CH711001A2

CH711001A2 - A drill and method for drilling a well and using a drill.

Info

Publication number: CH711001A2
Application number: CH00584/15A
Authority: CH
Inventors: Putzi Georg
Original assignee: Bs2 Ag
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-10-31
Also published as: WO2016173769A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät (10), welches eine Antriebseinrichtung (14) und ein Zerkleinerungswerkzeug (16) umfasst, welches durch die Antriebseinrichtung (14) angetrieben wird. Das Bohrgerät (10) gräbt sich mittels Zerkleinerungsarbeit des Zerkleinerungswerkzeugs (16) und der an das Bohrgerät (10) angelegten Schwerkraft autonom vortreibend in ein Bohrloch (12) ein und wird mit Strom betrieben.The invention relates to a drilling device (10) which comprises a drive device (14) and a comminution tool (16) which is driven by the drive device (14). The drill (10) digs autonomously into a borehole (12) by means of comminution work of the comminution tool (16) and gravity applied to the drill (10), and is powered by electricity.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bohrgerät und ein Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs sowie eine Verwendung eines Bohrgeräts. The present invention relates to a drilling rig and a method of drilling a well as well as to using a drilling rig.

[0002] Erdwärmesonden-Bohrungen und ähnliche Bohrungen für industrielle Zwecke werden herkömmlich mit einem pneumatischen Im-Loch-Bohrhammer gebohrt, der mit einem Bohrgestänge in das Bohrloch gestossen wird. Das durch den Bohrkopf zerkleinerte Gestein (Bohrgut) wird mit Druckluft aus dem Bohrloch ausgeblasen. Mit zunehmender Tiefe, welche wegen der höheren Wärme für Erdwärmesonden immer wichtiger wird, steigt der Druckverlust der Druckluft entlang des Bohrgestänges immens an. Dadurch wird ein sehr grosser Kompressor gebraucht, um den nötigen Druck und Volumenstrom zu erzeugen. Dieser verbraucht für ein 500 m Bohrloch rund 50001 Dieselkraftstoff und verursacht viel Lärm. Dieses Bohrverfahren ist sehr verbreitet. Geothermal wells and similar holes for industrial purposes are conventionally drilled with a pneumatic in-hole hammer drill, which is pushed with a drill string in the hole. The crushed by the drill head rock (cuttings) is blown out of the well with compressed air. With increasing depth, which is becoming increasingly important because of the higher heat for geothermal probes, the pressure drop of the compressed air along the drill string increases immensely. As a result, a very large compressor is needed to generate the necessary pressure and volume flow. This consumes around 5,000 liters of diesel fuel for a 500 m borehole and causes a lot of noise. This drilling method is very common.

[0003] So offenbart die Druckschrift DE 10 2005 008 430 A1 ein Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs durch Rotationsbohren mit einem Bohrgestänge, welches im Bohrloch mit einem Bohrkopf an seinem unteren Ende aufgehängt ist. Das Bohrgestänge wird seitens eines Bohrturms umdreht, welcher wiederum an der Oberfläche an der Bohrstelle fixiert ist. Das Bohrgut wird mittels einer Flüssigkeitsspülung zwischen Bohrgestänge und Bohrlochwand aus dem Bohrloch an die Oberfläche gefördert. Die stetige Nachführung des Bohrgestänges (Stangenwechsel) ist sehr arbeitsintensiv, und somit ist der Personalaufwand hoch und ist das Bohrverfahren daher teuer. Zudem wird zur Beförderung des Bohrguts an die Oberfläche viel Energie benötigt. Nachteilhafterweise ist hierzu ein grosser Kompressor notwendig, welcher schwierig zu transportieren ist, einen hohen Kraftstoffverbrauch hat (z.B. Dieselkraftstoff) und sehr laut ist. Thus, the publication DE 10 2005 008 430 A1 discloses a method for drilling a borehole by rotary drilling with a drill string, which is suspended in the borehole with a drill head at its lower end. The drill string is turned over by a derrick, which in turn is fixed to the surface at the drilling site. The cuttings are conveyed from the borehole to the surface by means of a fluid flush between the drill string and the borehole wall. The constant tracking of the drill string (rod change) is very labor-intensive, and thus the labor costs are high and the drilling process is therefore expensive. In addition, a lot of energy is needed to transport the cuttings to the surface. Disadvantageously, this requires a large compressor which is difficult to transport, has a high fuel economy (e.g., diesel fuel) and is very noisy.

[0004] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Bohrgerät und ein Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs sowie eine Verwendung eines Bohrgeräts anzugeben, welche die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweisen. The object of the present invention is to provide a drill and a method for drilling a borehole and a use of a drill, which do not have the disadvantages mentioned above.

[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Bohrgerät gemäss Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsvarianten sowie ein Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs als auch eine Verwendung eines Bohrgeräts sind in weiteren Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a drill according to claim 1. Advantageous embodiments as well as a method for drilling a borehole as well as a use of a drilling device are specified in further claims.

[0006] Erfindungsgemäss umfasst das Bohrgerät eine Antriebseinrichtung und ein Zerkleinerungswerkzeug, welches durch die Antriebseinrichtung angetrieben wird, wobei sich das Bohrgerät mittels Zerkleinerungsarbeit des Zerkleinerungswerkzeugs und der an das Bohrgerät angelegten Schwerkraft autonom vortreibend in ein Bohrloch eingräbt und mit Strom betrieben wird. Hierdurch ist ein Bohrgerät geschaffen, welches direkt mit Strom betrieben wird und somit Erdreich im Bohrloch autonom zerkleinert, z.B. aufbricht bzw. zerkleinert. Somit kommt das Bohrgerät ohne Bohrgestänge aus. Es ist zu bemerken, dass unter dem Wortlaut «Zerkleinerungsarbeit» eine jegliche Zerkleinerung gemeint ist. Beispiele hiervon umfassen eine Zerkleinerung mittels Fräsen, Lichtbogen, Wasserstrahl oder Ultraschall, sind jedoch nicht hierauf eingeschränkt. Unter dem Wortlaut «Zerkleinerungswerkzeug» können somit Werkzeuge zum Fräsen, Lichtbogenbohren, Wasserstrahlbohren oder Ultrastrahlbohren verstanden werden, wobei weitere Werkzeuge vorgesehen sein können. Das Bohrgerät gräbt sich autonom mittels der Zerkleinerungsarbeit und zusätzlich der an das Bohrgerät angelegten Schwerkraft tiefer in das Erdreich hinein (Vortrieb). Für diesen Vortrieb sind ebenfalls keine mechanischen Bauelemente notwendig, wie beispielsweise das Bohrgestänge aus dem Stand der Technik. Somit ist wenigstens im Verlauf eines Grossteils der Erdbohrarbeiten sehr wenig Bedienpersonal notwendig, sodass Personalkosten eingespart werden. Ebenso sind an der Oberfläche keine teuren Bohrstellen-Installationen (Bohrturm) an der Bohrstelle um das Bohrloch herum notwendig, sodass auch hier Kosten eingespart werden können. Insbesondere werden Zeit und Kosten eingespart, welche herkömmlich zum Aufbau und Abbau der Bohrstellen-Installationen (Bohrturm) notwendig sind. Ebenso werden Zeit und Kosten zum Transport der Bauelemente an Ort und Stelle der Bohrstellen-Installation in zumeist unwegsamen Geländen eingespart. Herkömmlich werden im Zusammenhang mit solchen Transporten oftmals zuvor unberührte Naturlandschaften stark in Mitleidenschaft gezogen. Aufgrund des wesentlich reduzierten Transportaufwands des erfindungsgemässen Bohrgeräts ist dieser Nachteil beseitigt. According to the invention, the drill comprises a drive means and a crushing tool, which is driven by the drive means, wherein the drill digs itself by means of crushing work of the crushing tool and the force applied to the drill gravity vorführend into a well and is powered by electricity. This provides a drilling rig which is powered directly by electricity and thus autonomously comminutes soil in the wellbore, e.g. breaks up or crushes. Thus, the drill comes out without drill pipe. It should be noted that the term "crushing work" means any shredding. Examples thereof include, but are not limited to, milling, arc, water jet, or ultrasonic milling. The term "crushing tool" may thus be understood to mean tools for milling, arc drilling, water jet drilling or ultra-jet drilling, whereby further tools may be provided. The drill digs autonomously by means of the crushing work and in addition to the gravity applied to the drill deeper into the soil (propulsion). For this propulsion also no mechanical components are necessary, such as the drill pipe from the prior art. Thus, at least in the course of a large part of the Erdbohrarbeiten very few operators necessary, so personnel costs can be saved. Likewise, no expensive drilling site installations (derrick) are required on the surface at the drilling site around the well, so costs can be saved here as well. In particular, time and costs are saved, which are traditionally necessary for the construction and dismantling of the Bohrstellen installations (derrick). Likewise, time and costs for transporting the components in place of the drilling site installation in mostly rough terrain are saved. Conventionally, previously unaffected natural landscapes are often severely affected in connection with such transports. Due to the significantly reduced transport cost of the inventive drill this disadvantage is eliminated.

