BE1018567A4 - Werkwijze en inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen. - Google Patents

Werkwijze en inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen. Download PDF

Info

Publication number
BE1018567A4
BE1018567A4 BE2009/0177A BE200900177A BE1018567A4 BE 1018567 A4 BE1018567 A4 BE 1018567A4 BE 2009/0177 A BE2009/0177 A BE 2009/0177A BE 200900177 A BE200900177 A BE 200900177A BE 1018567 A4 BE1018567 A4 BE 1018567A4
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
bar
fluid
drill string
hearing tube
pressure
Prior art date
Application number
BE2009/0177A
Other languages
English (en)
Inventor
Luc Vandenbulcke
Poorter Bart De
Original Assignee
Geosea N V
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Geosea N V filed Critical Geosea N V
Priority to BE2009/0177A priority Critical patent/BE1018567A4/nl
Priority to EP10708787.6A priority patent/EP2408992B1/en
Priority to AU2010224821A priority patent/AU2010224821B2/en
Priority to PL10708787T priority patent/PL2408992T3/pl
Priority to CA2755764A priority patent/CA2755764C/en
Priority to PCT/EP2010/053514 priority patent/WO2010106124A2/en
Priority to US13/257,256 priority patent/US9080389B2/en
Priority to DK10708787.6T priority patent/DK2408992T3/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1018567A4 publication Critical patent/BE1018567A4/nl

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/12Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using drilling pipes with plural fluid passages, e.g. closed circulation systems
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/14Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using liquids and gases, e.g. foams
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/18Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

De uitvinding betreft een werkwijze voor het boren van schachten (2) in grondlagen (3). De werkwijze omvat het in de grond (3) aanbrengen van een boorbuis (4), het in de boorbuis (4) neerlaten van een holle boorstreng (5) voorzien van een boorkop (7) met snijwerktuigen (8), het in de boorbuis (4) aanbrengen van een waterkolom (10), en het vervolgens in rotatie (20) brengen van de boorstreng (5) in de boorbuis (4) zodat door de snijdende werking van de snijwerktuigen (8) grondmateriaal (31) wordt losgewerkt. Ter hoogte van de boorkop (7) wordt een eerste fluïdum (26) onder een eerste druk in de grondlagen (3) geïnjecteerd door middel van één of meerdere spuitmonden (25). De werkwijze vertoont een hoger boorrendement dan de bekende werkwijze. De uitvinding betreft eveneens een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze, en een hefponton, voorzien van de inrichting.

