AT510139B1

AT510139B1 - DEVICE FOR SEALING AND FIXING A PIPE INSERTED IN A BOREOUR HOLE

Info

Publication number: AT510139B1
Application number: ATA1128/2010A
Authority: AT
Original assignee: Söllinger Johann
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2015-05-15
Also published as: WO2012000009A1; AT510139A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten und Fixieren eines in ein Bohrloch oder ein Rohr eingesetzten Rohres im Bohrloch oder Rohr, wobei dem Rohr (2) mantelaussenseitig zumindest abschnittsweise ein Blähschlauch (3) zugeordnet ist und wenigstens eine Fluidkammer (4) zwischen Rohr (2) und Blähschlauch (3) vorgesehen ist, über die der Blähschlauch (3) gegenüber dem Rohr (2) aufblähbar ist, und wobei das Fluid über eine vorzugsweise versperrbare Versorgungsleitung (7) in die Fluidkammer (4) einleitbar ist. Um vorteilhafte Abdicht- und Fixierverhältnisse zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass dem Rohr (2) eine das Rohrinnere mit der Fluidkammer (4) verbindende, gegebenenfalls absperrbare Verbindungsleitung oder Bohrung zugehört.The invention relates to a device for sealing and fixing a pipe inserted into a borehole or a pipe in the borehole or pipe, wherein the pipe (2) is at least partially associated with a blower hose (3) and at least one fluid chamber (4) between pipe (2 ) and Blähschlauch (3) is provided, via which the inflatable tube (3) relative to the tube (2) is inflatable, and wherein the fluid via a preferably lockable supply line (7) in the fluid chamber (4) can be introduced. In order to provide advantageous sealing and fixing conditions, it is proposed that the tube (2) should hear a connecting line or bore which connects the tube interior with the fluid chamber (4), if appropriate.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten und Fixieren eines in ein Bohrloch oder ein Rohr eingesetzten Rohres im Bohrloch oder Rohr, wobei dem Rohr mantelaussenseitig zumindest abschnittsweise ein Blähschlauch zugeordnet ist und wenigstens eine Fluidkammer zwischen Rohr und Blähschlauch vorgesehen ist, über die der Blähschlauch gegenüber dem Rohr aufblähbar ist, und wobei das Fluid über eine vorzugsweise versperrbare Versorgungsleitung in die Fluidkammer einleitbar ist.The invention relates to a device for sealing and fixing a tube inserted into a wellbore or a pipe in the wellbore or pipe, wherein the tube mantelaussenseitig is at least partially associated with a Blähschlauch and at least one fluid chamber between the tube and Blähschlauch is provided on the the inflatable tube can be inflated relative to the tube, and wherein the fluid can be introduced into the fluid chamber via a preferably lockable supply line.

[0002] Zum Abdichten und Fixieren eines in ein Bohrloch oder ein Rohr eingesetzten Rohres im Bohrloch oder Rohr wird dieses beispielsweise in das Bohrloch oder Rohr eingeschoben und in der gewünschten Lage einzementiert, eingeschäumt, eingeschraubt oder vom Erdreich klemmend gehalten. Wird die Vorrichtung aber in ein anderes Rohr eingesetzt oder in ein selbsttragendes Bohrloch größeren Durchmessers, beispielsweise eine Bohrung in einem Fels, eingesetzt, ist eine sichere Abdichtung und Fixierung nur umständlich und aufwändig möglich. Für eine rasche Abdichtung und Fixierung sind die bekannten Vorrichtungen nur bedingt geeignet. Bei der Verwendung der Vorrichtung für Erdwärmetauscher ist zudem für einen guten Wärmeübergang stets ein Körperkontakt zwischen Vorrichtung und Bohrloch- bzw. Rohrinnenwandung sicherzustellen.For sealing and fixing a tube inserted into a wellbore or a pipe in the borehole or pipe this example, inserted into the well or pipe and cemented in the desired position, foamed, screwed or clamped by the soil. However, if the device is inserted into another tube or inserted into a self-supporting drill hole of larger diameter, for example a hole in a rock, secure sealing and fixing is only cumbersome and time-consuming. For a quick seal and fix the known devices are only partially suitable. When using the device for geothermal heat exchanger is also to ensure a good heat transfer always a body contact between the device and the borehole or Rohrinnenwandung.

