EP0601030B1

EP0601030B1 - Vermessungsverfahren für seilkernbohrungen und vorrichtung zur durchführung

Info

Publication number: EP0601030B1
Application number: EP92918511A
Authority: EP
Inventors: Udo Dickel; Helmut Palm; Clemens Hinz
Original assignee: Ruhrkohle AG; Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH; RAG AG
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2012-09-04
Also published as: US5560437A; DE59206874D1; EP0601030A1; AU2487392A; DE4129709C1; ZA926583B; WO1993005271A1

Abstract

Vermessungsverfahren für Seilkernbohrungen, bei dem eine autark funktionierende Meßsonde (1) in das Bohrgestänge (3) eingespült und in der Bohrkrone (5) über eine Kernrohrkupplung (6) arretiert wird, weiterhin eine Übertragungssonde (2) mit daran befestigtem und an einen Laptop PC (7) angeschlossenem Bohrlochmeßkabel (4) in das Bohrgestänge (3) eingespült wird, eine drahtlose Verbindung zwischen Meßsonde (1) und Übertragungssonde (2) hergestellt wird, die Meßsonde (1) über den Laptop PC (7) initialisiert und mit diesem synchronisiert wird, von der Meßsonde (1) Meßwerte aufgenommen und zeitabhängig zwischengespeichert werden, die Übertragungssonde (2) aus dem Bohrgestänge (3) herausgezogen wird und die Meßsonde (1) nach beendeter Messung mit Hilfe eines Kernrohrfängers geborgen und die Meßwerte über den Laptop PC (7) ausgelesen werden und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vermesssungsverfahren für Seilkernbohrungen, bei dem eine autark funktionierende Meßsonde in das Bohrgestänge eingeführt und über eine Kernrohrkupplung arretiert wird, von der Meßsonde Meßwerte aufgenommen und zeitabhängig gespeichert werden und die Meßsonde nach beendeter Messung mit Hilfe eines Kernrohrfängers geborgen und die Meßwerte ausgelesen werden. Ein solches Vermessungsverfahren ist aus der US-A-4,955,438 bekannt. Nachteilig ist bei diesem Vermessungsverfahren, daß das Einbringen und das Auswechseln der Meßsonde bei stark abgelenkten Bohrungen auf Schwierigkeiten stößt und daß die Meßsonde ihre Messungen nur innerhalb des Bohrgestänges ausführen kann, weil sie hinter dem Bohrmeißel und dem Kernrohr im Bohrgestänge angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus GB-A-1,096,388 ist weiterhin ein Vermessungsverfahren bekannt für Bohrungen, bei dem eine autark funktionierende Meßsonde in das Bohrgestänge eingeführt und arretiert wird, außerdem eine Übertragungssonde mit daran befestigtem Bohrlochmeßkabel in das Bohrloch eingeführt wird, eine drahtlose Verbindung zwischen Meßsonde und Übertragungssonde hergestellt wird, von der Meßsonde Meßwerte aufgenommen und zeitabhängig zwischengespeichert werden, die Übertragungssonde aus dem Bohrloch herausgezogen wird und die Meßsonde nach beendeter Messung geborgen und die Meßwerte ausgelesen werden. Auch bei diesem Vermessungsverfahren ist es nachteilig, daß die Meßsonde hinter dem Bohrmeißel angeordnet ist und nur von innerhalb des Gestänges aus messen kann. Außerdem ist es nachteilig, daß die Messungen während des Bohrvorganges erfolgen und durch die dabei auftretenden Erschütterungen Fehlmessungen möglich sind.
Aus der Druckschrift "HORIZONTAL WELL LOGGING BY 'SYMPHOR', Eighth European Formation Evaluation Symposium", in London, 1983, ist ein Bohrlochmeßverfahren und eine zugehörige Vorrichtung bekannt, mit dem insbesondere horizontale oder abgelenkte Bohrungen vermessen werden können, wobei die Meßsonde am Ende des Bohrgestänges angebracht ist und zwischen Bohrgestänge und einem Meßwagen über Tage ein Meßkabel vorgesehen ist, das über eine Kabelwinde bewegt werden kann. Die Meßsonde besteht aus einer mit dem Kabelschuh mechanisch und elektrisch verbundenen Schwerstange, an die eine Kupplungsstange anschließt, denen die Meßwerkzeuge nachgeschaltet sind. Die Sonde umfaßt weiterhin ein Kupplungsgehäuse zum Anschluß an das Bohrgestänge und ein Schutzgehäuse für die Meßwerkzeuge, das eine Meßöffnung aufweist. Bei diesem Meßverfahren und der zugehörigen Meßvorrichtung ist es nachteilig, daß die Meßsonde fest mit dem Bohrgestänge verbunden ist, so daß das Bohrgestänge vor jeder Messung ausgebaut werden muß, um die Bohrkrone am unteren Ende des Bohrstrangs auszubauen und die Meßsonde dort einzubauen.
