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DE19745947B4 - Apparatus and method for drilling earth formations - Google Patents

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DE19745947B4
DE19745947B4 DE19745947A DE19745947A DE19745947B4 DE 19745947 B4 DE19745947 B4 DE 19745947B4 DE 19745947 A DE19745947 A DE 19745947A DE 19745947 A DE19745947 A DE 19745947A DE 19745947 B4 DE19745947 B4 DE 19745947B4
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Germany
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core
data
instrumentation
formation
drilling
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DE19745947A
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Michael H. Flower Mound Johnson
John W. Spring Harrell
Pierre E. Kingwood Collee
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Original Assignee
Baker Hughes Inc
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Abstract

Vorrichtung zum Bohren von Erdformationen, mit einem eine Längsbohrung begrenzenden Bohrkörper, der an seinem oberen Ende mit einem Bohrstrang verbindbar und an seinem unteren Ende mit einer Kernbohrkrone versehen ist, und einer Instrumentenausrüstung, mittels welcher Bohrlochdaten gleichzeitig mit dem Erbohren eines Kerns aufnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass von der Instrumentenausrüstung zumindest ein Bereich innerhalb des Rohrkörpers zwischen dessen Außenseite und der Längsbohrung angeordnet ist und von der Instrumentenausrüstung als Bohrlochdaten Erdformationsparameter aufnehmbar sind und die Instrumentenausrüstung wenigstens einen Sensor aufweist zum Erfassen von zumindest einem Formationsmerkmal aus der Gruppe der Merkmale Bohrlochtemperatur, Bohrlochdruck, Formationswiderstand, Formationsgammastrahlung, nukleare Magnetresonanz, Dichte und Porösität.contraption for drilling earth formations, with a longitudinal bore limiting drill body, the connectable at its upper end with a drill string and at its bottom end is provided with a core bit, and instrumentation, by means of which well data simultaneously with the drilling of a core are receivable, characterized in that of the instrumentation at least a region within the tubular body between its outside and the longitudinal bore is arranged and from the instrumentation equipment as well data ground information parameters are receivable and the instrumentation at least one sensor for detecting at least one formation feature from the Set of characteristics well temperature, borehole pressure, formation resistance, Formation gamma radiation, nuclear magnetic resonance, density and porosity.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bohren von Erdformationen in einer Ausgestaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf Verfahren zum Bohren von Erdformationen.The The invention relates to a device for drilling earth formations in an embodiment according to the preamble of claim 1 and to methods for drilling earth formations.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Kombinationssystem des Kernbohrens und des normalen Rohrens mittels einer unter Verwendung eines Seilstranges aus dem Bohrstrang herausziehbaren Kernbohrinnenrohreinheit und einer Verschlußeinheit zum Vorwärtsbohren, wobei letztere wahlweise mit Meßeinrichtungen zur Bewertung von Bohrlochparametern ausgestattet ist. Speziell bietet das System die Möglichkeit, gleichzeitig eine Formation, in der eine Kernbohrung ausgeführt wird, wie auch die aus der Formation erbohrte Kernprobe datenmäßig zu erfassen.Especially The invention relates to a combination system of core drilling and the normal pipe by means of a using a rope string Kernbohrinnenrohreinheit pulled out of the drill string and a closure unit for forward drilling, the latter optionally with measuring equipment equipped to evaluate wellbore parameters. specially the system offers the possibility at the same time a formation in which a core drilling is carried out, as well as the kernel sample drilled from the formation to record data.

Das Kernbohren mit einem Seilstrang ist seit vielen Jahren bekannt. Das Grundkonzept besteht hierbei darin, ein Kernrohr mit einer Außenrohreinheit zu verwenden, die am Ende des Bohrstrangs angeordnet ist und an ihrem unteren Ende eine Kernbohrkrone aufweist. Eine Innenrohreinheit zur Aufnahme eines von der Kernbohrkrone erbohrten Kerns ist lösbar in der Außenrohreinheit verriegelt. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Plazierung der Innenrohreinheit in der Außenrohreinheit mittels eines Seilstranges, mittels der Schwerkraft oder einer hydraulischen Strömung und ihre Rückgewinnung aus der Außenrohreinheit mittels des Seilstranges. Beispiele solcher Seilstrang-Kernbohrsysteme sind in den Schriften US 3 127 943 und US 5 020 612 beschrieben.Core drilling with a rope string has been known for many years. The basic concept here is to use a core tube with an outer tube unit, which is arranged at the end of the drill string and has a core bit at its lower end. An inner tube unit for receiving a core drilled by the core bit is detachably locked in the outer tube unit. This configuration allows placement of the inner tube unit in the outer tube unit by means of a cable harness, by means of gravity or a hydraulic flow and their recovery from the outer tube unit by means of the cable strand. Examples of such rope core drilling systems are in the publications US 3,127,943 and US 5 020 612 described.

Ein Problem bei zahlreichen vorbekannten Systemen ist die Notwendigkeit, daß ein spezieller Bohrstrang mit einem vergrößerten Durchmesser verwendet werden muß, um das Einlassen und Zurückholen der Innenrohreinheit zu ermöglichen, die zum Erbohren verhältnismäßig großer Kerne über 5 cm (2'') Durchmesser verwendet wird.One Problem with many prior art systems is the need to the existence special drill string used with an enlarged diameter must become, to let in and retrieve to allow the inner tube unit for drilling relatively large cores over 5 cm (2 '') diameter used becomes.

Obschon Kernbohrsysteme, die kleine bzw. schlanke Kerne von etwa 4,5 cm (1 3/4'') Durchmesser oder weniger erbohren, bekannt sind, versteht sich, daß solche Kerne sehr zerbrechlich sind, so daß die herkömmlichen Kernbohrsysteme in der Länge auf solche Kerne begrenzt sind, die vernünftigerweise, ohne zu zerbrechen, gebohrt werden können. Diese Beschränkung scheint in erster Linie der Instabilität des gesamten Kernrohres zuzuschreiben zu sein, die durch seitliche und vertikale Bohrkronenbewegungen im Bohrloch, die Vibrationen erzeugen, hervorgerufen wird. Ein Hauptphänomen, das aus solchen Bohrkronenbewegungen und -schwingungen resultiert, ist das sog. Bohrkronenschleudern, obgleich eine Vibration ohne Schleudern ebenfalls schädlich ist. Das Phänomen des Bohrkronenschleuderns äußert sich in Bohrkronen mit unausgeglichenen Seitenkräften der Schneidglieder, welche Kräfte dazu führen, daß die Bohrkrone im Bohrloch um einen Mittelpunkt rotiert bzw. schleudert, der von der geometrischen Mitte der Bohrkrone versetzt ist, derart, daß die Krone dazu neigt, rückwärts im Bohrloch zu schleudern. Es wurde beobachtet, daß das Schleuderphänomen durch das Vorhandensein von Kalibrier- bzw. Trimmschneidgliedern an bestimmten Stellen im äußeren Kalibrierbereich der Bohrkrone verstärkt wird, wobei derartige Schneidglieder auch Reibkräfte beim Bohren erzeugen. Das Schleudern ist ein dynamisches eigenständiges Phänomen und wirkt sich in vielen Fällen im hohen Maße zerstörend auf die Schneidglieder der Bohrkrone aus. Das Schleuderphänomen erzeugt dabei eine Spiralgestalt des Bohrloches während des Rohrens, was bei Kernbohrkronen zu einem nicht-zylindrischen, spiraligen Kern führt, der noch empfindlicher gegenüber Brüchen ist und leicht im inneren Kernrohr verklemmt.Although Core drilling systems, the small or slim cores of about 4.5 cm (1 3/4 '') diameter or less boring, are known, of course, such Cores are very fragile, so that the conventional core drilling systems in the length such nuclei are reasonably limited, without breaking, can be drilled. These restriction seems primarily due to the instability of the entire core tube to be, by lateral and vertical drill bit movements in the borehole that generate vibrations. A major phenomenon, that from such drill bit movements and vibrations is the so-called Bohrkronenschleudern, although a vibration without spin also harmful is. The phenomenon of the Bohrkronenschleuderns manifests itself in drill bits with unbalanced lateral forces of the cutting members, which Forces to do so to lead, that the Drill bit rotates or hurls around a midpoint in the borehole, which is offset from the geometric center of the drill bit, so, that the Crown tends to backwards in the borehole too fling. It was observed that the spin phenomenon was due to the presence of calibration or trim cutters in certain places in the outer calibration area the drill bit reinforced is, with such cutting members also generate frictional forces during drilling. The Slingshot is a dynamic independent phenomenon and affects many make to a high degree destroying the cutting members of the drill bit off. The spin phenomenon is generated while a spiral shape of the borehole during drilling, which at Core bits leads to a non-cylindrical, spiral core, the even more sensitive fractures is and jammed easily in the inner core tube.

Angesichts der verhältnismäßig kleinen Freiräume zwischen dem Kern und dem Pilotschuh, dem Kernfänger und den Innenrohrkomponenten des Innenrohrs führen leichte seitliche und vertikale Bewegungen des Kernrohres leicht zu einem Bruch von Kernen mit kleinem Durchmesser mit einer daraus resultierenden Kernblockierung und Zerstörung der Kernprobe. Als Folge hiervon werden Kernrohre mit kleinem Durchmesser üblicherweise in ihrer Länge aufgrund der kurzen Kernproben (z. B. etwa 3 bis 4 m (10 bis 13 Fuß)), die ohne Kernbruch, -blockierung und -zerstörung erbohrt werden können, begrenzt. Es sind Versuche unternommen worden, längere Kerne, von etwa 8 m (26 Fuß) zu schneiden, jedoch haben die verwendeten Geräte aufgrund der oben erwähnten Probleme nicht zum Erfolg geführt.in view of relatively small Free rooms between the core and the pilot shoe, the core catcher and the inner tube components of the inner tube slight lateral and vertical movements of the core tube easily to a break of small diameter cores with one of them resulting nuclear blockage and destruction of the core sample. As a result Of these, small-diameter core tubes become common due to their length short core samples (eg, about 3 to 4 m (10 to 13 feet)), the without core failure, blockage and destruction can be limited. It Attempts have been made to obtain longer cores, of about 8 m (26 Foot) However, the devices used have problems due to the above-mentioned problems not led to success.

Es ist erkannt worden, daß bestimmte Verbesserungen in der Bohrkronenausbildung, einschl., jedoch nicht ausschließlich der sog. schleuderfreien Bohrkronen mit Polykristallin-Diamant-Compakt-(PDC)-Schneidgliedern, eingeleitet durch Amoco und verbessert durch den Anmelder, auf Kernbohrkronen übertragen werden können, um die Sicherheit eines Kernbohrvorgangs und die Qualität der Kerne zu erhöhen. Patente, die schleuderfreie Bohrkronen beschreiben, sind beispielsweise die US-PSen 4 982 802 , 5 010 789 , 5 042 596 , 5 099 934 , 5 109 935 , 5 111 892 , 5 119 892 , 5 131 478 , 5 165 494 und 5 178 222 . Das SPE-(Society of Petroleum Engineers)-Papier Nr. 24587 von L. A. Sinor u. a. der Amoco Production Co. mit dem Titel "Development of an Anti-Whirl-Core Bit" diskutiert Verbesserungen und mögliche Verbesserungen in den Kernbohrmöglichkeiten, die sich angenommenermaßen durch die Verwendung schleuderfreier Kernbohrkronen ergeben.It has been recognized that certain improvements in drill bit formation, including, but not limited to, the so-called spin-free drill bits with polycrystalline diamond compact (PDC) cutters, initiated by Amoco and improved by the applicant, can be transferred to core bits to increase the safety of a core drilling operation and the quality of the cores. Patents describing spin-free drill bits are, for example, the U.S. Patent 4,982,802 . 5 010 789 . 5 042 596 . 5 099 934 . 5 109 935 . 5,111,892 . 5 119 892 . 5 131 478 . 5 165 494 and 5 178 222 , The SPE (Society of Petroleum Engineers) paper no. 24587 of LA Sinor et al. Of the Amoco Production Co. entitled "Development of an Anti-Whirl-Core Bit" discusses improvements and potential improvements in core drilling capabilities that are believed to be due the use of spin-free core bits result.

Andere Lösungsansätze zu einer Bohrkronenstabilisierung sind von Amoco u. a. unternommen worden. Ein Vorschlag besteht darin, den Versuch zu unternehmen, eine Bohrkrone perfekt auszubalancieren, wie es in der US-PS 4 815 342 beschrieben ist. Ein weiterer Lösungsvorschlag besteht darin, die Vorsprünge auf der Bohrkronenfläche in kreisförmigen Nuten mechanisch zu verriegeln, die von den Schneidgliedern auf der Fläche geschnitten werden, wie es in der US-PS 5 090 492 beschrieben ist.Other approaches to drill bit stabilization have been made by Amoco et al. One suggestion is to try to balance a drill bit perfectly, as in the U.S. Patent 4,815,342 is described. Another solution is to mechanically lock the projections on the bit surface in circular grooves which are cut by the cutting members on the surface, as shown in FIG U.S. Patent No. 5,090,492 is described.

Sämtliche der vorstehenden Entwicklungen bei der Bohrkronenstabilisierung haben sich auf einzelne Elemente des Bohrvorgangs konzentriert, entweder das Bohren eines Bohrloches mit vollem Durchmesser oder auf das Kernbohren.All the above developments in drill bit stabilization have focused on individual elements of the drilling process, either drilling a full diameter borehole or on the core drilling.

