NL1005899C2 - Samenstel voor koppeling van boorpunt met explosieve lading. - Google Patents

Description

Samenstel voor koppeling van boorpunt met explosieve lading

De uitvinding heeft betrekking op een samenstel voor koppeling van een boorpunt met een explosieve lading ten behoeve van seismisch onderzoek.

Bij seismisch onderzoek in bodems is het gebrui-5 kelijk om een gat te boren door een hoorbuis, in het ondereind waarvan op afdichtende wijze een boorpunt geschoven is, in de bodem te dwingen totdat de boorpunt enigszins voorbij de voor de explosieve lading gewenste diepte is geraakt. Daarna laat men de lading met 10 ontsteking, verzwaard met een bentonietstaaf of -plug en verbonden met ontstekingsdraden, neer in de hoorbuis. Teneinde te voorkomen dat onbevoegden de lading later uit het boorgat lichten door aan de ontstekingsdraden te trekken wordt vaak aan de lading een anker bevestigd, welk 15 anker voorzien is van als weerhaken in de boorgatwand grijpende armen.

Nadat de lading op de juiste plaats is aangekomen wordt de hoorbuis gelicht terwijl de boorpunt en de lading achterblijven en de armen van het eventuele anker 20 uit kunnen veren om in de boorgatwand te grijpen.

Bij het lichten van de hoorbuis blijft de boorpunt achter als gevolg van de door de grond uitgeoefende krachten, zoals tegendruk en kleef. Zodra de hoorbuis enigszins gelicht is zal -als gevolg van de grondwater- 1005899 2 druk- water en grondmateriaal kunnen toestromen in de ruimte binnen de hoorbuis en boven de boorpunt. Het grondmateriaal kan daarbij de ruimte tussen de lading en/of het anker, in het bijzonder de armen,en/of de bentonietplug en 5 de hoorbuis vullen. Bij het verder lichten van de hoorbuis zullen de liftkrachten via het vastgeraakte grondmateriaal overgedragen worden op anker en lading, waardoor deze mee omhoog bewogen zullen kunnen worden, totdat zulks geconstateerd wordt en de hoorbuis stil wordt gehouden. Het is 10 dan meestal vereist om de lading af te schieten. Er zal daarna opnieuw een gat geboord en opnieuw een lading neergelaten moeten worden.

Uit het Amerikaans octrooischrift 5.343.002 is een samenstel voor het in een boorgat in een bodem plaat-15 sen van een explosieve lading voor seismisch onderzoek bekend met een hoorbuis, een boorpunt die op losmakelijke wijze met het benedenuiteinde van de hoorbuis verbonden is en met een explosieve lading in de hoorbuis, waarbij de boorpunt voorzien is van naar buiten reikende veranke-20 ringsvleugels voor het tegen opwaartse beweging in het boorgat tegenhouden van de lading, die aan het benedeneind voorzien is van een schroefdraad, waarin pennen steken om de lading vast te leggen aan de boorpunt. Door de bevestiging van de lading aan de boorpunt kan de boorpunt als het 25 ware als een anker functioneren voor de lading en wordt weerstand geboden tegen de via het grondmateriaal op de lading en het anker overgedragen hefkrachten tijdens het lichten van de hoorbuis. Hierdoor wordt een ongewenst ophalen met de hoorbuis van de lading tegengegaan.

30 Een tekortkoming van het bekende samenstel is dat de explosieve lading voorafgaande aan het gebruik van boorpunt en hoorbuis aangebracht moet worden in de hoorbuis en daarin tijdens het boorproces aanwezig zal zijn.

Het doel van de uitvinding is om een samenstel 35 van een vergelijkbaar soort te verschaffen, dat veiliger in het gebruik is. Hiertoe voorziet de uitvinding in een samenstel voor het in een boorgat in een bodem plaatsen 1005899 3 van een explosieve lading voor seismisch onderzoek, omvattende een hoorbuis met een bovenuiteinde en een beneden-uiteinde, een boorpunt die op losmakelijke wijze met het benedenuiteinde van de hoorbuis verbonden is, en een 5 explosieve lading in de hoorbuis, waarbij voorts middelen voorzien zijn voor het met elkaar verbinden van de lading en de boorpunt, waarbij de verbindingsmiddelen koppelmid-delen omvatten voor het direct of indirect koppelen van de lading aan het boveneind van de boorpunt, waarbij de 10 koppelmiddelen op afstand in de hoorbuis activeerbaar zijn.

