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Dokumentenidentifikation DE102006030730A1 03.01.2008
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Erkundung eines Temperaturfeldes an Orten diagenetisch verfestigten Meeresbodens
Anmelder Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, 30655 Hannover, DE
Erfinder Delisle, Georg, 30880 Laatzen, DE;
Zeibig, Michael, 30627 Hannover, DE
Vertreter Junius, W., Dipl.-Phys. Dr., Pat.-Anw., 30519 Hannover
DE-Anmeldedatum 30.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006030730
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse G01N 25/18(2006.01)A, F, I, 20060630, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkunden unterseeischer Temperaturfelder an Orten diagenetisch verfestigten Meeresbodens mittels einer Wärmestromsonde in Form einer Messlanze mit eingebauten Temperaturfühlern und einer Anordnung zur Messung der in situ Wärmeleitfähigkeit. Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Wärmestromsonde ohne Beschädigungen und Verformungen in diagenetisch verfestigten Meeresboden einsenken zu können. Die Erfindung besteht darin, dass man ein pyramiden- oder kegelstumpfförmiges Gestell auf den Meeresboden absenkt, das mittig mindestens zwei oder mehr, vorzugsweise drei, vertikal stehende Führungsschienen zur Führung der Wärmestromsonde mit ihren an deren Ende angeordneten Gewichten aufweist, dass man die Wärmestromsonde durch auf den Führungsschienen gleitende horizontal gelagerte Stützen in ihrer vertikalen Lage festhält und gegen seitliches Ausbiegen schützt und dass man die vertikale Bewegung der am oberen Ende der Wärmestromsonde angeordneten Gewichte durch Lösen einer Verriegelung freigibt, und dass man dann die von der Wärmestromsonde ermittelten Wärmeleitfähigkeits- und Temperaturwerte entweder durch ein Kabel zu einem Auswertemeßgerät auf dem Schiff leitet oder in einem elektronischen am Gestell befindlichen Speicher für die spätere Auswertung speichert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erkunden unterseeischer Temperaturfelder an Orten diagenetisch verfestigten Meeresbodens mittels einer Wärmestromsonde in ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkunden unterseeischer Temperaturfelder an Orten diagenetisch verfestigten Meeresbodens mittels einer Wärmestromsonde in Form einer Messlanze mit eingebauten Temperaturfühlern.

Bekannt ist es, Wärmestromsonden in den Meeresboden mit Hilfe endseitig an den Messlanzen angebrachter Gewichte an Stellen mit weichen, diagenetisch unverfestigten Sedimenten einzudrücken. Dieses Verfahren versagt dort, wo die Messlanze auf diagenetisch verfestigten Meeresboden trifft, weil hier die Messlanzen nicht in den Meeresboden unter dem Druck von an ihnen endseitig befestigter Gewichte eindringen können und sich dann verbiegen und auch abbrechen.

Mit Hilfe dieser Messanordnung wird mit Temperatursensoren in der Meßlanze der in-situ Temperaturgradient und weiter durch Aufheizung der Messlanze mit einem eingebauten Heizdraht definierter Leistung die in-situ Wärmeleitfähigkeit gemessen. Aus dem Produkt beider Größen ergibt sich die Größe des terrestischen Wärmestromes am Messpunkt. Diese Größe ist zur Detektion der Lage des sogenannten „Erdöl- bzw. Erdgasfensters" von Bedeutung.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Wärmestromsonde ohne Beschädigungen und Verformungen in diagenetisch verfestigten Meeresboden einsenken zu können.

Die Erfindung besteht darin, dass man ein pyramiden- oder kegelstumpfförmiges Gestell auf den Meeresboden absenkt, das mittig mindestens zwei genähert vertikal stehende Führungsschienen zur Führung des Messstabes der Sonde mit ihren an deren Ende angeordneten Gewichten aufweist, dass man die Wärmestromsonde durch auf den Führungsschienen gleitende horizontal gelagerte Stützen in ihrer vertikalen Lage festhält und gegen seitliches Ausbiegen schützt und dass man die vertikale Bewegung der am oberen Ende der Wärmestromsonde angeordneten Gewichte durch Lösen einer Verriegelung freigibt, und dass man dann die von der Wärmestromsonde ermittelten Temperaturwerte entweder durch ein Kabel nach oben leitet oder in einem elektronischen am Gestell befindlichen Speicher für die spätere Auswertung speichert.