Description

Werkwijze en inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen
Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen. Met de uitdrukking “rots, klei en/of aanverwante materialen” worden diverse grondspecies bedoeld die de grondlagen van een waterbekken of een terrein tot op een zeer variabele diepte kunnen vormen. Dergelijke grondlagen behoren bijvoorbeeld tot zeearmen, stromen en rivieren, dokken, spaarbekkens, toegangsgeulen tot sluizen of insteekdokken. Ook rotsbodems behoren tot deze grondspecies. Boren van een schacht kan bijvoorbeeld nodig zijn om palen in de ondergrond aan te brengen of palen te verwezenlijken door tijdens of na het boren de schacht vol te storten met een bindmiddel, en dit uit te harden.
Een bekende werkwijze voor het boren van holten of schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen omvat het in de grond aanbrengen van een hoorbuis, het in de hoorbuis neerlaten van een holle boorstreng voorzien van een boorkop met snij werktuigen, het vervolgens in rotatie brengen van de boorstreng in de hoorbuis zodat door de snijdende werking van de snijwerktuigen grondmateriaal wordt losgewerkt, en het afvoeren van het losgewerkte grondmateriaal, bijvoorbeeld door dit aan te zuigen door de holte van de boorstreng.
De bekende werkwijze heeft onder andere het nadeel dat bij het boren in samenhangende grondlagen, zoals bijvoorbeeld in klei, grondmateriaal aan de boorkop blijft kleven waardoor deze in haar snijdende werking wordt gehinderd. Niet alleen wordt minder grondmateriaal losgewerkt, maar bovendien wordt de afvoer van het losgewerkte grondmateriaal belemmerd. Beide effecten zorgen voor een verminderd boorrendement. Gelijkaardige problemen doen zich overigens voor bij het boren in gebroken rots en in compacte zandlagen.
De uitvinding beoogt een werkwijze en inrichting te verschaffen voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen, die onder andere bovengenoemd nadeel tenminste gedeeltelijk ondervangt.
De uitvinding voorziet hiertoe in een werkwijze voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen, omvattende het in de grond aanbrengen van een hoorbuis op dusdanige wijze dat deze in hoofdzaak geen water doorlaat aan haar onderzijde, het in de hoorbuis aanbrengen van een waterkolom, het in de hoorbuis neerlaten van een holle boorstreng voorzien van een boorkop met snij werktuigen, het vervolgens in rotatie brengen van de boorstreng in de hoorbuis zodat door de snijdende werking van de snijwerktuigen grondmateriaal wordt losgewerkt dat met een in de holle boorstreng door de waterkolom onderhouden stroming wordt afgevoerd, met dien verstande dat ter hoogte van de boorkop een eerste fluïdum onder een eerste druk in de grondlagen wordt geïnjecteerd door middel van één of meerdere spuitmonden.
Gebleken is dat met de werkwijze volgens de uitvinding het boorrendement aanmerkelijk wordt verhoogd ten opzichte van de bekende werkwijze, onder andere door een verminderd kleven van grondmateriaal aan de boorkop.
Volgens de uitvinding wordt in de ruimte tussen de in hoofdzaak coaxiaal opgestelde hoorbuis en boorstreng een waterkolom aangebracht. Deze waterkolom zorgt voor een drukverschil tussen de bovenzijde en de onderzijde van de boorstreng, waarbij de druk aan de onderzijde uiteraard hoger is. Hierdoor wordt een stroming in de holle boorstreng onderhouden, in welke stroming het losgewerkte grondmateriaal wordt afgevoerd naar de bovenzijde van de boorstreng. Om de waterdruk niet te verliezen wordt de hoorbuis op dusdanige wijze aangebracht dat deze in hoofdzaak geen water doorlaat aan haar onderzijde. Doorgaans wordt de hoorbuis hiertoe op of in de (water)bodem geplaatst, zodat er een goede verzegeling en waterafdichting ontstaat aan het onderuiteinde van de hoorbuis. Omdat de boorstreng met boorkop in de hoorbuis dient opgenomen te worden heeft de hoorbuis een grotere diameter dan de boorkop. Om de boorbuis toch in de bodem te kunnen laten dringen wordt doorgaans gebruik gemaakt van het zogenaamde ‘underreaming’. In underreaming wordt de boorstreng aan het boorkopuiteinde voorzien van een constructie met radiaal uitklapbare zijarmen. Bij het boren met de armen in uitgeklapte toestand zal een boorgat ontstaan dat breder is dan de door de boorkop geboorde diameter. Hierdoor wordt de grond net onder de boorbuis weg geboord en kan de boorbuis nog dieper in de ondergrond zakken, bijvoorbeeld om een betere afdichting met de ondergrond te verkrijgen. Underreaming wordt ook toegepast als een bredere voet geboord moet worden om extra paaldraagvermogen of verankering te verkrijgen. Een nadeel van underreaming is echter dat de daartoe gebruikte constructie complex en kwetsbaar is. Bovendien kan door de aanwezigheid van de underreaming constructie het boorrendement worden verlaagd. Verder is er het risico dat vallende brokstukken het mechanisme van de uitkragende armen kunnen blokkeren waardoor het onmogelijk wordt om de boorstreng nog uit het boorgat te verwijderen. Dit is uiteraard zeer ongewenst.