Es ist weiterhin aus "Efficiently log and perforate 60°⁺ wells with coiled tubing", WORLD OIL, July 1987, S. 32, 33, 35, bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung bekannt, bei dem anstelle des Bohrgestänges ein spezieller aufrollbarer Schlauch verwendet wird, der mit einem Spezial-Schlauchhaspel zusammenwirkt und an dessen Ende eine Meßsonde anschließbar ist, beispielsweise eine Gammasonde, eine Ortungssonde für Verrohrungsverbindungen bzw. eine Akustiksonde zur Güteprüfung der Ringspaltzementierung zwischen Verrohrung und Gebirge. Bei diesem Vermessungsverfahren und der Vorrichtung zu dessen Durchführung ist eine schnelle Untersuchung solcher Bohrungen möglich, bei denen der Bohrturm bereits abgebaut ist. Andererseits ist es nachteilig, daß ein spezieller Haspel und ein spezielles Schlauchgestänge benötigt werden, um die erforderlichen Messungen durchzuführen.
Der Erfindung liegt, ausgehend von dem eingangs aufgeführten Verfahren, die Aufgabe zugrunde, ein für Seilkernbohrungen geeignetes Vermessungsverfahren vorzuschlagen, bei dem die Nachteile der Vermessungsverfahren gemäß dem Stand der Technik vermieden werden und das für Messungen in stark abgelenkten Bohrungen sowie im freien Bohrlochquerschnitt unterhalb des Bohrgestänges geeignet ist, ohne das Bohrgestänge ausbauen zu müssen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzuschlagen.
Hinsichtlich des Vermessungsverfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen des Vermessungsverfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 niedergelegt. Ein abgewandeltes Vermessungsverfahren nach Anspruch 1 weisen die Merkmale von Anspruch 6 aus.
Hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung des Vermessungsverfahrens nach Anspruch 1 wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 7 gelöst.
Dabei wird ausgegangen von einer Vorrichtung, die aus der GB-A-1,096,388 bekannt ist, bei der eine Meßsonde mit einer Übertragungssonde über Induktionsspulen sowie einen Weichmagnetkern drahtlos verbindbar ist, die Meßsonde mit einem Innenrohrkopf versehen und an einer Bohrkrone arretierbar ist, sowie in der Meßsonde ein Meßelement, eine Energieversorgung und ein Datenaufnahmegerät enthalten sind, und die Übertragungssonde aus einem Meßkabelkopf mit einem Spulenvorsatz gebildet wird.
Weitere Ausgestaltungen zeigen die Merkmale der vorrichtungsansprüche 8 bis 10.
Eine abgewandelte Vorrichtung zur Durchführung des abgewandelten Vermessungsverfahrens nach Anspruch 6 geht aus den Merkmalen des Anspruchs 11 hervor.
Das erfindungsgemäße Vermessungsverfahren für Seilkernbohrungen und die zugehörige Vorrichtung eignen sich optimal für die geophysikalische Vermessung von stark abgelenkten Bohrungen. Mit diesem neuen Vermessungskonzept, das auf autark funktionierenden Meßsonden basiert, die in das Gestänge eingespült werden und deren Sensoren vorn aus der Bohrkrone herausschauen, wird das Ausbauen des Bohrgestänges vor dem Vermessen vermieden, so daß der Arbeits- und Zeitaufwand für die Vermessungsarbeiten ganz wesentlich verringert werden kann. Während des Meßvorganges selbst ist keine Kabelverbindung erforderlich, so daß auch keine aufwendige Seiteneingänge in das Gestänge benötigt werden. Da die Meßsonden innerhalb des Gestänges untergebracht sind, treten keine Meßsondenverluste auf.