Vor einigen Jahren wurde von der Eastman Christensen Company, einem Vorgänger des Anmelders, eine Kombination eines Vollbohr- und Kernbohrsystems mit der Wahlmöglichkeit zwischen Vollbohren und Kernbohren entwickelt. Dieses System ermöglichte wechselweise Kernbohr- und Vollbohrvorgänge, ohne den Bohrstrang zu ziehen. Bei diesem System waren sowohl die Innenrohreinheit zum Kernbohren als auch eine ersatzweise mittlere Verschlußeinheit mit einem Brechfuß und Schneidgliedern zum Umwandeln der Kernbohrkrone in einen Vollbohrmeißel über einen Seilstrang einsetzbar und aufholbar, die Innenrohreinheit konnte also wieder an die Erdoberfläche zurückbefördert werden. Dieses Kombinationssystem verwendete Kernbohrkronen mit natürlichen Diamanten und war aus mehreren Gründen nur in seltenen Fällen erfolgreich. Zunächst betrug die maximale Kernlänge, die auf einmal erbohrt werden konnte, nur etwa 4 m (13 Fuß), was ein außerordentlich kurzes Intervall zur Analyse ohne mehrfache Einsätze der Innenrohreinheit bedeutete und eine Kombination mit Sonderlängen von Rohren zum Abwärtsbohren des Mitnehmergestänges zum Drehtisch wie eine Rohrverbindung erforderte. Zusätzlich brachte das Aufkommen genauerer elektrischer Bohrlochmessungen und Analysetechniken zur Datenaufnahme eine Verringerung des Bedarfs für Kernanalysen. Schließlich akzeptierte die Industrie nicht die Kerne mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser (5 cm), die das System erbrachte, das zum Einsetzen und Rückholen der Innenrohreinheit und der mittleren Verschlußeinheit Standardrohrteile erforderte.In front a few years ago was by the Eastman Christensen Company, a predecessor applicant, a combination of a full bore and core drilling system with the option developed between solid drilling and core drilling. This system enabled alternately core drilling and full drilling operations, without the drill string too pull. In this system, both the inner tube unit were for core drilling as well as a substitute middle closure unit with a Brechfuß and cutting members for converting the coring bit into a solid drill bit over a Cable harness used and recoverable, the inner tube unit could So again to the earth's surface be transported back. This combination system used core bits with natural Diamonds and was successful for several reasons only in rare cases. At first, it was the maximum core length, which could be drilled all at once, only about 4m (13ft), which an extraordinary short interval for analysis without multiple inserts of the inner tube unit meant and a combination with special lengths of pipes for drilling down of the Mitnehmergestänges to the turntable like a pipe connection required. Additionally brought the emergence of more accurate electrical logging and analysis techniques for Data collection a reduction in the need for core analysis. Finally accepted the industry does not use the cores of relatively small diameter (5 cm) that the system provided for insertion and retrieval the inner tube unit and the middle shutter unit required standard tube parts.

In jüngerer Zeit hat jedoch die Entwicklung und die industrielle Akzeptanz von Loch- und Rotationskernbohrtechniken, die dazu führen, daß Kerne von etwa 2,5 cm (1 Zoll) Durchmesser aus dem Bohrloch erbohrt werden können, als auch die vermehrte Anwendung von Bohrlöchern kleinen Durchmessers für Versuchs- bzw. Forschungsbohrungen den früheren Widerstand, auf Kerne kleinen Durchmessers zurückzugreifen behoben. Diese Veränderungen in der industriellen Praxis haben zu einem erneuten Interesse am Kernbohren geführt, jedoch haben bislang die bekannten Kernbohrsysteme keine Möglichkeit für ein System zum Vollbohren und Kernbohren mit kleinem Durchmesser geführt, das ursprüngliche, unbeschädigte Kerne von gewünschter Länge (z. B. etwa 9 m (30 Fuß)) unter Vermeidung von Kernblockierungen schneiden kann und außerdem die Möglichkeit bietet, zwischen den Intervallen des Kernbohrens weiter vollzubohren, ohne den Bohrstrang zu ziehen. Außerdem bietet kein Kernbohrsystem des Standes der Technik die Leistungsmöglichkeiten und Betriebsmerkmale, wie sie mit PDC-Bohrkronen erreicht werden können.In younger However, there is still time for development and industrial acceptance Hole and rotary core drilling techniques, that lead to, that cores of about 2.5 cm (1 inch) in diameter to be drilled out of the borehole can, as well as the increased use of small diameter boreholes for experimental or research drilling the former Resistance to access small diameter cores fixed. These changes in industrial practice have a renewed interest in Core drilling performed, however, so far the known core drilling systems have no possibility for a system for full bore and core drilling with a small diameter, the original, undamaged Cores of wanted Length (z. B. about 9 m (30 feet)) while avoiding nuclear blockages can cut and also the possibility offers to continue drilling between the intervals of core drilling, without pulling the drill string. Besides, no core drilling system offers the state of the art, the performance options and operating characteristics, how they can be achieved with PDC drill bits.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Kernbohrsysteme liegt in der Tendenz, daß das Erbohren des Kerns und die Bewertung der Bohrlochparameter als separate, nur peripher miteinander in Beziehung stehende Vorgänge anstatt miteinander verknüpfte Segmente eines Gesamtprozesses der Formationsbewertung behandelt werden. Obschon die US-PS 4 955 438 der Anmelderin das Aufnehmen von Meßwerten der Bohrlochmerkmale während eines Kernbohrvorgangs und das Aufholen solcher Daten von der Kernbohrvorrichtung auf physischem Wege, durch Seilstrang oder Spülungsimpulstelemetrie, beschreibt, ist das Vorhandensein irgendeines derartigen Systems zur Verwendung bei Öl- und Gasforschungsbohrungen nicht bekannt.Another disadvantage of the known core drilling systems is the tendency for core core drilling and hole parameter evaluation to be treated as separate peripherally related operations rather than interlinked segments of an overall formation evaluation process. Although the U.S. Patent 4,955,438 While Applicant describes taking measurements of the wellbore features during a core drilling operation and physically retrieving such data from the coring apparatus by wireline or mud pulse telemetry, the presence of any such system for use in oil and gas exploration wells is not known.

Aus der Schrift GB 2 293 395 ist es bekannt, einen Bohrköper so zu gestalten, dass er entweder eine Öffnung zur Aufnahme einer Kernbohrung aufweist oder in die Öff nung ein Verschluss eingesetzt ist, so dass keine Kernbohrung mehr möglich ist. Der Verschluss ist mit Messvorrichtungen versehen, so dass bei normalen Bohrungen Messungen mit dem Bohrkörper vorgenommen werden können.From the Scriptures GB 2 293 395 It is known to make a drill body so that it either has an opening for receiving a core hole or in the Publ opening a closure is used, so that no core hole is possible. The closure is provided with measuring devices so that measurements can be made with the drill body during normal drilling.

Außerdem ist aus der Schrift DE 38 13 508 C1 bekannt, einen Bohrkörper zur Aufnahme einer Kernbohrung an seinem Ende mit einer Messvorrichtung zu versehen, um das erbohrte Material zu untersuchen. Der Bohrkörper ist jedoch ausschließlich für Kernbohrungen verwendbar, und die durchführbaren Messungen führen nur zu eingeschränkt nutzbaren Messergebnissen, da die Messvorrichtung an der Rückseite des Bohrkörpers angebracht ist.Moreover, from the Scriptures DE 38 13 508 C1 is known to provide a drill body for receiving a core bore at its end with a measuring device to examine the material drilled. However, the drill body is only usable for core drilling, and the feasible measurements lead to limited measurement results, since the measuring device is attached to the back of the drill body.

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bohren von Erdformationen zu schaffen, mit der es möglich ist, gleichzeitig mit dem Erbohren eines Kerns Bohrlochdaten aufzunehmen.Of the The invention is primarily based on the object, a device to create for drilling earth formations, with which it is possible, at the same time drilling down a core to record downhole data.

Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 1 nach der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 16 verwiesen.This object is achieved for a generic device according to claim 1 of the invention with the characterizing features of claim 1. Regarding further Ausgestaltun Gen is referred to the claims 2 to 16.

Im Hinblick auf die gattungsgemäßen Verfahren wird die Aufgabe anhand der kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 17 und 18 gelöst.in the With regard to the generic method the object is achieved by the characterizing features of claims 17 and 18 solved.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines einfachen Verfahrens zum Bohren einer Erdformation mit der Möglichkeit der Aufnahme von Bohrlochdaten und löst diese Aufgabe in Verfahrensformen gemäß den Ansprüchen 20 bis 22.The The invention also aims to provide a simple method for drilling an earth formation with the possibility of receiving Borehole data and triggers this object in the method forms according to claims 20 to 22.

Die Erfindung bietet die Möglichkeit abwechselnd einen Kernbohrvorgang und einen Vollbohrvorgang durchzuführen, ohne den Bohrstrang zu ziehen, wobei langgestreckte Kerne kleinen Durchmessers entnommen werden können. Das Kernrohr nach der Erfindung weist eine Außenrohreinheit mit einer Kernbohrkrone, vorzugsweise PDC-Kernbohrkrone, auf, die am unteren Ende der Außenrohreinheit angebracht ist. Unmittelbar oberhalb der Kernbohrkrone befindet sich eine Lageranordnung für das Bohrkronenende im Kernrohr, die wechselweise das Ende einer Innenrohreinheit oder einer mittleren Verschlußeinheit aufnimmt. Eine Rastkupplung ist oben an der Innenseite der Außenrohreinheit angebracht. Die Innenrohreinheit weist ein Fangkupplungsglied am oberen Ende auf, darunter eine Verriegelungseinheit für einen Eingriff mit der Rastkupplung des Außenrohrs und eine Lagereinheit unter der Verriegelungseinheit zur Ermöglichung einer Drehung zwischen der Außenrohreinheit und dem Innenrohr. Das untere Ende der Innenrohreinheit, das mit der Bohrkronenlagereinheit in Eingriff steht, weist einen herkömmlichen Kernfänger auf.The Invention offers the possibility alternately perform a core drilling and a full drilling, without to pull the drill string, taking out elongated cores of small diameter can be. The core tube according to the invention comprises an outer tube unit with a core bit, preferably PDC core bit, on, at the lower end of the outer tube unit is appropriate. Located immediately above the core bit itself a bearing arrangement for the drill bit end in the core tube, which alternately the end of a Inner tube unit or a middle shutter unit receives. A detent coupling is mounted on top of the inside of the outer tube unit. The inner tube unit has a catch coupling member at the upper end on, including a locking unit for engagement with the detent coupling of the outer tube and a storage unit under the lock unit for enabling a rotation between the outer tube unit and the inner tube. The lower end of the inner tube unit, with the drill bit bearing unit is engaged, has a conventional core catcher on.

Die nach der Erfindung bevorzugte PDC-Kernbohrkrone hat vorzugsweise eine schleuderfreie Ausgestaltung, obwohl andere stabilisierte Bohrkronenausgestaltungen, wie sie oben besprochen wurden, ebenfalls geeignet sind. Die Verwendung einer schleuderfreien Kernbohrkrone im Rahmen der Erfindung führt zu der erwiesenen Fähigkeit, Kerne von zumindest etwa 9 m (30 Fuß) von hoher Qualität und mit stark erhöhter Gewinnungsrate zu schneiden und zu ziehen. Außerdem bietet die Verwendung einer PDC-Kernbohrkrone mit wahlweisem mittleren Verschluß eine Eindringungsrate ähnlich der von PDC-Bohrmeißeln und Gewicht-auf-Krone, Drehgeschwindigkeit und hydraulische Strömungsraten ähnlich denen von PDC-Bohrmeißeln. Somit können große Mengen hochqualitativer Kerne kosteneffektiv gewonnen werden, und die Gesamteindringungs- bzw. Bohrfortschrittsrate während des Bohrvorgangs ist im Vergleich mit einem Bohren ohne Kernentnahme nicht wesentlich reduziert, so daß der Betreiber Vorteile aus Zeit- und Kostenersparungen wie auch aus den durch die hochqualitativen Kerne zur Verfügung stehenden Informationen zieht.The preferred PDC core bit according to the invention preferably has a spin-free design, although other stabilized drill bit designs, as discussed above are also suitable. The usage a spin-free core bit in the invention leads to the proven ability, cores of at least about 9 meters (30 feet) of high quality and with greatly increased To cut and pull recovery rate. It also offers the use a PDC core bit with optional middle shutter a penetration rate similar to that of PDC drill bits and weight-on-crown, rotational speed and hydraulic flow rates similar to those of PDC drill bits. Consequently can size Quantities of high-quality cores are obtained cost-effectively, and the total penetration rate during the Drilling is in comparison with drilling without core removal not significantly reduced, so that the operator benefits Time and cost savings as well as from those through the high quality Cores available draws stationary information.

Die Verwendung der Lagereinheit für das Bohrkronenende erbringt eine präzsise Ausrichtung des Innenrohrs zur Aufnahme des im Erbohren befindlichen Kerns sowie einen Sitz für das untere Ende der mittleren Verschlußeinheit, die eine Mehrzahl von Schneidgliedern, vorzugsweise PDC-Schneidgliedern, und Spülungsauslässe für die Spülflüssigkeit enthält.The Use of the storage unit for the drill bit end provides a precise alignment of the inner tube for receiving the core being drilled and a seat for the lower end of the middle shutter unit, which is a plurality of cutting members, preferably PDC cutting members, and flushing liquid flushing outlets.