Een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de spuitmonden dusdanig zijn gepositioneerd dat deze het eerste fluïdum in hoofdzaak radiaal naar buiten injecteren in grondlagen, die zich op een grotere diepte bevinden dan het onderuiteinde van de hoorbuis. Gebleken is dat deze voorkeursuitvoeringsvorm het gebruik van een underreaming constructie overbodig maakt, waardoor bovengenoemde problemen worden voorkomen. Inderdaad zorgen de radiaal buitenwaarts gerichte eerste fluïdumstralen er voor dat de ondergrond ter hoogte van de onderzijde van de hoorbuis tenminste gedeeltelijk wordt weggenomen of verzwakt zodat de hoorbuis dieper in de ondergrond kan zakken. Een extra voordeel hiervan is dat minder diep geboord hoeft te worden om een zelfde schachtdiepte te bereiken.
In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitgevonden werkwijze wordt deze gekenmerkt doordat het eerste fluïdum onder een eerste druk van tenminste 200 bar, met meer voorkeur tenminste 350 bar, met nog meer voorkeur tenminste 500 bar en met de meeste voorkeur tenminste 650 bar wordt geïnjecteerd. Dergelijke hoge tot zeer hoge drukken blijken de beoogde rendementsverhoging verder te ondersteunen.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitgevonden werkwijze wordt tevens een tweede fluïdum onder een tweede druk geïnjecteerd in de holle boorstreng ter hoogte van de boorkop. Het tweede fluïdum heeft bij voorkeur een lagere dichtheid dan water waardoor dit tweede fluïdum stijgt en uitzet in de boorstreng, aldus de stroming naar boven verder ondersteunend. Een bijzonder geschikt tweede fluïdum omvat lucht. De tweede druk kan binnen brede grenzen worden gevarieerd maar het boorrendement vertoont een optimum wanneer de tweede druk begrepen is tussen 2 en 50 bar, met meer voorkeur tussen 4 en 30 bar, en met de meeste voorkeur tussen 6 en 20 bar.
Het heeft verder voordelen wanneer de spuitmonden tijdens het injecteren van het eerste fluïdum mee roteren met de boorkop, bijvoorbeeld door deze met de boorkop te verbinden. Het eerste fluïdum kan elke injecteerbare stof omvatten, maar bijzonder geschikt is water, waaraan desgewenst toeslagstoffen zijn toegevoegd, zoals bijvoorbeeld schurende middelen.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de bovenbeschreven werkwijze. De kenmerken van de inrichting worden beschreven in de aangehechte conclusies. Andere details en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een werkwijze en een inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen. Deze beschrijving wordt uitsluitend bij wijze van voorbeeld gegeven zonder dat de uitvinding daartoe wordt beperkt. De verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren. In de figuren toont: figuur 1 een schematische voorstelling van een inrichting volgens de uitvinding, en figuur 2 een schematisch zijaanzicht van een roterende boorkop uitgerust met spuitmonden volgens de uitvinding.
Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een inrichting 1 getoond voor het boren van een schacht 2 in een grondlaag 3. Grondlaag 3 omvat bij voorkeur rots, maar kan ook klei en/of aanverwante materialen omvatten. De inrichting 1 omvat een hoorbuis 4 (ook wel aangeduid met ‘casing’) die op bekende wijze door niet getoonde middelen in de grond 3 kan worden aangebracht. De diameter van de hoorbuis 4 is in beginsel schier onbegrensd doch bedraagt bij voorkeur tenminste 1 m, met meer voorkeur tenminste 2 m, met nog meer voorkeur tenminste 4 m, en met de meeste voorkeur tenminste 6 m. Aanbrengen van de hoorbuis 4 in de grond 3 kan bijvoorbeeld geschieden door heien en/of door boren. Doordat de hoorbuis 4 aan haar onderzijde 4a afsteunt op een grondlaag 3 a wordt een in hoofdzaak water ondoorlatende verzegeling bereikt. De hoorbuis 4 omvat doorgaans een dikwandige stalen buis, die geschikt is voor het aan de bovenzijde ervan plaatsen van een boorinstallatie, en die tijdens het boren in hoofdzaak stationair blijft.