Auch bei einem Meßsondenwechsel ist es nicht mehr erforderlich, das Gestänge komplett auszubauen, da jede Meßsonde, ähnlich wie ein volles Kernrohr, schnell mit Hilfe des Kernrohrfängers aus dem Bohrgestänge ausgebaut werden kann, woraufhin ebenso schnell eine neue Meßsonde durch Einspülen eingebracht werden kann. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens treten Schwierigkeiten beim Durchführen der Vermessungsarbeiten praktisch nicht mehr auf, weil überall dort, wo gebohrt worden ist, anschließend sofort gemessen werden kann, ohne das Bohrgestänge ziehen zu müssen. Der Aussendurchmesser der Meßsonden entspricht dem eines Seilkernrohres und läßt sich wie dieses leicht über den Innenrohrkopf in die Kernrohrkupplung einrasten.
Das im Innenrohrkopf der Meßsonde und in der Übertragungssonde untergebrachte Spulensystem ermöglicht eine drahtlose (induktive) Kommunikation von über Tage aus mit der mikroprozessorgesteuerten Meßsonde. Zu diesem Zweck ist das Meßkabel der Übertragungssonde an einen über Tage vorgesehenen Laptop PC bzw. tragbaren Personal-Computer angeschlossen, um die Meßsonde vor Beginn des Meßvorganges zu initialisieren und mit dem Laptop PC zu synchronisieren.
Die Meßsonde ist in der Lage, in einem festen Zeitintervall, z. B. 1/10 Sekunde, Meßdaten zu erfassen und diese in ihren großen Halbleiterspeicher von mindestens einem MByte einzuschreiben. Vor dem eigentlichen Meßvorgang, der mit dem Ausbau des Gestänges abläuft, wird die Übertragungssonde aus dem Bohrloch entfernt und somit das Meßkabel vor Beschädigungen bewahrt.
Vorzugsweise wird bei jeder Messung gleichzeitig die Teufenveränderung über ein Meßrad, das über Tage am Gestänge angebracht ist, abgenommen und zeitabhängig von dem Laptop PC in ein Daten-File geschrieben. Nach der Beendigung der Messung wird die Meßsonde mit dem Kernrohrfänger geborgen, geöffnet und vom Laptop PC ausgelesen. Gleichzeitig wird den Meßdaten die Zeitdateninformation zugeordnet und daraus ein Teufe-Daten-File erstellt, der an Ort und Stelle auf einem Drucker ausgeplottet werden kann.
Falls notwendig kann die Messung jederzeit unterbrochen werden und durch Einspülen der Übertragungssonde eine Kontrolle der Meßsonde erfolgen. Im begrenzten Umfange lassen sich auch Meßdaten mit Hilfe der Übertragungssonde unmittelbar aus der Meßsonde herauslesen und zum Laptop PC übertragen.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Vermessungsverfahrens für Seilkernbohrungen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer drahtlos verbundenen Meß- und Übertragungssondeneinheit;
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer Längenmeßvorrichtung;
Fig. 4: eine schematische Darstellung einer Gammasonde;
Fig. 5: eine schematische Darstellung einer Dipmetersonde und
Fig. 6: eine schematische Darstellung einer als Meßsonde und zugleich als Übertragungssonde geeigneten Kreiselsonde.

