DE102010005264A1 - Chiselless drilling system - Google Patents
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Abstract
Besonders tiefe Bohrlöcher (14–30 km für 300°C und mehr) sind mit der jetzigen Technik sehr teuer oder nicht möglich. Dann, wenn 300°C überall wirtschaftlich erreicht werden können, können alte Kernkraftwerke und alte Kohlekraftwerke weiter verwendet werden, da dann der Dampf durch Erdwärme erzeugt wird. Dies liegt daran, dass bei Tiefbohrungen noch so gebohrt wird, wie vor 150 Jahren: Oben ist der Antrieb, unten der Bohrmeissel (Steuerung „von oben”). Stahlplatten können durch Wasserstrahlen hoher Geschwindigkeit zersägt werden. Ein Ring mit zahlreichen, im Regelfall schräg orientierten Düsen, z. B. alle zwei Millimeter eine Düse, bei zwei oder mehr Meter Durchmesser, aus denen Wasser mit sehr hohem Druck austritt, bewirkt, dass Gestein ringförmig zerkleinert wird. Düsen entlang Radien zerteilen den entstehenden Kern in z. B. drei Segmente, die vom Bohrgerät verpackt und an eine Fördereinrichtung übergeben werden. Diese fährt einige hundert Meter nach oben und übergibt ein Kernsegment an eine weitere Fördereinrichtung (Stafettenprinzip). Abwärts fahrend nimmt die Fördereinrichtung z. B. Wandsegmente und Ausrüstung mit. Strom, Wasser, Daten (LAN-Kabel) etc. findet sich in der Bohrlochwand. Die Arbeiten werden von Kameras etc. überwacht und durch Manipulatoren/Greifer ausgeführt. Bohrlochwand, Fördereinrichtungen, Bohrgerät und Rechner bilden ein Bohrsystem, mit dem so, ohne Bohrstrang und ohne Bohrmeissel, sehr grosse Tiefen rasch erreich werden können.Particularly deep boreholes (14–30 km for 300 ° C and more) are very expensive or not possible with the current technology. If 300 ° C can be reached economically anywhere, old nuclear power plants and old coal-fired power plants can continue to be used, since the steam is then generated by geothermal energy. This is because deep drilling is still carried out as it was 150 years ago: the drive is at the top, the drill bit at the bottom (control "from above"). Steel plates can be sawn by high speed water jets. A ring with numerous, generally obliquely oriented nozzles, e.g. B. every two millimeters a nozzle, with two or more meters in diameter, from which water emerges at very high pressure, causes rock to be crushed in a ring. Nozzles along radii split the resulting core into z. B. three segments that are packed by the drill and transferred to a conveyor. This travels up a few hundred meters and transfers a core segment to another conveyor system (relay principle). Driving down the conveyor takes z. B. Wall segments and equipment with. Electricity, water, data (LAN cable) etc. can be found in the borehole wall. The work is monitored by cameras etc. and carried out by manipulators / grippers. The borehole wall, conveyors, drilling rig and computer form a drilling system with which very great depths can be reached quickly without a drill string and without a drill bit.
Description
Kurzerläuterung gemäss Paragraph 10 (eigentliche Beschreibung danach folgend)Short explanation according to paragraph 10 (actual description afterwards)
(1) Bezeichnung der Erfindung: Meisselloses Bohrsystem(1) Description of the Invention: Chiselless drilling system
(2) Sonstige Angaben(2) Other information
- 1. Technisches Gebiet: Geologie: Tiefbohrtechnik1. Technical field: Geology: Deep drilling technology
- 2. Stand der Technik: Siehe (3). Verständnis: Ich bin selber Geologe.2. Prior art: See (3). Understanding: I'm a geologist myself.
