DE1018815B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bohrloechern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Bohrlöchern, insbesondere in lockeren Gebirgen, bei dem nur eine einzige dünne Rohrfahrt in das Erdreich eingerammt wird, so daß ständig ein geschütztes Bohrloch vorhanden ist. Es ist hierbei bekannt, die Bohrrohre durch Rammschläge auf ihr oberes Ende in das Erdreich hineinzutreiben, jedoch war hiermit der Nachteil verbunden, daß bei größeren Teufen die durch die Rammschläge auf die Rohrfahrt ausgeübte Energie durch das Eigengewicht der Rohre und ihre Reibung im Gebirge ganz oder zum wesentlichen Teil verzehrt wurde. Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man auch das Einrammen derartiger Rohrfahrten mittels eines in der Rohrfahrt geführten Rammgestänges vorgenommen, welches auf einen am unteren Ende der Rohrfahrt angeordneten Rammschuh aufschlug. Bei großen Längen der Rohrfahrt und großen Teufen konnte es hierbei jedoch geschehen, daß der Rammschuh beim Aufschlag des Rammgestänges sich zwar abwärts bewegt, die Rohrfahrt jedoch aber weiter oben hängenblieb und sich nur elastisch verlängerte, um dann wieder zurückzuschnellen. Trotz einer Bewegung des Rammschuhes nach unten unter der Wirkung der Rammschläge konnte also auch bei diesem bekannten Verfahren bei tiefen Bohrlöchern häufig kein nennenswerter Bohrfortschritt mehr erzielt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bohrlöchern durch Einrammen einer aus einzelnen Rohrabschnitten zusammengesetzten Rohrfahrt mittels eines in der Rohrfahrt geführten Rammgestänges, das auf einen am unteren Ende der Rohrfahrt angeordneten Rammschuh aufschlägt, und besteht im wesentlichen darin, daß vom Rammgestänge zusätzlich unterhalb der Oberkante der Rohrfahrt an mindestens einer Verbindungsstelle der Rohrabschnitte ein Rammimpuls auf der Stirnfläche des unteren Rohrabschnittes zur Einwirkung gebracht wird. Durch das Verfahren nach der Erfindung kann die Reichweite von durch Rammbohrung einzubringenden Rohrfahrten beliebig vergrößert werden, da die Anzahl der übereinander zusätzlich auf die Rohrfahrt einwirkenden Rammimpulse beliebig gesteigert und so ein Festsitzen der Rohrfahrt verhindert werden kann. Die Beanspruchungen der Gewindeverbindungen sind beim Verfahren nach der Erfindung nicht größer, als sie bei anderen durch Rammen eingebrachten Rohrfahrten auftreten, zumal bei dem erfindungsgemäßen Verfahren infolge der Vergrößerung des Rammgewichtee und. der Verminderung der Auftreffgeschwindigkeit des Rammimpulses eine mehr schiebende Wirkung erzielt werden kann, welche die Auftreffflächen schont.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zweckmäßig

Verfahren und Vorrichtung
zur Herstellung von Bohrlöchern

Anmelder:

Braunkohlen- und Briketwerke

Roddergrube Aktiengesellschaft,

Brühl (Bez. Köln)

Dr.-Ing. Wolfgang Herbold, Kierdorf, Post Lechenich, ist als Erfinder genannt worden

auch in der Weise durchgeführt werden, daß die Rammimpulse an den übereinanderliegenden Stellen von unten nach oben in unmittelbarer zeitlicher Aufeinanderfolge zur Einwirkung gebracht werden.
Allgemein kann das Verfahren nach der Erfindung auch in der Weise durchgeführt werden, daß die Bohrrohre beim Bohrvorgang umgesetzt bzw. gedreht werden, wie dieses allgemein an sich bekannt ist. Gemäß der Erfindung erfolgt jedoch die Drehung zweckmäßig in der Weise, daß die Bohrrohre an ihrem oberen Ende einer, gespeicherten Verdrillungsspannung ausgesetzt werden. Beim Auslösen des Schlag- oder Rammimpulses auf das untere Rohrende wird die Reibung der Ruhe zwischen Bohrrohren und Gebirge überwunden und die auf die Rohre ausgeübte Verdrillungsspannung freigegeben, welche sich in einer Drehbewegung der Rohre auswirkt, die wiederum das Nachsetzen der Bohrrohre in der Achsrichtung unter der Wirkung des Schlag- oder Rammimpulses fördert.