Hierdoor behoeft voor het bereiken van het voornoemde effect de lading niet al tijdens het boren van het boorgat in de boorbuis, nabij het uiteinde daarvan, 15 aanwezig te zijn, hetgeen van groot belang is voor de veiligheid.

Het heeft de voorkeur dat de verbindingsmiddelen middelen omvatten voor het centreren van de lading ten opzichte van de boorbuis en daarmee ten opzichte van de 20 boorpunt, zodat de koppeling snel en betrouwbaar plaats kan vinden.

De koppelmiddelen zijn bij voorkeur activeerbaar onder invloed van een neerwaarts gerichte kracht, zoals bijvoorbeeld zwaartekracht.

25 De koppelmiddelen zijn bij voorkeur acti veerbaar bij een gewichtskracht van 10 N.

Het kan voorkomen dat de ontstekingsdraden blijven haken aan de boorbuis, in het bijzonder ter plaatse van buisovergangen. Om te voorkomen dat de draden dan 30 kapot gaan en ook de lading in het boorgat niet meer functioneel zou kunnen zijn wordt er volgens een verdere ontwikkeling volgens de uitvinding in voorzien dat de koppelmiddelen een losmaakbare verbinding bewerkstelligen, welke met een kracht te ontkoppelen is die kleiner is dan 3 5 de trekkracht van de draden. De trekkracht van de draden bedraagt gewoonlijk ongeveer 250 N: de ontkoppelkracht dan bij voorkeur kleiner dan ongeveer 200 N.

1005899 4

Bij voorkeur omvatten de koppelmiddelen een koppelstuk, dat aan het ondereind bevestigd is op het boveneind van de boorpunt en aan het boveneind bevestigd is aan het ondereind van de lading, waarbij bij voorkeur 5 het koppelstuk met de boorpunt een snapverbinding aangaat.

In een voordelige, betrouwbare uitvoering is het boveneind van de boorpunt verjongd en voorzien van een radiale verdikking en is het koppelstuk voorzien van een aantal van radiaal binnenwaarts reikende haken voorziene 10 veerarmen, die met de haken over de radiale verdikking grijpen.

De veerarmen kunnen met voordeel aan hun ondereind voorzien zijn van een zoekrand voor het boveneind van de boorpunt, zodat het koppelen ingeleid wordt.

15 De uitvinding heeft voorts betrekking op een boorpunt en een lading die voorzien zijn van middelen voor koppeling met elkaar.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een koppeldeel waarmee een boorpunt en een lading met elkaar 20 gekoppeld kunnen worden.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een aantal in de bij gevoegde figuren weergegeven voorbeelduitvoeringen.

Getoond wordt in: 25 Figuur 1 een samenstel volgens de uitvinding in het bijzonder het ondereind van een hoorbuis met boorpunt, tijdens de koppeling met een explosieve lading die is neergelaten in de hoorbuis; figuur 2 het samenstel van figuur 2, na koppe- 30 ling; figuren 3 en 3A respectievelijk een verticale dwarsdoorsnede en een onderaanzicht volgens IIIA op een koppelstuk van het samenstel van figuren 1 en 2; figuren 4 en 4A respectievelijk een verticaal 35 aanzicht en een dwarsdoorsnede volgens IVA van het boveneind van de boorpunt van het samenstel van figuur 1; figuur 5 een alternatieve uitvoering van het 0 0 5 8 S 9 5 samenstel volgens de uitvinding, voorafgaande aan het terugtrekken van de hoorbuis; en figuur 6 het samenstel van figuur 5, tijdens het terugtrekken van de hoorbuis.

5 In figuur 1 is weergegeven een bodem 1, bijvoor beeld bestaande uit een zandlaag die beneden de grondwaterspiegel gelegen is. In de bodem 1 is ingevoerd een hoorbuis 2 met een aan het benedeneind ingestoken boorpunt 8, door middel van verdraaiing van de hoorbuis 2 met 10 behulp van middelen opgesteld ter plaatse van het maaiveld. De boorpunt 8 kan gevormd zijn zoals beschreven in Europees octrooi 0.429.130 op naam van aanvraagster.

De boorbuis 2 bezit een voorloopeind 3 dat op het bovengelegen deel van de boorbuis 2 geschroefd is. De 15 boorpunt 8 is nabij het brede gedeelte voorzien van twee diametraal tegenover elkaar gelegen uitsparingen 9, waarin twee eveneens diametraal tegenover elkaar gelegen lippen 10 op het voorloopeind 3 van de boorbuis 2 grijpen. Hierdoor wordt rotatie van de boorbuis 2 overgedragen op de 20 boorpunt 8. Tussen de uitsparingen 9 bezit de boorpunt 8 twee diametraal tegenover elkaar gelegen schoudergebieden 7, die loodrecht op het vlak van tekening radiaal tot buiten het voorloopeind 3 reiken.