- 3. Zugrunde liegendes Problem: Bisher, de facto weltweit, wird gebohrt wie vor 150 Jahren: Oben ist der Antrieb, unten der Bohrmeissel, dazwischen der Bohrstrang. Die Steuerung wird bei grossen Tiefen (14 Kilometer und mehr) oft unmöglich („die Bohrung läuft weg”). Der Bohrfortschritt ist langsam; hoher Meisselverschleiss etc., da der gesamte Bohrdurchmesser zerkleinert wird. Das Ziehen von Kernen ist extrem aufwändig (und selten), da dafür der gesamte Bohrstrang gezogen und wieder eingebaut werden muss. Bohrungen von z. B. 20 km Tiefe wurden deshalb noch nie gemacht. Sie sind konventionell vollkommen unwirtschaftlich, noch dazu bei grossen Durchmessern, z. B. zwei Metern und mehr. Bei hohen Temperaturen (300 Grad und mehr) kann der Bohrstrang erweichen. Das Erzeugen von Kraftwerksdampf an faktisch beliebigen Stellen („Bohren bis es heiss genug ist”) ist derzeit wirtschaftlich völlig unmöglich. Die Lösung: Die einzelnen Funktionen der Bohrung: Bohren, Transport des gebohrten Materials, Energieversorgung, Ausbau werden konzeptionell und mechanisch vollkommen getrennt. Es gibt keinen durchgehenden Bohrstrang mehr, es gibt keinen grossen Bohrmeissel: Gebohrt wird durch eine kleine Bohrmaschine, die autonom an der Bohrlochwand fährt. Die gebohrten Kerne werden am Ort (im Bohrloch) segmentiert und transportfertig verpackt (im Bohrloch, also auch in 10, 20 und ggf. mehr km Tiefe). Die Kerne werden in einem Stafettensystem nach oben gefahren (keine Unterbrechung von Transport und Bohren). Ausbauelemente werden in Gegenrichtung mit dem Stafettensystem nach unten gefahren. Energie und Wasser werden in der Bohrlochwand transportiert. Alles wird per LAN (LAN-Kabel in der Bohrlochwand) von Rechnern, ggf. Menschen am Rechner, gesteuert. Arbeiten (Einbau der Wandsegmente, ggf. Wartung) finden kameraüberwacht, ferngesteuert (Greifer, Manipulatoren) statt. Auf diese Weise können sehr grosse Tiefen mit sehr grossen Durchmessern sehr rasch erreicht werden. Sehr schnelles Bohren durch hunderte von Hochdruckdüsen aus denen Wasser mit Überschallgeschwindigkeit austritt. So kann wirtschaftlich Heissdampf für Kraftwerke (und auch für Hausheizungen, der Dampf kommt ja „freiwillig” nach oben, ohne zu pumpen) gewonnen werden. Mit einer Variation können auch sehr grosse Tiefen erreicht werden, um zum Beispiel Hochöfen durch Tiefbohrungen zu ersetzen. Die Erfindung ist mit dem Antiblockiersystem von Autos vergleichbar: Die Komponenten existierten vorher. Die Integration ergab eine völlig neue sehr nützliche Erfindung.3. Underlying problem: So far, de facto world-wide, is drilled as 150 years ago: Above is the drive, below the Bohrmeissel, in between the Bohrstrang. The control is often impossible at great depths (14 kilometers and more) ("the bore runs away"). The drilling progress is slow; high chisel wear, etc., because the entire drill diameter is crushed. The extraction of cores is extremely time-consuming (and rare), as it requires the entire drill string to be pulled and reinstalled. Bores of z. B. 20 km depth were therefore never made. They are conventionally completely uneconomical, even with large diameters, z. B. two meters and more. At high temperatures (300 degrees and more) the drill string can soften. The generation of steam at virtually any point ("drilling until it's hot enough") is currently completely impossible in economic terms. The solution: The individual functions of the drilling: Drilling, transport of the drilled material, energy supply, expansion are conceptually and mechanically completely separated. There is no longer a continuous drill string, there is no big drill bit: it is drilled by a small drilling machine, which drives autonomously at the borehole wall. The drilled cores are segmented on site (in the borehole) and packaged ready for transport (in the borehole, ie also in 10, 20 and possibly more km depth). The cores are driven up in a relay system (no interruption of transport and drilling). Expansion elements are driven in the opposite direction with the relay system down. Energy and water are transported in the borehole wall. Everything is controlled by LAN (LAN cable in the borehole wall) of computers, if necessary humans on the computer. Work (installation of the wall segments, if necessary maintenance) is camera-monitored, remotely controlled (grippers, manipulators). In this way very large depths with very large diameters can be achieved very quickly. Very fast drilling through hundreds of high-pressure nozzles from which water emerges at supersonic speed. For example, it is possible to extract hot steam economically for power stations (and also for house heating, the steam is "voluntarily" upwards without pumping). With a variation even very large depths can be achieved, for example, to replace blast furnaces by deep drilling. The invention is comparable to the antilock braking system of cars: the components existed before. The integration resulted in a completely new very useful invention.