Das Verfahren nach der Erfindung kann fernerhin noch dadurch weiter ausgebildet werden, daß zwischen Bohrlochwand und den Bohrrohren Mittel zur Anwendung gebracht werden, durch die hier die Reibung vermindert wird. Derartige Mittel können beispielsweise aus Schmiermitteln bestehen, oder es kann auch zusätzlich oder an Stelle der Schmiermittel eine Gefrierflüssigkeit zur Anwendung gelangen, durch welche eine Vereisung der Bohrlochwand bis zu einer gewissen Tiefe erreicht werden kann. Hierdurch wird die Standfestigkeit des gesamten Bohrloches gesteigert oder erreicht und gleichzeitig die Reibung zwischen Bohrrohren und Bohrlochwand herabgesetzt. Die Gefriermittel bestehen zweckmäßig aus unterkühlten, tiefstockenden, sich nicht mit Wasser mischenden Flüssigkeiten.

709.759/111

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläiitert. Es zeigt

Abb. 1 den unteren Teil einer Bohreinrichtung in teilweiser schematischer Darstellung,

Abb. 2 ein konstruktives Ausführungsbeispiel für die Übertragung der Schlagimpulse auf die Verbindungsstellen der Rohrfahrt,

Abb. 3 einen Schnitt gemäß der Linie IH-III der

und Erdreich ein flüssiges Schmiermittel gebracht werden, z. B. Rohöl oder schmierende Emulsionen. Es ist bekannt, daß nach Einpumpen von Rohöl festsitzende Bohrgestänge oft aus dem Gebirge herausgezogen werden können. Zum Einbringen des Schmiermittels wird nach der Erfindung dieses vor dem Einlassen des Rammgestänges in die Rohre gegossen, nachdem erforderlichenfalls eine hineingeworfene Kugel, die sich leicht zerstören läßt, einen Abschluß im Rammschuh bildet. Beim Einlassen des Rammgestänges wird dann der Staudruck das Schmiermittel durch die Bohrungen hindurch zwischen Rohraußenwand und Erdreich pressen. Für diese Schmierung kann jedoch auch eine kleine Druck-

Abb. 2 und

Abb. 4 eine andere Ausführungsform eines bei der Erfindung anwendbaren Rammschuhes.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist mit
1 eine Rohrfahrt oder ein Hohlbohrgestänge bezeichnet, welches an seinem unteren Ende mit einem 15 pumpe benutzt werden. Ferner ist auch vorgesehen, Rammschuh 2 versehen ist. Innerhalb der Bohrfahrt 2 die Rohre durch Hineinwerfen von Trockeneis so weit wird ein aus beliebig vielen massiven Stücken beste- abzukühlen, daß eine dünne, nasse Erdreichschicht gehendes Schlag- oder Schwerstangengestänge ange- friert, wodurch die Reibungszahl verringert wird, ordnet, dessen Einzelteile mittels Schwalbenschwanz Um ein Anfrieren zu verhindern, wird vorher eine oder bajonettartiger Verbindungen 4 miteinander ver- 20 tiefstockende Flüssigkeit in beschriebener Weise zwibunden sind und am Seil in die Rohrfahrt 1 ein- sehen Erdreich und Rohraußenwand gebracht. Im Begelassen wird. Die Rohrfahrt 1 wird mittels des darfsfalle kann nach der Erfindung auch weiter ge-Schlaggestänges 3 durch Hochziehen und Fallenlassen bohrt werden, ohne die Rohre weiter mitzunehmen, tiefer gerammt. Unten am Schlaggestänge befinden z. B. wenn das Gebirge fest genug ist (Braunkohle) sich eine Rutschschere 5 und ein Kernaufnahmerohr 6, 25 oder wenn wasserführende Feinsandschichten oder

welches je nach den Erfordernissen sich ganz im Hohlgestänge befindet oder daraus hervorragt. Das Hohlgestänge wird also unten statt oben mittels sehr langgestreckten Rammgewichtes gerammt. Sein Ge-

