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