[0007] Vorzugsweise umfasst die Antriebseinrichtung wenigstens einen Elektromotor. Hierdurch ist ein Bohrgerät geschaffen, welches Erdreich im Bohrloch durch das elektrisch angetriebene Zerkleinerungswerkzeug zerkleinert, z.B. aufbricht bzw. zerkleinert, und sich mittels Schwerkraft autonom vortreibt. Der Elektromotor ist zur Speisung mit elektrischer Energie mit einer externen Spannungsversorgung verbunden. Hierbei ist der Elektromotor über elektrische Leitungen mit der externen Spannungsversorgung verbunden. Die elektrischen Leitungen verlaufen entlang des Bohrlochs und sind aus diesem an die Oberfläche herausgeführt. Die elektrischen Leitungen können beispielsweise über eine drehbar über dem Bohrloch gelagerte Umlenkrolle geführt sein. Die elektrischen Leitungen können während des Bohrvorgangs von der Bohrstelle aus von einer elektrisch betriebenen Rolle abgerollt und in das Bohrloch eingelassen werden. Um eine universelle Einsetzbarkeit des Bohrgeräts zu gewährleisten, kann die Antriebseinrichtung über die üblicherweise vorhandene Stromzuleitung im Quartiernetz mit Energie versorgt werden. Zur Reduzierung von Verlusten über die Leitung im Boden kann eine Spannungsumwandlung vorgenommen werden. Die Spannung liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 400 und 1000 Volt mit einer elektrischen Leistung im Bereich zwischen 10 und 15 kW. Der Elektromotor ist beispielsweise ein Gleichstrommotor. Der Gleichstrommotor hat den Vorteil, dass dessen Drehrichtung mittels einfacher Umpolung, welche an der Oberfläche vorgenommen werden kann, änderbar ist. Zur Versorgung mit Gleichstrom kann ein Gleichrichter zwischengeschaltet werden. Die änderbare Drehrichtung, mit welcher die Antriebseinrichtung das Zerkleinerungswerkzeug antreibt, ist besonders wichtig, damit das Zerkleinerungswerkzeug bei einer Verklemmung im Bohrloch einfach gelöst werden kann. Preferably, the drive device comprises at least one electric motor. This provides a drilling rig which comminutes soil in the wellbore by the electrically driven comminution tool, e.g. breaks up or crushes, and advances autonomously by gravity. The electric motor is connected to the supply of electrical energy with an external power supply. Here, the electric motor is connected via electrical lines to the external power supply. The electrical lines run along the borehole and are led out of this to the surface. The electrical lines can be performed, for example, via a rotatably mounted over the borehole pulley. The electrical lines can be unrolled from the drilling point of an electrically operated role during the drilling process and embedded in the wellbore. In order to ensure a universal applicability of the drill, the drive device can be supplied with energy via the usually existing power supply line in the district network. To reduce losses over the line in the ground, a voltage conversion can be made. The voltage is for example in a range between 400 and 1000 volts with an electrical power in the range between 10 and 15 kW. The electric motor is, for example, a DC motor. The DC motor has the advantage that its direction of rotation can be changed by means of a simple polarity reversal, which can be carried out on the surface. For DC supply, a rectifier can be interposed. The changeable direction of rotation with which the drive device drives the comminution tool is particularly important so that the comminution tool can be easily released in the event of jamming in the borehole.

[0008] Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung in Relation zu der das Bohrloch umgebenden Bohrlochwand im Wesentlichen drehstarr fixiert und in Längsrichtung des Bohrlochs bewegbar. Somit kann sich das Zerkleinerungswerkzeug in Relation zu dem auszubrechenden Erdreich umdrehen und dieses somit zerkleinern und/oder ausbrechen. Die hierzu notwendige drehstarre Fixierung der Antriebseinrichtung an der Bohrlochwand kann beispielsweise erzielt werden, indem die Antriebseinrichtung wenigstens abschnittsweise an der Bohrlochwand angeklemmt bzw. angepresst wird. In einem Beispiel wird das Bohrgerät in ein zuvor gegrabenes oder «angebohrtes» Bohrloch gesetzt, dessen Tiefe ausreicht, um zu gewährleisten, dass die Antriebseinrichtung in Relation zur Bohrlochwand drehstarr fixiert ist. Alternativ kann an der Oberfläche beispielsweise ein Standrohr installiert werden, an dessen Innenwand entlang der Bohrroboter vertikal in das Bohrloch gleitet. Preferably, the drive means is fixed in relation to the borehole wall surrounding the borehole substantially torsionally rigid and movable in the longitudinal direction of the borehole. Thus, the crushing tool can turn in relation to the soil to be excavated and thus crush and / or break it. The torsionally rigid fixation of the drive device on the borehole wall required for this purpose can be achieved, for example, by clamping or pressing the drive device at least in sections against the borehole wall. In one example, the drill is placed in a previously dug or "drilled" borehole, the depth of which is sufficient to ensure that the drive means is rotationally fixed in relation to the borehole wall. Alternatively, for example, a standpipe can be installed on the surface, along the inner wall of which the drilling robot slides vertically into the borehole.