In Fig. 1 ist zur Verdeutlichung des dem erfindungsgemäßen Vermessungsverfahren sowie der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zugrunde liegenden Prinzips eine erfindungsgemäße Meßsonde 1 im abgelenkten Teil 43 eines Bohrlochs 12 sowie eine damit zusammenwirkende Übertragungssonde 2 abgebildet, die in einem Bohrgestänge 3 untergebracht sind, das sich im Bohrloch 12, 43 befindet. Die Meßsonde 1 ist bereits durch Einspülen mit der Spülflüssigkeit an ihre Meßstelle im Bereich einer Bohrkrone 5 gelangt. Die Übertragungssonde 2 befindet sich noch im geraden Teil des Bohrlochs 12. Sie wird - ebenfalls durch Einspülen mit der Spülflüssigkeit - in das Bohrgestänge 3 eingetragen, bis sie ihre Arbeitsstellung unmittelbar hinter der Meßsonde 1 erreicht hat. Die Übertragungssonde 2 ist an ein Bohrlochmeßkabel 4 angeschlagen, das über eine Meßkabelwinde 13 beim Einfahren abgebremst und beim Ausfahren gezogen wird. Die Meßkabelwinde 13 ist in der schematischen Figur neben einem Bohrturm 14 angeordnet. In der Praxis wird sie zweckmäßig auf der Arbeitsbühne des Bohrturms 14 untergebracht sein. Das Bohrlochmeßkabel 4 ist im Beispiel an einen Meßwagen 42 angeschlossen, in dem ein Laptop PC 7 untergebracht ist mit einer Registriereinheit 41, einem Datenprozessor 44, einem Datenspeicher 45, einem Drucker 15 und einer Batterie 28 als Energieversorgung. Meßsonde 1 und Übertragungssonde 2 sind in Arbeitsstellung über einen Weichmagnetkern 21 und zwei Induktionsspulen 9 (Meßsonde 1) sowie 10 (Übertragungssonde 2) drahtlos miteinander verbunden, vergleiche Fig. 2. Die energetisch autarke Meßsonde 1 verfügt über einen Meßsensor 47, der über eine Meßöffnung in der Bohrkrone 5 einen meßtechnisch freien Zugang zur Sohle und zu den Wänden des Bohrlochs 12, 43 hat, um Meßdaten, beispielsweise über die Gebirgsbeschaffenheit, die Bohrlochwandung und das Bohrlochkaliber 38, zu erlangen.
In Fig. 2 sind die Meßsonde 1 und die Übertragungssonde 2, die zu einer Meß- und Übertragungseinheit verbunden sind, in einer Datenübermittlungsstellung abgebildet. Aus dieser Darstellung geht weiterhin der allgemeine Aufbau der Meßsonde 1 und der Übertragungssonde 2 hervor. Die Meßsonde 1 besteht aus einem Meßsondengehäuse 30, in dem ein Meßelement 16, eine Stromversorgung mittels Batterie 17, ein Datenprozessor 18, ein Datenspeicher 19 sowie ein serieller Datenübermittler 20 untergebracht sind. Dem Meßsondengehäuse 30 ist der Meßsensor 47 vorgeschaltet, der beim Messen aus der Meßöffnung der Bohrkrone 5 herausragt. An der Rückseite der Meßsonde 1 ist ein Innenrohrkopf 11 angebracht, der über eine Kernrohrkupplung 6 zur Arretierung der Meßsonde 1 mit dem Bohrgestänge 3 bzw. der Bohrkrone 5 verbindbar ist. Auf der dem Bohrkopf 5 abgewandten Seite des Meßsondengehäuses 30 ist mittig der Weichmagnetkern 21 verankert. Das verankerte Magnetende 21a ist von den Windungen der Induktionsspule 9 umgeben, deren Anschlüsse 48, 49 zum seriellen Datenübermittler 20 führen. Der Weichmagnetkern 21 überragt mit seinem freien Magnetende 21b den Innenrohrkopf 11. In Übertragungsstellung ist das freie Magnetende 21b von einem Spulenvorsatz 23 umgeben, in dem die Induktionsspule 10 der Übertragungssonde 2 untergebracht ist. Der Spulenvorsatz 23 ist an einem Kabelkopf 22 angebracht, in dem das Ende des Bohrlochmeßkabels 4 befestigt ist. Die beiden Anschlüsse 50, 57 der Induktionsspule 10 sind über den Kabelkopf 22 mit dem Bohrlochmeßkabel 4 verbunden. Bei der dargestellten Zuordnung von Übertragungssonde 2 zur Meßsonde 1 ist eine drahtlose Datenübermittlung vom Laptop PC 7 zur Meßsonde 1 ermöglicht, um diese zu initialisieren und gleichzeitig mit dem Laptop PC 7 zu synchronisieren. Anschließend ist die Meßsonde 1 in der Lage, Meßdaten aufzunehmen und im Datenspeicher 19 zwischenzuspeichern. Die Übertragungssonde 2 kann nunmehr mittels der Meßkabelwinde 13 aus dem Bohrloch 12, 43 herausgezogen werden. Die Aufnahme der Meßdaten erfolgt während des Herausziehens des Bohrgestänges 3 aus dem Bohrloch 12, 43. Als Datenübertragungsformat sind differenzierte Impulse aus einer RS232-Schnittstelle vorgesehen. Üblicherweise werden bei einer RS232-Schnittstelle die gesendeten und empfangenen Daten auf zwei getrennten Leitungen ausgetauscht. Hier ist es erforderlich, die Daten zeitlich getrennt über eine Leitung zu übermitteln.