De hoorbuis 4 is voldoende ruim om plaats te bieden aan een boorstreng 5. Boorstreng 5 omvat een aantal door middelen van flenzen onderling verbonden boorpijpen 5a. De holle boorpijpen 5a vormen gezamenlijk een centrale holte 6. Boorstreng 5 is aan de onderzijde voorzien van een boorkop 7 met snij werktuigen 8, bijvoorbeeld in de vorm van snij schijven. Om het gewicht van de boorkop te verhogen kan de boorstreng 5 desgewenst zijn voorzien van verzwarende kragen (niet getoond), doch dit is niet noodzakelijk. Om uitknikken van de boorstreng 5 tijdens het boren te vermijden wordt de boorstreng 5 bij voorkeur voorzien van een aantal in axiale richting verdeeld opgestelde stabilisatoren 9, die afsteunen tegen de binnenwand 4b van de hoorbuis 4.
De inrichting 1 omvat tevens middelen voor het onderhouden van een waterkolom 10 in de hoorbuis 4, bijvoorbeeld in de vorm van een pomp (niet getoond) met voldoende opvoerhoogte en debiet (typisch bijvoorbeeld 1000 m3/u) om een zo hoog mogelijk waterpeil 11 in de hoorbuis 4 te onderhouden. Verder omvat de inrichting 1 middelen voor het in rotatie brengen van de boorstreng 5 in de hoorbuis 4. Dergelijke middelen omvatten bij voorkeur een overbrenging in de vorm van een wartel 15, voorzien van een aandrijving (niet separaat getoond). Door de boorstreng 5 aan de bovenzijde ervan in rotatie te brengen, en door de relatief stijve koppeling van de boorpijpen 5a wordt de boorkop eveneens in rotatie gebracht in de boorrichting 20 (zie figuur 2), waardoor door inwerking van snijwerktuigen 8 de grond 3 wordt verbrijzeld. Hoewel de hoorbuis 4 en boorstreng 5 in de getoonde figuren nagenoeg verticaal verlopen kunnen deze ten opzichte van het grondoppervlak volgens gelijk welke hoek worden ingesteld, en wel vanaf een hefeiland of ponton of vanaf de landzijde wanneer de inrichting deel uitmaakt van een voertuig bijvoorbeeld.
In de getoonde voorkeursvariant wordt in de ruimte tussen de in hoofdzaak coaxiaal opgestelde hoorbuis 4 en boorstreng 5 een waterkolom 10 aangebracht. Deze waterkolom 10 zorgt voor een drukverschil 12 tussen de bovenzijde van boorstreng 5 ter hoogte van het waterpeil 11 en de onderzijde van boorstreng 5 ter hoogte van de snijwerktuigen 8, waarbij de druk aan de onderzijde uiteraard hoger is. Door dit drukverschil 12, en doordat de hoorbuis 5 aan de onderzijde open is zodat een doorvoer mogelijk is naar de holte 6, stroomt water en losgewerkt grondmateriaal 31 in de door pijlen 22 en 23 aangegeven richting de holte 6 in. Aldus wordt een opwaartse stroming 30 in de holte 6 van boorstreng 5 onderhouden, in welke stroming 30 het losgewerkte grondmateriaal 31 (zie figuur 2) wordt afgevoerd naar de bovenzijde van boorstreng 5, waar het via een overloop 13 wordt afgevoerd naar een opslagbassin 14 bijvoorbeeld. Door de in hoofdzaak waterdichte verzegeling tussen de onderzijde 4a van hoorbuis 4 en grond 3 a wordt de waterdruk in hoofdzaak in stand gehouden.
Om de afvoer van losgewerkt bodemmateriaal 31 door de holte 6 van hoorbuis 5 verder te verhogen omvat de getoonde voorkeursvariant tevens middelen voor het onder een tweede druk injecteren van lucht in de holle boorstreng 5 ter hoogte van de boorkop 7. Deze middelen omvatten op de boorstreng 5 aangebrachte doorvoerleidingen 16, die aan het ene uiteinde zijn verbonden met een compressor 17, en die aan het andere uiteinde via luchtinlaatkleppen 18 uitmonden in de holte 6 van boorstreng 5 (zie ook figuur 2). Compressor 17 zorgt ervoor dat lucht onder een zekere druk door de leidingen 16 wordt gevoerd in de door pijlen 19 aangegeven richting en in de stroming 30 terechtkomt (aangegeven door pijlen 40). Doordat de perslucht een lagere dichtheid heeft dan het in de holte 6 stromende water stijgt de lucht als bellen 21 op in de boorstreng 5 waardoor de stroming in de door pijl 22 aangegeven richting verder wordt ondersteund. Hierdoor wordt het boorrendement verhoogd. Bij voorkeur is de door compressor 17 geleverde tweede druk begrepen tussen 2 en 50 bar, met meer voorkeur tussen 4 en 30 bar, en met de meeste voorkeur tussen 6 en 20 bar.
De inrichting 1 volgens de uitvinding is verder voorzien van één of meerdere spuitmonden 25 (zie figuur 2) voor het onder een eerste druk in de grondlagen 3 injecteren van een eerste fluïdum, bij voorkeur water, ter hoogte van de boorkop 7. De boorstreng 5 en/of de hoorbuis 4 en/of de boorkop 7 zijn voorzien van leidingen (niet getoond) voor het naar de spuitmonden toevoeren van het eerste fluïdum. De leidingen zijn verbonden met drukmiddelen zoals een pomp of compressor voor het onder druk brengen van het eerste fluïdum. Zoals getoond in figuur 2 zijn de spuitmonden bij voorkeur op de boorkop 7 bevestigd, zodat zij meedraaien met de boorkop, maar bevestiging op bijvoorbeeld de boorstreng 5 en/of op de boorpijp 5a is eveneens mogelijk. De spuitmonden 25 zijn bij voorkeur geschikt om