- 4. Die Erfindung für die Schutz begehrt wird: Das „Meissellose Bohrsystem” wie beschrieben im Sinne des Gesamtsystems. Die Komponenten selber, z. B. Hochdruckdüsen, LAN-Kabel, Verpackungssysteme, Stafettensysteme sind für sich Stand der Technik und in den entsprechenden Gebieten, auch von ausserhalb der Geologie, beziehbar (Machbarkeit). Das neue ist das Bohrsystem als Gesamtheit für Tiefbohrungen. Untergeordnet wird auch Schutz begehrt für das gleiche Bohrsystem, wenn es für Tunnelbohrungen eingesetzt wird, sofern die Tunnel durch Kernbohrungen erzeugt werden (ein ganz wesentlicher Unterschied zu bisherigen Verfahren) und mindestens einen Durchmesser von ca. zwei Meter haben.4. The invention for protection is sought: The "Chiselless drilling system" as described in terms of the overall system. The components themselves, z. As high-pressure nozzles, LAN cables, packaging systems, Stafettensysteme are state of the art and in the corresponding fields, also from outside the geology, available (feasibility). The new is the drilling system as a whole for deep drilling. Also subordinated is protection sought for the same drilling system when used for tunnel boring, provided that the tunnels are produced by core drilling (a very significant difference from previous methods) and have at least a diameter of about two meters.
- 5. Gewerbliche Anwendbarkeit: Rasches Bohren mit grossen Durchmessern bis in grosse (14–20 und mehr Kilometer) und sehr grosse Tiefen. Gewerblicher Nutzen: Gewinnen von Heissdampf für alte Kohlekraftwerke und alte Kernkraftwerke (neue auch) in dem Wasser an praktisch beliebigen Stellen nach unten geleitet wird und Heissdampf heraufkommt, ebenso Dampf für Hausheizung (einschliesslich für Stadtteile): Lösen des Nuklearproblems (keine Kernkraftwerke mehr nötig, zumal die Vorräte an Natururan, „konventionell”, nur noch ca. 40 Jahre reichen), Lösen des CO2 Problems und natürlich Senken der Betriebskosten von Kraftwerken, da kein Brennstoff mehr benötigt wird.. Nebenaspekt: Rasches Bohren von Tunneln wenn die Technik horizontal angewendet wird.5. Industrial Applicability: Rapid drilling with large diameters up to large (14-20 and more kilometers) and very large depths. Commercial Benefits: Winning hot steam for old coal-fired power plants and old nuclear power plants (new ones too) in which water is routed down virtually anywhere and hot steam comes up, as well as steam for home heating (including neighborhoods): solving the nuclear problem (no nuclear power plants needed anymore, especially since the reserves of natural uranium, "conventional", only about 40 years are enough), solving the CO 2 problem and of course lowering the operating costs of power plants, since no more fuel is needed .. Side aspect: Rapid drilling of tunnels when the technology is horizontal is applied.