Dazu benutzt man erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Erkunden unterseeischer Temperaturfelder an Orten diagenetisch verfestigten Meeresbodens mittels einer Wärmestromsonde in Form einer mit mehreren Sensoren ausgestatteten Meßlanze, die aus einem auf den Meeresboden abzusenkenden pyramiden- oder kegelstumpfförmigen Gestell besteht, das mittig mindestens zwei genähert vertikal stehende Führungsschienen zur Führung der Meßlanze mit an deren Ende angeordneten Gewichten aufweist, wobei die Führungsschienen in einem Abstand auseinanderstehen, der geringfügig größer ist als der Durchmesser bzw. die Horizontaldimensionen der auf dem Messstab der Wärmestromsonde lastenden Gewichte und wobei unterhalb der Gewichte horizontal gelagerte Stützen gegen eine seitliche Verbiegung des Messstabes der Wärmestromsonde angeordnet sind, die auf den Führungsschienen gleiten.

Auf diese Weise gelingt es, Messlanzen auch in diagenetisch verfestigte Meeresboden abzusenken und damit die Messung auch auf bisher der Messung unzugängliche Gebiete auszuweiten.

Dabei ist es vorteilhaft, dass die unterhalb der Gewichte horizontal gelagerten Stützen an mindestens zwei Seilen mit Abstand von einander aufgehängt sind, vorteilhaft sind es sechs Seile, es können aber auch fünf oder sieben sein. Diese Stützen sind flächenhafte Gebilde mir Löchern für den Durchtritt der Messlanze und der Führungsschienen. Beim zunehmend tieferen Eindringen der Messlanze in den Meeresboden legen sich die Stützen eine nach der anderen auf dem Meeresboden ab, wobei sie nur einen geringen Raum in vertikaler Richtung einnehmen.

Zweckmäßig ist es bei dieser Vorrichtung, dass die Gewichte durch eine lösbare Verriegelung an dem Gestell vor dem Meßeinsatz in ihrer Ruhestellung gehalten sind und bei dem Messeinsatz sich entlang des durch die durch die Führungsschienen definierten Laufweges bewegen.

Bei dieser Vorrichtung besteht auch die Möglichkeit, dass die Gewichte zumindest teilweise durch einen elektrischen oder hydraulischen oder, pneumatischen Antriebsmotor für ein axial hohles Bohrgestänge gebildet sind, an dessen Außenwand Temperatursensoren und Heizdrähte angeordnet sind. In dessen Hohlraum ist die Wärmestromsonde gelagert. Mittels einer mit Gewinde arbeitenden Vorschubeinrichtung ist diese Vorrichtung in den Meeresboden treibbar.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend durch ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische Ansicht des Gestells mit der Wärmestromsonde.

