EP0242728B1 - Kernbohrwerkzeug für Gesteinsbohrungen - Google Patents

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EP0242728B1
EP0242728B1 EP87105301A EP87105301A EP0242728B1 EP 0242728 B1 EP0242728 B1 EP 0242728B1 EP 87105301 A EP87105301 A EP 87105301A EP 87105301 A EP87105301 A EP 87105301A EP 0242728 B1 EP0242728 B1 EP 0242728B1
Authority
EP
European Patent Office
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core
shaft
drilling fluid
inner pipe
drilling tool
Prior art date
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EP87105301A
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English (en)
French (fr)
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EP0242728A3 (en
EP0242728A2 (de
Inventor
Friedhelm Makohl
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Baker Hughes Oilfield Operations LLC
Original Assignee
Eastman Christensen Co
Eastman Teleco Co
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Publication date
Application filed by Eastman Christensen Co, Eastman Teleco Co filed Critical Eastman Christensen Co
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Publication of EP0242728A3 publication Critical patent/EP0242728A3/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/02—Fluid rotary type drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
    • E21B25/02—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors the core receiver being insertable into, or removable from, the borehole without withdrawing the drilling pipe

Definitions

  • the invention relates to a core drilling tool for rock drilling according to the preamble of claim 1.
  • the core device is connected via a universal joint to the stator of a drilling fluid-driven motor which works according to the Moineau principle.
  • the core device is permanently installed so that a core that has been drilled out can only be obtained after the tool has been taken up to the drilling platform and then dismantled.
  • the central passage for drilling fluid present in the stator of this tool forms a bypass to the working chambers of the motor and serves to supply drilling fluid to the interior of the core device before the drilling process starts, without starting the motor.
  • a core drilling tool which is driven by a turbine and in which a core tube insert can be brought up to the drilling platform through a central passage in the turbine by means of a safety catch with an otherwise installed drilling tool .
  • the invention has for its object to provide a core drilling tool that allows the extraction of cores by separately pulling the core device when using a drilling fluid motor with a helical toothed rotor and a corresponding stator according to the Moineau principle for driving the drill bit.
  • an embodiment of the core drilling tool according to the characterizing features of claim 1.
  • the core device By dimensioning the central passage of the shaft in comparison to the outer diameter of the core device, the core device can be pulled upward through the shaft, if necessary, or inserted into the operating position from top to bottom.
  • This feature also enables the core drilling tool to be used to extract multiple cores from the same borehole of an uncased seabed from a floating drilling platform.
  • the design of the inner diameter of the hollow stator and of the connecting element taking into account the outer diameter of the core tube and the eccentricity of the motor, enables the stator to describe the eccentric movement caused by the rotor and stator geometry, without coming into contact with the core tube and its central Interfering with location.
  • the locking device ensures the automatic axial fixation of the annular gap between the drill bit and the front end of the inner tube after it has reached the operating position by gravity or with additional support from the drilling fluid pumps.
  • the seals between the outer tube of the core tube and the inner wall of the shaft allow a flushing passage prevented by the interior of the stator, so that the entire drilling fluid stream has to make its way across the working space of the motor.
  • the core drilling tool comprises a shank 1, which can be connected to a drill string (not shown) via a threaded sleeve 2.
  • An outer tube 4 is rotatably mounted on the shaft 1 by means of a bearing arrangement 3 and carries a core drill bit or a core bit 5 at the lower end.
  • the shaft 1 has a central passage 6 with the inner diameter d1 and is connected at the lower end via a threaded connection 7 to a thin-walled, flexible sleeve 8 serving as a connecting member.
  • This sleeve is connected via a further threaded connection 9 to the hollow stator 10 of a drilling fluid driven motor 11.
  • the rotor 12 of this motor is located on the inside of the outer tube 4.
  • the rotor 12 and stator 10 are provided with helical teeth and are in engagement with one another to form a working space 47.
  • the engine works according to the so-called Moineau principle. If one of the two parts is fixed in its radial position in such a motor, the other part executes an eccentric path. Since in the present case the rotor 12 is fixed radially by the bearing of the outer tube 4 by means of the bearing arrangement 3, the stator 10 must describe this path. The corresponding radial displacement with respect to the shaft 1 while at the same time preventing a rotational movement is made possible by the flexible thin-walled sleeve 8.