- 6. Vorteilhafte Wirkungen: Siehe (5)6. Advantageous effects: See (5)
- 7. Ausführung: Bezug der Komponenten von qualifizierten Komponentenherstellern: z. B. Düsen von Bosch, Betonsegmente von Betonfertigteilwerken, Pumpen, Motoren, Wärmeschutz etc. ebenso, Stafettensysteme von z. B. Herstellern aus der Verpackungsindustrie, Kameras, Greifer, Manipulatoren von entsprechenden Herstellern und Integration zum neuen Bohrsystem wie unten beschrieben. Umsetzung: Auftragsanstrebung nach Patenterteilung. Durch existierende Kraftwerksbetreiber (Abnahmegarantie des Heissdampfs) und vorhandenem (alten, z. B. stillgelegten) Kraftwerk/en werden Spezifikationen der Kunden für kraftwerksspezifische Dinge (keine Fehlentwicklungen) mitgeteilt. Damit werden Lieferanten angesprochen, die die Komponenten mit insolvenzfester Funktionsgarantie (also so, dass die Bank zufrieden ist) liefern können (also auch für 300–350°C). Damit wird eine Finanzierungszusage erzielt, so dass die Lieferanten die Komponenten dann bauen können. Bis zur Patenterteilung wird das System im Rechner im Sinne von Konstruktionszeichnungen vorbereitet. Sollten andere Finanzmittel eintreffen wird das System ggf. ohne Bankfinanzierung gebaut.7. Execution: Purchase of components from qualified component manufacturers: z. B. nozzles from Bosch, concrete segments of precast concrete plants, pumps, motors, thermal insulation, etc. as well, Stafettensysteme of z. As manufacturers from the packaging industry, cameras, grippers, manipulators from appropriate manufacturers and integration to the new drilling system as described below. Implementation: Ordering after granting the patent. Existing power plant operators (acceptance guarantee of hot steam) and existing (old, eg decommissioned) power plant (s) will inform the customer about the specifications of the power plant (no undesirable developments). This addresses suppliers who can deliver the components with an insolvency-proof functional guarantee (in other words, so that the bank is satisfied) (ie also for 300- 350 ° C). Thus, a financing commitment is achieved, so that the suppliers can then build the components. Until the patent is granted, the system is prepared in the computer in the sense of construction drawings. If other funds arrive, the system may be built without bank financing.
Beschreibungdescription
Problemstellungproblem
Tiefbohrungen, insbesondere kommende besonders tiefe Tiefbohrungen (14–20 km und mehr) sind mit der jetzigen Technik sehr teuer, sehr langwierig und manchmal (besonders tiefe Bohrungen, zum Beispiel um in Norddeutschland 300 und mehr Grad Celsius zu erreichen) bislang gar nicht möglich oder nicht wirtschaftlich.Deep drilling, especially coming deep wells (14-20 km and more) are very expensive with the current technology, very tedious and sometimes (especially deep holes, for example, to reach in northern Germany 300 and more degrees Celsius) so far not possible or not economical.
Das Erreichen von 300°C ist wirtschaftlich relevant: Dann, wenn 300°C überall problemlos wirtschaftlich erreicht werden können, können alte Kernkraftwerke und alte Kohlekraftwerke zum Teil weiterverwendet werden, da dann der Dampf durch die Erdwärme erzeugt wird: Einspeisen von Wasser in einem geschlossenen System nach unten, Heraufführen von Dampf, Anwenden eines Wärmetauschers und Verwenden der ganz normalen existierenden Kraftwerkstechnik – es geht nicht bei allen Kraftwerken aber bei etlichen. Bislang wurde hierfür nach besonders geeigneten Standorten gesucht – zum Beispiel im Oberrheingraben. Standorte wie der Oberrheingraben haben aber den Nachteil, dass, vereinfacht formuliert, geologisch bedingt, dort sehr viele Spannungen auftreten. Es kann dort nicht ausgeschlossen werden, dass in ganz seltenen Fällen, Bohrungen Spannungen auslösen, die dann zu Erdbeben führen (die ohnehin entstanden wären, aber einige Jahre später). Auch aus diesem Grund ist es sinnvoll, dort zu bohren, wo die Kraftwerke sind – in „kalten” Gebieten (z. B. Nordwestdeutschland, Skandinavien) eben entsprechend tiefer.The achievement of 300 ° C is economically relevant: Then, if 300 ° C anywhere can be easily achieved economically, old nuclear power plants and old coal power plants can be partially reused because then the steam generated by the geothermal energy: feeding water in a closed Lowering the system, introducing steam, using a heat exchanger and using the very normal existing power plant technology - not all power plants, but quite a few. So far, this has been searched for particularly suitable locations - for example in the Oberrheingraben. However, locations such as the Upper Rhine Graben have the disadvantage that, to put it simply, geologically, there are very many tensions. It can not be ruled out that in very rare cases, boreholes will cause tensions that will lead to earthquakes (which would have occurred anyway, but some years later). For this reason too, it makes sense to drill where the power plants are - in "cold" areas (eg Northwest Germany, Scandinavia) just lower accordingly.
