse des Bohrloches von der Senkrechten abweicht, wird ihre Neigung durch einen Neigungsmesser, der in der Orientierungsvorrichtung, enthalten sein kann, gemessen.
  • Die orientierten Bohrkerne, die sich in der oben beschriebenen Weise mit Hilfe einer umlaufenden Kernbohrvorrichtung gewinnen lassen, besitzen eine erhebliche Länge und weisen sauber geschnitteneOberflächen auf; sie sind daher im allgemeinen solchen Seitenwandbohrkernen überlegen, die mit Hilfe von Kerngewinnungsvorrichtungen hergestellt werden, die die Kerne nicht aus der Formation herausschneiden, sondern sie aus dem Material herausstechen. Aus einer Untersuchung der Bohrkerne, die mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens gewonnen sind, ergibt sich somit deutlich die Abgrenzungslinie zwischen zwei Schichten bzw. Lagen der unterirdischen Formation sowie der Winkel zwischen dieser Linie und der Achse des Bohrkernes, wobei dieser Winkel leicht gemessen werden kann. Da die gegenseitige Lage der Bohrkerne im Raum aus den während der Kernbohrarbeiten gewonnenen Angaben bestimmt werden kann und da der aus den Bohrkernen ersichtliche Winkel zwischen jedem der Bohrkerne und der Ebene einer Formationsschichtung an dem Bohrkern gemessen werden kann, läßt sich die Winkellage der unterirdischen Schichten, aus denen die Bohrkerne gewonnen wurden, leicht bestimmen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wurde in bezug auf die vorzugsweise anzuwendende Arbeitsweise beschrieben, bei der Bohrkerne in im wesentlichen gleicher Höhe des Bohrloches entnommen werden; es ist jedoch ersichtlich, daß zahlreiche Bohrlöcher eine Formation bzw. Formationen durchstoßen, die eine parallele Schichtung aufweisen. In Gebieten, in denen eine parallele Schichtung gegeben ist, lassen sich das Streichen und die Neigung der Formationen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens leicht bestimmen, wobei die orientierten Kerne in erheblichen Abständen voneinander längs der senkrechten Achse des Bohrloches entnommen werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE:- 1. Verfahren zur Bestimmung der Neigung und des Streichens der von einem Bohrloch durchstoßenen Formationen, dadurch gekennzeichpet, daß in der zu untersuchenden Tiefe etwa vom gleichen Punkt auf der Achse des Bohrloches aus im vorbestimmten spitzen Winkel zur Bohrlochachse und in vorbestimmteM Winkel voneinander entfernt mindestens drei Seitenwandbohrkerne ausgebohrt werden und mit Hilfe bekannter Instrumente die Orientierung mindestens eines dieser Seitenwandbohrkerne und die Neigung der Bohrlochachse in der untersuchten Tiefe gemessen bzw. aufgezeichnet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung jedes Seiteriwandbohrkernes gemessen bzw. aufgezeichnet wird.
  3. 3. Vorrichtung zur Gewinnung von Seitenwandbohrkernen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, die ein am Ende des Bohrgestänges drehbar angebrachtes Rohrgehäuse mit einem Ablenkkeil und einen durch das Bohrgestänge absenkbaren und wieder hochziehbaren, durch den Ablenkkeil in vorbestimmtem Winkel in Richtung auf die Bohrlochwandung ablenkbaren biegsamen Kernbohrerschaft umfaßt, der auf seiner Außenfläche mindestens einen Vorsprung aufweist, mit welchem er zur Mitnahme mit einer von mehreren parallel zur Achse verlaufenden Nuten in der Bohrung des Bohrgestänges in Eingriff kommt, gekennzeichnet durch eine abwechselnd mit dem Kernbohrerschaft absenkbare und wieder hochziehbare Vorrichtung (q.q.) zum Verdrehen des rohrförmigen Ablenkkeilgehäuses (12Q) um einen vorbestimmten Winkel, die einen Zylinder (q.6) mit einer gegen den .Druck von Federn (61) in die -,-Zylinderwand versenkbaren und mit einer der Nuten (22) in der Bohrung des Bohrgestänges (11, 12) zusammenwirkenden Nase (6o) und einen Kolben (q.7) mit einer gegen den Druck von Federn (6q:) versenkbaren Nase (63) umfaßt, welche mit einer von im Ablenkkeilgehäuse (12Q) vorgesehenen, parallel zur Achse verlaufenden Nuten (31) zusammenwirkt, und bei der Kolben und Zylinder mit schraubenförmiger Führungsnut (53) bzw. Führungsstift (5q.) versehen sind, die bei einer axialen Verschiebung des Kolbens, welche -mittels eines durch die Bohrung des Bohrgestänges (11) und am oberen Ende des Zylinders vorgesehene Bohrungen (55, 56) zugeführten Druckmittels bewirkt werden kann, eine vorbestimmte Verdrehung des Kolbens gegenüber dem Zylinder.und damit des Ablenkkeilgehäuses (12Q) gegenüber dem Bohrgestänge (1i, 12) bewirken. . q.. Vorrichtung, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im rohrförmigen Ablenkkeilgehäuse (12Q) eine an sich bekannte Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen der Orientierung des Ablenkkeilgehäuses vorgesehen ist.
DEN7324A 1952-06-16 1953-06-14 Verfahren zur Bestimmung der Neigung und des Streichens der von einem Bohrloch durchstossenen Formationen und Vorrichtung zur Gewinnung von Seitenwandbohrkernen zur Durchfuehrung des Verfahrens Expired DE942083C (de)

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