[0003] Eine eingangs erwähnte Vorrichtung ist beispielsweise aus der FR 2 662 207 A bekannt. Zur Abdichtung eines in ein Rohr oder Bohrloch eingesetzten Bohrloches im Rohr oder Bohrloch ist es dazu bekannt, einen gegenüber dem Rohr aufblähbaren Blähschlauch vorzusehen, der von einer Druckquelle her betätigbar ist. Es hat sich allerdings gezeigt, dass insbesondere bei hohen Druckdifferenzen nicht immer die gewünschte Dichtheit eines derartigen Systems gewährleistet werden kann.An initially mentioned device is known for example from FR 2 662 207 A. For sealing a borehole inserted in a pipe or borehole in the pipe or borehole, it is known to provide an inflatable hose which can be inflated with respect to the pipe and which can be actuated from a pressure source. However, it has been shown that, especially at high pressure differences, the desired tightness of such a system can not always be guaranteed.

[0004] Des Weiteren ist es bekannt (WO 91/15657 A1), zur Sicherung von Strecken und Räumen durch Injektion von beispielsweise Kunstharz, insbesondere im Berg- und Tunnelbau, Injektionsbohranker vorzusehen. Derartige, mit einem Bohrkopf ausgestattete Injektionsbohranker werden in das zu sichernde Gestein getrieben, nach dem Eintreiben von der Bohrvorrichtung getrennt und abschließend wird über eine Kernbohrung im Bohrgestänge das Kunstharz in den Freiraum zwischen Bohrgestänge und Bohrloch eingespritzt. Zur Abdichtung des Bohrloches nach außen hin, ist in diesem Fall ebenfalls ein Blähschlauch vorgesehen, der vom einzuspritzenden Kunstharz unter Aufblähung gegen das Bohrloch dichtend anliegt. Eine Abdichtung ist allerdings bei drucklosen oder zumindest annähernd drucklosen Verhältnissen im Bohrloch nicht möglich.Furthermore, it is known (WO 91/15657 A1) to provide for securing routes and spaces by injection of, for example, synthetic resin, in particular in mining and tunneling, Injektionsbohranker. Such, equipped with a drill bit Injektionsbohranker be driven into the rock to be secured, separated after driving from the drilling device and finally the resin is injected into the space between the drill pipe and the borehole via a core hole in the drill string. To seal the borehole to the outside, in this case, a Blähschlauch is also provided which sealingly abuts the injected resin against the borehole while inflating. However, a seal is not possible in unpressurized or at least approximately depressurized conditions in the borehole.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer Vorrichtung der Eingangs geschilderten Art vorteilhafte Handhabungsbedingungen zum raschen Abdichten und Fixieren eines in ein Bohrloch oder ein Rohr größerer Dimension eingesetzten Rohres mit einfachen Konstruktionsmitteln zu ermöglichen.The invention is based on the object in a device of the type described input advantageous handling conditions for rapid sealing and fixing a pipe used in a hole or pipe larger dimension with simple design means to allow.

[0006] Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass dem Rohr eine das Rohrinnere mit der Fluidkammer verbindende, gegebenenfalls absperrbare Verbindungsleitung oder Bohrung zugehört.The invention solves this problem in that the tube a pipe inside the fluid chamber connecting, optionally closable connection line or bore heard.