Ein wahlweises, jedoch bedeutsames Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung eines geeigneten Meßwerkzeugs, wie eines Gammastrahlen- oder Richtungsmeßwerkzeugs, in der mittleren Verschlußeinheit zur Ermöglichung einer Bohrlochdatenaufnahme während eins Vollbohrvorgangs. Die Daten können im Meßwerkzeug während des Rohrens gespeichert und periodisch durch Seilstrangübertragung oder wenn die mittlere Verschlußeinheit zur Oberfläche zurückgeholt wird, aufgenommen werden. Es kann auch ein Bohrspülungsimpuls- oder anderes geeignetes Datenübertragungssystem als Teil der mittleren Verschlußeinheit angebaut werden, um eine Echtzeitübertragung von Daten zu ermöglichen. Eine odere mehrere Meßmöglichkeiten können in das Meßwerkzeug bzw. die Instrumentenausrüstung einbezogen sein, wobei solche Möglichkeiten eine Druck- und Temperaturmessung zusätzlich zu den anderen oben erwähnten Messungen umfassen können, ohne hierauf beschränkt zu sein. Vorteilhaft ist auch, daß die Meßwerkzeugsensoren und insbesondere die Sensoren zum Erfassen von Formationsmerkmalen unmittelbar angrenzend an das untere bzw. vorauslaufende Ende der mittleren Verschlußeinheit, buchstäblich im Hals der Kernbohrkrone, angeordnet sein können, um eine äußerst enge Nähe zur Bohrkronenstirnfläche und damit zu der gebohrten Formation zu erhalten.One optional but significant feature of the present invention is the arrangement of a suitable measuring tool, such as a gamma ray or direction measuring tool, in the middle closure unit to enable a borehole data recording during one full drilling operation. The data can be stored in the measuring tool during drilling and periodically by cable transfer or if the middle closure unit to the surface retrieved will be recorded. It may also be a drilling fluid pulse or other suitable communication system as part of the middle closure unit be grown to allow a real-time transmission of data. One or more measurement options can in the measuring tool or the instrumentation be included, such opportunities a Pressure and temperature measurement in addition to the others mentioned above Can include measurements, without being limited thereto to be. It is also advantageous that the measuring tool sensors and in particular the sensors for detecting formation features immediately adjacent to the lower or leading end of the middle closure unit, literally in the neck of the core bit, can be arranged to a very close proximity to the drill bit face and to get to the drilled formation.

Es ist ferner vorgesehen, daß Sensoren zum Messen von Richtungsparametern sowie der oben erwähnten Bohrlochparameter und ferner von anderen Parametern wie etwa (lediglich als Beispiel) des Formationswiderstands und der nuklearen magnetischen Resonanz, wie auch eine Stromversorgung, eine Datenverarbeitungs- und Speichereinheit und eine Bohrlochdatenübertragung oder Telemetriemöglichkeit in eine oder mehrere Kernbohrinnenrohreinheiten, in die Wand des Kernrohrs zwischen dessen Außenseite und der Längsbohrung oder oberhalb des Kernrohres in einem gesonderten Rohrabschnitt oder Gehäuse mit einer axialen Bohrung, die mit der Bohrung des Kernrohres fluchtet, eingebaut werden können. Sensoren zum Messen von Bohrparametern wie etwa (wiederum lediglich als Beispiel) Drehmoment, Drehgeschwindigkeit, Gewicht auf der Bohrkrone, Vibration und Bohrlochdruck können ebenfalls in eine oder mehrere Komponenten der Vorrichtung, vorzugsweise nahe der Bohrkrone, etwa in der Wand des Kernrohres, eingebaut werden.It is further provided that sensors for measuring directional parameters as well as the above-mentioned borehole parameters and also other parameters such as (by way of example only) formation resistance and nuclear magnetic resonance, as well as a power supply, a data processing and storage unit and a borehole data transmission or telemetry option into one or more coring pipe units, into the wall of the Core tube between the outside and the longitudinal bore or above the core tube in a separate pipe section or casing with an axial bore aligned with the bore of the core tube, can be installed. Sensors for measuring drilling parameters such as (again only as an example) torque, rotational speed, weight on the drill bit, Vibration and borehole pressure can also in one or more components of the device, preferably be installed near the drill bit, such as in the wall of the core tube.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein gleichzeitiges bzw. zumindest gleichlaufendes Messen von Bohrlochparametern der Formation außerhalb des Kernrohres vor, während der gleiche oder ein anderer Bohrlochparameter des im Erbohren befindlichen Kerns bei seinem Eintreten in die Kerninnenrohreinheit gemessen wird. Z. B. können Gammastrahlen-, Widerstands-, Dichte-, Porositäts-, Schall- und/oder Messungen der nuklearen magnetischen Resonanz vorgenommen werden. Es ist vorteilhaft, solche Messungen zu Vergleichszwecken mit Blick auf die Eigenschaften vorzunehmen, die von der äußeren Formation dargeboten werden, im Gegensatz zu denjenigen, die von dem Kern unter der kontrollierteren Umgebung des Kernrohrinnenraums und in einem extrem engen Bereich dargeboten werden. Außerdem ist es wünschenswert, solche Kernmessungen unmittelbar nach dem Kerndurchgang durch den Hals der Kernbohrkrone vorzunehmen, wenn sich der Kern in seinem ursprünglichsten Zustand befindet und es am wenigsten wahrscheinlich ist, daß er durch Spülungsflüssigkeit zu sehr verunreinigt ist oder seine physikalische Integrität verloren hat. Des weiteren ist vorgesehen, daß die Ausrichtung des Kerns bestimmt wird, sowohl in einem absoluten Sinn als auch mit Bezug auf die Umgebungsformation, aus der er ausgeschnitten wird, wobei die Richtungsinstrumentierung der Vorrichtung verwendet wird.One Another aspect of the invention provides a simultaneous or at least concurrent measurement of borehole parameters of the formation outside the core tube before, during the same or another borehole parameter of the boring Kerns measured when entering the core inner tube unit becomes. For example, you can Gamma ray, resistance, density, porosity, sound and / or measurements nuclear magnetic resonance. It is advantageous such measurements for comparison purposes with regard to the properties make that from the outer formation be presented, in contrast to those of the core under the more controlled environment of the core tube interior and in an extremely narrow range. It is also desirable such nuclear measurements immediately after the core passage through the Neck of the core bit, if the core in his most original State and it is least likely that he is going through lavage fluid too contaminated or has lost its physical integrity. Furthermore, it is provided that the Alignment of the core is determined, both in an absolute sense as well as with respect to the environmental formation from which he cut out using the directional instrumentation of the device becomes.

Außerdem ist vorgesehen, daß ein Kurzetappen-Funktelemetriesystem verwendet werden kann, um Daten über eine kurze Distanz von einer Stelle in der Kernrohrwand zur Innenrohreinheit oder umgekehrt zu übertragen; dies für eine anschließende Rückübertragung durch ein Ferntelemetriesystem in einer anderen Komponente der Vorrichtung oder von einer dieser Stellen an ein Ferntelemetriemodul, das in kurzem Abstand oberhalb des Kernrohres im Bohrloch angeordnet ist. Die Daten können rückübertragen werden durch Bohrspülungsimpuls, akustische oder elektromagnetische Telemetrie oder durch einen zur Oberfläche laufenden Seilstrang. Des weiteren können Daten in einem elektronischen Speicher gespeichert werden, der in der Innenrohreinheit oder der oben erwähnten mittleren Verschlußeinheit angeordnet ist und physisch zur Oberfläche anstatt einer Übertragung in im wesentlichen Echtzeit zurückgeholt werden kann. Selbstverständlich werden Daten vorzugsweise in einer Innenrohreinheit, mittleren Verschlußeinheit, einem Kernrohr oder gesonderten Gehäuse gespeichert, das der Kernbohrvorrichtung zugeordnet ist, selbst bei einer Übertragung zur Oberfläche in Echtzeit, um einen Datenverlust aufgrund schlechter Übertragung oder eines Senderausfalls zu vermeiden.Besides that is provided that a Shortstep radio telemetry system can be used to send data over one short distance from a location in the core tube wall to the inner tube unit or vice versa; this for a subsequent retransfer by a remote telemetry system in another component of the device or from one of these points to a remote telemetry module located in short distance above the core tube is arranged in the borehole. The data can retransmitted be through drilling fluid pulse, acoustic or electromagnetic telemetry or by a to surface running rope strand. Furthermore, data in an electronic Memory stored in the inner tube unit or the mentioned above middle closure unit is arranged and physically to the surface rather than a transmission retrieved in essentially real time can be. Of course data are preferably stored in an inner tube unit, middle closure unit, stored in a core tube or separate housing associated with the core drilling apparatus is, even during a transmission to the surface in real time to data loss due to poor transfer or a transmitter failure.

Der Verfahrensaspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Bohren, bei dem gleichzeitig Richtungs-, Formations- und wahlweise Bohrparameterdaten aufgenommen werden, bevor ein Kernbohrvorgang unternommen wird, um eine Zone oder eine Schicht von potentiellem Interesse, wie etwa eine kohlenwasserstoffproduzierende Zone, zu lokalisieren, bevor die Innenrohreinheit zur Aufnahme des Kernbohrens in Betrieb genommen wird. In gleicher Weise ist vorgesehen, daß durch die Aufnahme solcher Daten während des Kernbohrvorgangs dem Bedienungspersonal die Möglichkeit der Feststellung gegeben wird, wann das Kernbohren zu beenden ist, so daß nicht Kernproben in einem Gestein im wesentlichen über eine Zone von potentiellem Interesse hinaus aufgenommen werden. Bei der Praktizierung dieses Aspektes der Erfindung ist es natürlich wünschenswert, die aufgenommenen Daten an die Oberfläche auf Echtzeitbasis zu übertragen, insbesondere wenn in einer potentiellen Produktionszone gebohrt wird.Of the Method aspect of the invention comprises a method of drilling, with the same directional, formation and optionally Bohrparameterdaten taken before a core drilling operation is undertaken, around a zone or layer of potential interest, such as a hydrocarbon-producing zone, to locate before the inner tube unit for receiving the core drilling commissioned becomes. In the same way it is provided that by the inclusion of such Data during the core drilling operation the operator the opportunity the determination of when to finish the core drilling, so that not Core samples in a rock substantially over a zone of potential Interest to be taken out. In the practice of this Aspect of the invention, it is of course desirable, the recorded Data to the surface to transmit on a real-time basis especially when drilling in a potential production zone.

Beim Kernbohren kann es ausreichen, die Daten für jeden kerngebohrten Abschnitt beziehungsweise für jedes kerngebohrte Intervall zu dem Zeitpunkt zu entnehmen, an dem die Innenrohreinheit mit der darin enthaltenen Kernprobe zur Oberfläche geholt wird; jedoch ist es offensichtlich vorzuziehen, den Beendigungspunkt der Zone von Interesse so genau wie möglich zu lokalisieren, was bedeutet, daß eine Echtzeitdatenübertragung auch in dieser Situation vorteilhaft sein kann.At the Core drilling can be enough data for each core drilled section or for to take each core-drilled interval at the time when brought the inner tube unit with the core sample contained therein to the surface becomes; however, it is obviously preferable to the termination point the zone of interest as exactly as possible to locate what means that one Real-time data transmission can also be beneficial in this situation.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung schematisch veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description in conjunction with the drawing, in which several embodiments a drilling device according to the invention are illustrated schematically. In the drawing show:

1 einen Längsschnitt durch ein Kernrohr nach der Erfindung, 1 a longitudinal section through a core tube according to the invention,

2 einen vergrößerten Längsschnitt durch das untere Ende des Kernrohres nach der Erfindung, wobei sich ein Innenrohreinheit in ihrer Stellung zum Kernbohren befindet, 2 an enlarged longitudinal section through the lower end of the core tube according to the invention, wherein an inner tube unit is in its position for core drilling,

3 einen vergrößerten Längsschnitt durch das untere Ende des Kernrohres nach der Erfindung, wobei sich eine mittlere Verschlußeinrichtung in ihrer Stellung zum Ausbohren befindet, 3 an enlarged longitudinal section through the lower end of the core tube according to the invention, wherein a middle closure device is in its position for drilling,

4 eine Ansicht der Bohrkrone unter Veranschaulichung der Schneidgliedplazierung mit Blick nach unten durch die Bohrkronenfläche, 4 a view of the drill bit showing the Schneidgliedplazierung looking down through the Bohrkronenfläche,

5 einen vergrößerten Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Innenmaßschneideinrichtung einer Bohrkrone mit schwachem Eindringungswinkel und einer damit zusammenwirkenden Kernschuheinrichtung, 5 an enlarged vertical section through an embodiment of a Innenmaßschneideinrichtung a drill bit with a low penetration angle and cooperating core shoe means,

6 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Kernbohrvorrichtung mit einer Innenrohreinheit in einer Ausgestaltung zum gleichzeitigen Kernbohren und Aufzeichnen von Bohrlochparametern und Übertragen der erhaltenen Bohrlochdaten zur Erdoberfläche, 6 FIG. 4 is a longitudinal section through a preferred embodiment of a core drilling apparatus with an inner tube unit in an embodiment for simultaneous core drilling and recording of borehole parameters and transfer of the obtained borehole data to the surface of the earth, FIG.

7 bis 9 je ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kernbohrvorrichtung in Darstellungen entsprechend 6 und 7 to 9 each a further embodiment of a coring device according to representations 6 and

10 eine Darstellung des unteren Endes einer bevorzugten mit Instrumenten versehenen mittleren Verschlußeinrichtung nach der Erfindung im Längsschnitt. 10 a representation of the lower end of a preferred instrumented middle closure device according to the invention in longitudinal section.

Wie sich zunächst aus 1 ergibt, ragt ein Kernrohr 10 nach unten in ein Bohrloch 12 von einer Schwerstange 14 am unteren Ende eines sich zur Oberfläche erstreckenden Bohrstrangs.As it turned out first 1 results, a core tube protrudes 10 down into a borehole 12 from a drill collar 14 at the lower end of a drillstring extending to the surface.