Eine Ursache der technischen Probleme liegt darin, dass bei Erdölbohrungen und anderen Tiefbohrungen konzeptionell noch so gebohrt wird, wie vor 150 Jahren: Oben ist der Antrieb, unten der Bohrmeissel und die gesamte Bohrung wird „von oben” gesteuert, also auch hinsichtlich der mechanischen „Steuerung des Bohrkopfes” (Ablenkung u. a.).A cause of the technical problems lies in the fact that with oil wells and other deep wells conceptual drilling is still boring like 150 years ago: Above is the drive, down the drill bit and the entire bore is controlled "from above", thus also with regard to the mechanical " Control of the drill head "(distraction, etc.).
Auch entstehen Kosten dadurch, dass das Gestein im Bohrlochdurchmesser komplett, also auf der ganzen Fläche des Bohrlochs, zerkleinert wird (Energieaufwand, Meisselverschleiss) und durch eine Spülung nach oben hochgepumpt wird. Dann, wenn bei einem gegebenem Durchmesser z. B. nur ein Bruchteil des Gesteins zerkleinert werden muss, entsteht, aufgrund des geringeren Energieaufwandes, auch nur ein Bruchteil der Kosten. Ausserdem geht es natürlich wesentlich schneller – Tiefen, in denen in Nordwestdeutschland 300°C herrschen, können so viel rascher erreicht werden (z. B. in ein bis drei Wochen, später weniger). Es können so an einem Kraftwerksstandort z. B. 20–30 Bohrungen abgeteuft werden, sodass für ein Grosskraftwerk die nötige Menge Heissdampf entsteht. Dies bewirkt, dass bestehende Investitionen (alte Kernkraftwerke, alte Kohlekraftwerke) kostengünstig weiter genutzt werden können. Wichtiger Effekt: Wenn Tiefbohrungen bis zum Erreichen von 300 und mehr Grad Celsius praktisch „überall” wirtschaftlich durchgeführt werden können, kann auf die bekannten Hochtemperaturgebiete und deren geologisch bedingte Probleme verzichtet werden. Dort, wo jetzt schon Kraftwerke in Betrieb sind (z. B. Ruhrgebiet, Hamburg, Schweden), werden auch die Tiefbohrungen niedergebracht. Die überwiegend existierenden Kraftwerke bekommen den Dampf dann über einen Wärmetauscher, also in der Qualität, auf die die entsprechenden Turbinen ausgelegt sind.Costs also arise in that the rock in the borehole diameter completely, so on the whole surface of the borehole, is crushed (energy expenditure, chisel wear) and pumped up by a flushing. Then, if at a given diameter z. B. only a fraction of the rock must be crushed arises, due to the lower energy consumption, even a fraction of the cost. In addition, it goes much faster, of course - depths in northwestern Germany of 300 ° C can be reached much faster (eg in one to three weeks, later less). It can be at a power plant location z. For example, 20-30 holes are drilled so that the necessary amount of hot steam is generated for a large power plant. This means that existing investments (old nuclear power plants, old coal-fired power plants) can continue to be used cost-effectively. Important effect: If deep wells can be practically carried out "economically" up to 300 and more degrees Celsius, the well-known high-temperature areas and their geologically-related problems can be dispensed with. Where now already power plants are in operation (eg Ruhrgebiet, Hamburg, Sweden), the deep wells are drilled. The predominantly existing power plants then receive the steam via a heat exchanger, ie in the quality to which the corresponding turbines are designed.
