- Startseite
- Unsere Methoden
- Ozeanobservatorien
- Bohrlochinstrumente
Bohrlochinstrumente
MeBo-Bohrlochobservatorium
Das MeBo-Bohrlochobservatorium (Typ PTTi) besteht aus einem zyllindrischen Druckgehäuse aus Edelstahl (800 mm Länge, 76 mm Durchmesser), einem Datenlogger, einer Stromversorgung und den installierten Sensoren. Das System ist für eine Betriebsdauer von mehreren Jahren ausgelegt, je nach Häufigkeit der Aufzeichnungen und zusätzlicher Sensorlast, unter einem maximalen Druck, der einer Wassertiefe von 2000 m entspricht. Das Gerät ist an einem Bohrstrang befestigt, um ungestörte Messungen zu gewährleisten und gleichzeitig von ROVs fast jeder Größe abrufbar zu sein.
Das Observatorium ist standardmäßig für die Messung von Temperatur, Raumorientierung und Differenzdruck ausgestattet. Der Temperatursensor ist ein hochpräzises, langzeitstabiles Modell der Firma IST (Modell TSIC 501F) mit einem Messbereich von -10 bis 60°C und einer Genauigkeit von ±0,1°C. Der Keller PD-10E wird eingesetzt, um relative Druckschwankungen im Bohrloch im Verhältnis zur Wassersäule zu erfassen. Es handelt sich um einen von Keller erworbenen hochpräzisen Drucktransmitter mit einem Druckbereich von 0-1 bar und einer Genauigkeit von 0,25% FS. Ein 3-Achsen-Beschleunigungssensor LIS3DH wird zur Überwachung der räumlichen Ausrichtung und Bewegung des Systems eingesetzt und ermöglicht eine detaillierte Verfolgung des Einsatzes, der Bergung und möglicher Bohrlochbewegungen im Laufe der Zeit. Zusätzlich kann ein externer Sensor über einen externen Anschluss an das Observatorium angeschlossen werden, um die Palette der Parameter zu erweitern. Die Stromversorgung und die Datenerfassung werden vom Observatorium gesteuert. Die Datenerfassung und das Energiemanagement werden durch einen 5-Kanal-Datenlogger mit geringem Stromverbrauch sichergestellt (SCHWARTECH, Schwab Research Technology).
Fluidbeprobung
Um eine geochemische Zeitreihe erfassen zu können, wurden in der Vergangenheit Osmo-Sampler entwickelt und erfolgreich eingesetzt (Jannasch et al., 2003). Sie dienen dazu, eventuelle Fluidströme oder geochemische Transienten zu erfassen (z.B. Solomon et al., 2010). Die Osmo-Sampler haben zwei 2ML1 ALZET®-Membranen, die mit Zweikomponenten-Epoxid (Hysol ES1902) am Gehäuse befestigt sind. Die Enden der Behälter für destilliertes Wasser und gesättigtes Salz (nicht-jodiertes Kochsalz, NaCl) sind mit einem einzigen O-Ring abgedichtet und werden mit einem Gewindestift fixiert. Mit dieser Konfiguration können 73 ml/Jahr bei 20°C gepumpt werden. Die Pumpe ist an 300 m Teflonschläuchen mit kleinem Durchmesser angeschlossen, die 170 ml fassen (1,19 mm Innendurchmesser und 2,0 mm Außendurchmesser). Die Schläuche wurden 5 Tage lang mit 10 %iger HCl gefüllt, bevor sie mit 18,2 M Ohm Wasser gespült wurden. So kann dieser Probenehmer zwei Jahre lang bei 20 °C eingesetzt werden und noch länger eine kontinuierliche Aufzeichnung führen, wenn die Temperatur im Bohrloch kühler als 20 °C ist.
Am vorderen Ende des Osmo-Samplers ist eine Einheit montiert, die es dem "unteren Ende" des Schlauchstrangs ermöglicht, mit Hilfe eines kugelförmigen Fallgewichts in das offene Bohrloch abzusinken. Die Kugel wird zunächst auf eine Gewindestange mit einem Durchmesser von 5 mm geschraubt, wenn das MeBo an Deck ist oder eingesetzt wird. Nach einer vorprogrammierten Zeitspanne von 5 Tagen löst ein Timer einen Motor aus, der das Fallgewicht abschraubt, das dann die untere Rohrleitung (in unserem Fall auf 40-50 m Länge eingestellt) in den basaltischen Aquifer an den Flanken des Bergrückens befördert.
Die gesamte Einheit ist so konzipiert, dass sie in ein speziell angefertigtes MeBo-Bohrgestänge eingeschraubt werden kann, wo sie mit einem konischen POM-Gewinde, das durch einen O-Ring abgedichtet wird, befestigt wird.
Fluidinjektion
Die MeBo Tracer-T-Sonde wurde in der Arbeitsgruppe Marine Geotechnik entwickelt und besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptteilen. Unterhalb des Griffs für das ROV, mit dem das Instrument später (d.h. nach dem Ausbringen) manipuliert werden kann, befindet sich eine Einheit mit Zeitschaltuhr und Motor, die den unteren Stopfen des zweiten, unteren Teils des Instruments abschraubt.
Für ein Strömungsexperiment kann das Reservoir mit Lösungen konservativer Tracer (Schwefelhexafluorid, Xe, Kr, Ne, Ar, He oder Fluoreszenzfarbstoffe) oder reaktiver Tracer wie Cäsiumchlorid, isotopisch markiertes C, Ester, um nur einige zu nennen, ausgestattet werden. Das Reservoir enthält auch einen MTL-Logger, so dass die Temperatur durchgehend aufgezeichnet werden kann.
Osmosampler- und Tracersonde Auslösetest im MARUM Pool.