[0007] Zur Verwendung der Vorrichtung wird diese in ein Bohrloch bzw. ein Rohr größerer Dimension in die gewünschte Tiefe eingeschoben und wird anschließend ein Fluid in die Fluidkammer über eine Versorgungsleitung mit entsprechendem Druck eingepumpt, wobei sich der Blähschlauch dichtend an die Bohrloch- bzw. Rohrinnenwandung anlegt und die Vorrichtung entsprechend fixiert wird. Die erforderliche Einschubtiefe bestimmt sich aus den Reibungsverhältnissen zwischen der Blähschlauchaußenwandung und dem Bohrloch bzw. Rohrinnenmantel und den Druckverhältnissen in der Fluidkammer. Als Material für den Blähschlauch können je nach Verwendungszweck und auftretenden Kräften verschiedenste Materialien zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Gummi, Kunststoffe und insbesondere auch Metalle. Der Blähschlauch kann gegebenenfalls auch wellrohrartig ausgebildet sein. Das Fluid ist insbesondere eine Flüssigkeit, kann aber auch ein Gas oder ein erst in der Fluidkammer aushärtendes Flarz od. dgl. sein, womit der Preßdruck nach dem Aushärten auch selbsttätig aufrecht erhalten werden kann. Mit der Erfindung können beispielsweise Rohre verlängert und rasch abgedichtet werden, bzw. kann die Vorrichtung bei vorteilhaften Handhabungsbedingungen mit einfachen Konstruktionsmitteln zum Abdichten und Fixieren eines in ein Bohrloch eingesetzten Rohres verwendet werden.To use the device, this is inserted into a wellbore or a tube of larger dimension in the desired depth and then a fluid is pumped into the fluid chamber via a supply line with appropriate pressure, wherein the inflatable tightly against the borehole or Pipe inner wall applies and the device is fixed accordingly. The required insertion depth is determined by the friction conditions between the Blähschlauchaußenwandung and the borehole or pipe inner jacket and the pressure conditions in the fluid chamber. Depending on the intended use and occurring forces, a wide variety of materials can be used as the material for the inflatable tube, for example rubber, plastics and, in particular, metals. If necessary, the inflatable tube can also be formed like a corrugated tube. The fluid is in particular a liquid, but may also be a gas or a resin curing only in the fluid chamber Flarz. Like. Be, whereby the pressing pressure after curing can also be maintained automatically. With the invention, for example, tubes can be extended and sealed quickly, or the device can be used in advantageous handling conditions with simple construction means for sealing and fixing a tube inserted into a wellbore.

[0008] Zudem gehört dem Rohr eine das Rohrinnere mit der Fluidkammer verbindende, gegebenenfalls absperrbare, Verbindungsleitung oder Bohrung zu, die gegebenenfalls in einige von mehreren Blähkammern ausmünden. Im Zusammenhang mit einem Gegebenenfalls dem Rohr einerends zuzuordnen Ventil, (Verschluss bzw. Drossel) hat dies zudem eine sich selbsttätig mit dem Rohrinnendruck ansteigende Klemmkraft zur Folge. Die Absperrung der Verbindungsleitung kann mittels eines Rückschlagventils erfolgen.In addition, the tube includes a tube interior connecting to the fluid chamber, optionally closable, connecting line or bore, which optionally open into some of several Blähkammern. In connection with an optionally assigned to the pipe at one end valve, (closure or throttle) this also has a self-increasing with the pipe internal pressure clamping force result. The blocking of the connecting line can be done by means of a check valve.

[0009] Zusätzlich kann zwischen Rohr und Blähschlauch ein Isolator vorgesehen sein. Dies empfiehlt sich insbesondere bei der Verwendung der Vorrichtung als Versorgungsleitung oder -schacht für einen Erdwärmetauscher. Dazu kann das Rohr wenigstens zwei koaxial zueinander angeordnete Rohre umfassen, wobei der Freiraum zwischen den zwei Rohren vorzugsweise mit dem Isolator ausgestattet, insbesondere evakuiert, ist. In das Rohr können die Wärmetauscherleitungen eingesetzt sein, die beispielsweise auch koaxial zueinander anordenbar sind. Dabei empfiehlt es sich zwischen einer „heißen“ und einer „kalten“ Wärmetauscherleitung den Isolator anzuordnen.In addition, an insulator can be provided between the tube and inflation tube. This is particularly recommended when using the device as a supply line or shaft for a geothermal heat exchanger. For this purpose, the tube may comprise at least two tubes arranged coaxially with one another, wherein the free space between the two tubes is preferably equipped with the insulator, in particular evacuated. In the tube, the heat exchanger lines may be used, which are, for example, coaxial with each other can be arranged. It is advisable to arrange the insulator between a "hot" and a "cold" heat exchanger line.