Das Kernrohr 10 umfaßt eine Außenrohreinheit 16 mit einem Außenrohr 18, an dessen oberem Ende sich eine Gewindemuffenverbindung 20 zur Befestigung des Kernrohres 10 an einem Gewindebolzen 22 der Schwerstange 14 befindet. Am unteren Ende des Außenrohres 18 ist eine PDC-Kernbohrkrone 24 in einer schleudersicheren oder dgl. stabilisierten Ausführung, wie oben beschrieben, befestigt. PDC-Schneidglieder 26 auf der Kernbohrkrone 24 schneiden die Formation beim Drehen des Bohrstranges, wobei auch ein Kern 28 aus der gebohrten Formation ausgeschnitten wird. Der Kern 28 erstreckt sich nach oben in den Hals 30 der Kernbohrkrone 24 beim Vortrieb der Bohrkrone in die Formation. Ggf. kann die Bohrkrone 24 eine Ausführung mit schwachem Eindringprofil entsprechend der US-PS 4 981 183 des Anmelders aufweisen. Auf der Innenseite des Außenrohres 18 befinden sich eine Rastkupplung 32 und darunter eine Mehrzahl axial beabstandeter Gruppen von Tragrippen 34, die sich in Umfangsrichtung um die Innenseite des Außenrohrs 18 herumerstrecken. Im Inneren der Kernbohrkrone 24 befindet sich eine Drehlagereinheit 36 für das Bohrkronenende. Strömungsmittelkanäle 38 erstrecken sich vom Bohrkroneninneren zur Bohrkronenstirnfläche.The core tube 10 includes an outer tube unit 16 with an outer tube 18 , at the upper end there is a threaded sleeve connection 20 for fastening the core tube 10 on a threaded bolt 22 the drill collar 14 located. At the bottom of the outer tube 18 is a PDC core bit 24 in an anti-spill or the like stabilized design, as described above, attached. PDC cutters 26 on the core bit 24 cutting the formation while turning the drill string, being also a core 28 is cut out of the drilled formation. The core 28 extends up into the neck 30 the core bit 24 while driving the drill bit into the formation. Possibly. can the drill bit 24 a version with a weak penetration profile according to U.S. Patent 4,981,183 have the applicant. On the inside of the outer tube 18 There is a detent coupling 32 and including a plurality of axially spaced groups of support ribs 34 extending circumferentially around the inside of the outer tube 18 herumerstrecken. Inside the core bit 24 there is a rotary bearing unit 36 for the drill bit end. Fluid channels 38 extend from the core of the drill bit to the drill bit face.

Eine Innenrohreinheit 40 ist im Kernrohr 10 so gezeigt, wie es bei einem Kernbohrvorgang der Fall ist. Die Innenrohreinheit 40 umfaßt an ihrem unteren Ende ein in der Lagereinheit 36 aufgenommenes Innenrohr 42. Das Innenrohr 42 erstreckt sich aufwärts innerhalb des Außenrohrs 18 durch die Gruppen von Tragrippen 34, die eine Abstützung gegen ein Verbiegen des Innenrohrs 42 bieten. Am oberen Ende des Innenrohrs 42 befindet sich eine Innenrohrlagereinheit 44, die eine Drehung des oberen und unteren Bereichs der Innenrohr 40 zueinander ermöglicht und damit, in Verbindung mit der Lagereinheit 36 für das innere Bohrkronenende, die Möglichkeit schafft, daß sich die Außenrohreinheit 16 dreht, während die Innenrohreinheit 40 stationär bleibt. Oberhalb der Lagereinheit 44 steht eine Verriegelungseinheit 46 in lösbarem Eingriff mit der Rastkupplung 32 auf der Innenseite des Außenrohrs 18. Am oberen Ende der Innenrohreinheit 40 ist eine Fangkupplung 50 für einen wahl weisen Eingriff der Innenrohreinheit mit einer Seilfangglocke und dessen Lösen angeordnet.An inner tube unit 40 is in the core tube 10 shown as it is in a core drilling the case. The inner tube unit 40 comprises at its lower end a in the storage unit 36 absorbed inner tube 42 , The inner tube 42 extends upwards inside the outer tube 18 through the groups of support ribs 34 providing a support against bending the inner tube 42 Offer. At the upper end of the inner tube 42 there is an inner tube storage unit 44 which causes a rotation of the upper and lower portions of the inner tube 40 allows each other and thus, in conjunction with the storage unit 36 for the inner bit end creates the possibility that the outer tube unit 16 turns while the inner tube unit 40 remains stationary. Above the storage unit 44 is a locking unit 46 in releasable engagement with the locking coupling 32 on the inside of the outer tube 18 , At the upper end of the inner tube unit 40 is a catch coupling 50 arranged for a selective engagement of the inner tube unit with a cable stop bell and its release.

Es sei nun auf die 2 und 3 verwiesen, in denen die bereits oben anhand der 1 beschriebenen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.It is now on the 2 and 3 referenced in which the above with reference to the 1 Components described are provided with the same reference numerals.

Wie aus 2 ersichtlich ist, umfaßt die Drehlagereinheit 36 für das Bohrkronenende ein Außengehäuse 60, Lagerkörper 62 und ein Innengehäuse 64, das in bezug auf das Außengehäuse 60 aufgrund der Lagerkörper 62 frei rotiert. Rippen 66 mit Schrägschultern 68 an ihren unteren Enden erstrecken sich radial nach innen vom Innengehäuse 64. Die Rippen 66 und die Schultern 68 stützen das untere Ende der Innenrohreinheit 40 seitlich und axial ab. Der Raum zwischen den Rippen 66 ermöglicht es, daß Bohrspülung in den Hals 30 der Bohrkrone 24 und um die Bohrkrone 28 herum beim Kernbohren strömt. Falls diese Strömung nicht gewünscht ist, kann eine Bohrkrone mit schwachem Eindringprofil und damit zusammenwirkendem Schuh nach der o. a. US-PS 4 981 183 , und wie in 5 gezeigt, verwendet werden, um den Bohrspülungskontakt mit dem Kern zu minimieren. Am unteren Ende des Innenrohrs 42 kann entweder ein keilförmiger Kernfänger 70, wie auf der linken Seite der 2 gezeigt, oder ein korbförmiger Kernfänger 72, wie auf der rechten Seite der 2 gezeigt, (jeweils in an sich bekannter Ausführung) verwendet werden. Die PDC-Schneidglieder 26 sind in 2 fortgelassen, sie sind jedoch, wie in 1 gezeigt, auf der Kernbohrkrone 24 in der Weise angeordnet, daß ein Kern mit einer solchen Bemessung ausgeschnitten wird, daß er sich nach oben in den Hals 30 der Kernbohrkrone 24 und in die Bohrung 74 des Innenrohrs 42 hineinbewegt.How out 2 it can be seen comprises the pivot bearing unit 36 for the Bohrkronenende an outer housing 60 , Bearing body 62 and an inner case 64 that with respect to the outer case 60 due to the bearing body 62 freely rotated. ribs 66 with sloping shoulders 68 at their lower ends extend radially inwardly from the inner housing 64 , Ribs 66 and the shoulders 68 support the lower end of the inner tube unit 40 laterally and axially. The space between the ribs 66 allows drilling fluid in the throat 30 the drill bit 24 and the drill bit 28 flows around during core drilling. If this flow is not desired, a drill bit with a weak penetration profile and co-operating shoe can be used after the above mentioned U.S. Patent 4,981,183 , and as in 5 used to minimize the drilling fluid contact with the core. At the bottom of the inner tube 42 can either be a wedge-shaped core catcher 70 as on the left side of the 2 shown, or a basket-shaped core catcher 72 as on the right side of the 2 shown (each in a known per se execution) are used. The PDC cutters 26 are in 2 omitted, however, they are, as in 1 shown on the core bit 24 arranged in such a way that a core is cut out with such a design, that it is up in the neck 30 the core bit 24 and into the hole 74 of the inner tube 42 inside moves.

Es sei nun auf 3 Bezug genommen, in der anstelle der Innenrohreinheit 40 eine mittlere Verschlußeinheit 80 in der Außenrohreinheit 16 gezeigt ist. Die mittlere Verschlußeinheit 80 umfaßt an ihrem oberen Ende eine Verriegelungseinheit (nicht gezeigt), ähnlich derjenigen der Innenrohreinheit 40, für einen Eingriff mit der Rastkupplung 32 des Außenrohrs 18 sowie eine Fangkupplung 50 zum Anbringen und Rückholen der mittleren Verschlußeinheit 80. Die Verschlußeinheit 80 weist kein Drehlager auf, da ihre Drehung in bezug auf die Außenrohreinheit 16 nicht erforderlich bzw. gewünscht ist. Ein Bohrkronenverschlußstück 82 ist am unteren Ende der Verschlußeinheit 80 angeordnet und von der Lagereinheit 36 in der gleichen Weise wie die Innenrohreinheit 40 abgestützt. Das Bohrkronenverschlußstück 82 umfaßt einen Stopfen 84 mit sich durch diesen erstreckenden Kanälen 86 zur Hindurchführung von Bohrspülung zur Stopfenfläche 88, auf der PDC-Schneidglieder 90 ange ordnet sind. Der Stopfen 84 hat eine solche Größe, daß er von den Rippen 66 mit den Schultern 68 des Innengehäuse 64 der Lagereinheit 36 aufgenommen sowie seitlich und axial abgestützt ist. Die Räume zwischen den Rippen 66 ermöglichen das Einströmen der Bohrspülung in die Kanäle 86, wie dies 3 zeigt.It is now up 3 Reference is made in the place of the inner tube unit 40 a middle closure unit 80 in the outer tube unit 16 is shown. The middle closure unit 80 comprises at its upper end a locking unit (not shown) similar to that of the inner tube unit 40 , for engagement with the locking coupling 32 of the outer tube 18 as well as a catch coupling 50 for attaching and retrieving the middle closure unit 80 , The closure unit 80 has no pivot bearing, as its rotation with respect to the outer tube unit 16 not required or desired. A drill bit lock 82 is at the bottom of the shutter unit 80 arranged and from the storage unit 36 in the same way as the inner tube unit 40 supported. The drill bit lock piece 82 includes a plug 84 with itself through these extending channels 86 for the passage of drilling fluid to the plug surface 88 on the PDC cutters 90 are arranged. The stopper 84 has such a size that it is from the ribs 66 with the shoulders 68 of the inner housing 64 the storage unit 36 taken up and laterally and axially supported. The spaces between the ribs 66 allow the drilling fluid to flow into the channels 86 , like this 3 shows.

Wenn die Absicht besteht, mit der Vorrichtung einen Kernbohrvorgang auszuführen, wird die Innenrohreinheit 40 an einem Seil in den Bohrstrang gelassen und in der Außenrohreinheit 16 verriegelt. Bohrspülung wird dann nach unten in den Bohrstrang und in den Ringraum 100 zwischen der Innenrohreinheit 40 und der Außenrohreinheit 16 zum Zirkulieren gebracht, wo er von der Stirnfläche der Kernbohrkrone 24 durch übliche Spülungskanäle und -düsen (nicht gezeigt) austritt, um die Schneidglieder zu säubern und zu kühlen und auch die Stirnfläche der Bohrkrone zu reinigen, während der Bohrstrang rotiert und die Formation bzw. der Kern geschnitten wird. Wenn die maximale Kernlänge erreicht ist, wird die Innenrohreinheit aus dem Bohrloch mit einem Seil mit einem Fanggerät an seinem Ende für einen Eingriff mit der Rastkupplung 50 gezogen, und eine andere Innenrohreinheit wird in den Bohrstrang gefahren, sofern ein weiteres Kernbohren beabsichtigt ist.If the intention is to perform a core drilling operation with the device, the inner tube unit becomes 40 left on a rope in the drill string and in the outer tube unit 16 locked. Drilling fluid is then down into the drill string and into the annulus 100 between the inner tube unit 40 and the outer tube unit 16 to circulate where it is from the end face of the core bit 24 through conventional mud channels and nozzles (not shown) to clean and cool the cutting members and also clean the face of the drill bit as the drill string rotates and the formation or core is cut. When the maximum core length has been reached, the inner tube unit will exit the wellbore with a rope with a gear at its end for engagement with the detent coupling 50 pulled and another inner tube unit is driven into the drill string, if another core drilling is intended.

Falls anstelle eines Kernbohrens ein Ausbohren beabsichtigt ist, wird die mittlere Verschlußeinheit 80 in das Bohrloch am Seil über ein Fanggerät eingelassen, das mit der Kupplung 50 am oberen Ende der Einheit in Eingriff kommt. Die Verschlußeinheit 80 kommt dann im Außenrohr 18 zur Verriegelung, woraufhin Bohrspülung nach unten im Bohrstrang in den Ringraum 100 zwischen der Verschlußeinheit 80 und dem Außenrohr 18 und durch die Kanäle 86 im Stopfen 84 zur Stopfenfläche 88 gepumpt wird, um die PDC-Schneidglieder 90 zu kühlen und zu säubern sowie Bohrklein während des Drehens des Kernbohrrohres 10 und des Fortschreitens des Ausbohrens zu entfernen.If drilling is intended instead of core drilling, the middle closure unit becomes 80 into the borehole on the rope via a fishing gear, which is connected to the coupling 50 engages at the top of the unit. The closure unit 80 then comes in the outer tube 18 for locking, whereupon drilling fluid down in the drill string into the annulus 100 between the shutter unit 80 and the outer tube 18 and through the channels 86 in the stopper 84 to the stopper area 88 is pumped to the PDC cutters 90 to cool and to clean as well as cuttings while turning the core drill pipe 10 and the progress of the drilling to remove.

