EP0338367A2 - Kernbohrwerkzeug - Google Patents
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- EP0338367A2 EP0338367A2 EP89106285A EP89106285A EP0338367A2 EP 0338367 A2 EP0338367 A2 EP 0338367A2 EP 89106285 A EP89106285 A EP 89106285A EP 89106285 A EP89106285 A EP 89106285A EP 0338367 A2 EP0338367 A2 EP 0338367A2
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- 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
- E21B25/16—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors for obtaining oriented cores
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- 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
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/01—Devices for supporting measuring instruments on drill bits, pipes, rods or wirelines; Protecting measuring instruments in boreholes against heat, shock, pressure or the like
- E21B47/013—Devices specially adapted for supporting measuring instruments on drill bits
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- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/26—Storing data down-hole, e.g. in a memory or on a record carrier
Definitions
- the invention relates to a core drilling tool in an embodiment according to the preamble of claim 1, as is known for example from GB-PS 1 134 203.
- the invention has for its object to provide a core drilling tool of the generic type with which, in addition to rock samples, data can also be supplied from the borehole, with the aid of which the efficiency of the core drilling process can be increased.
- the arrangement of the measuring unit in the upper area of the core tube part of the inner tube, which is non-rotatable relative to the outer tube, not only enables permanent data acquisition, processing and storage, largely independent of interference from the drilling process, but also data transmission to one independent of an expansion of the outer tube and the drill pipe above-ground information recipients, either intermittently or, if necessary, continuously.
- a particularly simple intermittent delivery of determined, processed and stored data takes place in connection with the winding of the core tube for extracting a drilled core.
- a measuring unit which can be detached from the core tube part by means of a special catching tool and can be brought to light independently of this, which only presupposes an annular basic design of the carrier part of the inner tube.
- the measuring unit can be coupled to a pressure pulse generator, with the aid of which sensors, which can be ascertained above the surface and ascertained data of the measuring unit, can generate corresponding pressure pulses in the drilling fluid.
- Measuring units for recording selected data in a borehole are known in principle, but form either separately by means of a rope or the like. units that can be lowered into a borehole and that are permanently assigned to a drilling tool and can only be recovered with this during a round trip (US Pat. Nos. 4,161,782, 4,389,792 and 4,499,955).
- Fig. 1 illustrates a schematic representation of a drilling rig with a derrick 1 and a drilling platform 2 with a rotary table (not shown in detail) which can be set in rotation by a drive for a drill pipe string 3 which extends down to a core drilling tool 5 in a borehole 4.
- the core drilling tool 5 comprises an outer tube 6, which is connected at its upper end via connection means, not shown, e.g. Screw thread connections, is connected to the lower end of the drill pipe string 3 and at its lower end to a core drill bit 7.
- connection means not shown, e.g. Screw thread connections
- the core drilling tool comprises an inner tube 8, which forms a separate unit that can be brought to light, is designed in its lower region as a receptacle for a progressively drilled core 9 and in its upper region a measuring unit 10 for the on-site detection, processing and storage of borehole, Drilling core and / or drilling process parameter data is provided.
- the inner tube 8 and the measuring unit 10 assigned to it can be found together hydraulically by means of the drilling fluid, but the inner tube 8 can also be pulled up by a traction means 11, which can be coupled to the upper end of the inner tube 8 by means of a safety device 12, the above ground runs onto a winding drum 13 which can be set in rotation by means of a drive (not shown).
- the outer tube 6 of the core drilling tool 5 consists of several tube sections 14, 15 which are screwed together at 16 and connected to the core bit 7 by means of a screw connection 17.
- the inner tube 8 comprises a support part 18, which is supported in the outer tube 6 and rotates with it, as well as a core tube part 20 which is non-rotatably suspended from it by means of a bearing 19 relative to the outer tube 6 and which, in the example shown, consists of the parts 23, 24 and 21 screwed together at 21 and 22 respectively 25 is composed.
- the two parts 23, 24 of the core tube part 20 together enclose the measuring unit 10 correspondingly arranged in the upper region of the core tube part 20, while the lower part 25 forms the receptacle for a drilled core 9.
- the inside of the lower part 25 of the core tube part 20 is connected to the annular space via a passage 27, this connection being interrupted by a valve ball 28 during core drilling operation.