Das kegelstumpfförmige Gestell besteht aus drei Füßen 1, die durch Fundamentstangen 2 miteinander verbunden sind. Diese tragen mittig eine Bodenplatte 3 mit einem zentral angeordneten Loch, durch das die Messlanze 4 mit ihrem Sensoren 5 geführt ist. Auf der Bodenplatte 3 stehen mindestens zwei, vorzugsweise drei Führungsschienen 6, mit denen die Messlanze 4 geführt und gegen Ausknicken geschützt ist. Diese Führung erfolgt einerseits durch an den Führungsschienen anliegende Gewichte 7, die die Meßsonde 4 von oben belasten, andererseits durch an den Führungsschienen 6 horizontal angebrachte gelochte verschiebbare Platten 8mit einem zentral angeordneten Loch, durch das sich die Messlanze 4 erstreckt, und wenigstens zwei, vorzugsweise drei oder mehr, seitlich angeordnete Löchern, durch die sich die Führungsschienen 6 erstrecken. Diese verschiebbaren Platten 8 sind durch Seile 9 fest miteinander verbunden, die Platten 8 weisen je eine von der -anderen einen vorgegebenen Abstand auf und verhindern so eine Biegung und ein Ausknicken der Messlanze 4. Die auf das obere Ende der Messlanze 4 wirkenden Gewichte 7 sind im Ruhezustand durch Riegel 10 gehalten. Diese werden im Betrieb zurückgezogen oder aus dem Weg der Gewichte 7 weggeschwenkt. Die Führungsschienen 6 sind mit den Füßen 1 durch Stützstangen 11 verbunden, die der ganzen Konstruktion einen festen Halt verleihen. An einer Stützstange 11 ist das Steuergerät 12 befestigt. Die ganze Konstruktion wird mittels eines elektrischen Kabels 13 von Bord eines Schiffes abgesetzt.

1
Fuß des Gestells
2
Fundamentstange
3
Bodenplatte
4
Meßlanze
5
Sensor
6
Führungsschiene
7
Gewicht
8
verschiebbare Platte
9
Seil
10
Riegel
11
Stützstange
12
Steuergerät
13
elektrisches Kabel


Anspruch[de]
Verfahren zum Erkunden unterseeischer Temperaturfelder an Orten diagenetisch verfestigten Meeresbodens mittels einer Wärmestromsonde in Form einer Messlanze mit eingebauten Temperaturfühlern und in-situ Wärmeleitfähigkeitsmessung,

dadurch gekennzeichnet,

dass man ein pyramiden- oder kegelstumpfförmiges Gestell auf den Meeresboden absenkt,

das mittig mindestens zwei oder mehr, vorzugsweise drei genähert vertikal stehende Führungsschienen zur Führung der Meßlanze mit ihren an deren Ende angeordneten Gewichten aufweist,

dass man die Wärmestromsonde durch auf den Führungsschienen gleitende horizontal gelagerte Stützen in ihrer vertikalen Lage festhält und gegen seitliches Ausbiegen schützt

und dass man die vertikale Bewegung der am oberen Ende der Wärmestromsonde angeordneten Gewichte durch Lösen einer Verriegelung freigibt,

und dass man dann die von der Wärmestromsonde ermittelten Temperaturwerte und Wärmeleitfähigkeitswerte entweder durch ein Kabel zum Schiff zu einem Auswertegerät leitet oder in einem elektronischen am Gestell befindlichen Speicher für die spätere Auswertung speichert.
Vorrichtung zum Erkunden unterseeischer Temperaturfelder an Orten diagenetisch verfestigten Meeresbodens mittels einer Wärmestromsonde in Form einer mit mehreren Sensoren ausgestatteten Meßlanze,

gekennzeichnet durch

ein auf den Meeresboden abzusenkendes pyramiden- oder kegelstumpfförmiges Gestell,

das mittig mindestens zwei oder mehr, vorzugsweise drei vertikal stehende Führungsschienen zur Führung einer Meßlanze mit an deren Ende angeordneten Gewichten aufweist,

wobei die Führungsschienen in einem Abstand auseinanderstehen, der geringfügig größer ist als der Durchmesser bzw. die Horizontaldimensionen der auf der Temperatursonde lastenden Gewichte und wobei unterhalb der Gewichte horizontal gelagerte Stützen gegen eine seitliche Verbiegung der Meßlanze angeordnet sind, die auf den Führungsschienen gleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterhalb der Gewichte horizontal gelagerten Stützen an Seilen mit Abstand von einander aufgehängt sind. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichte durch eine lösbare Verriegelung in ihrer Ruhestellung gehalten sind. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichte zumindest teilweise durch einen Antriebsmotor für ein axial hohles Bohrgestänge gebildet sind, das vorteibbar ist, an dessen Außenwand Temperatursensoren und Heizdrähte der Wärmestromsonde gelagert sind.






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