DD272976A3 - Hydraulische bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem kammersystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der es moeglich ist, geologische und technische Bohrungen aus dem Bohrloch heraus in die gewuenschte Richtung abzulenken, das heisst, gerichtetes Bohren durchzufuehren. Diese Vorrichtung eignet sich vorrangig fuer die bei der geologischen Erkundung ueblichen Bohrdurchmesser. Es wurden hydraulische Bohrlochablenkeinrichtungen mit elastischem Kammersystem geschaffen, bei denen fuer den Antrieb nicht die axiale Belastung, sondern im Geraet speziell erzeugter Spuelungsdruck verwendet wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die hydraulische Bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem Kammersystem ein geschlossenes Druckoelablenkgeraet ist, bei dem das Spuelungsgefaelle unmittelbar auf die Seitenflaeche der Spreizeinrichtung durch ein zwischen zwei elastischen Huellen geschlossenes Druckoelsystem einwirkt und eine hoehere Ablenkkraft unabhaengig vom Durchmesser des Geraetes bei geringen Spuelungsdruckverlusten (0,2-0,4 MPa) ermoeglicht. Ein langer, zungenfoermiger Stahlsektor wirkt als Rueckzugfeder, wodurch die hydraulische Bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem Kammersystem grundsaetzlich vereinfacht wird. Fig. 1

Description

Stators bestimmten Länge, formschlüssig an den Enden fest mit der Innenwandung des Rotors verbunden und in axialer Richtung nicht verschiebbar, so eingearbeitet ist, daß der Strömungsquerschnitt und die Strömungslänge für den durchfließenden Spülungsstrom bestimmt ist.

Im Stahlmantel des Rotors befinden sich als Verbindungsweg zur ausgebildeten Kamms: zwischen Innenwandung des Stators und Außenwandung des Rotors in mittlerer Höhe des inneren Polyurethanrohres Bohrungen.

Über einen am unteren Ende des Stators befindlichen Füllstutzen werden nach Entlüftung über die am oberen Ende des Stators befindliche Entlüftungseinrichtung die elastischen Teile mittels Öl unter Druck gesetzt und damit vorgespannt.

Wenn das Druckgefälle erreicht ist, verändert das Polyurethanrohr seine Form und nimmt eine normale zylindrische Kontur an, wodurch sich der Druck im Druckölsystem erhöht. Der Öldruck wirkt auf das Innenrohr des metallischen Hohlzylinders ein und schiebt die Zunge nach außen.

Die Länge des Polyurethanrohres des metallischen Hohlzylinders bestimmt den Hub der Zunge und die Länge des Innenrohres des metallischen Hohlzylinders bestimmen die Ablenkkraft der hydraulischen Bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem Kammersyster.i.

Zur Verhinderung eines Selbstauslösern der Zunge während des Ein- und Ausbauprozesses ist unterhalb und oberhalb der hydraulischen Bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem Kammersystem ein Rückschlagventil vorgesehen. Die hydraulische Bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem Kammersystem ist vorzugsweise zusammen mit der Selbstorientierungsvorrichtung des Typs ASOR-1 einzusetzen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: Prinzipaufbau der hydraulischen Bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem Kammerf ystem.

Die hydraulische Bohrlochabbnkeinrichtung mit elastischem Kammersystem besteht aus einem dickwandigen Stahlrohr 1 mit Polyurethanrohr 2 und einem metallischen Hohuylinder 3 mit einem Innenrohr 4 und einer Zunge 5. Am metallischen Hohlzylinder 3 ist ein unteres Lager 6, ein oberes Lager 7, eine obere Stopfbuchsendichtung 8 und eine untere Stopfbuchsendichtung 9 sowie ein Stutzen 10 für die Füllung dos Drucksystems und eine Entlüftungsschraube 11 angeordnet. Der Raum zwischen dem dickwandigen Stahlrohr 1 und dem metallischen Hohlzylinder 3 wird mit speziellen· Öl aufgefüllt. Das Drucksystem wird entlüftet und eine zusätzliche Menge Öl nachgedrückt, damit das Polyurethanrohr 2 den Soulungskanal des dickwandigen Stahlrohres 1 zusammendrückt, wodurch ein bestimmtes Druckgefälle beim Strömen der Spülungsflüssigkeit in der hydraulischen Bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem Kammersystem erzeugt wird. Wenn das Druckgefälle erreicht ist, verändert das Polyurethanrohr 2 seine Form und nimmt eine normale zylindrische Kontur an, wodurch sich der Druck im Druckölsystem erhöht. Der Öldruck wirkt auf das Innenrohr 4 des metallischen Hohlzylinders 3 ein und schiebt die Zunge 5 nach außen.

Die Länge des Polyurethanrohres 2 dci dickwandigen Stahlrohres 1 bestimmt den Hub der Zunge 5 und die Länge des Innenrohres 4 des metallischen Hohlzylinders 3 und der Zunge 5 bestimmen die Ablenkkraft der hydraulischen Bohrlochablenkeinrichtung m>; elastischem Kammersystem.

Zur Verhinderung eines Selbstauslöser^ der Zunge 5 während des Ein- und Ausbauprozesses ist unterhalb und oberhalb der hydraulischen Bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem Kammersystem ein Rückschlagventil angeordnet.