- the measuring unit 10 comprises, for example, a measured value recording unit 29 with a plurality of measured value recorders 30, only one of which is illustrated, a processing unit 31 for data and a storage unit 32 for their Storage.
- the measuring unit 10 comprises a supply unit 33 for its energy supply, which in the example shown is formed by a set of rechargeable electric batteries. Instead, an electrical generator that can be driven by a drilling fluid can also be provided as the supply unit 33.
- rechargeable batteries which is generally preferred for reasons of cost, it goes without saying that batteries of a design are used which take into account underground operation, in particular the temperature conditions.
- the measuring unit may have an area shielded by a thermal protector 34 for receiving heat sensitive components, e.g. microprocessors, etc., but instead it is also possible to equip the respective heat-sensitive components with a separate heat protection device.
- a thermal protector 34 for receiving heat sensitive components, e.g. microprocessors, etc., but instead it is also possible to equip the respective heat-sensitive components with a separate heat protection device.
- measurement transducers 30 are preferably used for the detection of borehole temperature, borehole inclination, borehole azimuth, drilling progress, drilling pressure, torque, rotational speed, rock quality, core gain, core progress, core jamming, core orientation and / or core quality, and that of the measuring values Participants 30 each recorded data are processed according to predetermined programs in the processing unit 31 and stored in the storage unit 32 in an unprocessed and / or processed form.
- the measuring unit 10 can be removed from the upper area of the core tube part 20 after the inner tube 8 has been pulled open and the data can be taken from the measuring unit 10 via its communication connection 34, at the same time resetting the measuring unit 10 can go hand in hand for a new work cycle.
- continuous data transmission is also conceivable, namely when the measuring unit 10 is coupled to a pressure pulse generator (not shown) for generating pressure pulses in the drilling fluid, which are measured data that can be measured using sensors.
- a permanent data transmission is also conceivable via a line, which can be arranged in this when using a traction means 11 which can be connected to the inner tube 8 by means of the catching device 12.
- the catching device 12 and the measuring unit 10 can have connecting means that engage in data transmission when the inner tube 8 is caught, e.g. those that enable inductive transmission.
- the safety device 12 with its traction means 11 can be in Engage with the inner tube 8 to ensure continuous data transmission.
- an intermittent data transmission to the surface information recipient in the course of pulling on the inner tube 8 is sufficient.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernbohrwerkzeug in einer Ausbildung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise aus der GB-PS 1 134 203 bekannt ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kernbohrwerkzeug gattungsgemäßer Art zu schaffen, mit dem neben Gesteinsproben auch Daten aus dem Bohrloch lieferbar sind, mit deren Hilfe die Effizienz des Kernbohrvorganges erhöht werden kann.
- Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Kernbohrwerkzeug mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Hinsichtlich wesentlicher weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 14 verwiesen.
- Die Anordnung der Meßeinheit im oberen Bereich des relativ zum Außenrohr unverdrehbaren Kernrohrteils des Innenrohrs ermöglicht nicht nur eine ständige, von Störeinflüssen des Bohrvorganges weitgehend unabhängige Datenerfassung, -verarbeitung und -speicherung, sondern auch eine von einem Ausbau des Außenrohres und des Bohrgestänges unabhängige Datenübertragung zu einem übertägigen Informationsempfänger, und zwar entweder intermittierend oder im Bedarfsfalle auch stetig. Eine besonders einfache intermittierende Ablieferung ermittelter, verarbeiteter und gespeicherter Daten erfolgt in Verbindung mit dem Aufziehen des Kernrohrs für die Zutageförderung eines erbohrten Kerns. Eine andere, vom Zutagefördern des Innenrohrs unabhängige Möglichkeit zur obertägigen Ablieferung von Daten verwirklicht eine Meßeinheit, die mittels eines besonderen Fangwerkzeugs aus dem Kernrohrteil lösbar und von diesem unabhängig zutage förderbar ist, was lediglich eine ringförmige Grundgestaltung des Trägerteils des Innenrohres voraussetzt. Zum Zwecke einer intermittierenden oder auch ständigen Datenübermittelung an einen übertägigen Informationsempfänger kann die Meßeinheit mit einem Druckpulsgeber gekoppelt sein, mit dessen Hilfe von Sensoren obertägig erfaßbare, ermittelten Daten der Meßeinheit entsprechende Druckpulse in der Bohrspülung erzeugbar sind.