Falls gewünscht, kann die Verschlußeinheit 80 mit einem Druckrohr bzw. -gehäuse 110 versehen sein, in dem ein Aufzeichnungswerkzeug 12 wie ein Gammastrahlenwerkzeug oder ein Richtungswerkzeug zur Erfassung des Bohrlochweges zwecks Meßdurchführung beim Bohren untergebracht sein kann. Dabei kann ferner eine Datenübertragungseinheit 114 im Druckgehäuse 110 angeordnet sein, wobei diese eine elektronische Übertragungseinheit oder eine Spülungsimpulseinheit (in welchem Fall ein Teil davon selbstverständlich zum Druckgehäuse 110 außen liegen würde) zur Echtzeitübertragung von Aufzeichnungsdaten an die Oberfläche über Draht bzw. Seil oder Spülungsimpuls umfassen kann. Statt dessen können die Da ten periodisch mittels Seil, oder wenn die Verschlußeinheit 80 aus dem Loch gezogen wird, aufgeholt werden.If desired, the closure unit 80 with a pressure tube or housing 110 be provided in which a recording tool 12 how a gamma-ray tool or a directional tool for detecting the borehole path can be accommodated for the purpose of measuring when drilling. In this case, furthermore, a data transmission unit 114 in the pressure housing 110 these being an electronic transmission unit or a flushing impulse unit (in which case a part thereof, of course, to the pressure housing 110 outside) for real-time transmission of recording data to the surface via wire or rope or mud. Instead, the data can be periodically by means of rope, or if the closure unit 80 is pulled out of the hole to be caught up.

Es versteht sich ferner, daß Druck- und Temperatursensoren im Druckgehäuse 110 enthalten sein können. Erstere sind besonders erwünscht, um den dynamischen Druckverlust und damit die Strömungsrate zur Bestimmung derjenigen Strömungsraten zu messen, die zum Kernbohren geeignet sind, wenn die zentrale Verschlußeinheit 80 durch die Innenrohreinheit 40 ersetzt ist. Durch Berechnung oder Messung des hydrostatischen Drucks im Bohrlochringraum und Messung des Gesamtdrucks nahe der Bohrkrone vom Druckgehäuse 110 können der dynamische Druckverlust und damit die Strömungsraten bestimmt werden, um eine Kernerosion bzw. -auswaschung zu reduzieren oder vorzugsweise auszuschalten.It is further understood that pressure and temperature sensors in the pressure housing 110 may be included. The former are particularly desirable in order to measure the dynamic pressure loss, and hence the flow rate, for determining those flow rates suitable for core drilling when the central closure unit 80 through the inner tube unit 40 is replaced. By calculating or measuring the hydrostatic pressure in the well annulus and measuring the total pressure near the drill bit from the pressure housing 110 For example, the dynamic pressure loss and thus the flow rates can be determined to reduce or preferably eliminate nuclear erosion.

Eine Temperaturmessung ist besonders erwünscht und vorteilhaft, wenn ein Gelkernbohrvorgang durchgeführt wird, wobei ein nicht-invasives Gel zum Einkapseln der Kernprobe in das Innenrohr 42 vorplaziert wird, bevor es in den Bohrstrang gelassen wird. Die temperaturempfindliche Beschaffenheit derartiger Gele und ihre Fähigkeit, die Viskosität zu erhöhen und sich sogar erheblich zu verfestigen bei einem Temperaturabfall in einem verhältnismäßig engen Bereich macht die Möglichkeit, die kernrohrtiefe Temperatur zu messen, zu einer außerordentlich erwünschten Maßnahme, um so die Formulierung bzw. Wahl eines Gels zu ermöglichen, das in der gewünschten Tiefe viskos wird und nicht vorzeitig. Eine ausführlichere Erläuterung der Formulierung und Verwendung nicht-invasiver Gele zur Kernprobeneinkapselung ist in der z. Zt. anhängigen US-Patentanmeldung Serial No. 08/051,093 vom 21.4.1993 des Anmelders enthalten. Die Beschreibung dieser Anmeldung wird durch den gegebenen Hinweis in die vorliegende Beschreibung einbezogen.Temperature measurement is particularly desirable and advantageous when performing a gel core drilling procedure using a non-invasive gel to encapsulate the core sample in the inner tube 42 is placed before it is left in the drill string. The temperature-sensitive nature of such gels and their ability to increase viscosity and even significantly solidify with a drop in temperature in a relatively narrow range makes it possible to measure the core tube depth temperature to an extremely desirable measure, so the formulation or choice a gel that becomes viscous at the desired depth and not prematurely. A more detailed explanation of the formulation and use of non-invasive core sample encapsulation gels may be found in e.g. Currently pending US patent application serial no. 08 / 051,093 of 21.4.1993 of the applicant. The description of this application is incorporated into the present specification by the given reference.

Es sein nun auf 4 Bezug genommen, in der ein Beispiel einer schleuderfreien Kernbohrkrone 24 mit Blick nach unten durch die Bohrkronenstirnfläche 200 veranschaulicht ist, wie sie im Bohrloch ausgerichtet zu sein pflegt. Die Plazierungen der PDC-Schneidglieder 26 sind schematisch auf der Bohrkronenstirnfläche 200 gezeigt. Einige Schneidglieder 26 erstrecken sich radial nach innen vom inneren Kalibrierbereich 200, der den Hals 30 der Kernbohrkrone 24 bildet, wodurch ein Kern von kleinerem Durchmesser als dem des Halses 30 geschnitten werden kann. Kanäle 204 sind über den inneren Kalibrierbereich 202 plaziert, damit die Bohrspülungsflüssigkeit, falls gewünscht, an der Außenseite des Kerns vorbeiströmen kann. Weitere Spülungskanäle 220 erstrecken sich durch die Bohrkronenstirnfläche 200. Obgleich schleuderfreie Bohrkronen derzeit allgemein bekannt sind, sollte festgehalten werden, daß Flügel 206 und 208 der Kernbohrkrone 24 von Schneidgliedern am äußeren Kalibrierbereich 210 freigehalten sind und daß Kalibrierstege 212 und 214 an den Flügeln 206 und 208 als Stützflächen für die Kernbohrkrone 24 verwendet werden, um an der Wand des Bohrlochs zu laufen. Die ausgewählte Größe, Plazierung und Ausrichtung der Schneidglieder 26 auf der Bohrkronenstirnfläche 200 führt zu einem kumulativen gerichteten Seitenkraftvektor mit einer Orientierung in einer Richtung senkrecht zur Bohrkronenachse und zwischen den Flügeln 206 und 208 mit der Wirkung, daß die Kalibrierstege 212 und 214 im wesentlichen konstant gegen die bzw. an der Bohrlochwand laufen und so Vibrationen und die Tendenz eines Bohrkronenschleuderns unterbinden.It's up now 4 Reference is made to an example of a spin-free core bit 24 looking down through the drill bit face 200 is illustrated how it is aligned in the borehole. The placements of the PDC cutters 26 are schematically on the Bohrkronenstirnfläche 200 shown. Some cutting elements 26 extend radially inward from the inner calibration area 200 that's the neck 30 the core bit 24 forms, creating a core of smaller diameter than that of the neck 30 can be cut. channels 204 are above the inner calibration range 202 placed so that the Bohrspülungsflüssigkeit, if desired, can flow past the outside of the core. Further flushing channels 220 extend through the drill bit face 200 , Although skid-free drill bits are currently well known, it should be noted that wings 206 and 208 the core bit 24 of cutting members on the outer calibration area 210 are kept free and that Kalibrierstege 212 and 214 on the wings 206 and 208 as support surfaces for the core bit 24 used to run on the wall of the borehole. The selected size, placement, and orientation of the cutting members 26 on the drill bit end face 200 results in a cumulative directed side force vector with an orientation in a direction perpendicular to the bit axis and between the wings 206 and 208 with the effect that the Kalibrierstege 212 and 214 Run substantially constantly against the or on the borehole wall and so prevent vibration and the tendency of Bohrkronenschleuderns.

5 zeigt eine Schneidgliedanordnung für den inneren Kalibrierbereich an einer Kernbohrkrone 248 mit flachem Eindringprofil im Zusammenwirken mit einem Kernschuh 246, wie er in der oben erwähnten US-PS 4,981,183 veranschaulicht ist. Die Kernbohrkrone 248 kann eine Vielfalt von Formen aufweisen, hat jedoch vorzugsweise ein parabolisches Grundprofil, wie allgemein bei 251 angegeben. Statt dessen können andere Profile mit Vorteil verwendet werden. Beispielsweise können im allgemeinen flache Seiten verwendet werden, die der Bohrkrone eine konische Grundform vermitteln. Der Rumpfteil 256 der Kernbohrkrone 248 weist eine Mehrzahl von Kanälen 252 auf, die eine Strömungsverbindung zwischen dem Ringraum 100 im Kernrohr 10 und Auslaßöffnungen 240 in der Stirnfläche der Kernbohrkrone 248 bilden. Eine Mehrzahl von Schneidgliedern 26, vorzugsweise PDC-Schneidgliedern, ist vorzugsweise entlang dem Profil der Kernbohrkrone 248 verteilt. 5 shows a cutter assembly for the inner calibration region on a core bit 248 with a flat penetration profile in cooperation with a core shoe 246 as he mentioned in the above U.S. Patent 4,981,183 is illustrated. The core bit 248 may be in a variety of forms, but preferably has a parabolic basic profile, as is generally the case 251 specified. Instead, other profiles can be used to advantage. For example, generally flat sides can be used which provide the drill bit with a conical shape. The body part 256 the core bit 248 has a plurality of channels 252 on that a flow connection between the annulus 100 in the core tube 10 and outlet openings 240 in the face of the core bit 248 form. A plurality of cutting members 26 , preferably PDC cutting members, is preferably along the profile of the core bit 248 distributed.

Der Rumpfteil 256 weist vorzugsweise eine untere Bohrung 257 auf. Zumindest ein Innenmaßschneidglied 226, und vorzugsweise zwei oder drei solcher in Umfangsrichtung beabstandeter Schneidglieder 226 erstrecken sich nach innen von der die untere Bohrung 257 der Kernbohrkrone 248 begrenzenden Fläche, um ein Innenmaß zu schneiden, d. h. den Außendurchmesser eines Kerns 28. Jedes einzelne Maßschneidglied 226 ist vorzugsweise mit einer Abflachung 264 am Kalibriermaß ausgebildet, das kleiner ist als die Bohrung 257. Somit kann sich ein ringförmiger Schürzen- bzw. Pilotabschnitt 262 des Kernbohrschuhs 246 nach unten in eine solche Position erstrecken, daß seine Spitze 266 unmittelbar am oberen Rand 268 der Schneidglieder 226 in dem Ringraum angrenzt, der von den Schneidgliedern 226 zwischen den verschiedenen von den Abflachungen 246 und der unteren Bohrung 257 begrenzten Durchmessern gebildet ist. Die Kernbohrkrone 248 weist an ihrer inneren Oberfläche über der unteren Bohrung 257 eine Anlage 258 auf, die von der Stützfläche 260 kontaktiert wird und dadurch eine Einschnürung und idealerweise im wesentlichen eine Flüssigkeitsdichtung zwischen der rotierenden Bohrkrone und dem stationären Kernrohr bildet. Mit dieser Ausgestaltung wird die Kernaußenseite präzise geschnitten und der Kern 28 tritt in den Kernbohrschuh 246 unmittelbar beim Verlassen der oberen Ränder der Schneidgliedabflachungen 246 ein. Das bevorzugte Profil 251 in Verbindung mit der Ausrichtung und Anordnung der Ausgänge der Kanäle 252 abseits des inneren Kalibrierbereichs der Kernbohrkrone 248 fördert eine verbesserte Spülung des Bohrkleins und minimiert das Einwirken der Spülflüssigkeit auf den Kern, wodurch sowohl die mechanische als auch die chemische Unversehrtheit der Kernprobe erhöht wird. Es versteht sich für den Fachmann, daß die Ausgestaltung gemäß 2 zu einer Konstruktion mit flachem Eindringprofil dadurch abgewandelt werden kann, daß der innere Kalibrierbereich der Kernbohrkrone 24 anders gestaltet und ein verlängerter Schuh mit einem Pilotbereich verwendet wird, wie es in 5 gezeigt ist. Das Innengehäuse 64 der Lagereinheit 36 kann mit in der Weise angeordneten und ausgerichteten Kanälen ausgeführt sein, daß das Spülmedium zu Kanälen geführt wird, die die Spülflüssigkeit zur Bohrkronenstirnfläche anstatt zum Hals bzw. inneren Kalibrierbereich leiten. Selbstverständlich würden die Kanäle 204 am inneren Kalibrierbereich, wie in 4 gezeigt, entfallen.The body part 256 preferably has a lower bore 257 on. At least one inside cutter 226 , and preferably two or three such circumferentially spaced cutting members 226 extend inward from the bottom hole 257 the core bit 248 limiting surface to cut an internal dimension, ie the outer diameter of a core 28 , Every single custom cutter 226 is preferably with a flattening 264 formed on Kalibriermaß that is smaller than the bore 257 , Thus, an annular apron or pilot section can 262 of the core drill shoe 246 extend down into such a position that its tip 266 immediately at the top 268 the cutting members 226 in the annulus adjacent to that of the cutting members 226 between the different ones of the flattenings 246 and the lower hole 257 limited diameters is formed. The core bit 248 has on its inner surface over the lower bore 257 a plant 258 on that from the support surface 260 thereby forming a constriction and, ideally, substantially a fluid seal between the rotating drill bit and the stationary core tube. With this configuration, the core outside is precisely cut and the core 28 enters the core drill 246 immediately upon exiting the upper edges of the cutting member flats 246 one. The preferred profile 251 in connection with the orientation and arrangement of the outputs of the channels 252 away from the inner calibration area of the core bit 248 promotes improved flushing of the cuttings and minimizes the effect of the flushing fluid on the core, thereby increasing both the mechanical and chemical integrity of the core sample. It is understood by those skilled in the art that the embodiment according to 2 can be modified to a construction with a shallow penetration profile, that the inner Kalibrierbereich the core bit 24 differently designed and an extended shoe with a pilot area is used, as it is in 5 is shown. The inner case 64 the storage unit 36 may be embodied with channels arranged and oriented in such a way that the flushing medium is guided to channels which guide the flushing liquid to the drill bit end face instead of to the neck or inner calibration area. Of course, the channels would 204 at the inner calibration area, as in 4 shown, omitted.