Achter het brede deel van de boorpunt 8 gaat 25 deze over in een verjongd, cilindervormig gedeelte 11, dat voorzien is van twee omtreksgroeven waarin afdichtingsrin-gen 12 en 13 passen. Deze af dicht ingsringen 12 en 13 verzorgen de afdichting tussen het verjongde gedeelte 11 en de binnenwand van het voorloopeind 3 van de boorbuis 2, 30 zodat in de in de figuren 1 en 2 weergegeven situatie geen water en grondmateriaal kan indringen in het inwendige van de boorbuis 2.

Het verjongde gedeelte 11 gaat in zijn boveneind via kegelvormig gedeelte 14 over in een versmald gedeelte 35 15 en dan in een verbreed gedeelte 16, dat een taps bol oppervlak 18 bezit en ter plaatse van de overgang met versmald gedeelte 15 een radiaal schoudervlak 17 vormt.

1005899 6

Het bolle oppervlak 18 gaat uiteindelijk over in een taps toelopend gedeelte 19. Een en ander is duidelijker geïllustreerd in figuur 4. In figuur 4A is nog te zien dat het versmalde gedeelte 15 voorzien is van twee afplattingen 5 30.

In figuur 1 en 2 is boven de boorpunt 8 een explosieve lading 5 afgebeeld, die bevestigd is aan het ondereind van een anker 4, dat schematisch afgebeeld is maar gevormd kan zijn zoals het anker beschreven in de 10 Internationale octrooiaanvrage PCT/NL95/00236 op naam van aanvraagster (zie ook figuren 5 en 6) . Aan het ondereind is de lading 5 voorzien van een verjongd gedeelte 6, dat voorzien is van een uitwendige schroefdraad 26. Op deze uitwendige schroefdraad 26 is met behulp van inwendige 15 schroefdraad 25 een koppelstuk 20 geschroefd om met de lading 5 één handelbaar geheel te vormen. Alternatief kan het koppelstuk met behulp van een klikverbinding verbonden zijn met de lading. Dit koppelstuk 20 is nader weergegeven in de figuren 3 en 3A.

20 Het koppelstuk 20 is bijvoorbeeld vervaardigd van polypropeen en bestaat uit een ring 21, waar vanuit een aantal (hier vier, bijvoorbeeld drie is ook mogelijk) flexibele armen 22 neerwaarts reiken. Deze armen 22 zijn van elkaar gescheiden middels langsspleten 23, die kunnen 25 beginnen in ronde eindgedeelten 24 om kerfwerking te voorkomen. Aan hun uiteinden zijn de flexibele armen 22 voorzien van haakeinden 27, die aan de binnenvoorzijde voorzien zijn van zoekranden 28. Aan de naar de ring 21 toegekeerde zijde vormen de haken 27 een radiaal haakvlak 29.

30 In figuur 1 is de situatie weergegeven zoals die bestaat nadat de hoorbuis 2 met boorpunt 8 op de gewenste diepte is gebracht. Dan laat men in de boorbuis 2 de explosieve lading 5 met aan het ondereind daarvan bevestigd koppelstuk 20 en aan het boveneind daarvan bevestigd 35 anker 4 neer in de richting A, welke handeling bevorderd wordt door op het anker 5 een bentonietstaaf (hier niet weergegeven, maar wel in de figuren 5 en 6), te plaatsen, 1005899 7 zodat de wrijving van de armen van het anker 4 tegen de boorbuiswand wordt overwonnen. De ontstekingsdraden die verbonden zijn met de lading 5 worden hierbij meegevierd in het inwendige van de hoorbuis 2. Uiteindelijk komt het 5 koppelstuk 20 aan bij het bovenuiteinde van de boorpunt 8. Wanneer de lading 5 enigszins scheef staat, zoals weergegeven in figuur 1, dan zorgt samenwerking tussen zoekvlak 28 op flexibele armen 22 en het kegelvormige eindvlak 19 van de boorpunt 8 ervoor dat het koppelstuk 20 gecentreerd 10 wordt ten opzichte van het bovenuiteinde van de boorpunt 8. De verende armen 20 zullen dan door het contact tussen het bol vormige oppervlak 18 en de zoekvlakken 28 van de flexibele armen 22 radiaal naar buiten gedwongen worden. De flexibele armen 22 zijn hierbij zodanig vervaardigd, 15 dat een verticale kracht op het koppelstuk 2 0 van 10 N reeds voldoende is voor het in voldoende mate uitwijken.