  • the diameter d2 of the stator 10 and the flexible thin-walled sleeve 8 is larger by the value of the eccentricity e of the motor 11 than the diameter d1 of the central passage 6 in the shaft 1. This ensures that the diameter of the envelope of the eccentric movement of the stator 10 has approximately the same diameter d3 as the central passage 6 of the shaft 1 with the diameter d1.
  • a core device 13 is arranged within the central passage 6 of the shaft 1 and in the interior formed by the flexible sleeve 8, the rotor 12 and the lower part of the outer tube 4.
  • the core device 13 comprises an inner tube 14, the lower end face 15 of which adjoins an inwardly extending shoulder 17 of the core bit 5 to form a gap 16 for the passage of drilling fluid.
  • a latching device 18 is used for axially fixing the core device 13.
  • the locking fingers 23 are designed as a segmented catch mandrel 27 and can be overlapped with a sleeve of a catch tool and released from the ras in the circumferential groove 25 by being pressed together.
  • the core device 13 can then be brought up to the drilling platform by means of a wire rope through the motor 11, the flexible thin-walled sleeve 8, the shaft 1 and the remaining drill pipe.
  • the inner tube 14 of the core device 13 is coupled to the latching device 18 by a rotary bearing 28.
  • This pivot bearing 28 enables a relative rotation between the inner tube 14 with respect to the shaft 1 if the inner tube 14 is blocked by a core that has grown into it, but the linkage and thus the shaft 1 are to be rotated as well. A relative rotation within the locking device 18, which could lead to premature wear of the locking elements, is thereby avoided.
  • the inner tube 14 carries at the upper end a check valve device 29, consisting of a central bore 30, a ball 31 used to close the central bore 30 and radial bores 32.
  • the check valve device 29 brings about drilling fluid compensation between the interior of the inner tube 14 and a space that between the inner tube 14 and the interior of the flexible thin-walled sleeve 8 and the stator 10 ago. This space communicates with the annular space 44 located below the engine.
  • the check valve device 29 prevents drilling fluid from constantly flowing through the inner tube 14 from top to bottom and thereby washing out the core. Conversely, however, it enables the one growing into the inner tube 14 Core displaced drilling fluid to emerge from the inner tube 14.
  • the outer tube 4 is provided with centering sleeves 33 which center and stabilize the inner tube 14. These centering sleeves 33 have axial drilling fluid channels 34.
  • a flood valve 35 is arranged between the lower centering sleeve 33 and the core drill bit 5 and axially clamped between spacers 36.
  • the flood valve 35 has a first lower region 37, which widens conically from bottom to top, a second central cylindrical region 38, a third transition region 39 on a smaller diameter with rounded transitions from the end face to the lateral surface of a subsequent fourth cylindrical region 40, one Transition to a further smaller diameter and a fifth region 41, which widens conically from bottom to top.
  • the importance of the flood valve 35 is to swirl the cuttings contained in the drilling fluid flowing in and up through the core drilling bit 5 into the core drilling tool when pulling the core device 13 and to further entrainment and possible penetration into the motor 11 prevent. The swirling takes place by the drilling fluid flowing past the correspondingly configured regions 37 to 41 of the flood valve 35.
  • the core drilling tool according to the invention can be lowered with or without a core device 13 into a borehole or onto the sea floor. If it is lowered without a core device 13, after reaching the bottom of the borehole or the seabed, the core device 13 is let into the strand and retracted by gravity or by means of the drilling fluid pumps. Because during this process the flow channel of the drill pipe and drilling fluid located in the central passage 6 of the shaft 1 can emerge unhindered through the core drill bit 5, the motor 11 is not set in motion.
  • the drilled rock core enters the inner tube 14 and displaces the drilling fluid located in the inner tube 14, via the check valve device 29 in the annular space formed between the inner tube 14 and the flexible thin-walled sleeve 8 and the stator 10.
  • a catch tool located on a wire rope is pumped down via the flushing channel of the drill pipe and the central passage 6 of the shaft 1, which overlaps when the catch mandrel 27 is reached and the catch fingers 23 are pressed inward and the catch device 18 is released.
  • core tube is now pulled by means of the rope, core springs 45 located in the lower region of the inner tube 14 penetrate into the drilled core and separate it from the rock base when the core is pulled further.