6 veranschaulicht eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Kernbohrvorrichtung 300 mit der Fähigkeit, verschiedene Daten, die sich auf verschiedene Bohrlochparameter beziehen (Bohrlochdaten) während des Kernbohrvorgangs zu gewinnen. Die Vorrichtung 300 umfaßt ein Kernrohr 302 mit einer an dessen unterem Ende angebrachten Kernbohrkrone 304 und eine Innenrohreinheit 306, die in der Längsbohrung 308 des Kernrohres 302 fluchtend mit dem Hals 310 der Kernbohrkrone angeordnet ist. Wie ausgeführt, ist es vorzuziehen, daß die Kernbohrkrone 304 von einer PDC-Kernbohrkrone gebildet ist, und zwar in besonders bevorzugter Weise von einer stabilisierten Kernbohrkrone. Die Kernbohrvorrichtung 300 ist in einem Bohrloch von einer Schwerstange 312 durch eine typische API-Gewindeverbindung 314 nach unten weisend abgestützt. 6 illustrates a first preferred embodiment of a core drilling apparatus 300 with the ability to acquire various data related to different wellbore parameters (well data) during core drilling. The device 300 includes a core tube 302 with a core bit attached to its lower end 304 and an inner tube unit 306 in the longitudinal bore 308 of the core tube 302 in alignment with the neck 310 the core bit is arranged. As stated, it is preferable that the core bit 304 is formed by a PDC core bit, in a particularly preferred manner of a stabilized core bit. The core drilling device 300 is in a borehole from a drill collar 312 through a typical API threaded connection 314 supported downwards.

Das Kernrohr 302 weist eine Rastkupplung 320 oben an seiner Innenseite auf, mit der die Verriegelungseinheit 322 der Innenrohreinheit lösbar in Eingriff gebracht werden kann, um die Innenrohreinheit 306 über eine Fangkupplung 324 oder dgl. Fangteil zurückzuholen, das von einem Rückholmechanismus wie etwa einer Fang glocke 326 oder dgl. Fanggerät am Ende eines Seils 328 zu erfassen ist. Der Hauptteil der Innenrohreinheit 306 ist drehbar nach unten weisend von dem oberen verriegelten Teil durch eine an sich bekannte Drehlagereinheit 330 abgestützt. Ggf. kann auch eine Lagereinheit (nicht gezeigt) am Bohrkronenende, wie oben beschrieben, zur Stabilisierung des unteren Endes der Innenrohreinheit 306 verwendet werden. Die Lagereinheit 330 und die wahlweise anwendbare Lagereinheit am Bohrkronenende ermöglichen eine Drehung des Kernrohres 302 um die Innenrohreinheit 306 unterhalb der Lagereinheit 330, um einen Kern aus Formationsmaterial ohne dessen rotationsbedingte Beanspruchung zu schneiden, wie es dem Fachmann allgemein bekannt ist.The core tube 302 has a detent coupling 320 on top of its inside, with which the locking unit 322 the inner tube unit can be releasably engaged to the inner tube unit 306 via a catch coupling 324 or the like. To catch the catch, the bell of a return mechanism such as a catch 326 or the like. Gear at the end of a rope 328 is to capture. The main part of the inner tube unit 306 is rotatably facing downward from the upper locked part by a known rotary bearing unit 330 supported. Possibly. may also include a bearing unit (not shown) at the bit end, as described above, for stabilizing the lower end of the inner tube unit 306 be used. The storage unit 330 and the optional applicable bearing unit at the bit end allow rotation of the core tube 302 around the inner tube unit 306 below the storage unit 330 to cut a core of formation material without its rotational stress, as is well known to those skilled in the art.

Das Kernbohrrohr 332 mit offener Mündung 333 an seinem unteren Ende ist so positioniert, daß ein durch den Bohrkronenhals 310 hindurchgehender Formationskern aufgenommen wird. Eine Instrumentenausströmung in Form eines Instrumenten- und Datenübertragungsmoduls 334 ist oberhalb des Kernrohrs 332 und unterhalb der Lagereinheit 330 angeordnet, wobei der Modul 334 ein Druckgehäuse aufweist, in dem eine elektronische Instrumentierung zur Gewinnung von Bohrlochdaten und zumindest ein Teil der Datenübertragungseinrichtung enthalten sein können.The core drill pipe 332 with open mouth 333 at its lower end is positioned so that a through the Bohrkronenhals 310 throughgoing formation core is received. An instrument outflow in the form of an instrument and data transfer module 334 is above the core tube 332 and below the storage unit 330 arranged, the module 334 a pressure housing may be included in which an electronic instrumentation for obtaining well data and at least part of the data transmission device.

Lediglich als Beispiel kann der Modul 334 eine Instrumentierung 336 zur Bestimmung der Bohrlochposition und -ausrichtung (Azimuth, Neigung usw.), im nachfolgenden allgemein als Richtungsinstrumentierung bezeichnet, sowie eine Instrumentierung 338 zur Gewinnung von Daten bezüglich der Formationsbeschaffenheit umfassen, wie etwa (lediglich als Beispiel) Bohrlochtemperatur, Bohrlochdruck, Formationswiderstand, Formationsgammastrahlung, nukleare Magnetresonanz, Dichte und Porosität, im nachfolgenden als Formationsbewertungsinstrumentierung bezeichnet. Die genannten Instrumentierungen sind typischerweise mit zumindest einer gewissen Prozessormöglichkeit sowie mit einem elektronischen maschinenlesbaren Speicher, beide mit 340 bezeichnet, zum Speichern der erhaltenen Daten ausgerüstet und stehen in Verbindung mit einer Datenübertragungseinrichtung 342 zum Übertragen von Echtzeitdaten an die Erdoberfläche.By way of example only, the module 334 an instrumentation 336 for determining the wellbore position and orientation (azimuth, inclination, etc.), hereinafter generally referred to as directional instrumentation, and instrumentation 338 for obtaining formation texture data, such as wellbore temperature, wellbore pressure, formation resistance, formation gamma radiation, nuclear magnetic resonance, density, and porosity, hereinafter referred to as formation evaluation instrumentation. The mentioned instrumentations are typically with at least a certain processor capability and with an electronic machine-readable memory, both with 340 designated for storing the obtained data and are in communication with a data transmission device 342 for transmitting real-time data to the earth's surface.

In der Vorrichtung 300 kann die Datenübertragungseinrichtung 342 eine Spülungsimpuls-Telemetrieeinheit, eine akustische Telemetrieeinheit oder auch einen Kurzetappen-Funksender zum Übertragen von Daten an einen anderen Datenfernsender 344 oberhab der Kernbohrvorrichtung 300 für eine Rückübertragung zur Erdoberfläche umfassen, wobei die Fernsendeeinrichtungen Bohrspülungsimpuls-, akustische und elektromagnetische Telemetrie umfassen. Schließlich kann die Datenübertragungseinrichtung 342 einen Transmitter zum Senden von Daten an die Erdoberfläche über die Seilverbindung 328 durch eine Naßverbindung oder eine andere physikalische oder elektromagnetische Verbindung, wie dem Fachmann bekannt, umfassen.In the device 300 can the data transmission device 342 a mud pulse telemetry unit, an acoustic telemetry unit or a short-cut radio transmitter for transmitting data to another remote data transmitter 344 above the core drilling device 300 for retransmission to the surface of the earth, the remote sending means comprising drilling mud pulse, acoustic and electromagnetic telemetry. Finally, the data transmission device 342 a transmitter for sending data to the earth's surface via the cable connection 328 by a wet bond or other physical or electromagnetic compound as known to those skilled in the art.

Es ist offensichtlich notwendig, daß eine gewisse Form einer Stromversorgung 346 in der Innenrohreinheit angebracht ist, um die Bohrlochdateninstrumentierung und die Datenübertragungseinrichtung mit Strom zu versorgen, und diese kann durch von Batterien (ggf. in wiederaufladbarer Ausführung) sowie von einer Bohrspülungsturbine, oder einer Kombination hiervon, wie im Stand der Technik bekannt, gebildet sein. Statt dessen kann der Strom durch den Seilstrang 328 zugeführt werden, jedoch ist eine solche Ausbildung weniger bevorzugt, da sie das ständige Vorhandensein des Seilstrangs 328 im Bohrstrang während des Kernbohrens verlangt.It is obviously necessary that some form of power supply 346 is mounted in the inner tube unit for powering the downhole data instrumentation and the data transfer device, and may be formed by batteries (optionally in rechargeable design) and a mud rinse turbine, or a combination thereof, as known in the art. Instead, the current can pass through the cable harness 328 However, such training is less preferred because it is the constant presence of the rope strand 328 required in the drill string during core drilling.

Es versteht sich für den Fachmann, daß die Richtungsinstrumentierung ebenso wie zur Verwendung zum Steuern des Bohrlochverlaufes auch zum Entwickeln und Erhalten einer Aufzeichnung der Ausrichtung des Kerns während seines Schneidens benutzt werden kann (und wünschenswerterweise benutzt wird), so daß die Kerndaten mit den Daten in Beziehung gesetzt werden können, die aus der die Kernbohrvorrichtung 300 umgebenden Formation gewonnen werden, aus der die Kernprobe ausgeschnitten wird.It will be understood by those skilled in the art that the directional instrumentation as well as for use in controlling the wellbore course may also be used to develop and maintain a record of the orientation of the core during its cutting (and desirably is used) such that the core data is correlated with the data in FIG Relationship can be set, which from the the core drill 300 surrounding formation, from which the core sample is cut out.

7 veranschaulicht eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Kernbohrvorrichtung 300a, bei der die zuvor mit Bezug auf 6 beschriebenen Bauteile und Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Demgemäß werden nur bedeutsame Unterschiede zwischen den beiden Kernbohrvorrichtungen bei der Beschreibung der Vorrichtung 300a angeführt. In der Vorrichtung 300a ist die Formationsbewertungsinstierung 338 in der Wand des Kernrohrs 302 untergebracht und kann eine Reihe von in Umfangsrichtung um das Rohr 302 verteilten Druckgehäusen oder ein ununterbrochenes ringförmiges Druckgehäuse umfassen. Wie durch nach innen und außen von der Instrumentierung 338 gerichtete Pfeile gezeigt, erleichtert eine solche Ausgestaltung das gleichzeitige Aufnehmen von Formationsbewertungsdaten von der Umgebungsformation und von einem Kern 350, wenn er in die Mündung 333 des Kernbohrrohres 332 eintritt und sich in diesem realtiv nach oben bewegt (aufgrund der Vorwärts- bzw. Abwärtsbewegung der Kernbohreinheit). Beliebige oder sämtliche der oben erwähnten Arten von Formationsbewertungs instrumentierungen können verwendet werden, wobei sich versteht, daß Gammastrahlenemission, Porosität, Dichte, Widerstand, nukleare Magnetresonanz und Schallmessungen als besonders geeignet in bezug auf die Eigenschaften des Kerns 350 gelten. Das Kernrohr 302 und die Wand und deren Äußeres können demgemäß als transparent für einfallende und (in einigen Fällen) ausgehende Felder, Wellen, subatomare Partikel und andere bei der Vornahme solcher Messungen verwendete Signale gestaltet werden. Es versteht sich, daß die verschiedenen Stellen, die für Sensoren zum Messen der verschiedenen Bohrlochparameter dargestellt und beschrieben sind, je nach der logischen Stelle für die jeweils am besten zu erhaltenden Daten variiert werden können und somit sich die Einheiten entsprechend ändern. 7 illustrates a second preferred embodiment of a core drilling apparatus 300a in which the previously referring to 6 Components and features described are identified by the same reference numerals. Accordingly, only significant differences between the two core drilling devices in the description of the device 300a cited. In the device 300a is the formation evaluation 338 in the wall of the core tube 302 housed and can be a series of circumferentially around the pipe 302 comprise distributed pressure housings or an uninterrupted annular pressure housing. How through in and out of the instrumentation 338 Directed arrows facilitate such a configuration, the simultaneous recording of formation evaluation data from the surrounding formation and from a core 350 when he's in the mouth 333 of the core drill pipe 332 enters and in this realtiv moves upwards (due to the forward or downward movement of the core drilling unit). Any or all of the above-mentioned types of formation evaluation instrumentation may be used, it being understood that gamma-ray emission, porosity, density, resistance, nuclear magnetic resonance, and sound measurements are particularly suited to the properties of the core 350 be valid. The core tube 302 and the wall and its exterior may thus be rendered transparent to incident and (in some cases) outgoing fields, waves, subatomic particles, and other signals used in making such measurements. It is understood that the various bodies responsible for Sensors for measuring the various downhole parameters are shown and described, depending on the logical location for the best data to be obtained can be varied and thus change the units accordingly.