Zodra de haakeinden 27 voorbij het breedste gedeelte van het bolvormige oppervlak 18 geraakt zijn, snappen de haakeinden 27 achter het schoudervlak 17, in de 2 0 ruimte die het versmalde gedeelte 14 biedt. Thans is de situatie weergegeven in figuur 2 bereikt.

Wanneer nu in de richting B aan de hoorbuis 2 getrokken wordt, dan zal het grondmateriaal de boorpunt 8 tegen willen houden. Deze tegenhoudkracht wordt via schou-25 dervlak 17 overgedragen op de haakeinden 27, via het haakvlak 2 9 daarvan, via de armen 22 op de ring 21 en op de lading 5 en het anker 4. Met de boorpunt 8 zullen deze onderdelen op hun plaats in de bodem 1 blijven, terwijl de hoorbuis 2 gelicht kan worden. Grondmateriaal dat met het 30 grondwater in de binnenruimte van de hoorbuis 2 is gedrongen tijdens het initieel lichten van de hoorbuis 2 en een brug gaat vormen tussen lading 5, anker 4 en de hoorbuis 2, zal niet voldoende kracht kunnen genereren om anker en lading met de hoorbuis 2 mee omhoog te nemen.

3 5 Het kan zijn dat de ontstekingsdraden door het draaien van de hoorbuis 2 of door grondmateriaal of door bentoniet vast of klem geraakt zijn aan de hoorbuis 2.

1005899 8

Doordat de lading vrijwel op zijn plaats blijft zal dan een trekkracht op de draden worden uitgeoefend, waardoor deze kunnen breken. De explosieve lading 5 is dan niet meer af te schieten, hetgeen meestal wel vereist is in 5 verband met veiligheidsvoorschriften. Het koppelstuk 20 is echter zodanig vervaardigd, dat de flexibele armen 22 breken wanneer de verticale kracht de breekkracht van de draden benadert. Wanneer de breekkracht van de draden bijvoorbeeld 250 N is, zoals gebruikelijk, worden de 10 flexibele armen 22 met een breekkracht van 200 N vervaardigd. Deze kracht is echter ruim voldoende om te zorgen dat het eerdergenoemde effect, namelijk het op zijn plaats houden van de lading 5 door middel van samenwerking van het koppelstuk 20 met boorpunt 8, toch gerealiseerd wordt. 15 In de figuren 5 en 6 is een alternatieve uitvoe ringsvorm van het samenstel volgens de uitvinding weergegeven, waarbij in het voorloopeind 3 van de boorbuis 102 een verjongd boveneind 111 van boorpunt 108 gestoken is. Het verjongde gedeelte 111 is weer voorzien van twee 20 afdichtringen 112 en 113 voor afdichting tegen het binnen-oppervlak van het voorloopeind 103. Boven het verjongde gedeelte 111 van de boorpunt 108 bevindt zich een koppelstuk 122, dat met cilindrisch boveneindgedeelte 121 geschroefd is op het ondereind van explosieve lading 105. 25 Aan het boveneind van de explosieve lading 105 is het ondereind 107 van seismisch anker 104 geschroefd. Op het boveneind 110 van seismisch anker 104, waarvan de armen 106 ingeklapt gehouden worden door de wand van de boorbuis 2, rust een bentonietplug 101. Vanaf de explosieve lading 30 105 reiken ontstekingsdraden 100 naar boven toe, geleid door geschikte doorvoeropeningen in anker 104 en eventueel bentonietplug 101.

Het verjongde gedeelte 111 van de boorpunt 108 is voorzien van een naar boven toe openende boring 114 met 35 een taps toelopend bodemgebied 114a. Aan het bovenuiteinde van de boring 114 is een opsluitring 13 0 met een perspassing ingebracht. Deze ring 130 vormt met zijn onderrand 1005899 9 een aanslagrand 130a. Het koppelstuk 120 bezit een kegelvormig gedeelte 122, dat aan het ondereind overgaat in een steel 123, aan het uiteinde waarvan twee of meer verende armen 124 aangevormd zijn. Deze armen 124 zijn gespannen 5 tegen het binnenoppervlak van de wand van verjongd gedeelte 111 die de boring 113 omgeeft.