Zeitgleich mit der Meßdatenaufnahme wird die Bohrlochtiefe ermittelt. Dazu dient die in Fig. 3 schematisch dargestellte Teufenmeßvorrichtung. An der jeweils obersten Bohrstange des Meßgestänges 3 ist ein Teufenmeßrad 8 seitlich angebracht, dessen Umdrehungen von einem Impulsgeber 24 und einer Meßleitung 27 einem Impulszähler 25 übermittelt werden, der über eine Übertragungsleitung 29 an den Laptop PC 7 angeschlossen ist. Da der Laptop PC 7 und die Meßsonde 1 zeitsynchron arbeiten, lassen sich die jeweils gesammelten Daten zusammenführen, d.h. die Meßdaten werden der jeweiligen Bohrlochtiefe zugeordnet, an der sie genommen worden sind.
Als Meßsonde 1 kann beispielsweise eine Gammasonde la verwendet werden, deren schematischer Aufbau aus Fig. 4 hervorgeht. Im Meßsondengehäuse 30 sind ein Natrium-Jodid-Kristall 31 und eine Elektronenvervielfacherröhre 32, denen ein Spannungsumformer 33 zugeordnet ist, untergebracht, mit deren Hilfe die Meßdaten ermittelt werden. Diese werden über einen Datenprozessor 18 dem Datenspeicher 19 zugeführt, aus dem sie über den seriellen Datenübermittler 20 ausgelesen werden können. Als Stromversorgung dient die Batterie 17. Obwohl radioaktive Messungen auch durch das Bohrgestänge 3 möglich sind, bietet eine vom Bohrgestänge 3 unbeeinflußte Messung eine wesentlich bessere Auflösung, vor allem, wenn ein radioaktiver Strahler vorgesetzt wird und die Gammasonde 1a als Dichtesonde eingesetzt wird. Die Sensorik der Radioaktivmessungen ist gut überschaubar und die anfallenden Meßdaten sind gering. Mit 1 MByte Speicher in der Gammasonde la kann mehr als 24 Stunden lang ununterbrochen gemessen werden.
Als Meßsonde 1 kann weiterhin beispielsweise eine Dipmetersonde 1b dienen, wie Figur 5 zeigt. In deren Gehäuse 30 sind ein Pendelpotentiometer 34 und eine Analogelektronik 35 als Datenmeßeinrichtung enthalten, die die Reflexionen von Ultraschallsignalen aufnehmen, die von Ultraschallschwingern 37 ausgehen, die dem Sondengehäuse 30 vorgeschaltet sind. Weiterhin sind im Sondengehäuse 30 eine Batterie 17 als Stromerzeuger sowie ein Datenprozessor 18, ein Datenspeicher 19 und ein serieller Datenübermittler 20 vorgesehen. Die Dipmetersonde 1b dient zur Erfassung der Lage von Schichtgrenzen und Klüften. Mehrere feste Ultraschallschwinger 37 messen berührungslos nach dem Echolotprinzip die Amplitude und die Laufzeit. An Klüften und Schichtgrenzen werden die Ultraschallimpulse gestreut und in abgeschwächter Intensität von der Bohrlochwand reflektiert.
Auf diese Amplitudenwerte können die gängigen Auswertungs- und Darstellungsverfahren angewendet werden, wie sie auch für elektrische Dipmeter gemacht werden. Die Summe aller Ultraschall-Laufzeiten repräsentiert das Bohrlochkaliber 38, dessen Wert neben den Amplituden als weiterer Wert abgespeichert wird. Der Orientierungswert wird vom elektrischen Pendelpotentiometer 34 abgegriffen und bestimmt, in welcher Lage, in Bezug auf die Rollachse der Dipmetersonde 1b, sich die Ultraschallschwinger 37 befinden. Damit ist eine einfache Oben-Unten-Orientierung gewährleistet.
Zur entgültigen Einordnung der Schichten und Klüfte sind aber dazu noch Messungen über den Verlauf und die Lage des Bohrloches 12, 43 notwendig, die mit einer Kreiselsonde 1c durchgeführt werden, die unten beschrieben wird.
Die Dipmetersonde 1b kann aber auch, durch Wahl eines anderen Sondenprogrammes bei der Initialisierung, wie eine Kalibersonde betrieben werden. Im Unterschied zum Dipmeterbetrieb werden dann nur die Kaliberwerte gespeichert. Die exakten Kaliberwerte sind im Zusammenhang mit den Dichtemessungen der Gammasonde la (Gamma-Gamma) von Bedeutung.