Wie oben angeführt, ist es in hohem Maße wünschenswert, wenn nicht sogar wesentlich, die Ausrichtung des Kerns (Azimuth, Winkel in bezug auf die Vertikale) sowohl in einem absoluten Sinn als auch für eine Korrelation mit der meßuntersuchten Umgebungsformation zu bestimmen. Andere Abweichungen der Vorrichtung 300a von der Vorrichtung 300 umfassen die Anordnung eines Prozessors oder von Prozessoren und eines elektrischen Speichers 340a sowie eine Stromquelle 346 im Kernrohr 302 und die Verwendung des Telemetriefunksenders 354 um Übertragen von Daten an einen Empfänger 356 in der Innenrohreinheit 306 zur Rückübertragung zur Oberfläche über die Datenübertragungs- bzw. Telemetrievorrichtung 342, die ein Spülungsimpulsgeber oder eine andere oben angegebene Systemart sein kann. Des weiteren ist in der Innenrohreinheit 306 eine weitere Stromquelle 346 zur Stromversorgung nicht nur der Datenübertragungseinrichtung 342, sondern auch der zusätzlichen Prozessoren und des Speichers 340b sowie der Richtungselemente 336 untergebracht. Somit können sowohl Formations- als auch Richtungsdaten zur Oberfläche in Echtzeit gesendet werden, und die einen oder beide Daten können, wie gewünscht, im Speicher 340b für eine periodische Entnahme mit der Innenrohreinheit 306 zur Abgabe an der Oberfläche gespeichert werden. Es ist ferner zu bemerken, daß die Anordnung der Formationsbewertungsinstrumentierung 338 unmittelbar an der Kernbohrkrone 304 eine äußerst vorteilhafte Stelle für die Bohrungsparameterinstrumente 360 ist, um solche Merkmale wie Drehmoment, Rotationsgeschwindigkeit, Gewicht auf der Bohrkrone, Vibration und Druck sowie Richtungsparameter, wie oben erläutert, zu überwachen, wobei die letzteren für eine Gesamtsteuerung des Bohrlochweges wie auch zum genauen Ermitteln der Stelle und Ausrichtung potentieller Zonen oder Schichten von Interesse von Vorteil sind. Wie gezeigt, kann die Richtungsinstrumentierung 336 wahlweise im Kernrohr 302 untergebracht sein, anstatt von der Innenrohreinheit 306 abgestützt zu werden.As stated above, it is highly desirable, if not essential, to determine the orientation of the core (azimuth, vertical angle) both in an absolute sense and for correlation with the measured environmental formation. Other deviations of the device 300a from the device 300 include the arrangement of a processor or processors and an electrical memory 340a as well as a power source 346 in the core tube 302 and the use of the telemetry transmitter 354 to transfer data to a receiver 356 in the inner tube unit 306 for retransmission to the surface via the data transmission or telemetry device 342 which may be a mud pulse generator or other type of system noted above. Furthermore, in the inner tube unit 306 another power source 346 for powering not only the data transmission device 342 , but also the additional processors and the memory 340b as well as the directional elements 336 accommodated. Thus, both formation and direction data may be sent to the surface in real time, and the one or both data may be stored in memory as desired 340b for a periodic removal with the inner tube unit 306 stored for delivery to the surface. It should also be noted that the arrangement of the formation evaluation instrumentation 338 directly on the core bit 304 an extremely advantageous location for the bore parameter instruments 360 to monitor such features as torque, rotational speed, bit weight, vibration and pressure, and directional parameters as discussed above, the latter being for overall control of the borehole path as well as accurately determining the location and orientation of potential zones or layers Interest are beneficial. As shown, the directional instrumentation 336 optionally in the core tube 302 be housed instead of the inner tube unit 306 to be supported.

8 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform 300b einer Kernbohrvorrichtung nach der Erfindung. Wie bei der Ausführungsform 300a sind die zuvor beschriebenen Merkmale und Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und nur die Unterschiede zwischen der Vorrichtung 300b und den früher beschriebenen werden im einzelnen behandelt. Wie gezeigt, umfaßt die Vorrichtung 300b einen Instrumentenrohrabschnitt 370 oberhalb der Kernrohres 302, der eine oder mehrere Einrichtungen der Richtungs-, Formationsbewertungs- und Bohrparameterinstrumentierungen 336, 338 und 360 darbietet. Der Rohrabschnitt 370 kann ein modifiziertes Reservoirnavigationswerkzeug umfassen, das von der INTEQ-Betriebseinheit des Anmelders erhältlich ist. Der Rohrabschnitt 370 enthält eine Stromquelle 346 sowie eine Datenverarbeitungs- und Speicherelektronik 340a. Daten aus dem Rohrabschnitt 370 werden über eine Kurzetappen-Sender/Empfänger-Kombination 354 und 356 an eine Datenübertragungseinheit 342 in der Innenrohreinheit 306 übertragen, die ebenfalls eine Stromquelle 346 und vorzugsweise zumindest einen Speicher 340b enthält, falls die Verarbeitungsfähigkeit nicht andersweitig in der aufholbaren Einheit verlangt wird. Ferner kann, wie gezeigt, die Richtungsinstrumentierung 336 in der Innenrohreinheit 306 anstatt im Rohrabschnitt 370 enthalten sein, und eine zusätzliche Stromquelle 346 kann die Richtungsinstrumentierung 336 speisen. Eine Übertragungsverbindung 362, die von der Richtungsinstrumentierung 336 und dem Speicher 340b ausgeht, kann eine festverdrahtete Verbindung umfassen, die eine Schleifringkupplung verwendet, um die Lagereinheit 360 zu durchqueren, oder eine elektromagnetische Kurzetappen-Funkverbindung. Eine weitere Wahlmöglichkeit besteht darin, eine Telemetrieeinheit 342 im Rohrabschnitt 370 zu verwenden und zur Oberfläche von dieser Daten von den Instrumenten in der Innnenrohreinheit 306 übertragen, die in Kurzetappen-Verbindung mit dem Rohrabschnitt 370 in einer Anordnung umgekehrt zu der gezeigten stehen. 8th shows a third preferred embodiment 300b a core drilling apparatus according to the invention. As in the embodiment 300a For example, the features and components described above are identified by the same reference numerals and only the differences between the apparatus 300b and those described earlier will be discussed in detail. As shown, the device comprises 300b an instrument tube section 370 above the core tube 302 containing one or more direction, formation evaluation and drilling parameter instrumentation facilities 336 . 338 and 360 presents. The pipe section 370 may include a modified reservoir navigation tool available from the Applicant's INTEQ operating unit. The pipe section 370 contains a power source 346 as well as data processing and storage electronics 340a , Data from the pipe section 370 be via a short-term transmitter / receiver combination 354 and 356 to a data transmission unit 342 in the inner tube unit 306 transmit, which is also a power source 346 and preferably at least one memory 340b if processing capability is not otherwise required in the recoverable unit. Further, as shown, the directional instrumentation 336 in the inner tube unit 306 instead of the pipe section 370 be included, and an additional power source 346 can the directional instrumentation 336 Food. A transmission connection 362 by the directional instrumentation 336 and the memory 340b may be a hardwired connection that uses a slip ring coupling to the bearing unit 360 to pass through or a short-range electromagnetic radio link. Another option is a telemetry unit 342 in the pipe section 370 and to the surface of this data from the instruments in the inner tube unit 306 transferred, in short-circuit connection with the pipe section 370 in an arrangement opposite to the one shown.

9 beschreibt eine vierte bevorzugte Ausführungsform 300c der Kernbohrvorrichtung nach der Erfindung. Wie bei den früheren Figuren werden die Merkmale und Elemente, wenn möglich, mit schon verwendeten Bezugszeichen bezeichnet, und nur bedeutsame Unterschiede in der Vorrichtung nach 9 werden im einzelnen beschrieben. Die Vorrichtung 300c verwendet einen Telemetrierohrabschnitt 380 oberhalb des Kernrohres 302, wobei im Rohrabschnitt 380 vorzugsweise eine akus tische oder elektromagnetische Telemetrie- oder Datenübertragungseinrichtung 342 untergebracht ist. Die Formationsbewertungsinstrumentierung 338 und die Bohrparameterinstrumentierung 360 sind im Kernrohr 302 untergebracht und, wie bei der Ausführungsform gemäß 7, kann die Formationsbewertungsinstrumentierung die Fähigkeit haben, eine Einblicksmessung einer Kernprobe 350 vorzunehmen, wenn sie sich in das Kernrohr 332 bewegt. Eine festverdrahtete Telemetrieverbindung 382 kann verwendet werden, um Daten von den kernrohrabgestützten Instrumenten an den Telemetrierohrabschnitt 380 über Kupplungen zwischen dem Kernrohr und dem Rohrabschnitt 380 zu übertragen, wie es an sich bekannt ist, oder es kann eine Kurzetappen-Funkeinrichtung verwendet werden. In gleicher Weise kann die Richtungsinstrumentierung 336, (wahlweise entweder in der Innenrohreinheit 306 oder im Kernrohr 302 untergebracht) in Kurzetappen an den Telemetrierohrabschnitt 380 Übertragungen ausführen, wobei eine solche Einrichtung vorzugsweise bei einer festverdrahteten Verbindung zwischen der Innenrohreinheit 306 und dem Kernrohr 302 oder dem Telemetrierohrabschnitt 380 erfolgt. 9 describes a fourth preferred embodiment 300c the core drilling apparatus according to the invention. As in the earlier figures, the features and elements will, if possible, be referred to by reference numerals already used, and only to significant differences in the apparatus 9 will be described in detail. The device 300c uses a telemetry tube 380 above the core tube 302 , being in the pipe section 380 preferably an acoustic or electromagnetic telemetry or data transmission device 342 is housed. The formation evaluation instrumentation 338 and the drilling parameter instrumentation 360 are in the core tube 302 housed and, as in the embodiment according to 7 , the formation evaluation instrumentation may have the ability to take a survey of a core sample 350 when they are in the core tube 332 emotional. A hardwired telemetry connection 382 can be used to transfer data from the core tube-based instruments to the telemetry tube section 380 via couplings between the core tube and the pipe section 380 as is known per se, or a short-cut radio device may be used. In the same way, the directional instrumentation 336 , (optionally either in the inner tube unit 306 or in the core tube 302 under brought) in short stages to the Telemetrierohrabschnitt 380 Transfers carry out, wherein such a device preferably at a hard-wired connection between the inner tube unit 306 and the core tube 302 or the telemetry section 380 he follows.

Es versteht sich, daß, wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben, ein zentraler Stopfen zum Bohren des vollen Bohrlochdurchmessers gegen die Innenrohreinheit 306 ausgetauscht werden kann, bis das zu kernende Intervall erreicht ist. Ferner kann ein solcher zentraler Stopfen mit einer Datenübertragungseinrichtung, einem elektronischen Speicher und einem Kurzetappenempfänger verwendet werden, um Daten zur Oberfläche von der Formationsbewertungsinstrumentierung 338, der Bohrparameterinstrumentierung 360 oder selbst von der im Kernrohr 302 enthaltenen Richtungsinstrumentierung 336, wie oben bei den Ausführungsformen nach den 6 bis 9 beschrieben, zu übertragen. Somit kann durch Echtzeitbewertung der Formationseigenschaften beim Bohren des Bohrloches eine geeignete Stelle für den Beginn des Kernbohrens in einer potentiellen Zone oder Schicht von Interesse virtuell unmittelbar und mit verhältnismäßig großer Präzision im Vergleich zu den vorbekannten Techniken identifiziert werden. An einem solchen Punkt wird der zentrale Stopfen zurückgeholt und eine Innenrohreinheit 306 in das Kernrohr 302 an seinem Platz eingesetzt. In gleicher Weise, und mit einer entsprechenden Formationsbewertungsinstrumentierung während des Kernbohrvorgangs, kann eine verhältnismäßig präzise Beendigung des Intervalls bzw. der Zone von Interesse bestimmt werden. An einem solchen Punkt kann das Kernbohren beendet, der letzte Kern herausgeholt und ein mittlerer Stopfen wieder in das Kernrohr eingesetzt werden, um ohne Kernentnahme vorwärts zu bohren. Auf diese Weise kann eine Mehrzahl von Zonen von Interesse lokalisiert und unter Kernbildung gebohrt werden, während die Intervalle zwischen den Zonen von Interesse lediglich gemessen und ohne eine Kernentnahme gebohrt werden.It is understood that, as above with respect to 3 described a central plug for drilling the full diameter borehole against the inner tube unit 306 can be exchanged until the interval to be kerned is reached. Furthermore, such a central plug with a data transfer device, an electronic memory and a short-path receiver can be used to transfer data to the surface of the formation evaluation instrumentation 338 , the drilling parameters instrumentation 360 or even from the core tube 302 contained directional instrumentation 336 as above in the embodiments of the 6 to 9 described to transfer. Thus, by real-time evaluation of the formation properties during wellbore drilling, a suitable site for commencement of core drilling in a potential zone or layer of interest can be identified virtually directly and with relatively great precision compared to the prior art techniques. At such point, the central plug is retrieved and an inner tube unit 306 into the core tube 302 used in its place. Likewise, and with appropriate formation evaluation instrumentation during the core drilling operation, a relatively accurate termination of the interval or zone of interest may be determined. At such point, core drilling can be completed, the last core retrieved, and a center plug re-inserted into the core tube to drill forward without core removal. In this way, a plurality of zones of interest can be located and drilled with nucleation, while the intervals between the zones of interest are merely measured and drilled without core removal.