  • the core device 13 can now be pulled upwards and the core drilled can be examined.
  • the core drilling process can then be continued with a further core device 13 or after removal of the core with the same core device 13 after it has been inserted into the core drilling tool as already described.
  • a completely similar core device 13 one can also be used in which the inner tube 14 was unscrewed from a thread connection 46 by the rotary bearing 28 and the latching device 18 and the latter parts were joined together with a new inner tube 14.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kernbohrwerkzeug für Gesteinsbohrungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einem aus der DE-A-29 53 873 bekannten Werkzeug ist die Kernvorrichtung über ein Universalgelenk mit dem Stator eines bohrspülungsgetriebenen Motors, der nach dem Moineau Prinzip arbeitet, verbunden. Die Kernvorrichtung ist fest eingebaut, so daß ein erbohrter Kern erst nach einem Aufholen des Werkzeugs zur Bohrplattform und nachfolgender Demontage gewonnen werden kann. Der bei diesem Werkzeug im Stator vorhandene zentrale Durchgang für Bohrspülung bildet einen Bypass zu den Arbeitskammern des Motors und dient dazu, dem Innenraum der Kernvorrichtung Bohrspüllung vor Beginn des Bohrvorganges ohne Inbetriebsetzen des Motors zuzuführen.
  • Aus den US-A-3,055,440 und US-A-3951 219 ist außerdem ein Kernbohrwerkzeug bekannt, das mit einer Turbine angetrieben wird und bei dem ein Kernrohreinsatz durch einen zentralen Durchgang in der Turbine mittels einer Fangvorrichtung bei ansonsten eingebautem Bohrwerkzeug zur Bohrplattform heraufgeholt werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kernbohrwerkzeug zu schaffen, das bei Verwendung eines Bohrspülungsmotors mit einem schneckenförmig verzahnten Rotor und einem entsprechenden Stator nach dem Moineau-Prinzip zum Antrieb der Bohrkrone die Gewinnung von Kernen durch gesondertes Ziehen der Kernvorrichtung ermoglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Ausgestaltung des Kernbohrwerkzeugs gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Bemessung des zentralen Durchganges des Schaftes im Vergleich zum Aussendurchmesser der Kernvorrichtung läßt sich die Kernvorrichtung bei Bedarf durch den Schaft hindurch nach oben ziehen oder von oben nach unten in die Betriebsposition einführen. Diese Eingenschaft ermöglicht auch den Einsatz des Kernbohrwerkzeugs bei der Gewinnung mehrerer Kerne aus demselben Bohrloch einer unverrohrten Meeresgrundbohrung von einer schwimmenden Bohrplattform aus. Die Auslegung des Innendurchmessers des hohlen Stators sowie des Verbindungsgliedes unter Berücksichtigung des Außendurchmessers des Kernrohres sowie der Exzentrizität des Motors ermöglicht dem Stator, die durch die Rotor- und Statorgeometrie bedingte exzentrische Bewegung zu beschreiben, ohne dabei mit dem Kernrohr in Berührung zu kommen und dessen zentrale Lage zu beeinträchtigen. Die Rastvorrichtung gewährleistet die automatische axiale Fixierung des ringförmigen Spalts zwischend er Bohrkrone und der stirnseitigen Begrenzung des Innenrohres, nachdem dieses durch Schwerkraft oder mit zusätzlicher Unterstützung der Bohrspülungspumpen in die Betriebslage gelangt ist. Durch die Dichtungen zwischen dem Kernrohrausßenmantel und der Schaftinnenwand wird ein Spülungsdurchtritt durch den Innenraum des Stators verhindert, so daß der gesamte Bohrspülungsstrom den Weg über den Arbeitsraum des Motors zu nehmen hat.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6. In der Nachstehenden Beschreibung ist in Verbindung mit der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung dargestellt.