[0009] Vorzugsweise umfasst das Bohrgerät ferner eine an der Antriebseinrichtung eingerichtete Andrückeinrichtung zum wenigstens zeitweiligen Einklemmen der Antriebseinrichtung an der Bohrlochwand. Diese besonders bevorzugte Ausführungsform gewährleistet, dass die Antriebseinrichtung zuverlässig drehstarr in Relation zur Bohrlochwand an dieser fixiert werden kann, falls ein Anpressdruck hierzu alleine nicht ausreicht. Ferner kann durch die Andrückeinrichtung auch die Richtung des Vortriebs eingestellt werden. Es kann ferner vorteilhaft sichergestellt werden, dass sich das Bohrgerät lotrecht in das Erdreich vergräbt. Im Betrieb treibt das Bohrgerät das Zerkleinerungswerkzeug vor, während sich die Antriebseinrichtung im eingeklemmtem Zustand mit der Bohrlochwand befindet, sodass Erdreich abgetragen wird. Sobald der maximale Vorschub erreicht ist, wird die Andrückeinrichtung gelöst und wird somit das gesamte Bohrgerät aufgrund der hieran angelegten Schwerkraft tiefer in das Bohrloch vorgetrieben. Im Verlaufe dieses Ablaufs wird das Zerkleinerungswerkzeug wieder eingefahren. Anschliessend werden diese Abläufe so lange wiederholt, bis die gewünschte Bohrlochtiefe erreicht ist. Preferably, the drill further comprises a device arranged on the drive pressure device for at least temporarily pinching the drive device to the borehole wall. This particularly preferred embodiment ensures that the drive device can be reliably fixed in rotation with respect to the borehole wall at this, if a contact pressure alone is not sufficient. Furthermore, the direction of propulsion can also be adjusted by the pressing device. It can also be advantageously ensured that the drill burrows vertically into the ground. In operation, the drill advances the comminution tool while the propulsion device is in the clamped state with the borehole wall so that soil is removed. Once the maximum feed is reached, the pressing device is released and thus the entire drill is driven deeper into the borehole due to the gravity applied thereto. In the course of this process, the crushing tool is retracted again. Subsequently, these processes are repeated until the desired borehole depth is reached.

[0010] Vorzugsweise ist das Bohrgerät wenigstens abschnittsweise mit einer Spülflüssigkeit beaufschlagbar. Die Spülflüssigkeit kann über eine Spülflüssigkeit-Zufuhrleitung, welche von der Oberfläche an das Bohrgerät geführt ist, an Abschnitte im Bohrloch zugeführt werden, an welchen jeweils Ausbrucharbeiten durch das Bohrgerät durchgeführt werden. Durch die Strömung der Spülflüssigkeit wird dann ausgebrochenes Material bzw. Bohrgut ausgespült. Ein weiterer Vorteil der Beaufschlagung mit Spülflüssigkeit liegt in der hierdurch geschaffenen ausreichenden Kühlung des Elektromotors. In einem bevorzugten Beispiel gehen die Spülflüssigkeit und das zerkleinerte, z.B. gefräste, Ausbruchsmaterial eine Suspension ein. Somit v/erden das Ausbruchsmaterial und die Spülflüssigkeit zur Suspension gebracht, wobei diese Suspension im Verlaufe der Bohrung im Bohrloch hinter dem Bohrgerät, betrachtet in Relation zur Vortriebsrichtung des Bohrgeräts, verbleibt. Hierdurch ist gleichzeitig eine ausreichende Kühlung des Elektromotors gewährleistet. Indem die Suspension hinter dem Bohrgerät (in Relation zur Vortriebsrichtung) verbleibt, drückt die hierdurch geschaffene Flüssigkeitssäule auf die Antriebseinrichtung und somit das gesamte Bohrgerät, wodurch vorteilhafterweise der an das auszubrechende Material angelegte Anpressdruck erhöht wird. Somit gräbt sich das Bohrgerät zuverlässig und ohne weitere Hilfsmittel autonom in das Erdreich ein. Preferably, the drill is at least partially acted upon with a rinsing liquid. The rinsing liquid can be supplied via a rinsing liquid supply line, which is guided from the surface to the drill, to sections in the borehole, at each of which excavation work is performed by the drill. The flow of the rinsing liquid then rinsed out material or cuttings. Another advantage of the application of rinsing fluid is the sufficient cooling of the electric motor created thereby. In a preferred example, the rinsing liquid and the comminuted, e.g. Milled, outbreak material a suspension. Thus, the excavation material and the irrigation fluid are brought to the suspension, this suspension remaining in the bore downhole behind the drilling tool as viewed in relation to the propulsion direction of the drilling rig. As a result, a sufficient cooling of the electric motor is ensured at the same time. By leaving the suspension behind the drill (in relation to the direction of advance), the liquid column created thereby pushes on the drive means and thus the entire drill, thereby advantageously increasing the contact pressure applied to the material to be broken. Thus, the drill digs autonomously and without further aids autonomously into the soil.

[0011] Vorzugsweise ist das Bohrgerät mit einem an die Oberfläche geführten Seil verbunden. Das Seil kann über die zuvor genannte drehbar gelagerte Rolle oder eine separate Rolle auf- und abgerollt werden. Nachdem das Bohrgerät die gewünschte Bohrlochtiefe gebohrt hat, wird das Bohrgerät über das Seil aus dem Bohrloch heraus an die Oberfläche überführt. Teile des Bohrgeräts können auch im Bohrloch verbleiben, indem sie beispielsweise unten durch ein Steuerungssignal von der Oberfläche her abgekoppelt oder abgesprengt werden. Der Rest des Bohrgeräts ist dann möglicherweise kleiner und wird dadurch vereinfacht aus dem Bohrloch entfernt. Alternativ oder zusätzlich kann das Seil dazu verwendet werden, um den an das Bohrgerät angelegten Anpressdruck zu justieren bzw. zu korrigieren. Das Seil ist beispielsweise ein Stahlseil. Beispielsweise kann das Seil bereits die elektrischen Leitungen zur Spannungsversorgung zum Speisen des Elektromotors mit elektrischer Energie umfassen. In diesem Zusammenhang kann die Spülflüssigkeit-Zufuhrleitung bereits das Seil und/oder die elektrischen Leitungen umfassen. Alternativ können wenigstens das Seil und die Spülflüssigkeit-Zufuhrleitung voneinander separat verlaufen, sodass vorteilhafterweise der Radius von der Rolle minimiert werden kann. In diesem Zusammenhang ist die Spülflüssigkeit-Zufuhrleitung beispielsweise ein Schlauch aus Kunststoff, beispielsweise PE-X oder PVC, ein gewellter oder geflochtener Metallschlauch, ein Gewebeschlauch oder ein Kunststoffschlauch bzw. Gummischlauch mit eingetragener Metallarmierung. Preferably, the drill is connected to a guided to the surface rope. The rope can be rolled up and down via the aforementioned rotatably mounted roller or a separate roller. After the drill has drilled the desired hole depth, the drill is transferred over the rope out of the hole to the surface. Parts of the drill may also remain in the borehole, for example by being decoupled or blasted down from the surface by a control signal. The remainder of the drill may then be smaller, thereby more easily removed from the wellbore. Alternatively or additionally, the cable can be used to adjust or correct the applied pressure applied to the drill. The rope is for example a steel cable. For example, the cable may already include the electrical lines for power supply for feeding the electric motor with electrical energy. In this connection, the rinsing liquid supply line may already comprise the cable and / or the electrical lines. Alternatively, at least the rope and the irrigation fluid supply line can run separately from each other, so that advantageously the radius of the roller can be minimized. In this context, the rinsing liquid supply line, for example, a hose made of plastic, such as PE-X or PVC, a corrugated or braided metal hose, a fabric hose or a plastic hose or rubber hose with registered metal reinforcement.