[0010] Der dem Rohr zugeordnete Wärmetauscher kann beispielsweise eine Rohrendseitig vorgesehene Wärmetauschersonde und/oder eine dem inneren oder äußeren Rohrmantel zugeordnete schraubenlinienförmig um die Rohrlängsachse verlaufende Rohrschlange sein.The pipe associated with the heat exchanger may be, for example, a pipe end side provided heat exchanger probe and / or a the inner or outer pipe jacket associated helically extending around the pipe axis coil.

[0011] Gegebenenfalls empfiehlt es sich dem Rohr einerends einen Verschluss und/oder eine Drossel zuzuordnen. Damit ist es Möglich die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein Bohrloch bzw. Rohr größerer Dimension einzusetzen und dieses abzudichten. Strömt aus dem Bohrloch bzw. Rohr eine Flüssigkeit wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise mit offenem Verschluss bzw. mit offener Drossel in das Bohrloch bzw. Rohr eingeschoben, um den Staudruck zu verringern und wird anschließend die Fluidkammer unter Aufblähung des Blähschlauches gefüllt und die Vorrichtung in ihrer Lage festgelegt, wonach gegebenenfalls der Verschluß, beispielsweise ein Ventil, geschlossen werden kann. Dazu wird das Fluid vorzugsweise über eine versperrbare Versorgungsleitung in die Fluidkammer eingeleitet.It may be advisable to assign the tube at one end a closure and / or a throttle. This makes it possible to use the device according to the invention in a wellbore or pipe larger dimension and seal this. If a liquid flows out of the borehole or pipe, the device according to the invention is pushed into the borehole or pipe, for example with an open shutter or with an open throttle, in order to reduce the dynamic pressure and then the fluid chamber is inflated while inflating the inflatable hose and the device in its Determined location, after which optionally the closure, such as a valve, can be closed. For this purpose, the fluid is preferably introduced via a lockable supply line into the fluid chamber.

[0012] Zur zusätzlichen Sicherung der Vorrichtung in Bohrloch bzw. Rohr können der Blähschlauchmantelaußenseite Klemmkrallen, -dornen bzw. -haken zugeordnet sein, die vorzugsweise radial oder quer von der Blähschlauchmantelaußenseite abragen.For additional protection of the device in the wellbore or pipe Blähschlauchmantelaußenseite clamping claws, thorns or hooks can be assigned, which preferably protrude radially or transversely from the Blähschlauchmantelaußenseite.

[0013] In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt. Es zeigen [0014] Fig. 1 die Vorrichtung im teilgeschnittenen Längsschnitt, [0015] Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 im Querschnitt nach der Linie ll-ll und Fig. 3 eine Kon struktionsvariante der Vorrichtung im Querschnitt.In the drawing, the invention is illustrated schematically using an exemplary embodiment. 1 shows the device in a partially sectioned longitudinal section, [0015] FIG. 2 shows the device from FIG. 1 in cross section along the line II-II, and [0015] FIG. 3 shows a construction variant of the device in cross section.

[0016] Eine Vorrichtung zum Abdichten und Fixieren eines in ein Bohrloch 1 oder ein Rohr größerer Dimension eingesetzten Rohres 2 im Bohrloch 1 umfasst zudem einen dem Rohr 2 end- und mantelaußenseitig zugeordneten Blähschlauch 3. Zwischen Rohr 2 und Blähschlauch 3 ist wenigstens eine Fluidkammer 4 vorgesehen, über die der Blähschlauch 3 gegenüber dem Rohr 2 aufblähbar ist. Zur Verwendung der Vorrichtung wird diese in ein Bohrloch 1 bzw. ein Rohr in die gewünschte Tiefe eingeschoben und wird anschließend ein Fluid in die Fluidkammer 4 über eine Versorgungsleitung 7 mit entsprechendem Druck eingepumpt, wobei sich der Blähschlauch 3 dichtend an die Bohrloch- bzw. Rohrinnenwandung anlegt und die Vorrichtung entsprechend fixiert wird.A device for sealing and fixing a used in a hole 1 or a pipe of larger dimension tube 2 in the hole 1 also includes a tube 2 end and mantelaußenseitig associated inflatable 3. Between tube 2 and inflatable 3 is at least one fluid chamber. 4 provided over which the inflatable tube 3 can be inflated with respect to the tube 2. To use the device this is inserted into a well 1 or a pipe to the desired depth and then a fluid is pumped into the fluid chamber 4 via a supply line 7 with a corresponding pressure, wherein the inflatable tube 3 sealingly against the borehole or Rohrinnenwandung applies and the device is fixed accordingly.