Die Lösung besteht darin, dass bestehende als funktionierend erkannte Techniken, auch von ausserhalb der Geologie, so integriert werden, dass ein völlig neues System (Erfindungshöhe) entsteht.The solution is to integrate existing technologies that are recognized as functioning, even from outside geology, in such a way that a completely new system (inventiveness) is created.
Die Lösung ist patentrechtlich somit vergleichbar dem Anti-Blockiersystem bei Autos: Die einzelnen Elemente (Sensoren für die Drehgeschwindigkeit der Räder, Steuerung des Bremsdrucks etc.) waren lange vorher schon vorhanden; die Integration war dann eine komplett neue Erfindung. Da bislang „noch die gesamte Welt” bei Tiefbohrungen mit Bohrmeisseln bohrt, ist die Höhe der Erfindung belegt. Auch belegt die Tatsache, dass derzeit an den Neubau von Kohlekraftwerken gedacht wird, statt an die Umrüstung des dampfseitigen Teils auf geothermisch erzeugten Dampf, dass die Lösung für Fachleute keinesfalls naheliegend ist.The solution is patentable comparable to the anti-lock braking system in cars: the individual elements (sensors for the rotational speed of the wheels, control of the brake pressure, etc.) were long before already available; the integration was then a completely new invention. Since so far still "the whole world" drills with deep holes with drill bits, the height of the invention is proven. Also, the fact that coal-fired power plants are currently being planned instead of converting the steam-side part to geothermal steam proves that the solution is by no means obvious to those skilled in the art.
Lösungsolution
Stahlplatten können durch Wasserstrahlen hoher Geschwindigkeit zersägt werden. Für das Zersägen von Gestein in Steinbrüchen wird dieses zuweilen auch berichtet. Auch können in Wasserstrahlen hohen Drucks (und hoher Geschwindigkeit, z. B. Überschallgeschwindigkeit) ausserhalb der Düsen, Körner (z. B. Quarzkörner) eingespeist werden, sodass die abradierende Wirkung verstärkt wird.Steel plates can be sawn by high-speed water jets. For the sawing of rocks in quarries this is sometimes reported. Also, in water jets of high pressure (and high speed, eg, supersonic speed) outside the nozzles, grains (eg, quartz grains) may be fed, so that the abrading effect is enhanced.
Ein Ring mit zahlreichen Düsen, z. B. alle zwei Millimeter eine Düse, bei zwei oder mehr Meter Durchmesser, aus denen Wasser mit sehr hohem Druck austritt, bewirkt, dass Gestein ringförmig initial zerkleinert wird. Die Düsen können beweglich sein oder fest. Bei festen Düsen können die Wasserstrahlen senkrecht verlaufen oder im Regelfall schräg. Das sukzessive Absenken des Rings und die Neigung der Düsen bewirkt dann eine ringförmige Zerkleinerung des Gesteins. Insbesondere im Fall fester Düsen können sich auch je zwei oder mehr benachbarte schräge Wasserstrahlen kreuzen. Natürlich kann auch die Richtung der Wasserstrahlen steuerbar sein, sei es durch bewegliche Düsen oder durch einen zweiten Strahl oder steuerbare Ablenkkörper im Strahl.A ring with numerous nozzles, z. B. every two millimeters a nozzle, at two or more meters diameter, from which water exits at very high pressure, causing rock is initially crushed annular. The nozzles can be mobile or solid. For fixed nozzles, the Water jets are vertical or inclined as a rule. The successive lowering of the ring and the inclination of the nozzles then causes an annular crushing of the rock. Especially in the case of fixed nozzles, two or more adjacent oblique water jets may intersect each other. Of course, the direction of the water jets can be controlled, either by moving nozzles or by a second jet or controllable deflecting in the beam.
