Хотя бурение с горячей водой является хорошо известным методом доступа к подледникам и применяется в Антарктиде с конца 1970-х годов (Браунинг и Сомервилл, Ссылка Браунинга и Сомервилля1978 ; Талалай,Ссылка Талалай2020 ), приборы для измерения самой скважины используются редко. Было проведено несколько скважинных измерений, например, на шельфовом леднике Эмери (Крейвен и др.,Ссылка Крэйвен2004 ), однако они обычно производятся после завершения бурения. В данном случае скважинным штангенциркулем и инклинометром была проверена целостность ствола скважины на минимальный диаметр и вертикальность на выходе в полость океана (хотя никаких результатов представлено не было). Другие системы измерения обсуждались Макинсоном (см.Ссылка Макинсон1993 ) и Шверцманн (Ссылка на Шверцмана, Фанка и Блаттера2006 ). Совсем недавно «Усовершенствованная буровая установка IceCube с горячей водой» включала буровую головку с инструментами (Бенсон и др.,Ссылка Бенсон2014). Диаметр измерялся восемью пружинами штангенциркуля, симметрично расположенными вокруг корпуса сверла. Другими измерениями были: температура подаваемой воды, давление подачи воды, давление водяного столба, нагрузка на шланг, напор и наклон. Все эти данные были собраны и возвращены на поверхность в режиме реального времени с использованием привязанной линии связи RS485. Эта информация в режиме реального времени позволяла бурильщикам видеть, когда буровая головка коснулась дна скважины. Одним из основных недостатков этой системы было то, что она требовала, чтобы буровой кабель и буровой шланг скреплялись скотчем через равные промежутки времени, чтобы обеспечить механическую поддержку шланга и кабеля передачи данных. Подобные системы несовместимы с операциями бурения с горячей водой, проводимыми Британской антарктической службой (BAS), в первую очередь из-за их размера, веса и требований к мощности.
Представленная здесь система измерения бурения скважин с горячей водой (BMS) была спроектирована и построена в первую очередь для предоставления информации о содержании ткани и отложений во льду, а также о геометрии скважины, вертикальности и соединении полостей (Анкер и др., Ссылки Анкер, Макинсон, Николлс и Смит2021 ). Дополнительным преимуществом этого метода является помощь в понимании и решении проблем с формированием ствола скважины во время буровых работ (Зигерт и др.,Ссылки Зигерт, Макинсон, Блейк, Маулем и Росс2014 ). BMS небольшой, легкий (~ 35,5 кг) и маломощный, использует только 6 литиевых батарей размера «D», что делает его идеальным для транспортировки и использования в удаленных полевых условиях. BMS была разработана для крепления к бурильному шлангу с горячей водой за бурильным соплом (см. Anker и др.,Ссылки Анкер, Макинсон, Николлс и Смит2021 ) или отдельно на линии развертывания и измеряет диаметр скважины (бесконтактно), давление водяного столба, курс и угол наклона. Три камеры, две боковые и одна вертикальная, также включены в комплект прибора и помогают в оценке данных, записанных приборами. Система запрограммирована на автономную работу после выхода на поверхность, а данные записываются на борт для просмотра после возвращения на поверхность.
Общее описание системы BMS представлено ниже. Затем более подробно описываются различные подсистемы, прежде чем будут получены некоторые результаты проекта BEAMISH (Смит и др.,Ссылка Смит2020 ) представлены. Наконец, описываются модификации и будущие улучшения.