[0012] Vorzugsweise umfasst das Zerkleinerungswerkzeug einen Bohrkopf oder Rollenmeissel. Der Bohrkopf oder der Rollenmeissel ist direkt oder indirekt an der Drehwelle des Elektromotors angebracht und zerkleinert das abzutragende Erdreich, beispielsweise Sand, Erde, Gestein, usw. Beispielsweise ist der Bohrkopf als eine konkav geformte, drehbare Scheibe ausgebildet, die das Erdreich, beispielsweise das Gestein, abfräst bzw. abschleift. Diese Scheibe ist beispielsweise aus gehärtetem Stahl gefertigt und kann an Abschnitten starker Abnutzung mit Industriediamanten bestückt sein. Der Rollenmeissel kann ebenfalls aus gehärtetem Stahl ausgebildet sein. Preferably, the crushing tool comprises a drill head or roller chisel. The drill bit or roller bit is directly or indirectly attached to the rotary shaft of the electric motor and crushes the soil to be removed, such as sand, soil, rocks, etc. For example, the drill head is formed as a concave, rotatable disc, which is the soil, such as the rock , abfräst or abschleift. For example, this disc is made of hardened steel and may be fitted with industrial diamonds at portions of heavy wear. The roller chisel can also be made of hardened steel.

[0013] Vorzugsweise umfasst der Bohrkopf eine Mehrzahl von Bohrkronen, welche zueinander konzentrisch angeordnet sind. In dieser Ausführungsform ist der Bohrkopf aus mehrstufigen Bohrkronen geschaffen, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind. Beispielsweise können die Bohrkronen unterschiedlich tief vorragen. So können die Bohrkronen beispielsweise vom Mittelpunkt (Mittenachse) ausgehend in radialer Richtung nach aussen zunehmend tiefer vorragen. In diesem Beispiel ragt somit die äussere Bohrkrone am weitesten tief vor, sodass die Aussenwandung derer den Bohrkopf und somit insgesamt das Bohrgerät zuverlässig führen kann. Die Aussenwandung der äusseren Bohrkrone schleift hierbei vorteilhafterweise grossflächig am Innenumfang des Bohrlochs. Die Bohrkronen bohren beispielsweise bis zu einer Tiefe von 1 cm in ein zu bohrendes Gestein, wodurch in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Bohrkronen Gesteinsstege verbleiben. Diese Gesteinsstege werden anschliessend abgesprengt. Beispielsweise werden die Gesteinsstege mittels hydraulischem Druck über die Spülflüssigkeit-Zufuhrleitung oder über Schallwellen, die elektrisch im Bohrloch erzeugt werden, abgesprengt. Die Bohrkronen können jeweils an ihren distalen Enden mit Industriediamanten bestückt sein, wodurch das Gestein zuverlässig abgetragen wird. Zur Zerkleinerung der Gesteinsstege kann auch Wasserstrahlbohren, Lichtbogenbohren oder Ultraschallbohren zum Einsatz kommen. Beim Wasserstrahlbohren kann der nötige Wasserdruck mittels einer Pumpe im Bohrgerät oder an der Oberfläche der Bohrstelle erzeugt werden. Das Anordnen der Pumpe an der Oberfläche hat den Vorteil, dass diese hier ausreichend mit Energie versorgt werden kann. Die Zerkleinerung könnte auch mittels Lichtbogen oder Ultraschall vorgenommen werden. Preferably, the drill head comprises a plurality of drill bits, which are arranged concentrically to each other. In this embodiment, the drill head is made of multi-stage drill bits, which are arranged concentrically with each other. For example, the drill bits can project at different depths. Thus, the drill bits, for example, from the center (center axis), projecting increasingly deeper in the radial direction outwards. In this example, therefore, the outer drill bit protrudes furthest deep, so that the outer wall of which can reliably guide the drill head and thus a total of the drill. The outer wall of the outer drill bit here advantageously grinds large area on the inner circumference of the borehole. The drill bits drill, for example, to a depth of 1 cm into a rock to be drilled, whereby rock ridges remain in the spaces between the individual drill bits. These rocks are then blown up. For example, the rock ridges are blown off by means of hydraulic pressure via the rinsing liquid supply line or sound waves that are generated electrically in the borehole. The drill bits can each be equipped with industrial diamonds at their distal ends, whereby the rock is reliably removed. Water jet drilling, arc drilling or ultrasonic drilling can also be used to crush the rock bridges. When water jet drilling, the necessary water pressure can be generated by means of a pump in the drilling rig or on the surface of the drilling site. The arrangement of the pump on the surface has the advantage that it can be sufficiently supplied with energy here. The crushing could also be done by means of electric arc or ultrasound.

[0014] Die zuvor genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs mit einem Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gelöst, welches sich autonom vortreibend in das Bohrloch eingräbt. Dieses Verfahren gestattet ein automatisiertes und autonomes Bohren eines Bohrlochs ohne den Einsatz eines Bohrgestänges, wodurch Zeit und Kosten eingespart werden. Im Gegensatz zu bekannten Bohrverfahren aus dem Stand der Technik ist das erfindungsgemässe Verfahren weitaus weniger personalintensiv, wodurch weiterhin Kosten eingespart werden. The above object is also achieved by a method for drilling a borehole with a drill according to any one of claims 1 to 8, which digs autonomously propelled into the wellbore. This method allows automated and autonomous drilling of a well without the use of a drill string, saving time and money. In contrast to known drilling methods from the prior art, the method according to the invention is far less labor-intensive, as a result of which costs are still saved.

[0015] Vorzugsweise wird bei dem Verfahren eine Schlitzverrohrung, eine Verrohrung mit einem Strumpf oder eine Stahlverrohrung eingesetzt. Hierdurch wird das Bohrloch zuverlässig gesichert. Preferably, in the method, a slot piping, a piping with a stocking or steel piping is used. As a result, the well is reliably secured.

[0016] Vorzugsweise wird bei dem Verfahren eine Spülflüssigkeit mit Wasser oder Bentonit eingesetzt. Durch Spülen mit einer Mischung aus Bentonit und Wasser (Bentonitsuspension) wird das Bohrloch zusätzlich gestützt und somit stabilisiert. Preferably, in the method, a rinsing liquid is used with water or bentonite. By flushing with a mixture of bentonite and water (bentonite suspension), the borehole is additionally supported and thus stabilized.