  • Das Kernbohrwerkzeug umfaßt einen Schaft 1, der über eine Gewindehülse 2 mit einem nichtdargestellten Bohrstrang verbindbar ist. Auf dem Schaft 1 ist mittels einer Lageranordnung 3 ein Außenrohr 4 drehbar gelagert, das am unteren Ende einen Kernbohrmeißel oder eine Kernbohrkrone 5 trägt. Der Schaft 1 weist einen zentralen Durchgang 6 mit dem Innendurchmesser d1 auf und ist am unteren Ende über eine Gewindeverbindung 7 mit einer als Verbindungsglied dienenden dünnwandigen, flexiblen Hülse 8 verbunden. An diese Hülse schließt sich über eine weitere Gewindeverbindung 9 der hohle Stator 10 eines bohrspülungsgetriebenen Motors 11 an. Der Rotor 12 dieses Motors befindet sich auf der Innenseite des Außenrohres 4. Rotor 12 und Stator 10 sind mit einer schneckenförmigen Verzahnung versehen und stehen unter Bildung eines Arbeitsraumes 47 miteinander in Eingriff. Der Motor arbeitet nach dem sogenannten Moineau-Prinzip. Wird bei einem solchen Motor einer der beiden Teile in seiner radialen Position fixiert, so vollführt der andere Teil eine exzentrische Bahn. Da im vorliegenden Fall der Rotor 12 durch die Lagerung des Aussenrohres 4 mittels der Lageranordnung 3 radial fixiert ist, muß der Stator 10 diese Bahn beschreiben. Die entsprechende radiale Verlagerung gegenüber dem Schaft 1 unter gleichzeitiger Verhinderung einer Rotationsbewegung wird durch die flexible dünnwandige Hülse 8 ermöglicht.
  • Der Durchmesser d2 des Stators 10 sowie der flexiblen dünnwandigen Hülse 8 ist um den Wert der Exzentrizität e des Motors 11 größer als der Durchmesser d1 des zentralen Durchganges 6 im Schaft 1. Dadurch wird erreicht, daß der Durchmesser der Einhüllenden der exzentrischen Bewegung des Stators 10 etwa den gleichen Durchmesser d3 aufweist, wie der zentrale Durchgang 6 des Schaftes 1 mit dem Durchmesser d1.
  • Innerhalb des zentralen Durchganges 6 des Schaftes 1 sowie des von der flexiblen Hülse 8, dem Rotor 12 und dem unteren Teil des Aussenrohrs 4 gebildeten Innenraum ist eine Kernvorrichtung 13 angeordnet. Die Kernvorrichtung 13 umfaß ein Innenrohr 14, dessen untere stirnseitige Begrenzung 15 unter Bildung eines Spalts 16 für den Durchtritt von Bohrsprülung sich an einen nach innen erstreckenden Absatz 17 der Kernbohrkrone 5 anschließt. Zur axialen Fixierung der Kernvorrichtung 13 dient eine Rastvorrichtung 18. Diese besteht aus einem im Durchmesser abgesetzten zylindrischen Körper 19, der mit seiner Stirnfläche 20 gegen eine Stirnfläche 21 eines ebenfalls im Durchmesser abgesetzten Schaftbereichs 22 des zentralen Durchgangs 6 im Schaft 1 zur Anlage kommt sowie auf dem Umfang um die Zentralachse herum gleichmäßig verteilten Rastfingern 23, die mit Ansätzen 24 in eine umlaufende Nut 25 des zentralen Durchgangs 6 eingreifen und gegen die Stirnfläche 27 der Nut zur Anlage kommen. Wird die Kernvorrichtung zum Einführen in das Kernbohrwerkzeug abgesenkt oder herabgepumpt, so werden die Rastfinger 23 durch die Wandungen des Spülungsraums im Bohrgestänge sowie des zentralen Durchgangs 6 des Kernbohrwerkzeugs solange zusammengedrückt bis die Kernvorrichtung 13 die in der Zeichnung dargestellte Position erreicht hat und die Rastfinger 23 sicht mit ihren Ansätzen 24 in die umlaufende Nut 25 aufspreizen können. An ihrem oberen Ende sind die Rastfinger 23 als segmentierter Fangdorn 27 ausgebildet und können mit einer Hülse eines Fangwerkzeugs übergriffen und durch Zusammendrücken aus der Ras in der umlaufenden Nut 25 gelöst werden. Die Kernvorrichtung 13 kann dann mittels eines Drahtseils durch den Motor 11, die flexible dünwandige Hülse 8, den Schaft 1 sowie das übrige Bohrgestänge zur Bohrplattform heraufgeholt werden.