- Meßeinheiten zur Erfassung ausgewählter Daten in einem Bohrloch sind grundsätzlich bekannt, bilden jedoch entweder gesondert mittels Seil od.dgl. in ein Bohrloch absenkbare Einheiten oder Einheiten, die einem Bohrwerkzeug fest zugeordnet und nur mit diesem bei einem Roundtrip wieder zutage förderbar sind (US-Psen 4 161 782, 4 389 792 und 4 499 955).
- Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch näher veranschaulicht. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1 eine abgebrochene schematische Gesamtdarstellung einer Kernbohranlage mit einem Kernbohrwerkzeug nach der Erfindung, teilweise im Schnitt,
- Fig. 2 einen abgebrochenen Längsschnitt durch ein Kernbohrwerkzeug erfindungsgemäßer Ausbildung, und
- Fig. 3 eine schematische Einzeldarstellung der Meßeinheit, teilweise im Längsschnitt.
- Die Fig. 1 veranschaulicht in schematischer Darstellung eine Bohranlage mit einem Bohrturm 1 und einer Bohrplattform 2 mit einem nicht näher dargestellten, durch einen Antrieb in Umdrehung versetzbaren Drehtisch für einen Bohrrohrstrang 3, der sich in einem Bohrloch 4 zu einem Kernbohrwerkzeug 5 heraberstreckt.
- Das Kernbohrwerkzeug 5 umfaßt ein Außenrohr 6, das an seinem oberen Ende über nicht näher dargestellte Anschlußmittel, z.B. Schraubgewindeanschlüsse, mit dem unteren Ende des Bohrrohrstranges 3 und an seinem unteren Ende mit einer Kernbohrkrone 7 verbunden ist.
- Ferner umfaßt das Kernbohrwerkzeug ein Innenrohr 8, das eine gesondert zutage förderbare Baueinheit bildet, in seinem unteren Bereich als Aufnahme für einen fortschreitend erbohrten Kern 9 ausgebildet ist und in seinem oberen Bereich eine Meßeinheit 10 zur Vororterfassung, -verarbeitung und -speicherung von Bohrloch-, Bohrkernund/oder Bohrprozeßparameter bildenden Daten versehen ist. Das Innenrohr 8 und die ihr zugeordnete Meßeinheit 10 können gemeinsam hydraulisch mittels der Bohrspülung zutage gefödert werden, jedoch kann das Innenrohr 8 auch durch ein Zugmittel 11, das mittels einer Fangvorrichtung 12 mit dem oberen Ende des Innenrohrs 8 kuppelbar ist, aufgezogen werden, das obertägig auf eine mittels eines nicht dargestellten Antriebs in Umdrehung versetzbare Wickeltrommel 13 aufläuft.
- Wie der Fig. 2 näher entnommen werden kann, besteht das Außenrohr 6 des Kernbohrwerkzeugs 5 aus mehreren Rohrabschnitten 14,15, die untereinander bei 16 verschraubt und mittels einer Schraubverbindung 17 mit der Kernbohrkrone 7 verbunden sind.
- Das Innenrohr 8 umfaßt einen im Außenrohr 6 mit diesem mitdrehend abgestützten Trägerteil 18 sowie einen an diesem mittels einer Lagerung 19 relativ zum Außenrohr 6 unverdrehbar aufgehängten Kernrohrteil 20, der bei dem dargestellten Beispiel aus den untereinander bei 21 bzw. 22 verschraubten Teilen 23,24 und 25 zusammengesetzt ist.
- Die beiden Teile 23,24 des Kernrohrteils 20 umschließen gemeinsam die dementsprechend im oberen Bereich des Kernrohrteils 20 angeordnete Meßeinheit 10, während der untere Teil 25 die Aufnahme für einen erbohrten Kern 9 bildet. Das Innere des unteren Teils 25 des Kernrohrteils 20 ist ber einen Durchlaß 27 mit dem Ringraum verbunden, wobei diese Verbindung im Kernbohrbetrieb durch eine Ventilkugel 28 unterbrochen ist.
