Deep drilling


Dybdeboring med Hans Tausen boret

Hans Tausen boret (HT-boret) er et elektromekanisk bor, som bruges til at bore iskerner med en diameter på 98 mm. Boret kan hente 1,5-4,0 m lange stykker op ad gangen. Boret kan anvendes i dybdeintervallet fra 2 m under overfladen og helt til grundfjeldet, og kan bruges både til boring i tørt borehul, til boring med borevæske og til dybdeboring:

Boring i et tørt borehul

I dybden 2 -150 m bruger man normalt ikke borevæske. Firnkernen og de øverste 50-70 m iskerne hentes derfor op fra et tørt borehul.

Ligesom det korte iskernebor har HT-boret en elektrisk motor der roterer kernerøret og borehovedet, og som styres fra overfladen. Borehovedet skærer sig ned i isen, og de isspåner der dannes under boringen, transporteres op langs de tykke spiraler i mellemrummet mellem kernerøret og det ydre rør. Til forskel fra det korte iskernebor har HT-boret en speciel spiralpumpe, kaldet en booster, til at hjælpe med at pakke isspånerne tæt sammen i et separat spånkammer, som sidder oven over kernerøret.

Dry mode

Fra venstre: Skaft, booster og kernerør med tykke spiraler til at transportere isspånerne opad.

Boring med borevæske

I et væskefyldt hul kan HT-boret hente iskerner fra dybdeintervallet 150-450 m. Dette betragtes stadig som en "kort" boring.

Når iskerner hentes op fra dybder større end 150 m i et tørt hul, opstår der brud i kernerne pga. forskellen på trykket i isen og i borehullet. Ved at hælde væske i borehullet mindskes denne trykforskel, og kernerne forbliver hele.

Der bruges et andet kernerør til boret, når der er væske i borehullet. Dette kernerør har tyndere spiraler end det der bruges i et tørt borehul, således at isspåner og borevæske bedre kan blandes. Boosteren pumper væsken og isspånerne fra borehovedet op i spånkammeret, hvor et filter adskiller isspånerne fra borevæsken, som så løber tilbage til borehovedet langs ydersiden af det ydre rør.

For at få boringen til at køre bedre, kan man erstatte boosteren med en stempelpumpe. Stempelpumpen øger cirkulationen af borevæske, og pakningen af isspåner i spånkammeret. Når dette set-up anvendes, bruger man kun ca. 10 m borevæske i hullet.

Dybdeboring

Når der bores dybere end ca. 400 m er det nødvendigt at fylde borehullet med væske, for at sikre at trykket i borehullet er næsten det samme som i den omgivende is. Hvis ikke der bliver fyldt borevæske i hullet, vil isen deformere som følge af trykforskellen, og borehullets vægge vil bevæge sig indad og lukke borehullet. Det er svært at finde en god borevæske, fordi den skal opfylde mange betingelser:

  • Den skal være flydende ved temperaturer på -40°C eller lavere
  • Den skal have samme (eller lidt højere) massefylde som is
  • Den må ikke reagere med isen eller isspånerne, og den må ikke forstyrre de målinger der skal foretages på iskernen
  • Den må ikke være giftig - og skal helst være helt harmløs
  • Den skal kunne transporteres med fly
  • Den må ikke være alt for dyr, da der skal bruges meget af den

Der er blevet brugt forskellige kombinationer af væsker til forskellige projekter. Til boring ved NEEM-projektet, brugte man en blanding af ESTISOL 240 og COASOL.

For at kunne bore i stor dybde blev der foretaget to ændringer af boresystemet ved NEEM. Motorsektionen blev erstattet med et hærdet rør der kan tåle højt tryk. Røret indeholder boremotoren og elektroniske sensorer. Under boringen måler sensorene forskellige parametre for at hjælpe boreren på overfladen med at følge med i, hvad der sker med boret, som arbejder op til 3 km under overfladen under 300 atmosfærers tryk.

Den anden ændring var kernerøret og spånkammeret som blev erstattet med større udgaver. Jo dybdere man kommer ned i isen, jo længere tid bruges der på at køre boret ned og op i borehullet, for hvert stykke iskerne der bores. For at spare tid blev boret derfor ændret til at kunne hente op til 4 m iskerne ad gangen.

Hovedkomponenter

De vigtigste komponenter af Hans Tausen boret. Den første version var en prototype for NGRIP og EPICA dybdeborerne som blev testet på Hans Tausen iskappen i 1995.

Læs om håndboret
Læs om det korte iskernebor