Letzte Woche haben wir uns angesehen, wie man einen Diamant-Bohrkrone an die Gesteinsformation anpasst, die Sie bohren. Diese Woche wenden wir uns der anderen Hälfte der Gleichung zu: dem Kernrohr. Eine perfekt spezifizierte Bohrkrone liefert keine gute Ausbeute, wenn sie mit der falschen Rohrkonfiguration kombiniert wird – und in gebrochenem, zerklüftetem oder stark abrasivem Gestein ist die Wahl des Rohrs oft genauso wichtig wie die Bohrkrone selbst.

Drahtseilkernrohre sind der Standard für Tiefbohrungen, da sie den Bedarf an einem vollständigen Auszug des Gestänges bei jedem abgeschlossenen Kernbohrvorgang eliminieren. Stattdessen wird ein Overshot über ein Drahtseil durch das Gestänge abgesenkt, greift die Innenrohrbaugruppe und holt sie direkt heraus – wobei das Außenrohr und die Bohrkrone im Bohrloch verbleiben, bereit für den nächsten Lauf. Für tiefe Explorationsbohrungen ist diese einzelne Funktion das, was Drahtseilsysteme so viel schneller macht als konventionelles Kernbohren.

Eine vollständige Drahtseilkernrohrbaugruppe besteht aus einer Reihe von Komponenten: einer Kopfmontage, die mit den Bohrgestängen verbunden wird, einem Innenrohr, das den Kern während des Schneidens aufnimmt, einem Kernheber und einer Kernheberhülse, die den Kern beim Herausziehen greifen und halten, einer Verriegelungskupplung und einer Adapterkupplung, einem Anschlagring, einem Außenrohr und einem Innenrohrstabilisator. Das Verständnis dieser Aufschlüsselung der Teile ist wichtig, wenn Sie Probleme mit der Ausbeute vor Ort beheben – ein abgenutzter Kernheber oder eine falsch passende Kernheberhülse ist eine häufige, leicht übersehene Ursache für schlechte Ausbeuten, selbst wenn die Bohrkrone und die Matrixauswahl korrekt sind.

Das Doppelrohr-Drahtseilkernrohr ist die Arbeitspferdkonfiguration, die in den meisten Explorationsprogrammen verwendet wird. Es besteht aus einem Außenrohr, das mit der Bohrkrone und der Aufweitungsbuchse verbunden ist, und einem separaten Innenrohr, das den Kern von der rotierenden Außenbaugruppe und der Bohrspülung isoliert. Diese Isolierung schützt den Kern vor Erosion und mechanischer Beschädigung während des Schneidens und sorgt für eine gute Ausbeute in festem, einigermaßen intaktem Gestein.

Doppelrohrrohre sind in den Standard-DCDMA-Größen – B, N, H und P – erhältlich und entsprechen den entsprechenden Bohrkrone- und Verrohrungsgrößen. Als Faustregel gilt, dass der Schneidbereich als Prozentsatz der Bohrlochfläche bei den kleineren B- und N-Größen am höchsten ist und mit zunehmender Rohrgröße etwas abnimmt, was ein nützlicher Datenpunkt bei der Schätzung der Eindringgeschwindigkeiten über verschiedene Bohrlochgrößen hinweg bei derselben Arbeit ist.

Wenn Formationen gebrochen, zerklüftet oder bröselig werden, reicht ein Standard-Doppelrohr oft nicht aus, um den Kern während der Bergung zu schützen – selbst mit Flüssigkeitsisolierung kann sich der Kern im Innenrohr verdrehen, verklemmen oder auseinanderbrechen. Die Lösung ist die Dreifachrohrkonfiguration, die das Doppelrohrrohr durch Hinzufügen eines geteilten Stahlrohrs im Innenrohr sowie eines Kolbens und eines Auspumpadapters zum Ausstoßen des Kerns nach dem Füllen des geteilten Rohrs umwandelt.

Diese zusätzliche Schicht verändert die Handhabung des Kerns in jeder Phase: Da der Kern im geteilten Rohr und nicht direkt an der Innenrohrwand liegt, kann er mit weitaus geringerer Störung entnommen werden, wodurch natürliche Brüche, Schichtflächen und andere strukturelle Details erhalten bleiben, die sonst verloren gehen oder falsch interpretiert würden. Dies macht Dreifachrohrsysteme besonders wertvoll für geotechnische Arbeiten und strukturelle geologische Studien, bei denen die Integrität des Kerns – nicht nur seine Ausbeute – der Sinn der Übung ist. Beachten Sie, dass der Anschlagring, die Kernheberhülse und der Kernheber in einer Dreifachrohrbaugruppe einen geringfügig kleineren Durchmesser haben als ihre Doppelrohr-Gegenstücke, da sie einen geringfügig kleineren Kern aufnehmen und halten müssen.

Die meisten Doppelrohrdesigns sind so konstruiert, dass sie in eine Dreifachrohrkonfiguration umwandelbar sind, was ein nützliches Merkmal ist, das von Anfang an angegeben werden sollte – es bedeutet, dass ein einzelnes Rohr vor Ort umkonfiguriert werden kann, wenn sich die Bodenbedingungen ändern, ohne ein völlig separates System bestellen zu müssen.

Die Wahl des Rohrs erfolgt nicht isoliert. Jede DCDMA-Größe – BWL, NWL, HWL, PWL – hat eine empfohlene Bohrgestänge- und Verrohrungsgröße, und die richtige Abstimmung dieser Kette (Gestänge, Rohr, Bohrkrone und Verrohrung in derselben Größenfamilie) sorgt für einen reibungslosen Betrieb des Kernbohrsystems. Das Mischen von Komponenten über Größenfamilien hinweg, selbst wenn sie kompatibel erscheinen, ist eine der häufigsten Ursachen für Verbindungsprobleme und vorzeitigen Verschleiß vor Ort.

Es ist auch erwähnenswert, dass die Kernbohrkrone und die Aufweitungsbuchse nicht als Teil einer Standard-Kernrohrbaugruppe enthalten sind – sie müssen separat ausgewählt und sowohl an das Rohr als auch an die Gesteinsformation korrekt angepasst werden, wobei die gleichen Matrix- und Profilprinzipien wie in der letzten Woche gelten.

Als allgemeine Richtlinie gilt: Doppelrohrrohre sind die richtige Standardwahl für festes, einigermaßen intaktes Gestein und bieten gute Ausbeuten zu geringeren Kosten und einfacherer Bedienung. Dreifachrohrrohre sind die zusätzliche Komplexität und die Kosten wert, wann immer die Formation gebrochen, verwittert, schwach oder strukturell empfindlich ist – Situationen, in denen der Verlust der Kernintegrität den Wert des Bohrprogramms selbst beeinträchtigen würde.

Die richtige Entscheidung, in Kombination mit der richtigen Bohrkrone und Matrixauswahl, trennt ein Kernbohrprogramm, das nutzbare, qualitativ hochwertige Kerne liefert, von einem, das einfach nur durch das Loch kommt. Wie immer können sich die Bodenbedingungen innerhalb eines einzelnen Bohrlochs ändern, daher lohnt es sich, beide Konfigurationen verfügbar zu haben und umzurüsten, wenn die Geologie es Ihnen sagt.

Wir werden die Serie nächste Woche mit einem Blick auf Overshot-Systeme fortsetzen und wie die richtige Drahtseil-Bergungstechnik sowohl die Bergungszeit als auch den Verschleiß der Ausrüstung beeinflusst.