[0017] Die Erfindung betrifft ebenso eine Verwendung eines Bohrgeräts nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum autonomen Bohren eines Bohrlochs für eine Erdwärmesonde, einen Brunnen oder ähnliche Verwendungen. The invention also relates to a use of a drilling rig according to any one of claims 1 to 8 for autonomous drilling of a borehole for a geothermal probe, a well or similar uses.

[0018] Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Ausführungsvarianten beliebig kombinierbar sind. Lediglich diejenigen Kombinationen von Ausführungsvarianten sind ausgeschlossen, die durch die Kombination zu Widersprüchen führen würden. It is expressly understood that the above embodiments are arbitrarily combinable. Only those combinations of variants are excluded, which would lead to contradictions by the combination.

[0019] Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel weiter erläutert. Dabei zeigen: <tb>Fig. 1 :<SEP>eine Schnittansicht durch ein in ein Bohrloch eingefahrenes Bohrgerät in einer schematischen Darstellung; und <tb>Fig. 2a , b :<SEP>einen Bohrkopf in einer Ansicht von unten und in einer Schnittansicht.In the following, the present invention will be further explained with reference to an embodiment shown in the drawing. Showing: <Tb> FIG. FIG. 1 is a schematic sectional view of a drill device driven into a borehole; FIG. and <Tb> FIG. 2a, b: <SEP> a drill head in a view from below and in a sectional view.

[0020] In Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht in Längsrichtung von einem Bohrgerät 10 gezeigt, welches in ein vertikal in das Erdreich gebohrtes Bohrloch 12 eingefahren ist. Das Bohrgerät 10 umfasst eine Antriebseinrichtung 14 und ein Zerkleinerungswerkzeug 16, welches in dem gezeigten Beispiel als ein Fräswerkzeug ausgebildet ist. Die Antriebseinrichtung 14 und das Zerkleinerungswerkzeug 16 sind über eine Welle 18 miteinander verbunden. Die Antriebseinrichtung 14 erzeugt ein Drehmoment, welches über die Welle 18 an das Zerkleinerungswerkzeug 16 überführt wird. Das distale Ende des Zerkleinerungswerkzeugs 16 steht wiederum in direkter Anlage mit der Abbruchkante (Bodenbereich) des Bohrlochs 12. Durch die Umdrehung des Zerkleinerungswerkzeugs 16 wird Erdmaterial ausgefräst bzw. ausgebrochen. Die Antriebseinrichtung 14 umfasst einen Elektromotor 20, welcher in Längsrichtung verstellbar innerhalb der Antriebseinrichtung 14 gelagert ist und das Drehmoment erzeugt. In dem in der Figur gezeigten Beispiel ist der Elektromotor 20 in Relation zur Antriebseinrichtung 14 nach oben und nach unten verstellbar, wie schematisch durch einen Doppelpfeil angezeigt. In Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a drill 10 is shown, which is retracted into a borehole 12 drilled vertically into the ground. The drilling apparatus 10 comprises a drive device 14 and a comminution tool 16, which in the example shown is designed as a milling tool. The drive device 14 and the comminution tool 16 are connected to each other via a shaft 18. The drive device 14 generates a torque, which is transferred via the shaft 18 to the crushing tool 16. The distal end of the comminution tool 16 in turn is in direct contact with the demolition edge (bottom area) of the borehole 12. The rotation of the comminution tool 16 causes earth material to be milled out or broken out. The drive device 14 includes an electric motor 20, which is mounted in the longitudinal direction adjustable within the drive device 14 and generates the torque. In the example shown in the figure, the electric motor 20 is adjustable in relation to the drive means 14 upwards and downwards, as indicated schematically by a double arrow.

[0021] Das Bohrgerät 10 ist über eine Zuleitung 22 in das Bohrloch 12 eingehängt. Die Zuleitung 22 umfasst hierbei ein Seil, beispielsweise ein Stahlseil. Hierbei ist das Seil an einem Ende mit dem Bohrgerät 10 verbunden und über eine Umlenkrolle 24 geführt. Diese Umlenkrolle 24 ist im Wesentlichen im Bereich der Mittenachse des Bohrlochs 12 an einem Abschnitt einer Stützeinrichtung 26 drehbar gelagert. Diese Stützeinrichtung 26 ist beispielsweise durch eine Dreiecksanordnung aus mehreren Streben 28 ́, 28 ́ ́ gebildet. Die Streben 28 ́, 28 ́ ́ sind an einem Ende jeweils miteinander verbunden und über ihre jeweiligen weiteren Enden im Bereich der Bohrlochstelle mit der Oberfläche verankert. Das über die Umlenkrolle 24 umgelenkte Seil wird auf einer Rolle 30 aufgerollt. In dem in der Figur gezeigten Beispiel muss die Rolle 30 entgegen dem Uhrzeigersinn umdreht werden, um das Bohrgerät 10 nach vollendeter Arbeit wieder an die Oberfläche zurückzuholen. The drill 10 is mounted via a supply line 22 in the borehole 12. The supply line 22 in this case comprises a rope, for example a steel cable. Here, the rope is connected at one end to the drill 10 and guided over a guide roller 24. This deflection roller 24 is rotatably mounted substantially in the region of the center axis of the borehole 12 at a portion of a support device 26. This support means 26 is formed for example by a triangular arrangement of a plurality of struts 28, 28. The struts 28, 28 are connected to each other at one end and anchored via their respective other ends in the region of the wellbore with the surface. The deflected over the pulley 24 rope is rolled up on a roll 30. In the example shown in the figure, the roller 30 must be turned counterclockwise to retrieve the drill 10 to the surface after completion of work.