Claims (2)

1. Hydraulische Bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem Kammersystem, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen als Stator ausgebildeten metallischen Hohlzylinder (3) mit in axialer Richtung federnd angeordneter und im unteren Teil gelöster Zunge (5) sowie einem an den Enden vom Stator umfaßten Innenrohr (4) aus Polyurethan, ein als Rotor ausgebildetes dickwandiges Stahlrohr (1) kleineren Durchmessers führt, an dessen Innenseite ein Polyurethanrohr (2) in einer durch den erforderlichen Druck auf die aus dem Stahlmantel des Stators herausgearbeitete Zunge (5) bestimmten Länge, formschlüssig und in axialer Richtung nicht verschiebbar so eingearbeitet ist, daß der Innendurchmesser des Rotors in drucklosem Zustand auf seine ganze Länge erhalten bleibt.

2. Hydraulische Bohrlochablenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Bohrungen im Stahlmante! des Rotors in mittlerer Höhe des inneren Polyurethanrohres (2) ein Verbindungsweg von der Kammer zwischen Innenwandung des Stators und Außenwandung des Rotors zur Außenwandung des inneren Polyurethanrohres (2) hergestellt ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der es möglich ist, geologische und technische Bohrungen aus dem Bohrloch heraus in die gewünschte Richtung abzulenken, das heißt, gerichtetes Bohren durchzuführen. Die hydraulische Bohrlochablenkeinrichtung mit elastischem Kammersystem eignet sich vorrangig für die bei der geologischen Erkundung üblichen Bohrdurchmesser.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die meisten der bekannten keillosen Bohrlochablenkgeräte kontinuierlicher Betriebsweise für geologisches Erkundungsbohlen sind nach einem mechanischen Wirkungsprinzip konstruiert. Beispiele dafür sind das in der UdSSR serienmäßig hergestellte und am häufigsten eingesetzte Bohrlochablenkgerät TS-3 sowie die in den USA für das Richtbohren verwendeten Ablenkkeile derTypon Hall-Row und Clapisson sowie der Sohlenschraubenmotorder Fi'ma „Dyna-Drill". Dieser 47 mm Durchmesser-Motor mit Ablenkübcrgang ist seit einigen Jahren in der Richtbohrpr^.xis der USA und der BRD in Anwendung. AiIe mechanischen Bohrlochablenkeinrichtungen werden aber durch eine Reihe ve ~< Nachteilen gekennzeichnet, wie zum Beispiel komplizierte Konstruktion, kostenintensivere Arbeitsweise, geringere Zuveriäi sigkeit usw. Der größte Nachteil ist die beschränkte und vom Durchmesser des Gerätes abhängende Ablenkkraft. So beträgt die maximale Ablenkkraft des Bohrlochablenkgerätes vom Typ TS-3 Durchmesser 76mm 2451,7 N und im Durchmesser 59mm 1765,2 N. Erfahrungsgemäß reicht diese Ablenkkrcft beim Richtbohi _n in Fest- und Hartgesteinen bei weitem nicht aus.

Darüber hinaus kommt es bei Bohrlochablenkgeräten des Types TS-3, bei denen die Ablenkkraft durch einen hohen Anteil der axialen Belastung des Werkzeuges erzeugt wird, zu einer starken Senkung der mechanischen Bohrgeschwindigkeit in Fest- und Hartgesteinen sowie zu einer niedrigen Leistung bei Ablenkungen von künstlichen Bohrlochsohlen (Zementbrücken). Weiterhin sind Bohrlochablenkeinrichtungen mit hydraulischem Zusatz bekannt, bei denen die Spülungsflüssigkeit auf einen Kolben drückt, welcher bei seiner Bewegung die Kolbenstange und mit dieser dio Keilspreizeinrichtung verschiebt. Die Rückkehr in die Ausgangsstellung erfolgt mittels einer leistungsstarken Schraubenleder. Diese Bohrlochablenkeinrichtungen haben den Nachteil, daß für deren Wirkung ein bedeutender Spülungsdruck (1-2MPa) erforderlich ist und sie aufgrund einer geringen Kolbenfläche, proportional der zweiten Potenz des Gerätedurchmessers, in kleineren Durchmessern (57,44 und 34 mm) nicht realisiert werden können.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung richtet sich auf die Erhöhung der Leistungsfähigkeit geologischer Bohrprozesse, die Einsparung von Arbeitszeit, Material und Energie sowie auf die Anwendungsmöglichkeit in kleinen Bohrdurchmessern und den bei ihnen typischen Technologien.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Bohriochablenkeinrichtung mit hoher Ablen^lkraft zu schaffen, bei der für den Antrieb ein speziell dafür erzeugter Spülungsdruck Verwendung findet.

, Erfintxingsgcmäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch ein als Stator ausgebildeten metallischen HohUylinder mit in axialer dichtung federnd ausgearbeiteter und im unteren Teil gelöster Zunge sowie einem an den Enden vom Stator umfaßten Innenroh.· aus Polyurethan, ein als Rotor ausgebildetes dickwandiges Stahlrohr kleineren Durchmessers, welches drucksicher abgedichtet ist, führt, an dessen Innenseite ein Polyurethanrohr im einer durch den erforderlichen Druck auf die Zunge des