Ton zu durchteufen sind. Im letzten Falle werden unter 0° C abgekühlte tiefstockende Flüssigkeiten, die sich nicht mit Wasser mischen, in das Rohr gegossen, die z. B. mit Trockeneis vorher schon abgekühlt wur-

wicht kann durch Verwendung von mehr oder weniger 30 den und die auch im Bohrloch durch Hineinwerfen Stangen den Erfordernissen angepaßt werden. Dabei von Trockeneis weiter abgekühlt werden. Die Kühlkönnen sehr große Gewichte, je n,ach Lochtiefe und
verwendeter Stangenzahl, erreicht werden. Das Her

ausziehen und Einlassen des Innengestänges ist

flüssigkeitssäule wird so hoch gehalten, daß ihr Druck den Gebirgswasserdruck überwindet und beim Vordringen der Rammschappe, die auch unter 0° C unter

schnell durchführbar, weil es nicht geschraubt zu wer- 35 kühlt ist. bzw. beim Wiederhochziehen derselben in

den braucht, sondern die Verbindungen nur seitlich eingeschoben werden. Im Hohlgestänge können die Verbindungen sich nicht lösen.

Nach der Darstellung der Abb. 4 kann an Stelle

eines Kernrohres 6 auch eine durch den Rammschuh hindurchragende Stahlspitze 7 benutzt werden, welche größere Kiesel zur Seite drückt.

Um die Reibung zwischen Rammrohr und Gebirge zu verringern, sind die Verbindungsmuffen 8 tonnen-

förmig ausgebildet bzw. können sie mit besonderen 45 bindungssteile der Rohrabschnitte zur Einwirkung ge· Verdrängungswülsten versehen sein, die das Erdreich bracht werden können. Nach Abb. 2 ist zu diesem verdichten und weiter aufweiten als auf den Rohr- Zweck das massive Rammgestänge 3 mit Spreizverdurchmesser, so daß nur wenig Berührung und Reibung zwischen Rohr und Erdreich auftritt. Diese

das eben hergestellte Stück Bohrloch eindringt und die Wand gefriert. Eine zwangläufige Zirkulation ist nicht nötig, weil das kälteste Kühlmittel von selbst nach unten wandert.

Während in Abb. 1 und 4 die Verbindungen der einzelnen Teile des Rammgestänges lediglich schematisch angedeutet sind, zeigt Abb. 2, wie beispielsweise vom Rammgestänge nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Rammimpulse an mindestens einer Verbindungen 11 ausgestattet. Diese spreizen sich beim Aufschlag dadurch, daß die federnden Haltekrallen

Wirkung wird noch unterstützt durch keilförmige, 50 12 einer oberen Stange auf einer Ablaufschräge 13

längs oder nach einer Schraubenlinie verlaufende Rippen 9 auf der Rohraußenwand. Dabei wird nach der Erfindung das Rohr auch noch über Tag unter Verdrillungsspannung gehalten. Beispielsweise kann auf dem oberen Bohrrohrende ein Zahnrad mit Klinke, welche z. B. an einem kurzen Standrohr gelagert sein kann, verspannt sein, durch welches eine auf das Bohrrohr durch beliebige bekannte Mittel ausgeübte Verdrillungsspannung gespeichert werden kann. Als

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der darunter befindlichen Stange auflaufen, wobei sie sich an der Rohrinnenwand oder in den Verbindungsstößen festsetzen und an diesen Stellen ihren Schlagimpuls übertragen. Der Rohrstrang wird also an mehreren Stellen von unten nach oben zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgend abwärts gerammt, wodurch die Elastizität größerer Rohrlängen unwirksam gemacht wird.