  • Das Innenrohr 14 der Kernvorrichtung 13 ist mit der Rastvorrichtung 18 durch ein Drehlager 28 gekoppelt. Dieses Drehlager 28 ermöglicht eine Relativdrehung zwischen dem Innenrohr 14 gegenüber dem Schaft 1, wenn das Innenrohr 14 durch einen hineingewachsenen Kern blockiert ist, das Gestänge und damit der Schaft 1 aber mitgedreht werden soll. Eine Relativdrehung innerhalb der Rastvorrichtung 18, die zu einem vorzeitigen Verschleiß der Rastelemente führen könnte, wird dadurch vermieden.
  • Das Innenrohr 14 trägt am oberen Ende eine Rückschlagventilvorrichtung 29, bestehend aus einer zentralen Bohrung 30, einer zum Verschließen der zentralen Bohrung 30 dienenden Kugel 31 sowie Radialbohrungen 32. Die Rückschlagventilvorrichtung 29 führt einen Bohrspülungsausgleich zwischen dem Innenraum des Innenrohrs 14 und einem Raum herbei, der zwischen dem Innenrohr 14 und dem Innenraum der flexiblen dünnwandigen Hülse 8 sowie des Stators 10 her. Dieser Raum steht mit dem unterhalb des Motors gelegenen Ringraum 44 in Verbindung. Die Rückschlagventilvorrichtung 29 verhindert, daß Bohrsprülung ständig das Innenrohr 14 von oben nach unten durchströmt und dabei den Kern auswäscht. Umgekehrt ermöglicht es aber der von dem in das Innenrohr 14 hineinwachsenden Kern verdrängten Bohrspülung aus dem Innenrohr 14 auszutreten. Im Bereich unterhalb des Rotors 12 ist das Aussenrohr 4 mit Zentrierhülsen 33 versehen, die das Innenrohr 14 zentrieren und stabilisieren. Diese Zentrierhülsen 33 weisen axiale Bohrspülungskanäle 34 auf.
  • Zwischen der unteren Zentrierhülse 33 und der Kernbohrkrone 5 ist ein Flutungsventil 35 angeordnet und zwischen Distanzkörpern 36 axial verspannt. Das Flutungsventil 35 weist einen ersten unteren, sich konusförmig von unten nach oben erweiternden Bereich 37, einen zweiten mittleren zylindrischen Bereich 38, einen dritten Übergangsbereich 39 auf einem kleineren Durchmesser mit abgerundeten Übergängen von der Stirnfläche zum Mantelfläche eines sich anschließenden vierten zylindrischen Bereich 40, einen Übergang auf einen weiteren kleineren Durchmesser sowie einen fünften, sich konusförmig von unten nach oben erweiternden Bereich 41 auf. Die Bedeutung des Flutungsventils 35 besteht darin, beim Ziehen der Kernvorrichtung 13 das Bohrklein, das in der durch die Kernbohrkrone 5 in das Kernbohrwerkzeug hinein-und aufwärtsströmende Bohrspülung enthalten ist, zu verwirbeln und an der weiteren Mitnahme und einem eventuellen Eindringen in den Motor 11 zu hindern. Die Verwirbelung erfolg durch das Vorbeiströmen der Bohrspülung an den entsprechend ausgestalteten Bereichen 37 bis 41 des Flutungsventils 35.