[0022] Wie zuvor beschrieben, ist die Zuleitung 22 als Seil ausgeführt. Zusätzlich kann die Zuleitung 22 als eine Leitung ausgeführt sein, welche Spülflüssigkeit von einer Pumpe 32 an den Eingang von einer Spülflüssigkeit-Zufuhrleitung 34 pumpt, welche sich abschnittsweise innerhalb der Antriebseinrichtung 14 erstreckt. Der Ausgang der Spülflüssigkeit-Zufuhrleitung 34 mündet in einem Bereich zwischen der Antriebseinrichtung 14 und dem Zerkleinerungswerkzeug 16. Somit wird dieser Bereich zuverlässig mit Spülflüssigkeit versorgt bzw. gespült, wie in der Figur schematisch durch einen Pfeil angezeigt. Durch den Spülflüssigkeitsstrom kann ausgebrochenes Bohrgut nach oben an die Oberfläche gespült werden. Die Spülflüssigkeit enthält vorteilshalber Wasser und gegebenenfalls Bentonit. Eine Bentonitsuspension kann zusätzlich eine Funktion zum vorteilhaften Stützen des Bohrlochs haben. Das Bohrgut kann wiederum über Ableitungen 36 ́, .36 ́ ́ für Bohrgut von der Abbruchkante (Bodenbereich des Bohrlochs 12) durch das Zerkleinerungswerkzeug 16 hindurch einfach nach oben abgeführt werden, wie schematisch durch Pfeile angezeigt. Hierdurch kann das ausgebrochene Bohrgut zuverlässig abgeführt werden. Die mit dem Bohrgutdurchsetzte Spülflüssigkeit kann beispielsweise über eine mit einem Absaugschlauch 38 verbundene Pumpe 42 in eine Sammelmulde 40 für Bohrgut gepumpt werden. As described above, the supply line 22 is designed as a rope. In addition, the feed line 22 may be designed as a line which pumps flushing liquid from a pump 32 to the inlet of a flushing liquid supply line 34 which extends in sections within the drive device 14. The outlet of the rinsing liquid supply line 34 opens in a region between the drive device 14 and the comminuting tool 16. Thus, this area is reliably supplied or rinsed with rinsing liquid, as indicated schematically by an arrow in the figure. Due to the rinsing fluid flow, broken cuttings can be flushed up to the surface. The rinsing liquid advantageously contains water and optionally bentonite. A bentonite suspension may additionally have a function of favorably supporting the borehole. The cuttings can in turn be discharged upwards via discharges 36, 36 for cuttings from the demolition edge (bottom area of the borehole 12) through the comminution tool 16, as indicated schematically by arrows. This allows the broken cuttings are reliably removed. The rinsing fluid penetrated by the drilling material can be pumped, for example via a pump 42 connected to a suction hose 38, into a collecting trough 40 for cuttings.

[0023] Das ausgebrochene Bohrgut wird im Wesentlichen durch das Gewicht des Bohrgeräts 10 hinter das Bohrgerät 10 selber transportiert. Mit anderen Worten, wird das Bohrgut wenigstens in den Bereich des Bohrlochs 10 zwischen dem Bohrgerät 10 und der Oberfläche transportiert. Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, kann das Bohrgut auch mittels einer Förderwelle, welche beispielsweise elektrisch betrieben wird, hinter das Bohrgerät 10 transportiert werden. In einem Fall, bei welchem das Bohrgut ausreichend zerkleinert ist, kann es an dieser Stelle belassen werden. In diesem Fall wird das Bohrloch 12 einfach durch das Bohrgut aufgefüllt. The broken cuttings are transported substantially by the weight of the drill 10 behind the drill 10 itself. In other words, the cuttings are transported at least into the area of the borehole 10 between the drilling apparatus 10 and the surface. Although not shown in the drawing, the cuttings can also be transported behind the drill 10 by means of a conveyor shaft which, for example, is electrically operated. In a case where the drill cuttings are sufficiently crushed, it can be left at this point. In this case, the borehole 12 is simply filled by the cuttings.

[0024] Hingegen, in einem Fall, bei welchem das Bohrgut überwiegend aus grobkörnigem Bohrgut zusammengesetzt ist, beispielsweise zusammengesetzt aus grossen, abgesprengten Stegen zwischen den zuvor beschriebenen Bohrkronen, kann dieses grobkörnige Bohrgut mittels einer Pumpe im oder am Bohrgerät 10, die über einen Schlauch mit der Oberfläche verbunden ist, an die Oberfläche gefördert werden. Hierzu kann eine zusätzliche Leitung für den Rücktransport des Bohrguts bereitgestellt werden. In diesem Fall sollten weitere Zuleitungen (z.B. das Seil und/oder die elektrischen Leitungen) von dieser zusätzlichen Leitung für den Rücktransport des Bohrguts beabstandet verlaufen, um somit eine Reibung hieran zu minimieren. Insgesamt kann somit die Abnutzung gering gehalten werden und kann das Bohrgerät 10 einfach im Bohrloch 12 verschoben bzw. justiert werden. On the other hand, in a case in which the cuttings are mainly composed of coarse-grained cuttings, for example, composed of large, detached webs between the drill bits described above, this coarse-grained cuttings by means of a pump in or on the drill 10, via a hose connected to the surface, to be conveyed to the surface. For this purpose, an additional line for the return transport of the cuttings can be provided. In this case, additional leads (e.g., the rope and / or the electrical leads) should be spaced from this additional conduit for the return of the cuttings so as to minimize friction therewith. Overall, therefore, the wear can be kept low and the drill 10 can be easily moved or adjusted in the borehole 12.

[0025] Die schematisch mit Bezugszeichen 22 gekennzeichnete Zuleitung umfasst ferner eine elektrische Verbindungsleitung zum Versorgen des Elektromotors 20 mit elektrischer Energie. Die elektrische Energieversorgung ist hierbei ebenfalls an der Oberfläche im Bereich der Bohrlochstelle angeordnet. Die elektrische Energieversorgung kann ein öffentliches Stromnetz, z.B. Quartiernetz, oder ein elektrischer Generator sein (nicht gezeigt). The supply line schematically indicated by reference numeral 22 further includes an electrical connection line for supplying the electric motor 20 with electrical energy. The electrical power supply is also arranged on the surface in the area of the wellbore. The electrical power supply may be a public power grid, e.g. Quartieretz, or an electric generator (not shown).

[0026] Das Bohrgerät 10 umfasst in einer Ausführungsform eine Andrückeinrichtung 44 zum lösbaren Andrücken bzw. Einklemmen der Antriebseinrichtung 14 an der Wandung des Bohrlochs 12. Die Andrückeinrichtung 44 umfasst Klemmbacken 46 ́, 46 ́ ́, welche in Radialrichtung der Antriebseinrichtung 14 verstellbar sind. Mit anderen Worten, sind die Klemmbacken 46 ́, 46 ́ ́, derart aus der Antriebseinrichtung 14 ausfahrbar, dass distale Klemmflächen der Klemmbacken 46 ́, 46 ́ ́, fest mit der Wandung des Bohrlochs 12 in Eingriff gelangen. In diesem Zustand ist die Antriebseinrichtung 14 im Bohrloch 12 unverrückbar eingeklemmt. In diesem Zustand kann ferner der in die Antriebseinrichtung 14 eingefahrene Elektromotor 20 gestartet werden, welcher das Zerkleinerungswerkzeug 16 in Umdrehung setzt, sodass die Arbeit zum Ausbrechen von Erdreich angefahren wird. Im Verlaufe der Umdrehung des Zerkleinerungswerkzeugs 16 fährt der Elektromotor 20 in Relation zur Antriebseinrichtung 14 vor. Hierdurch wird, bei gleichzeitiger Einspannung der Antriebseinrichtung 14 an der Wandung des Bohrlochs 12, ein ausreichender Anpressdruck erzeugt, sodass zuverlässig Bohrgut ausgebrochen wird. The drill 10 includes in one embodiment, a pressing device 44 for releasably pressing or clamping the drive device 14 on the wall of the borehole 12. The pressing device 44 includes jaws 46, 46, which are adjustable in the radial direction of the drive means 14. In other words, the jaws 46, 46 are extendable out of the drive means 14 such that distal clamping surfaces of the jaws 46, 46 are firmly engaged with the wall of the borehole 12. In this state, the drive means 14 is immovably clamped in the borehole 12. In this state, furthermore, the electric motor 20 driven into the drive device 14 can be started, which sets the comminution tool 16 in rotation, so that the work for breaking up soil is started up. During the rotation of the comminuting tool 16, the electric motor 20 moves in relation to the drive device 14. In this way, with simultaneous clamping of the drive device 14 on the wall of the borehole 12, a sufficient contact pressure is generated, so that reliably cuttings are broken.