Darüber hinaus können mit der Dipmetersonde 1b Volumenmessungen der Bohrung 12 durchgeführt werden. Dazu muß beim Ausbauen des Gestänges 3 die Dipmetersonde 1b eingerastet sein und die Teufe mit dem Teufenmeßrad 8 und dem Laptop PC 7 gemessen werden. Mit der Dipmetersonde 1b läßt sich ein hochauflösendes Meßverfahren verwirklichen, dessen kleinste Teufenauflösung 1 mm beträgt.
Als Meßsonde 1 kann schließlich, wie Fig. 6 zeigt, eine Kreiselsonde lc vorgesehen sein, die allein oder zusammen mit einer der Meßsonden la und 1 oder 1b zur Erfassung der jeweils interessierenden Meßdaten angewendet werden kann. Im Sondenkörper 30 der Kreiselsonde lc ist ein Kreiselmodul 39 und gegebenenfalls ein Zusatzsensor 40 als Meßeinrichtung integriert. Mit Hilfe der Kreiselsonde lc kann der Verlauf eines Bohrlochs 12, 43 und die Position des Bohrlochtiefsten mit einer Genauigkeit von 1 m auf 1000 m Teufe angegeben werden. Sie wird mit dem Bohrlochmeßkabel 4a im Bohrgestänge 3 gefahren und mißt dabei ständig den Kurs und die Lage des Bohrlochs 12, 43. Bei stärkerer Neigung kann sie mit einem Kolben nach vorne gespült werden. Während der Messung werden die Daten zum Meßwagen 42 übertragen und dort in der Registriereinheit 41 gespeichert. Der Zusatzsensor 40 erlaubt es gleichzeitig, die Lage der Rohrverschraubungen des Bohrgestänges 3 zu vermessen. Wie bei den Meßsonden la, 1b sind im Gehäuse 30 der Kreiselsonde lc eine Batterie 17 zur Stromversorgung sowie ein Datenprozessor 18, ein Datenspeicher 19 sowie ein serieller Datenübermittler 20 untergebracht.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Meßsonde
1a: Gammasonde
1b: Dipmetersonde
1c: Kreiselsonde
2: Übertragungssonde
3: Bohrgestänge
4: Bohrlochmeßkabel
4a: Bohrlochmeßkabel
5: Bohrkrone
6: Kernrohrkupplung
7: Laptop PC
8: Teufenmeßrad
9: Induktionsspule der Meßsonde
10: Induktionsspule der Übertragungssonde
11: Innenrohrkopf
12: Bohrloch
13: Meßkabelwinde
14: Bohrturm
15: Drucker
16: Meßelement
17: Batterie
18: Datenprozessor
19: Datenspeicher
20: serieller Datenübermittler
21: Weichmagnetkern
21a: verankertes Magnetende
21b: freies Magnetende
22: Kabelkopf
23: Spulenvorsatz
24: Impulsgeber
25: Impulszähler
27: Meßleitung
28: Batterie
29: Übertragungsleitung
30: Meßsondengehäuse
31: Natrium-Jodid-Kristall
32: Elektronenvervielfacherröhre
33: Spannungsumformer
34: Pendelpotentiometer
35: Analogelektronik
37: Ultraschallschwinger
38: Bohrlochkaliber
39: Kreiselmodul
40: Zusatzsensor
41: Registriereinheit
42: Meßwagen
43: abgelenktes Bohrloch
44: Datenprozessor
45: Datenspeicher
47: Meßsensor
48: Anschluß
49: Anschluß
50: Anschluß
51: Anschluß

Claims

Vermessungsverfahren für Seilkernbohrungen, bei dem eine autark funktionierende Meßsonde (1) in das Bohrgestänge (3) eingeführt und mit der Bohrkrone (5) über eine Kernrohrkupplung (6) arretiert wird, von der Meßsonde (1) Meßwerte aufgenommen und zeitabhängig zwischengespeichert werden, und die Meßsonde (1) nach beendeter Messung mit Hilfe eines Kernrohrfängers geborgen und die Meßwerte ausgelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (1) in das Bohrgestänge (3) eingespült und mit der Kernrohrkupplung (6) so in der Bohrkrone (5) arretiert wird, daß ein Meßsensor (47) über eine Meßöffnung in der Bohrkrone (5) einen meßtechnisch freien Zugang zur Sohle und den Wänden des Bohrlochs (12, 43) hat und die Meßwertaufnahme während des Herausziehens des Bohrgestänges (3) im freien Bohrloch erfolgt, und weiterhin eine Übertragungssonde (2) mit daran befestigtem und an einen tragbaren PC (7) angeschlossenen Bohrlochmeßkabel (4) in das Bohrgestänge (3) eingespült wird, eine drahtlose Verbindung zwischen Meßsonde (1) und Übertragungssonde (2) hergestellt wird, die Meßsonde (1) über den tragbaren PC (7) initialisiert und mit diesem synchronisiert wird, nach dem Initialisieren und Synchronisieren die Übertragungssonde (2) aus dem Bohrgestänge (3) herausgezogen wird, und die Meßwerte nach dem Bergen der Meßsonde (1) aus dieser über den tragbaren PC (7) ausgelesen werden.
Vermessungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung während des Gestängeziehens erfolgt und die jeweilige Meßteufe über einen Weganzeiger (8) ermittelt und zeitabhängig vom tragbaren PC (7) gespeichert wird.
Vermessungsverfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßsonden (1) Gammasonden (1a) oder Dipmetersonden (1b) verwendet werden.
Vermessungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der verschiedenen Meßsonden (la, 1b) nacheinander und teufensynchron ermittelt und gemeinsam ausgewertet werden.
Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der Meßsonde (1) aufgenommene Meßdaten unmittelbar oder nach Zwischenspeicherung in der Meßsonde (1) drahtlos an die Übertragungssonde (2) übertragen und von dieser an den tragbaren PC (7) weitergeleitet werden.
Abgewandeltes Vermessungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kreiselsonde (1c) als Meßsonde (1) verwendet wird, die unmittelbar über Bohrlochmeßkabel (4a) an den tragbaren PC (7) angeschlossen und über diesen initialisiert und mit diesem synchronisiert wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Vermessungsverfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei der eine Meßsonde (1) mit einer Übertragungssonde (2) über Induktionsspulen (9, 10) sowie einen Weichmagnetkern (21) drahtlos verbindbar ist, die Meßsonde (1) mit einem Innenrohrkopf (11) versehen und in einer Bohrkrone (5) arretierbar ist, sowie in der Meßsonde (1) ein Meßelement (16), eine Energieversorgung (17) und ein Datenaufnahmegerät enthalten sind, und die Übertragungssonde (2) aus einem Meßkabelkopf (22) mit einem Spulenvorsatz (23) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungssonde (2) mittels Bohrlochmeßkabel (4) an einen tragbaren PC (7) angeschlossen ist und als Datenaufnahmegerät ein Datenprozessor (18), ein Datenspeicher (19) und ein serieller Datenübermittler (20) vorgesehen sind sowie die Meßsonde (1) über eine Kernrohrkupplung (6) in der Bohrkrone (5) arretierbar ist und ein Meßsensor (47) der Meßsonde (1) zum Messen im freien Bohrlochquerschnitt durch eine Öffnung der Bohrkrone (5) in das Bohrloch hineinragend anordenbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der tragbare PC (7) über eine Meßleitung (27) mit einem Impulszähler (25) und Impulsgeber (24) eines Teufenmeßrades (8) verbunden ist, das an das Bohrgestänge (3) anschließbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (1) eine Gammasonde (la) ist, deren Sensorteil einen Natrium-Jodid-Kristall (31) und als Meßwertgeber eine Elektronenvervielfacherröhre (32) umfaßt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (1) ein akustisches Dipmeter (36) ist, deren Sensorteil aus mehreren Ultraschallschwingern (37), einer Analogelektronik (35) und einem Pendelpotentiometer (34) besteht.
Abgewandelte Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8 zur Durchführung des Vermessungsverfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßsonde (1) eine Kreiselsonde (1c) vorgesehen ist, die über ein Bohrlochmeßkabel (4a) unmittelbar mit dem tragbaren PC (7) verbunden ist und aus einem Kreiselmodul (3a), einem Zusatzsensor (40), einer Stromversorgung (17), einem Datenprozessor (18), einem Datenspeicher (19) und einem seriellen Datenübermittler (20) gebildet wird.