[0017] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist zwischen Rohr 1 und Blähschlauch 3 ein Isolator 5 vorgesehen. Im Speziellen umfasst das Rohr zwei koaxial zueinander angeordnete Rohre, wobei der Freiraum zwischen den beiden Rohren vorzugsweise mit dem Isolator 5 ausgestattet, insbesondere evakuiert, ist. Das Vakuum in diesem Freiraum bildet somit den Isolator.In the embodiment according to FIG. 2, an insulator 5 is provided between tube 1 and inflatable tube 3. In particular, the tube comprises two tubes arranged coaxially with one another, the free space between the two tubes preferably being equipped, in particular evacuated, with the insulator 5. The vacuum in this space thus forms the insulator.

[0018] Zudem können der Blähschlauchmantelaußenseite Klemmkrallen, -dornen bzw. - haken 6 zugeordnet sein, die radial oder quer von der Blähschlauchmantelaußenseite abragen. Rohr-endseitig ist insbesondere auch zur Schonung des bodenseitigen Blähschlauchansatzes eine Einschubhilfe 8 in Form eines Anlaufkonus vorgesehen.In addition, the Blähschlauchmantelaußenseite clamping claws, thorns or - hooks 6 may be assigned, which protrude radially or transversely from the Blähschlauchmantelaußenseite. On the tube end, a push-in aid 8 in the form of a starting cone is provided in particular to protect the bottom-side inflatable tube approach.

[0019] Bei besonders hohem radialem Druck vom Bohrloch auf das Rohr kann es erforderlich sein das Rohr zusätzlich, beispielsweise durch einschieben einer Mehrzahl an Kapillarröhrchen oder vorsehen von beispielsweise im Rohrquerschnitt Sternförmig angeordneten Streben, im Kern auszusteifen, um ein Quetschen des Rohres zu vermeiden.At particularly high radial pressure from the borehole on the pipe, it may be necessary in addition to the tube, for example by inserting a plurality of capillary tube or provide, for example, in the tube cross section star-shaped struts auszusteifen in the core to avoid squeezing of the tube.

Claims

1. A device for sealing and fixing a tube inserted into a wellbore or a pipe in the borehole or pipe, wherein the tube (2) outside the jacket at least partially a Blähschlauch (3) is associated and at least one fluid chamber (4) between the tube (2) and inflatable tube (3) is provided, via which the inflatable tube (3) can be inflated relative to the tube (2), and wherein the fluid can be introduced into the fluid chamber (4) via a preferably lockable supply line (7), characterized in that Pipe (2) a the inside of the tube with the fluid chamber (4) connecting, optionally closable connection line or bore heard.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that between the pipe (2) and inflatable tube (3) an insulator (5) is provided.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the tube (2) comprises at least two tubes arranged coaxially with each other, wherein the free space between the two tubes preferably equipped with the insulator (5), in particular evacuated.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pipe (2) associated with the inner or outer tubular jacket helically listening around the pipe longitudinal axis heat exchanger listened.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tube (2) at one end a closure and / or optionally a throttle, is assigned.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Blähschlauchmantelaußenseite clamping claws, thorns or hooks (6) are assigned, which preferably protrude radially or transversely from the Blähschlauchmantelaußenseite. For this 2 sheets of drawings