het water onder een eerste druk van tenminste 200 bar, met meer voorkeur tenminste 350 bar, met nog meer voorkeur tenminste 500 bar en met de meeste voorkeur tenminste 650 bar te injecteren. In de in figuur 2 getoonde uitvoeringsvorm zijn de spuitmonden in hoofdzaak radiaal naar buiten gericht, waardoor de waterstralen 26 in de grondlaag 3 wordt geïnjecteerd op een grotere diepte dan het onderuiteinde 4a van hoorbuis 4. Hierdoor wordt ter hoogte van de onderzijde 4a van hoorbuis 4 extra grondmateriaal 3b weggenomen of tenminste verzwakt, waardoor de hoorbuis 4 dieper in de ondergrond 3 kan zakken. Een underreamer constructie is daardoor niet meer nodig. Een bijkomend voordeel van het onder hoge druk injecteren van water is dat hierdoor bijkomend materiaal (zoals grondmateriaal 3b) wordt losgemaakt waardoor meer losgewerkt bodemmateriaal in de richting van pijlen 22 en 23 de holte 6 bereikt, en het boorrendement wordt verhoogd.
De overbrenging (wartel 15) is dusdanig ontworpen dat deze een eerste fluïdumstroom onder hoge druk van het stationaire naar het draaiende gedeelte van de inrichting kan overbrengen. De overbrenging 5 is derhalve bij voorkeur geschikt voor het weerstaan aan een interne druk van tenminste 200 bar, met meer voorkeur tenminste 350 bar, met nog meer voorkeur tenminste 500 bar en met de meeste voorkeur tenminste 650 bar, en is bij dergelijke drukken bij voorkeur lekvrij. De wartel 15 is verder geschikt om het benodigde rotatiekoppel over te dragen van het stationaire naar het draaiende gedeelte van de inrichting, om de tweede druk over te brengen naar de leidingen 19, evenals voor het afVoeren van het water - grondmateriaal mengsel (30, 31). Verder is de wartel 15 geschikt om deze eigenschappen te behouden onder invloed van de trillingen die noodzakelijkerwijs optreden bij het boren, en alleen maar toenemen naarmate de boorkop 7 verder in de grondlagen 3 dringt.
De plaatsing en oriëntatie van de spuitmonden 25 worden gekozen in functie van de grondsoort. Het heeft daarom voordelen de spuitmonden 25 losmaakbaar te bevestigen aan de boorkop 7 en/of boorstreng 5, zodat zij eenvoudig kunnen worden verplaatst.
Ook heeft het voordelen de spuitmonden 25 beweegbaar, bijvoorbeeld scharnierend, te bevestigen aan de boorkop 7 en/of boorstreng 5, zodat de fluïdumstralen eenvoudig kunnen worden gericht. Verder heeft het voordelen de spuitmonden 25 dusdanig te plaatsen dat ze relatief dicht tot de te snijden grondlagen kunnen naderen. Onder water neemt het snijdrendement van spuitmonden snel af en is doorgaans reeds verwaarloosbaar na enkele decimeters. De inrichting volgens de uitvinding omvat verder bij voorkeur middelen die toelaten om een keuze te kunnen maken welke spuitmonden dienen te worden aangestuurd op welk moment, een en ander afhankelijk van de eigenschappen van de te boren grondlaag.
De doorvoerleidingen voor het eerste en tweede fluïdum kunnen lang zijn, vooral bij boren op grote diepte. Bij voorkeur worden deze leidingen in hoofdzaak bochten vrij van de bovenzijde van de inrichting 1 naar het onderste gedeelte van de boorstreng 5 (en/of de boorkop 7) gevoerd. Hierdoor worden drukverliezen zoveel mogelijk tegengegaan.
De uitgevonden inrichting en werkwijze zijn in het bijzonder geschikt voor het boren van schachten met relatief grote diameters in samenhangende gronden teneinde hier funderingspalen in te vormen en/of aan te brengen. Daarnaast biedt de inrichting en werkwijze een nieuwe wijze van (hydraulische) underreaming. Door spuitmonden aan te brengen aan de onderzijde van de boorkop wordt ervoor gezorgd dat snijwerktuigen minder snel vast zullen lopen in de grondlagen. Door spuitmonden aan te brengen aan de zijkant van de boorkop wordt ervoor gezorgd dat de diameter van het boorgat onder de hoorbuis wordt vergroot zodat gebruik van een kwetsbare underreamer niet meer noodzakelijk is.
Gebleken is dat door het injecteren van een eerste fluïdum zoals water onder hoge drukken van typisch 400 bar samenhangende grond zoals kleigrond maar ook verweerde rotsgrond met verbeterd rendement (bijvoorbeeld met 7% en meer) kunnen worden gesneden. Bij nog hogere drukken van meer dan 650 bar kunnen tevens relatief zachte gesteentes met verbeterd rendement worden verbrijzeld. In het bijzonder zijn de inrichting en werkwijze geschikt voor het boren in samenhangende grond en verweerde rots met druksterktes tot ongeveer 5 MPa.
De uitvinding is niet beperkt tot de hier beschreven uitvoeringsvorm en vele wijzigingen zouden hieraan kunnen worden aangebracht voorzover deze wijzigingen binnen het raam van de hieraan toegevoegde conclusies vallen.