Wie in 10 gezeigt, kann es wünschenswert sein, die Kernbohrvorrichtung nach der Erfindung in einer Ausführung 400, hier mit einem zentralen Stopfen 402 an seinem Platz gezeigt, so zu gestalten, daß die Formationsbewertungsinstrumentierung 338 innerhalb des eigentlichen Halses 310 der Bohrkrone 304 selbst und unmittelbar angrenzend an die vorauslaufende Fläche 404 des Stopfens 402, in dem Schneidglieder 406 angeordnet sind, vorgesehen ist. Eine derartige Sensornähe zur Formation vor der Kernbohrvorrichtung kann eine Umgestaltung der inneren Spülungskanäle 408 der Kernbohrkrone 304, wie gezeigt, erfordern, da es evtl. nicht mehr möglich ist (vgl. den zentralen Stopfen 80 und den Kanal 86 nach 3), derartige Kanäle durch das Ende des zentralen Stopfens zu führen. Die Kanäle 408 sind nur bei einem zentralen Stopfen 402 in Betrieb, der durch eine entsprechende Gestaltung der Innenrohreinheit abgesperrt ist, um so eine Verunreinigung des Kerns zu vermeiden. Selbstverständlich kann, wie oben ausgeführt, die Richtungs- und/oder Bohrparameterinstrumentierung auch in einen zentralen Stopfen wie etwa die Verschlußeinrichtung 80 oder 402 einbezogen sein.As in 10 As shown, it may be desirable to use the core drilling apparatus of the invention in one embodiment 400 , here with a central plug 402 shown in place, so that the formation evaluation instrumentation 338 within the actual neck 310 the drill bit 304 itself and immediately adjacent to the leading surface 404 of the plug 402 in which cutting members 406 are arranged, is provided. Such sensor proximity to the formation in front of the core drilling apparatus may alter the inner mud channels 408 the core bit 304 , as shown, may not be possible (see the central plug 80 and the channel 86 to 3 ) to guide such channels through the end of the central plug. The channels 408 are only at a central stopper 402 in operation, which is shut off by a corresponding design of the inner tube unit, so as to avoid contamination of the core. Of course, as noted above, the directional and / or drilling parameter instrumentation may also be incorporated into a central plug such as the closure device 80 or 402 be involved.

Obschon Kurzetappen- und Ferntelemetriesysteme oben mit Blick auf einen einzigen Sender und Empfänger aus Gründen der Einfachheit beschrieben worden sind, versteht sich ohne weiteres, daß eine Zweiwegübertragung in vielen Fällen wünschenswert sein kann, wie etwa, um die Instrumentierung zu aktivieren oder zu entaktivieren, die Instrumentierung auf eine andere Betriebsart umzuschalten oder die Instrumentierung für Kalibrierungs- oder Testzwecke zu befragen. Obschon ferner die oben beschriebene Instrumentierung sämtlich im Bohrloch als Teil der erfindungsgemäßen Kernbohrvorrichtung angeordnet ist, ist für den Fachmann offensichtlich, daß eine Oberflächeninstrumentierung auf oder unter der Bohrplattform vorgenommen werden kann, um bohrungsbezogene Parameter zu überwachen, die mit den aus der Bohrlochinstrumentierung empfangenen Daten in Beziehung gesetzt und in Verbindung mit diesen verwendet werden können. Somit kann eine Oberflächeninstrumentierung 500, wie in 6 gezeigt, in Verbindung mit einem Computer 502 und mit Daten verwendet werden, die aus dem Bohrloch durch einen Empfänger 504 empfangen werden, um dem Bedienungspersonal Daten durch ein Display 506 darzubieten. Das Display kann ein digitales oder graphisches Display in transienter Form (wie auf einem Videoschirm) oder permanenter Form (Papier, Film, elektronischer Speicher einschl. magnetischer oder optischer Speicher usw.) sein und ggf. über Landleitungen, Radiotelemetrie oder Satellitenverbindung an einen anderen Ort zur weiteren Bewertung wieder übertragen werden.Although short and long distance telemetry systems have been described above with reference to a single transmitter and receiver for the sake of simplicity, it is readily understood that two way transmission may be desirable in many instances, such as to activate or deactivate the instrumentation Switch instrumentation to another mode or interrogate the instrumentation for calibration or testing purposes. Further, while the above-described instrumentation is all disposed downhole as part of the core drilling apparatus of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that surface instrumentation may be performed on or below the drilling platform to monitor bore related parameters associated with the data received from the downhole instrumentation Relationship can be set and used in conjunction with these. Thus, a surface instrumentation 500 , as in 6 shown in conjunction with a computer 502 and with data being used from the borehole through a receiver 504 be received to the operator data through a display 506 darzubieten. The display may be a digital or graphic display in transient form (such as on a video screen) or permanent (paper, film, electronic storage including magnetic or optical storage, etc.) and, if necessary, by landline, radio telemetry or satellite link to another location be transferred again for further evaluation.

Da Seilstränge bzw. -leitungen, Fanggeräte, Rastkupplungen und Verriegelungseinrichtungen, Kernfänger, Lagereinheiten und andere Kernrohrkomponenten in einer großen Konstruktionsvielfalt im Stand der Technik bekannt sind, sind diese Elemente nicht im einzelnen beschrieben worden. In gleicher Weise können verschiene Bypassventileinheiten verschiedener Konstruktionen mit Kernrohren nach der Erfindung verwendet werden, um abwechselnd Bohrspülung durch oder um die Innenrohreinheiten zu leiten und die Verdrängung der Spülung durch den Kern zu ermöglichen. Da jedoch derartige Einrichtungen ihrerseits in jeder Beziehung herkömmlicher Art sind, die dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind, sind sie hier ebenfalls weder dargestellt noch bechrieben. Schließlich sind die verschiedenen Arten der Richtungs- und Bohr- sowie Formationsparameterinstrumentierung, die vorstehend erwähnt sind, im Stand der Technik bekannt, ebenso wie die zugehörigen Datenübertragungs- und dgl. Elektronikeinrichtungen (Prozessoren, Speicher, Stromquellen usw.), für die daher ebenfalls keine detaillierte Beschreibung erforderlich ist.Since ropes, gears, snap-in couplings and interlocking devices, core catchers, bearing units, and other core tube components are known in a wide variety of constructions in the art, these elements have not been described in detail. Likewise, various bypass valve assemblies of various constructions can be used with core tubes of the invention to alternately direct drilling mud through or around the inner tube units and permit displacement of the purge through the core. However, since such devices themselves are conventional in every respect, which are generally known to those skilled in the art, they are neither shown nor described here. Finally, the various types of directional and drilling and formation parameter instrumentation mentioned above are well-known known in the art, as well as the associated data transmission and the like. Electronic devices (processors, memory, power sources, etc.), for which therefore also no detailed description is required.

Obgleich die Erfindung anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese beschränkt, und zahlreiche Veränderungen der dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen können durchgeführt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er durch die Ansprüche defininiert ist.Although the invention has been described with reference to certain preferred embodiments is, it is not limited to these, and numerous changes the illustrated and described embodiments can be performed without departing from the scope of the invention as defined by the claims is.

Claims (18)

Vorrichtung zum Bohren von Erdformationen, mit einem eine Längsbohrung begrenzenden Bohrkörper, der an seinem oberen Ende mit einem Bohrstrang verbindbar und an seinem unteren Ende mit einer Kernbohrkrone versehen ist, und einer Instrumentenausrüstung, mittels welcher Bohrlochdaten gleichzeitig mit dem Erbohren eines Kerns aufnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass von der Instrumentenausrüstung zumindest ein Bereich innerhalb des Rohrkörpers zwischen dessen Außenseite und der Längsbohrung angeordnet ist und von der Instrumentenausrüstung als Bohrlochdaten Erdformationsparameter aufnehmbar sind und die Instrumentenausrüstung wenigstens einen Sensor aufweist zum Erfassen von zumindest einem Formationsmerkmal aus der Gruppe der Merkmale Bohrlochtemperatur, Bohrlochdruck, Formationswiderstand, Formationsgammastrahlung, nukleare Magnetresonanz, Dichte und Porösität.Apparatus for drilling earth formations with a longitudinal bore defining drill body, which is at its upper end to a drill string connected to and provided at its lower end with a core bit, and an instrumentation by which well data are simultaneously receivable with the Erbohren a core, characterized characterized in that at least a portion of the instrumentation is disposed within the tubular body between the outside thereof and the longitudinal bore and receivable by the instrumentation as downhole data earth formation parameters and the instrumentation includes at least one sensor for detecting at least one formation feature from the group of wellbore temperature, wellbore pressure characteristics , Formation resistance, formation gamma radiation, nuclear magnetic resonance, density and porosity. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bereich der Instrumentenausrüstung nahe der Bohrkrone angeordnet ist.Device according to claim 1, characterized in that at least a portion of the instrumentation is located near the drill bit. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Instrumentenausrüstung im Wesentlichen gleichzeitig zumindest ein Formationsdatenparameter von einem Kernsegment und zumindest ein Formationsdatenparameter von einer Formation außerhalb des Rohrkörpers aufnehmbar ist.Device according to Claim 1 or 2, characterized that by means of the instrumentation substantially simultaneously at least one formation data parameter from a core segment and at least one formation data parameter from a formation outside of the tubular body is receivable. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Formationsdatenparameter von einem Kernsegment und ein Formationsdatenparameter von einer Formation außerhalb des Rohrkörpers gleichartig sind.Device according to claim 3, characterized in that that at least one formation data parameter from a core segment and a formation data parameter from a formation outside the tubular body are similar. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Längsbohrung eine aufholbare Innenrohreinheit anbringbar ist, deren unterer Bereich eine Aufnahme für einen von der Kernbohrkrone erbohrten Kern aufweist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized that within the longitudinal bore a catchable inner tube unit is attachable, the lower portion a recording for having a core drilled by the core bit. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Sender zur Übertragung von Daten an eine von der Instrumentenausrüstung entfernt liegende Stelle.Device according to one of claims 1 to 5, characterized through a transmitter for transmission of Data to a remote location from the instrumentation. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender oberhalb des unteren Bereichs der Innenrohreinheit angeordnet ist.Device according to claim 6, characterized in that that the transmitter above the lower portion of the inner tube unit is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender einen Teil der Innenrohreinheit bildet.Device according to claim 6 or 7, characterized the transmitter forms part of the inner tube unit. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender aus einer einen Bohrspülimpulsgeber, einen akustischen Sender und einen elektromagnetischen Sender umfassenden Gruppe ausgewählt ist.Device according to one of claims 6 to 8, characterized that the transmitter consists of a Bohrspülimpulsgeber, an acoustic Transmitter and an electromagnetic transmitter comprehensive group is selected. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Instrumentenausrüstung eine Richtungsinstrumentierung umfasst, mittels der Daten bezüglich der Position und Ausrichtung der Vorrichtung aufnehmbar sind.Device according to one of claims 1 to 9, characterized that the instrumentation includes a directional instrumentation, by means of the data relating to the Position and orientation of the device are receivable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Instrumentenausrüstung und der untere Bereich der Innenrohreinheit eine zusammenwirkende Gestaltung zur Bereitstellung von Ausrichtungsdaten für den aufgenommenen Kern aufweisen.Device according to one of claims 5 to 10, characterized that the instrumentation and the lower portion of the inner tube unit has a cooperating one Design for providing registration data for the recorded Core. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen maschinenlesbaren Speicher zum Speichern von Bohrlochdaten in der Vorrichtung.Device according to one of claims 1 to 11, characterized by a machine-readable memory for storing well data in the device. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen vorrichtungsseitig oberhalb des Rohrkörpers angeordneten Empfänger zum Empfang der vom Sender übertragenen Daten und einen mit dem Empfänger verbundenen zweiten Sender zur Rückübertragung der Daten an die Erdoberfläche.Apparatus according to claim 7, characterized by a device side arranged above the tubular body receiver to Reception of the transmitter transmitted Data and one with the receiver connected second transmitter for retransmission the data to the earth's surface. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Instrumentenausrüstung zumindest eine Sensoreinrichtung zur Ermittlung eines Parameters umfasst, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Emissionen von Formationsgammastrahlen, Formationswiderstand, nukleare magnetische Resonanz, Druck und Temperatur.Device according to one of claims 1 to 13, characterized that the instrumentation at least one sensor device for determining a parameter which is selected from the following group: emissions of formation gamma rays, Formation resistance, nuclear magnetic resonance, pressure and temperature. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Instrumentierung an der Erdoberfläche zur Bohrdatenaufnahme, einen Sender nahe dem Rohrkörper zum Übertragen von Daten von der Instrumentenausrüstung an die Erdoberfläche, einen Empfänger an der Erdoberfläche zum Aufnehmen der Daten vom Sender und einen Computer zum Verarbeiten der empfangenen Daten und von Daten der Oberflächeninstrumentierung.Apparatus according to any one of claims 1 to 14, characterized by instrumentation at the surface of the earth for drilling data acquisition, a transmitter near the tubular body for transmitting data from the instrumentation equipment to the surface of the earth, a receiver at the surface of the earth for receiving the data from the transmitter and a computer for processing the received data and surface instrumentation data. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender oberhalb des Rohrkörpers angeordnet ist.Device according to one of claims 7 to 9 or 13, characterized in that the transmitter is arranged above the tubular body is. Verfahren zum Bohren einer Erdformation, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Bohrlochabschnitt in die Erdformation mit einem Bohrstrang gebohrt wird und gleichzeitig Bohrlochdaten aufgenommen werden, ohne den Bohrstrang aus dem Bohrloch zu entfernen, und dass ein zweiter Bohrlochabschnitt, der von einem Endpunkt des ersten Abschnitts ausgeht, kernbildend gebohrt wird, während gleichzeitig Bohrlochdaten aufgenommen werden.Method of drilling an earth formation, thereby characterized in that a first borehole section in the earth formation is drilled with a drill string and simultaneously borehole data be picked up without removing the drill string from the well, and that a second borehole section terminating from an endpoint of first section is going to be core-drilled while at the same time Borehole data will be recorded. Verfahren zum Bohren einer Erdformation, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bohrlochabschnitt in die Erdformation gebohrt wird, während gleichzeitig eine Formatinskernprobe entlang einer Längsachse des Abschnitts von dessen vorauslaufendem Ende erbohrt wird und gleichzeitig zumindest ein Bohrlochparameter von einer Stelle aufgenommen wird, die unmittelbar einer Stelle benachbart ist, an der die Kernprobe von der Formation getrennt wird.Method of drilling an earth formation, thereby characterized in that a borehole section drilled in the earth formation will, while at the same time a sizing sample along a longitudinal axis the portion of its leading end is drilled and at the same time at least one borehole parameter is recorded from one location, which is immediately adjacent to a location at which the core sample is separated from the formation.
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