[0027] Sobald der Elektromotor 20 in Relation zur Antriebseinrichtung 14 maximal ausgefahren ist, wird der Elektromotor 20 gestoppt und somit die Umdrehung des Zerkleinerungswerkzeugs 16 unterbrochen. In diesem Zusammenhang wird die Einspannung der Antriebseinrichtung 14 an der Wandung des Bohrlochs 12 freigegeben. Zum Freigeben werden die Klemmbacken 46 ́, 46 ́ ́, der Andrückeinrichtung 44 radial nach innen bewegt. Im Verlaufe dieses Ablaufs wird der Elektromotor 20 wieder in die Antriebseinrichtung 14 eingeschoben. Das Bohrgerät 10 wird somit abgesenkt. Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, kann die Andrückeinrichtung 44 auf zwei Höhen verteilt jeweils drei Klemmbacken umfassen, welche die Antriebseinrichtung 14 lösbar an die Wandung des Bohrlochs 12 andrücken und gleichzeitig das Bohrgerät 10 zentrieren. Das Bohrgerät 10 wird über Abrollvorrichtungen 48 ́–48 ́ ́ ́ ́ geführt, um eine exakt vertikale Ausrichtung des Bohrgeräts 10 zu gewährleisten. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass das Bohrloch 12 genau lotrecht gebohrt wird. Once the electric motor 20 is maximally extended in relation to the drive means 14, the electric motor 20 is stopped and thus the rotation of the crushing tool 16 is interrupted. In this connection, the clamping of the drive device 14 on the wall of the borehole 12 is released. To release the jaws 46, 46, the pressing means 44 are moved radially inwardly. In the course of this process, the electric motor 20 is pushed back into the drive device 14. The drill 10 is thus lowered. Although not shown in the drawing, the pressing device 44 distributed over two heights may each comprise three clamping jaws which releasably press the drive means 14 against the wall of the borehole 12 and at the same time center the drilling apparatus 10. The drill 10 is guided over unwinding devices 48 - 48 to ensure an exact vertical alignment of the drill 10. This can ensure that the borehole 12 is drilled exactly perpendicular.

[0028] Nachdem die gewünschte Bohrlochtiefe erreicht ist, kann die Spülflüssigkeit über die Spülflüssigkeit-Zufuhrleitung in das Bohrloch 12 gepumpt werden und hierbei gleichzeitig das Bohrgerät 10 über das Seil (Zuleitung 22) zurück an die Oberfläche gezogen werden. Hierbei fördert das Bohrgerät 10 gleichzeitig die aus Bohrgut und Spülflüssigkeit zusammengesetzte Suspension aus dem Bohrloch 12 heraus. After the desired hole depth is reached, the rinsing liquid can be pumped through the flushing liquid supply line into the wellbore 12 and this while the drill 10 are pulled over the rope (supply line 22) back to the surface. At the same time, the drill 10 simultaneously conveys the suspension composed of cuttings and drilling fluid out of the borehole 12.

[0029] Insgesamt ist ein Bohrgerät 10 nach dem Prinzip eines Bohrroboters geschaffen, wobei vorteilhafterweise ohne Bohrgestänge gebohrt wird. Ferner vorteilhaft wird mit Strom gebohrt, anstelle mit Luftdruck. Dies ist möglich, weil sich das Bohrgerät 10 gleich einem Regenwurm durch das Erdreich gräbt. Somit wird beispielsweise während der Bohrung nur Energie resp. elektrische Leistung für die Zerkleinerung des Gesteins und keine Energie resp. elektrische Leistung zur Beförderung des Ausbruchmaterials bzw. Bohrguts an die Oberfläche aufgebracht. Das Gestein wird mit einem oder mehreren Elektromotoren zerkleinert, welcher bzw. welche hierzu ein Zerkleinerungswerkzeug, z.B. einen Gesteinsmeissel, umdrehen. Das Bohrgerät 10 ist mit einem Seil, z.B. ein Stahlseil, zur mechanischen Stabilität beim Entfernen des Bohrgeräts 10 aus dem Bohrloch 12 heraus verbunden. Ferner ist das Bohrgerät 10 mit elektrischen Leitungen für die Zufuhr von Energie zur Gesteinszerkleinerung verbunden. Das Bohrgerät 10 kann ferner mit einer Spülflüssigkeit-Leitung verbunden sein, zur Zufuhr von Spülflüssigkeit von der Oberfläche an die Bohrstelle. Das Bohrgerät 10 gräbt sich durch sein Eigengewicht und/oder mittels einer Andrückeinrichtung (Gripper), mit welcher sich das Bohrgerät 10 im Bohrloch 12 zeitweilig verklemmen kann, in das Erdreich hinein. Overall, a drill 10 is created on the principle of a drilling robot, which is advantageously drilled without drill pipe. Further advantageous is drilled with electricity, instead of air pressure. This is possible because the drill 10 digs like an earthworm through the soil. Thus, for example, during the drilling only energy resp. electrical power for the crushing of the rock and no energy resp. electrical power applied to the transport of the excavated material or Bohrguts to the surface. The rock is comminuted with one or more electric motors, which may be a comminuting tool, e.g. a rock chisel, turn around. The drill 10 is connected to a rope, e.g. a steel cable, connected to the mechanical stability when removing the drill 10 from the borehole 12 out. Further, the drill 10 is connected to electrical lines for the supply of energy for rock crushing. Drill 10 may also be connected to a purge line for supplying purge fluid from the surface to the well site. The drill 10 digs by its own weight and / or by means of a pressing device (Gripper), with which the drill 10 can temporarily jam in the borehole 12, into the soil.

[0030] Die Erfindung ist sowohl im Lockergesteinsbereich als auch im Fels anwendbar. Im Lockergestein kann aussen zusätzlich eine Verrohrung aus Stahl abgetäuft werden, welche das Lockergestein um das Bohrloch 12 stabilisiert. Alternativ kann eine Verrohrung eingesetzt werden, die an der Oberfläche flexibel ist, und wie ein Strumpf über das Kabel gezogen wird, und dann im Bohrloch beispielsweise durch den Kontakt mit Wasser aushärtet. Alternativ kann auch eine Verrohrung eingesetzt werden, die der Längsachse entlang einen Schlitz hat, durch den die Verbindungsleitungen passen. Der Schlitz kann an der Oberfläche beim Einbringen der Verbindungsleitungen in die Verrohrung durch Kraft auch grösser gemacht werden. Diese Verrohrung kann nach dem Einbau einer Erdwärmesonde oder einer permanenten Verrohrung wieder aus dem Bohrloch 12 entfernt werden. Das aufgezeigte Bohrverfahren ist für alle Typen von Erdwärmesonden geeignet. The invention is applicable both in the loose rock area and in the rock. In loose rock, a steel piping can additionally be drilled out, which stabilizes the loose rock around the borehole 12. Alternatively, a casing which is flexible at the surface and which pulls a stocking over the cable and then hardens in the well, for example by contact with water, may be used. Alternatively, a piping may be used which has along the longitudinal axis along a slot through which the connecting lines fit. The slot can be made larger on the surface when introducing the connecting lines into the piping by force. This tubing can be removed from the wellbore 12 after installation of a geothermal probe or permanent casing. The shown drilling method is suitable for all types of geothermal probes.