Claims (17)

1. Werkwijze voor het boren van schachten (2) in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen (3), omvattende het in de grond (3) aanbrengen van een hoorbuis (4) op dusdanige wijze dat deze in hoofdzaak geen water doorlaat aan haar onderzijde (4a), het in de hoorbuis (4) neerlaten van een holle boorstreng (5) voorzien van een boorkop (7) met snijwerktuigen (8), het in de hoorbuis (4) aanbrengen van een waterkolom (10), het vervolgens in rotatie (20) brengen van de boorstreng (5) in de hoorbuis (4) zodat door de snijdende werking van de snijwerktuigen (8) grondmateriaal (31) wordt losgewerkt dat met een in de holle boorstreng (5) door de waterkolom (10) onderhouden stroming (30) wordt afgevoerd, met dien verstande dat ter hoogte van de boorkop (7) een eerste fluïdum (26) onder een eerste druk in de grondlagen (3) wordt geïnjecteerd door middel van één of meerdere spuitmonden (25).
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat een tweede fluïdum (21) onder een tweede druk wordt geïnjecteerd in de holle boorstreng (5) ter hoogte van de boorkop (7) waardoor de stroming (30) naar boven wordt ondersteund.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat het eerste fluïdum (26) onder een eerste druk van tenminste 200 bar, met meer voorkeur tenminste 350 bar, met nog meer voorkeur tenminste 500 bar en met de meeste voorkeur tenminste 650 bar wordt geïnjecteerd.
4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de spuitmonden (25) dusdanig zijn gepositioneerd dat deze het eerste fluïdum (26) in hoofdzaak radiaal naar buiten injecteren in grondlagen (3b), die zich op een grotere diepte bevinden dan het onderuiteinde (4a) van de hoorbuis (4).
5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de spuitmonden (25) tijdens het injecteren van het eerste fluïdum (26) mee roteren met de boorkop (7).
6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de tweede druk begrepen is tussen 2 en 50 bar, met meer voorkeur tussen 4 en 30 bar, en met de meeste voorkeur tussen 6 en 20 bar.
7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het eerste fluïdum (26) water omvat.
8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het tweede fluïdum (21) lucht omvat.
9. Inrichting (1) voor het boren van schachten (2) in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen (3), omvattende een hoorbuis (4) en middelen voor het in de grond (3) aanbrengen ervan, een in de hoorbuis (4) aanbrengbare holle boorstreng (5) voorzien van een boorkop (7) met snijwerktuigen (8), middelen voor het onderhouden van een waterkolom (10) in de hoorbuis (4), en middelen voor het in rotatie brengen van de boorstreng (5) in de hoorbuis (4) en voor het afvoeren van losgewerkt grondmateriaal (31) met de door de waterkolom (10) onderhouden stroming (30) in de holle boorstreng (5), met dien verstande dat de inrichting één of meerdere spuitmonden (25) omvat voor het onder een eerste druk in de grondlagen (3) injecteren van een eerste fluïdum (26) ter hoogte van de boorkop (7).
10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk dat de inrichting middelen omvat voor het onder een tweede druk injecteren van een tweede fluïdum in de holle boorstreng (5) ter hoogte van de boorkop (7).
11. Inrichting volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk dat de spuitmonden (25) geschikt zijn om het eerste fluïdum (26) onder een eerste druk van tenminste 200 bar, met meer voorkeur tenminste 350 bar, met nog meer voorkeur tenminste 500 bar en met de meeste voorkeur tenminste 650 bar te injecteren.
12. Inrichting volgens één der conclusies 8-11, met het kenmerk dat de spuitmonden (25) in hoofdzaak radiaal naar buiten zijn gericht, en wel dusdanig dat zij geschikt zijn om het eerste fluïdum (26) in grondlagen (3b) te injecteren die zich op een grotere diepte bevinden dan het onderuiteinde (4a) van de hoorbuis (4).
13. Inrichting volgens één der conclusies 8 - 12, met het kenmerk dat de spuitmonden (25) op de boorkop (7) en/of boorstreng (5) zijn bevestigd.
14. Inrichting volgens één der conclusies 8-13, met het kenmerk dat de middelen voor het onder een tweede druk injecteren van het tweede fluïdum in de holle boorstreng (5) geschikt zijn voor een tweede druk begrepen tussen 2 en 50 bar, met meer voorkeur tussen 4 en 30 bar, en met de meeste voorkeur tussen 6 en 20 bar.
15. Inrichting volgens één der conclusies 8 - 14, met het kenmerk dat de diameter van de hoorbuis (4) tenminste 1 m, met meer voorkeur tenminste 2 m, met nog meer voorkeur tenminste 4 m, en met de meeste voorkeur tenminste 6 m bedraagt.
16. Inrichting volgens één der conclusies 8 - 15, met het kenmerk dat de boorstreng (5) en/of de hoorbuis (4) en/of de boorkop (7) zijn voorzien van leidingen voor het injecteren van het eerste en/of tweede fluïdum.
17. Hefponton, voorzien van een inrichting volgens één der conclusies 8 -16.
BE2009/0177A 2009-03-19 2009-03-19 Werkwijze en inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen. BE1018567A4 (nl)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2009/0177A BE1018567A4 (nl) 2009-03-19 2009-03-19 Werkwijze en inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen.
EP10708787.6A EP2408992B1 (en) 2009-03-19 2010-03-18 Method and device for drilling shafts in ground layers consisting of rock, clay and/or related materials
AU2010224821A AU2010224821B2 (en) 2009-03-19 2010-03-18 Method and device for drilling shafts in ground layers consisting of rock, clay and/or related materials
PL10708787T PL2408992T3 (pl) 2009-03-19 2010-03-18 Sposób oraz urządzenie do szybów wiertniczych w warstwach gruntu składającego się ze skały, gliny i/lub podobnych materiałów
CA2755764A CA2755764C (en) 2009-03-19 2010-03-18 Method and device for drilling shafts in ground layers consisting of rock, clay and/or related materials
PCT/EP2010/053514 WO2010106124A2 (en) 2009-03-19 2010-03-18 Method and device for drilling shafts in ground layers consisting of rock, clay and/or related materials
US13/257,256 US9080389B2 (en) 2009-03-19 2010-03-18 Method and device for drilling shafts in ground layers consisting of rock, clay and/or related materials
DK10708787.6T DK2408992T3 (en) 2009-03-19 2010-03-18 A method and apparatus for drilling wells in the ground layer composed of rock, clay and / or related materials