In figuur 5 is de toestand weergegeven nadat het samenstel van bentonietplug 101, anker 104, lading 105 en koppelstuk 120 neergelaten is in de hoorbuis 102. Bij het 10 binnentreden van het ondereind van het koppelstuk 120 in de boring 114 zijn de armen 124 naar binnen toe geveerd en na passage van de ring 13 0 weer naar buiten geveerd. Wanneer nu aan de boorbuis 102 getrokken wordt om deze te lichten zal de grond een tegenhoudkracht uitoefenen op de 15 gedeelten 107 van de boorpunt 108 (zie pijlen C) , en ook kleefkrachten D uitoefenen op het kegelvormige oppervlak van de boorpunt 108. Als gevolg van wrijvingskrachten tussen anker 104 en/of lading 105 en de boorbuis 2 kunnen deze onderdelen enigszins mee opgelicht worden totdat de 20 uiteinden van de armen 124 aankomen tegen de aanslagrand 130a, waarna de tegenhoudkrachten die uitgeoefend worden door de grond op de boorpunt 108 overgedragen kunnen worden op de lading 105 en het anker 104.

1005899

Claims (14)

1. Samenstel voor het in een boorgat in een bodem plaatsen van een explosieve lading voor seismisch onderzoek, omvattende een boorbuis met een bovenuiteinde en een benedenuiteinde, een boorpunt die op losmakelijke 5 wijze met het benedenuiteinde van de boorbuis verbonden is, en een explosieve lading in de boorbuis, waarbij voorts middelen voorzien zijn voor het met elkaar verbinden van de lading en de boorpunt, waarbij de verbindingsmiddelen koppelmiddelen omvatten voor het direct of 10 indirect koppelen van de lading aan het boveneind van de boorpunt, waarbij de koppelmiddelen op afstand in de boorbuis activeerbaar zijn.

2. Samenstel volgens conclusie 1, waarbij de verbindingsmiddelen middelen omvatten voor het centreren 15 van de lading ten opzichte van de boorbuis en daarmee ten opzichte van de boorpunt.

3. Samenstel volgens conclusie 1 of 2, waarbij de koppelmiddelen activeerbaar zijn onder invloed van een neerwaarts gerichte kracht, zoals bijvoorbeeld zwaarte- 20 kracht.

4. Samenstel volgens conclusie 4, waarbij de koppelmiddelen activeerbaar zijn bij een kracht van ongeveer 10 N.

5. Samenstel volgens een der voorgaande conclu-25 sies, waarbij de lading voorzien is van ontstekingsdraden en de koppelmiddelen een losmaakbare verbinding bewerkstelligen, welke te ontkoppelen is met een kracht die kleiner is dan de trekkracht van de ontstekingsdraden.

6. Samenstel volgens conclusie 5, waarbij de 3. trekkracht van de draad ongeveer 250 N en de ontkop- pelkracht van de koppelmiddelen minder dan ongeveer 200 N 1005899 bedraagt.

7. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de koppelmiddelen een koppelstuk omvatten, dat aan het ondereind bevestigd is op het boveneind van de 5 boorpunt en aan het boveneind bevestigd is aan het ondereind van de lading.

8. Samenstel volgens conclusie 7, waarbij het koppelstuk met de boorpunt een snapverbinding aangaat.

9. Samenstel volgens conclusie 7 of 8, waarbij 10 het boveneind van de boorpunt verjongd is en voorzien is van een radiale verdikking en het koppelstuk voorzien is van een aantal van radiaal binnenwaarts reikende haken voorziene veerarmen, die met de haken over de radiale verdikking grijpen.

10. Samenstel volgens conclusie 9, waarbij de veerarmen aan hun ondereind voorzien zijn van een zoekrand voor het boveneind van de boorpunt.

11. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de lading voorzien is van middelen voor het 20 tegen opwaartse beweging in het boorgat tegenhouden van de lading.

12. Boorpunt kennelijk geschikt voor het samenstel volgens een der voorgaande conclusies.

13. Koppelstuk kennelijk geschikt voor het 25 samenstel volgens een der conclusies 7-11.

14. Samenstel voor het in een boorgat in een bodem inbrengen van een explosieve.lading voor seismisch onderzoek, voorzien van de kenmerkende maatregelen zoals getoond in de figuren en/of beschreven in de beschrijving. -o-o-o-o-o-o-o-o- AF/KP 1005899