  • Das erfindungsgemäße Kernbohrwerkzeug kann mit oder ohne Kernvorrichtung 13 in ein Bohrloch oder auf den Meeresgrund abgesenkt werden. Wird es ohne Kernvorrichtung 13 abgesenkt, so wird nach Erreichen der Bohrlochsohle bzw. des Meeresgrundes die Kernvorrichtung 13 in den Strang eingelassen und durch Schwerkraft oder mittels Unterstützung der Bohrspülungspumpen eingefahren. Da während dieses Vorganges die im Strömungskanal des Bohrgestänges sowie im zentralen Durchgang 6 des Schaftes 1 befindliche Bohrspülung ungehindert durch die Kernbohrkrone 5 austreten kann, wird der Motor 11 nicht in Bewegung gesetzt. Sobald die Kernvorrichtung 13 seine Betriebsstellung erreicht hat, in der die Stirnfläche 20 des zylindrischen Körpers 19 mit der Stirnfläche 21 im Rastbereich 22 des Schaftes 1 zur Anlage kommt, rasten die Ansätze 24 auf den Rastfingern 23 hinter einer Stirnfläche 26 der umlaufenden Nut 25 ein und fixieren die Kernvorrichtung 13 axial. Gleichzeitig wird mittels einer Dichtung 42 auf dem zylindrischen Körper 19 der Strömungsweg durch die flexible dünnwandige Hülse 8 und den Stator 10 unterbrochen. Die bohrspülung gelangt nunmehr über Einlaßkanäle 43 innerhalb des Schaftes in einen zwischen dem Schaft 1 und der flexiblen dünnwandigen Hülse 8 einerseits und dem Aussenrohr 4 anderer seits gebildeten Ringraum. Dieser ist im oberen Bereich durch die Lageranordnung 3 abgeschlossen und geht im unteren Bereich in den Arbeitsraum 47 des bohrspülungsgetriebenen Motors 11 über. Wird der Zufluß von Bohrspülung aufrechterhalten, so durchströmt die Bohrspülung den Arbeitsraum 47 unter Relativdrehung des Rotors 12 gegenüber dem Stator 10 und gelangt in den Ringraum 44, der zwischen dem Aussenrohr 4 und dem Innenrohr 14 des Kernrohrs 13 gebildet ist. Von dort aus fließt die Bohrspülung weiter durch axiale Bohrspülungskanäle 34 in den Zentrierhülsen 33 und durch das Flutungsventil 35 in Richtung der Kernbohrkrone 5 und tritt schließlich durch den zwischen der stirnseitigen Begrenzung 15 des Innenrohrs 14 und des Absatzes 17 der Kernbohrkrone 5 gebildeten Spalt 16 aus der Kernbohrkrone 5 aus. Mit zunehmendem Bohrfortschritt tritt der erbohrte Gesteinskern in das Innenrohr 14 ein und verdrängt die in dem Innenrohr 14 befindliche Bohrspülung, die über die Rückschlagventilvorrichtung 29 in den zwischen dem Innenrohr 14 und der flexiblen dünnwandigen Hülse 8 und dem Stator 10 gebildeten Ringraum aus.
  • Soll der erbohrte Kern gezogen werden, so wird über den Spülungskanal des Bohrgestänges und den zentralen Durchgang 6 des Schaftes 1 ein an einem Drahtseil befindliches Fangwerkzeug abwärts gepumpt, das bei Erreichen des Fangdorns 27 diesen unter Einwärtsdrücken der Rastfinger 23 übergreift und die Rastvorrichtung 18 löst. Wird mittels des Seils nunmehr am Kernrohr gezogen, so dringen im unteren Bereich des Innenrohrs 14 befindliche Kernfedern 45 in den erbohrten Kern ein und trennen ihn bei weiterem Ziehen von dem Gesteinssockel. Die Kernvorrichtung 13 kann nunmehr nach oben gezogen und der erbohrte Kern untersucht werden. Der Kernbohrvorgang kann danach mit einer weiteren Kernvorrichtung 13 oder nach Entnahme des Kerns mit derselben Kernvorrichtung 13 fortgesetzt werden, nachdem diese wie bereits beschrieben in das Kernbohrwerkzeug eingefügt wurde. Statt einer vollständig gleichartigen Kernvorrichtung 13 kann auch eine solche verwen der werden, bei der das Innenrohr 14 an einer gewindeverbindung 46 von dem Drehlager 28 und der Rastvorrichtung 18 abgeschraubt wurde und die letztgenannten Teile mit einem neuen Innenrohr 14 zusammegefügt wurden.