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE200900177 2009-03-19
BE2009/0177A BE1018567A4 (nl) 2009-03-19 2009-03-19 Werkwijze en inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1018567A4 true BE1018567A4 (nl) 2011-03-01

Family

ID=41228315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2009/0177A BE1018567A4 (nl) 2009-03-19 2009-03-19 Werkwijze en inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9080389B2 (nl)
EP (1) EP2408992B1 (nl)
AU (1) AU2010224821B2 (nl)
BE (1) BE1018567A4 (nl)
CA (1) CA2755764C (nl)
DK (1) DK2408992T3 (nl)
PL (1) PL2408992T3 (nl)
WO (1) WO2010106124A2 (nl)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1020365A4 (nl) * 2012-01-02 2013-08-06 Geosea N V Inrichting en werkwijze voor het boren van schachten in een uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande ondergrond.
KR101396911B1 (ko) 2012-06-11 2014-05-19 (주)부마씨이 연속굴반기의 에어챔버 분리형 드릴비트 조립체 및 이를 구비한 연속굴반기
CN102900357B (zh) * 2012-09-27 2016-01-20 三一重工股份有限公司 卤水采集方法
US9207055B2 (en) 2013-02-07 2015-12-08 Dyno Nobel Inc. Systems for delivering explosives and methods related thereto
MY181810A (en) * 2013-05-20 2021-01-07 Jtg And Partners Pty Ltd A grinding apparatus
CN103510866A (zh) * 2013-09-10 2014-01-15 安徽三山机械制造有限公司 一种双出气通道的牙轮钻机
CN104018786A (zh) * 2014-05-12 2014-09-03 成都科创佳思科技有限公司 一种建筑用钻杆
KR101652352B1 (ko) * 2014-09-24 2016-09-01 삼성중공업 주식회사 굴삭 펌프 장치
CN108086930B (zh) * 2018-01-29 2024-03-26 吉林大学 松软岩土地层反循环跟管钻具及钻进工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE124203C (nl) *
US3454119A (en) * 1967-03-16 1969-07-08 John Mcclinton Jet-type reamer for use with drill pipe strings
US3674100A (en) * 1970-08-12 1972-07-04 Norman D Becker Method and apparatus for drilling and casing a large diameter borehole
EP0496481A2 (en) * 1991-01-25 1992-07-29 The Charles Machine Works Inc Soft excavator
EP0543140A2 (de) * 1991-11-21 1993-05-26 Gu Tiefbau Ag Bohrvorrichtung für den Tiefbau sowie Verfahren zum Herstellen von stabilisierenden Säulen oder ähnlichen Gebilden in Erdreich