Ein besonderer Vorteil des Bohrverfahrens besteht

Widerlager für die Sperrklinke können gegebenenfalls 60 erfindungsgemäß auch darin, daß beim Festwerden des

auch die Rippen 9 am äußeren Umfang der Bohrrohre Rammgestänges oder bei Brüchen desselben dieses

dienen. Durch den kurzen Schlagimpuls beim Auf- nie verlorengeht, sondern im Notfall immer durch

treffen der Schere wird die Reibung im Erdreich Ziehen des gesamten Rohrzeugs wiedergewonnen wer-

kurzzeitig überwunden und dann sofort anschließend den kann. Auch bei Brüchen des Rohres kann umge-

eine Verdrehung des Rohres durch die frei werdende 65 kehrt immer durch Einbau einer Krebsverbindung in

Verdrillungsspannung bewerkstelligt. Ferner ist das Rohr an geeigneten Stellen mit kleinen Bohrungen 10 versehen., welche durch die Rippen 9 verdeckt bzw. im Schutz der Rippen 9 angeordnet sind, so daß sie sich

den Rammstrang der untere, abgerissene Rohrteil wiedergewonnen werden.

Ferner kann das Bohrverfahren auch wirtschaftlich zur Herstellung von Pegellöchern benutzt werden,

nichi zusetzen können. Hierdurch kann zwischen Rohr 70 indem der gelochte Pegelstrang selbst als Hohl-

bohrgestänge benutzt wird und im Bohrloch verbleibt.

Ebenso können verkieste Rohrbrunnen hergestellt werden, wobei als besonderer Vorteil die genaue Gebirgserkennung und die Erkennung der Wasserführung der Schichten gegeben ist. Dabei wird das Hohlbohrgestänge mit größerem Durchmesser als Verkiesungsrohrfahrt benutzt.

Die Erfindung ist jedoch mit den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbei:Spielen keineswegs erschöpft, vielmehr können die ihr zugrunde liegenden Vorschläge konstruktiv noch in beliebig anderer Weise verwirklicht werden. Beispielsweise können die Bohrrohre auch durch eine elastische Schraubenfeder gebildet werden, welche sich bei der Ausübung des Schlages in der Achsrichtung dehnt und im Querschnitt verjüngt, um hierdurch kurzzeitig vom Gebirge frei zu werden. Fernerhin kann gegebenenfalls auch der in Abb. 4 dargestellte Rammkopf 2 an seinem äußeren Umfang mit Rippen oder Nuten versehen sein, um die Bohrarbeit zu unterstützen.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Bohrlöchern durch Einrammen einer aus einzelnen Rohrabschnitten zusammengesetzten Rohrfahrt mittels eines in der Rohrfahrt geführten Rammgestänges, das auf einen am unteren Ende der Rohrfahrt angeordneten Rammschuh aufschlägt, dadurch gekennzeichnet, daß vom Rammgestänge zusätzlich unterhalb der Oberkante der Rohrfahrt an mindestens einer Verbindungsstelle der Rohrabschnitte ein Rammimpuls auf der Stirnfläche des unteren Rohrabschnittes zur Einwirkung gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rammimpulse an den übereinanderliegenden Stellen von unten nach oben in unmittelbar zeitlicher Aufeinanderfolge zur Einwirkung gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzurammende Rohrfahrt über Tag in elastische Verdrillungsspannung versetzt und durch Sperrklinken oder ähnliche Mittel gehalten wird, um sich unter Wirkung der Rammimpulse im Erdreich drehend zu entspannen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch verdeckte Bohrungen ein Schmiermittel, wie Öl od. dgl., das in die Rohrfahrt eingedrückt wird, zwischen Rohraußenwand und Gebirge gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrfahrt im Innern mit bekannten Mitteln unterkühlt wird, nachdem ein tief stockendes Schmiermittel zwischen Rohraußenwand und Gebirge gebracht worden ist, so daß das Gebirge in einer dünnen Schicht gefriert, ohne an der Rohraußenwand zu haften.

6. Rohrfahrt zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohraußenwand ganz oder teilweise mit längs- oder schraubenförmigen Rippen versehen ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen schwerstangenartigen mehrteiligen Rammbär.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teile des Rammbären durch seitlich einschiebbare Schnellverbindungskupplungen miteinander verbunden sind, welche ihre Sicherung gegen Lösen durch die Innenwandung der Rohrfahrt erhalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 235 598, 239 525, 684, 421460, 655 522;

schweizerische Patentschrift Nr. 219 061;
USA.-Patentschriften Nr. 2 193 219, 2 313 625.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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