- Wie der Fig. 3 entnommen werden kann, die ganz schematisch die Meßeinheit 10 wiedergibt, umfaßt die Meßeinheit 10 beispielsweise eine Meßwertaufnahmeeinheit 29 mit einer Mehrzahl von Meßwertaufnehmern 30, von denen lediglich einer veranschaulicht ist, eine Verarbeitungseinheit 31 für Daten und eine Speichereinheit 32 für deren Speicherung. Schließlich umfaßt die Meßeinheit 10 zu ihrer Energieversorgung eine Versorgungseinheit 33, die bei dem dargestellten Beispiel von einem Satz wiederaufladbaren elektrischen Batterien gebildet ist. Statt dessen kann als Versorgungseinheit 33 auch ein von einer Bohrspülung antreibbarer elektrischer Generator vorgesehen sein. Bei der aus Kostengründen im Regelfall bevorzugten Verwendung wiederaufladbarer Batterien versteht sich, daß Batterien einer Ausbildung Verwendung finden, die dem Untertagebetrieb, insbesondere den Temperaturverhältnissen, besonders Rechnung tragen.
- Die Meßeinheit kann einen durch eine Wärmeschutzvorrichtung 34 abgeschirmten Bereich für die Aufnahme wärmeempfindlicher Bauteile, z.B. von Mikroprozessoren etc., aufweisen, jedoch ist es statt dessen auch möglich, die jeweiligen wärmeempfindlichen Bauteile mit je einer gesonderten Wärmeschutzvorrichtung auszurüsten.
- Bevorzugt finden für die Ermittlung von Daten Meßwertaufnehmer 30 für die Erfassung von Bohrlochtemperatur, Bohrlochneigung, Bohrlochazimut, Bohrfortschritt, Bohrandruck, Drehmoment, Drehzahl, Gesteinsbeschaffenheit, Kerngewinn, Kernfortschritt, Kernverklemmung, Kernorientierung und/oder Kernbeschaffenheit Verwendung, und die von den Meßwertauf nehmern 30 jeweils aufgenommenen Daten werden nach vorgegebenen Programmen in der Verarbeitungseinheit 31 verarbeitet und in der Speichereinheit 32 in unverarbeiteter und/oder verarbeiteter Form gespeichert.
- Um die aufgenommenen, verarbeiteten und gespeicherten Daten einem obertägigen Informationsempfänger zuzuführen, kann nach einem Aufziehen des Innenrohrs 8 die Meßeinheit 10 aus dem oberen Bereich des Kernrohrteils 20 genommen und die Daten der Meßeinheit 10 über deren Kommunikationsanschluß 34 entnommen werden, wobei zugleich eine Rückstellung der Meßeinheit 10 für einen neuen Arbeitszyklus einhergehen kann.
- Statt dessen ist es auch möglich, die Meßeinheit 10 mittels eines nicht dargestellten gesonderten Fangwerkzeugs bei entsprechend freiliegender Anordnung ihres oberen Endes zu erfassen, aus dem Kernrohrteil 20 unterirdisch auszulösen und für sich zutage zu fördern, um eine intermittierende Datenübermittlung unabhängig von Aufziehvorgängen des Innenrohrs 8 gestalten zu können.
- Statt dessen ist auch eine ständige Datenübermittlung denkbar, nämlich dann, wenn die Meßeinheit 10 mit einem nicht dargestellten Druckpulserzeuger zur Erzeugung von oberirdisch mittels Sensoren meßbaren, ausgewerteten Meßdaten entsprechenden Druckpulsen in der Bohrspülung gekoppelt ist.
- Eine ständige Datenübermittlung ist auch über eine Leitung denkbar, die bei Verwendung eines mittels der Fangvorrichtung 12 mit dem Innenrohr 8 verbindbaren Zugmittels 11 in diesem angeordnet sein kann. Dabei können die Fangvorrichtung 12 und die Meßeinheit 10 beim Fangen des Innenrohrs 8 in Datenübertragungseingriff gelangende Verbindungsmittels aufweisen, z.B. solche, die eine induktive Übertragung ermöglichen.
- In besonderen Fällen kann während der Kernbohrvorgänge die Fangvorrichtung 12 mit ihrem Zugmittel 11 ständig in Eingriff mit dem Innenrohr 8 stehen, um eine fortlaufende Datenübertragung zu gewährleisten. In der Regel genügt jedoch eine intermittierende Datenübermittlung an den obertägigen Informationsempfänger im Zuge des Aufziehens des Innenrohrs 8.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (2)
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