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2720381A (en) * 1949-05-02 1955-10-11 Thomas E Quick Method and apparatus for hydraulic reaming of oil wells
US4534426A (en) * 1983-08-24 1985-08-13 Unique Oil Tools, Inc. Packer weighted and pressure differential method and apparatus for Big Hole drilling
AUPM589694A0 (en) * 1994-05-27 1994-06-23 Braumann, Eric Clifford Drilling apparatus
US5586609A (en) * 1994-12-15 1996-12-24 Telejet Technologies, Inc. Method and apparatus for drilling with high-pressure, reduced solid content liquid

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE124203C (nl) *
US3454119A (en) * 1967-03-16 1969-07-08 John Mcclinton Jet-type reamer for use with drill pipe strings
US3674100A (en) * 1970-08-12 1972-07-04 Norman D Becker Method and apparatus for drilling and casing a large diameter borehole
EP0496481A2 (en) * 1991-01-25 1992-07-29 The Charles Machine Works Inc Soft excavator
EP0543140A2 (de) * 1991-11-21 1993-05-26 Gu Tiefbau Ag Bohrvorrichtung für den Tiefbau sowie Verfahren zum Herstellen von stabilisierenden Säulen oder ähnlichen Gebilden in Erdreich

Also Published As

Publication number Publication date
PL2408992T3 (pl) 2016-06-30
EP2408992A2 (en) 2012-01-25
CA2755764C (en) 2017-11-21
US20120118644A1 (en) 2012-05-17
CA2755764A1 (en) 2010-09-23
AU2010224821A1 (en) 2011-10-27
DK2408992T3 (en) 2016-02-01
US9080389B2 (en) 2015-07-14
WO2010106124A3 (en) 2011-03-24
AU2010224821B2 (en) 2015-11-19
EP2408992B1 (en) 2015-10-21
WO2010106124A2 (en) 2010-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BE1018567A4 (nl) Werkwijze en inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen.
BE1020365A4 (nl) Inrichting en werkwijze voor het boren van schachten in een uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande ondergrond.
JP5521022B2 (ja) 地下障壁を構成するための方法
US5765965A (en) Apparatus for in situ installation of underground containment barriers under contaminated lands
WO1994019547A1 (en) Method and apparatus for in situ installation of underground containment barriers under contaminated lands
US7810583B2 (en) Drilling systems and methods
MX2007014765A (es) Aparato y metodo para colocar tuberia de revestimiento o tubo conductor.
CN111173038B (zh) 一种竖井的施工工艺
US5957624A (en) Apparatus and method for in Situ installation of underground containment barriers under contaminated lands
CA2617432C (en) Method and device for producing a cased string bore
US20110120704A1 (en) Producing hydrocarbon fluid from a layer of oil sand
FR2595734A1 (fr) Construction et utilisation de trous de forage sous-marins
JP5250660B2 (ja) マンホール等浮上防止工法
BE1023852B1 (nl) Inrichting en werkwijze voor het boren van een schacht met grote diameter in een ondergrond
BE1023843B1 (nl) Inrichting en werkwijze voor het boren van een schacht in een ondergrond
Cruse A review of water well drilling methods
JP2002088758A (ja) スライム処理工法と、その装置
WO2020245881A1 (ja) 坑の掘削方法
NL2003982C2 (nl) Werkwijze en funderingsinstallatie voor het in de grond vormen van een funderingspaal.
NL2013578B1 (en) A method for removing a solid object out of the ground using pressurized injection.
Mokhalalati et al. Aerated mud drilling experience in Abu Dhabi
JP2707193B2 (ja) 古井戸の再生方法及びこの方法に使用するドーナッツドリルビット
US234214A (en) David h
JPH05141177A (ja) 立坑の構築方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20170331