Claims (6)

1. Kernbohrwerkzeug für Gesteinsbohrungen, bestehend aus einem am oberen Ende mit einem Bohrstrang verbindbaren, einen zentralen Durchgang (6) aufweisenden Schaft (1), einem auf dem Schaft (1) drehbar gelagerten Außenrohr (4), das am unteren Ende eine Bohrkrone (5) trägt, einem bohrspülungsgetriebenen Motor (11) mit einem schneckenförmig verzahnten, auf der Innenseite des Außenrohrs (4) angeordneten Rotor (12) und einem mit der Rotorverzahnung in Eingriff stehenden und einen Arbeitsraum (47) bildenden, schneckenförmig verzahnten hohlen Stator (10), der mittels eines hohlen Verbindungsgliedes (8) drehsteif aber radial verlagerbar mit dem unteren Ende des Schafts (1) verbunden ist, wobei der Schaft (1) und das Verhindungsglied (8) zusammen mit dem Außenrohr (4) einen Ringraum begrenzen, der über Einlaßkanäle (43) mit dem zentralen Durchgang (6) des Schaftes (1) in Verbindung steht, im oberen Bereich abgeschlossen ist, im unteren Bereich in den Arbeitsraum (47) des bohrspülungsgetriebenen Motors (11) übergeht und einen Teil des axialen Strömungsweges der Bohrspülung bildet, sowie bestehend aus einer Kernvorrichtung (13) mit einem Innenrohr (14), dessen untere stirnseitige Begrenzung (15) sich unter Einhaltung eines den Durchtritt von Bohrspülung ermöglichenden ringförmigen Spaltes (16) der Bohrkrone (5) anschließt und drehentkoppelt innerhalb des Außenrohrs (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Durchgang (6) des Schaftes (1) mindestens im oberen Bereich einen solchen Durchmesser (d1) aufweist wie der größte Außendurchmesser der Kernvorrichtung (13), die Innendurch messer (d2) des hohlen Stators (10) und des Verbindungsgliedes (8) mindestens so groß sind wie der Außendurchmesser des Innenrohrs (14) zuzüglich der Exzentrizität (e) des Motors (11), und die Kernvorrichtung (13) am oberen Ende mit einer Rastvorrichtung (18) zur lösbaren axialen Fixierung innerhalb des Schaftes (1) versehen ist, die in Raststellung mit einem zylindrischen Körper (19) und einer Dichtung (42) den Durchtritt von Bohrspülung durch zentralen Durchgang (6) im Schaft (1) unterhalb der Einlaßkanäle (43) zumindest mindert und einen Fangdorn (27) bildende Rastelemente (23,24) umfaßt.
2. Kernbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (14) über ein Drehlager (28) an die Rastvorrichtung (18) angekoppelt ist.
3. Kernbohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (14) am oberen Ende eine Rückschlagventilvorrichtung (29) trägt, welche über Bohrungen (30,32) einen Bohrspülungsausgleich zwischen dem Innern des Innenrohrs (14) und einem Raum schafft, der von dem Innenrohr (14) und der Innenseite des hohlen Verbindungsgliedes (8) und des Stators (10) begrenzt ist und mit einem unterhalb des Motors (11) gelegenen Ringraum (44) in Verbindung steht.
4. Kernbohrwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (4) im Bereich unterhalb des Rotors (12) mit axiale Bohrspülungskanäle (34) aufweisenden Zentrierhülsen (33) für das Innenrohr (14) versehen ist.
5. Kernbohrwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (4) zwischen den Zentrierhülsen (33) und der Bohrkrone (5) ein ringförmiges Flutungsventil (39) enthält, das einen ersten unteren, konusförmig von unten nach oben erweiternden Bereich (37), einen zweiten mittleren, zylindrischen Bereich (38), einen dritten Übergangsbereich (39) auf einen kleineren Durchmesser mit abgerundeten Übergängen von der Stirnfläche zur Mantelfläche, einen sich anschließenden vierten zylindrischen Bereich (40), und einen sich mit kleinerem Durchmesser an diesen anschließenden fünften, konusförmig von unten nach oben erweiternden Bereich (41) aufweist.
6. Kernbohrwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Verbindungsglied als dünnwandige, flexible Hülse (8) ausgebildet ist.
EP87105301A 1986-04-19 1987-04-10 Kernbohrwerkzeug für Gesteinsbohrungen Expired - Lifetime EP0242728B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3613265 1986-04-19
DE19863613265 DE3613265A1 (de) 1986-04-19 1986-04-19 Kernbohrwerkzeug fuer gesteinsbohrungen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0242728A2 EP0242728A2 (de) 1987-10-28
EP0242728A3 EP0242728A3 (en) 1989-02-22
EP0242728B1 true EP0242728B1 (de) 1992-03-11

Family

ID=6299063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP87105301A Expired - Lifetime EP0242728B1 (de) 1986-04-19 1987-04-10 Kernbohrwerkzeug für Gesteinsbohrungen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4773489A (de)
EP (1) EP0242728B1 (de)
CA (1) CA1285550C (de)
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