[0031] Fig. 2a zeigt das Zerkleinerungswerkzeug 16 in einer Ansicht von unten und Fig. 2b zeigt das Zerkleinerungswerkzeug 16 in einer Schnittansicht entlang der Mittenaxialrichtung M. Das Zerkleinerungswerkzeug ist hier als Bohrkopf 16 ausgebildet, welcher an der Drehwelle des Elektromotors anbringbar ist (nicht gezeigt). Der Bohrkopf 16 umfasst eine Mehrzahl von Bohrkronen 50 ́–50 ́ ́ ́ ́, welche zueinander konzentrisch angeordnet sind. Genauer gesagt, umfasst der Bohrkopf 16 vier mehrstufige Bohrkronen 50 ́–50 ́ ́ ́ ́, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind. Hierbei ragen die Bohrkronen 50 ́–50 ́ ́ ́ ́ derart unterschiedlich tief in das Erdreich vor, dass die Bohrkronen 50 ́–50 ́ ́ ́ ́ von der Mittenachse M ausgehend in radialer Richtung nach aussen zunehmend tiefer vorragen. In diesem Beispiel ragt somit die äussere Bohrkrone 50 ́ ́ ́ ́ am weitesten tief vor. Hierdurch führt die Aussenwandung der äusseren Bohrkrone 50 ́ ́ ́ ́ den Bohrkopf 16 und insgesamt das Bohrgerät 10 zuverlässig. In der Anwendung schleift die Aussenwandung der äusseren Bohrkrone 50 ́ ́ ́ ́ grossflächig am Innenumfang des Bohrlochs 12 (nicht gezeigt), wodurch eine zuverlässige Führung gewährleistet ist. Fig. 2a shows the crushing tool 16 in a view from below and Fig. 2b shows the crushing tool 16 in a sectional view along the Mitaxialaxialrichtung M. The crushing tool is designed here as a drill head 16 which is attachable to the rotary shaft of the electric motor (not shown). The drill head 16 includes a plurality of drill bits 50-50, which are arranged concentrically with each other. More specifically, the drill bit 16 includes four multi-stage drill bits 50-50 which are concentric with each other. In this case, the drill bits 50 - 50 project into the ground at such different depths that the drill bits 50 - 50 protrude increasingly deeper from the center axis M in the radial direction to the outside. Thus, in this example, the outer drill bit 50 protrudes furthest down. As a result, the outer wall of the outer drill bit 50 reliably guides the drill head 16 and, overall, the drill 10. In use, the outer wall of the outer drill bit 50 grinds large scale on the inner circumference of the borehole 12 (not shown), whereby a reliable guidance is ensured.

[0032] Die Bohrkronen 50 ́–50 ́ ́ ́ ́ bohren beispielsweise bis zu einer Tiefe von 1 cm in ein zu bohrendes Gestein, wodurch in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Bohrkronen 50 ́–50 ́ ́ ́ ́ Gesteinsstege verbleiben (nicht gezeigt). Diese Gesteinsstege werden anschliessend abgesprengt. Beispielsweise werden die Gesteinsstege mittels hydraulischem Druck über die Spülflüssigkeit-Zufuhrleitung oder über Schallwellen, die elektrisch im Bohrloch erzeugt werden, abgesprengt. Die Bohrkronen 50 ́–50 ́ ́ ́ ́ sind jeweils an ihren distalen Enden mit Industriediamanten 52 ́–52 ́ ́ ́ ́ bestückt, wodurch das Gestein zuverlässig abgetragen wird. Jede Bohrkrone 50 ́–50 ́ ́ ́ ́ umfasst beispielsweise jeweils drei Industriediamanten, welche gleichwinklig voneinander beabstandet sind. Obwohl der Bohrkopf 16 hier derart beispielhaft beschrieben ist, dass er vier konzentrisch angeordnete Bohrkronen 50 ́–50 ́ ́ ́! umfasst, kann der Bohrkopf selbstverständlich auch mehr oder weniger Bohrkronen umfassen. The drill bits 50-50 drill, for example, to a depth of 1 cm in a rock to be drilled, leaving in the spaces between the individual drill bits 50-50 rock ridges (not shown) , These rocks are then blown up. For example, the rock ridges are blown off by means of hydraulic pressure via the rinsing liquid supply line or sound waves that are generated electrically in the borehole. The drill bits 50-50 are each equipped at their distal ends with industrial diamonds 52-52, whereby the rock is reliably removed. Each drill bit 50-50 comprises, for example, three industrial diamonds each, which are equiangularly spaced apart. Although the drill head 16 is described here by way of example in that it has four concentrically arranged drill bits 50-50! Of course, the drill head may of course include more or less drill bits.

Claims

1. Drilling apparatus (10), comprising a drive device (14) and a comminution tool (16), which is driven by the drive device (14), wherein the drill (10) by means of crushing work of the comminution tool (16) and to the drill ( 10) gravitationally autonomously drilled in a wellbore (12) and is powered by electricity.

2. Drilling device (10) according to claim 1, wherein the drive device (14) comprises at least one electric motor (20).

3. Drilling apparatus (10) according to claim 1 or 2, wherein the drive means (14) fixed in relation to the borehole (12) surrounding borehole wall substantially torsionally rigid and in the longitudinal direction of the borehole (12) is movable.

4. Drilling device (10) according to any one of the preceding claims, further comprising a on the drive means (14) arranged Andrückeinrichtung (44) for at least temporarily pinching the drive means (14) on the borehole wall.

5. Drilling device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the drilling device (10) is acted upon at least in sections with a rinsing liquid.

6. Drilling device (10) according to any one of the preceding claims, wherein the drilling device (10) is connected to a guided to the surface of the rope (22).

A drilling apparatus (10) according to any one of the preceding claims, wherein the crushing tool (16) comprises a drill bit or roller bit.

8. Drilling apparatus (10) according to claim 7, wherein the drill head (16) comprises a plurality of drill bits (50- 50), which are arranged concentrically to each other.

A method of drilling a wellbore (12) with a drilling rig (10) according to any one of claims 1 to 8, which digs autonomously to create the wellbore (12).

10. The method of claim 9, wherein a slot piping, a piping with a stocking or steel piping is used.

11. The method of claim 9 or 10, wherein a rinsing liquid is used with water or bentonite.

12. Use of a drill (10) according to any one of claims 1 to 8 for autonomous drilling a borehole (12) for a geothermal probe, a well or similar use.