Das ringförmig zerkleinerte Gestein, z. B. einige Millimeter, wird sofort abgesaugt, der Ring wird weiter abgesenkt. Es wird also, nach Art der Kernbohrmaschinen, nur der Gesteinsring zerkleinert, nicht der gesamte Durchmesser. Das abgesaugte Gestein wird entweder lokal in einem Tank gespeichert und später (s. u.) zusammen mit dem Kern nach oben gefahren; alternativ wird es sofort nach oben gepumpt, sei es in ein Rohr/einen Schlauch in der Bohrlochwand oder einen Tank weiter oben oder direkt nach oben (letzteres insbesondere am Beginn der Bohrung).The annular crushed rock, z. B. a few millimeters, is sucked off immediately, the ring is lowered further. Thus, according to the type of core drilling machines, only the rock ring is crushed, not the entire diameter. The extracted stone is either stored locally in a tank and later (see above) moved together with the core upwards; alternatively, it is immediately pumped upwards, be it in a tube / tube in the borehole wall or a tank higher up or straight up (the latter especially at the beginning of the bore).
Zusätzlich zum Ring können (Phase eins: in der Regel) radial (zum Beispiel drei Radien in 120° Abstand, in der Art eines „Mercedes-Sterns”) weitere Düsen angeordnet sein, z. B. durchaus pro Radius einige zehn bis einige hundert Düsen. Diese senken sich mit dem Ring ab, so dass drei Segmente mit Höhe h (z. B. 10 Meter) und 120 Grad Kreisanteil entstehen.In addition to the ring can (phase one: usually) radially (for example, three radii at 120 ° distance, in the manner of a "Mercedes star") be arranged more nozzles, z. For example, per radius of a few tens to a few hundred nozzles. These lower with the ring, so that three segments with height h (eg 10 meters) and 120 degrees circle share arise.
Dann, wenn eine intermediäre Zieltiefe (z. B. weniger als 5, 5, 10 oder mehr Meter) erreicht ist, wird durch weitere Düsen unten vom Ring nach innen, z. B. nach Art der Schliessvorrichtung einer Kamera, das z. B. zehn Meter lange Gesteinsstück vom Gesteinsverband „abgeschnitten.” (ebenfalls mit dicht angeordneten Düsen).Then, when an intermediate target depth (eg, less than 5, 5, 10, or more meters) is reached, further nozzles at the bottom of the ring, e.g. B. on the type of closing device of a camera, the z. B. ten-meter-long piece of rock from the rock formation "cut off." (Also with densely arranged nozzles).
Die drei Segmente a 120 Grad und zum Beispiel zehn Meter Länge werden dann nacheinander „verpackt” oder „unverpackt” einschliesslich „teilweise verpackt” nach oben befördert (s. u.).The three segments, 120 degrees and, for example, ten meters long, are then successively conveyed "packed" or "unpacked" including "partially packed" (see above).
Im Fall der ersten ca. 100 Meter werden die Stücke im Regelfall direkt, ohne Unterbrechung, nach oben befördert. Bei tieferen Bohrungen (ca. 100 Meter bis 20 oder mehr Kilometer) werden die Stücke einen Betrag nach oben befördert (z. B. weniger als 100, 100–200 oder mehr m) und dann einer weiteren Fördereinrichtung übergeben. Diese fährt das Gesteinsstück wieder 100 m (weniger oder mehr) nach oben. Nach Übergabe an die jeweils höhere Fördereinrichtung fährt sie dann wieder herunter und nimmt das nächste Gesteinsstück (das nächste Segment von z. B. 10 m Länge, z. B. 2 m Radius (einschliesslich weniger als 2 m, oder mehr als 2 m) und (z. B.) ca. 120 Grad Winkel) entgegen.In the case of the first 100 meters, the pieces are usually transported directly, without interruption, upwards. For deeper holes (about 100 meters to 20 or more kilometers), the pieces are conveyed up an amount (eg less than 100, 100-200 or more meters) and then transferred to another conveyor. This moves the piece of rock upwards again 100 m (less or more). After transfer to the respective higher conveyor, it then moves down again and takes the next piece of rock (the next segment of eg 10 m length, eg 2 m radius (including less than 2 m, or more than 2 m) and (eg) about 120 degrees angle).
Die Fördereinrichtung fährt an den Wänden des Bohrlochs, sei es durch metallene Zahnstangen, sei es durch „Zahnstangen”, die Teil der Bohrungsverkleidung sind (z. B. drei, jeweils im Beton der Auskleidungssegmente gegossen), sei es durch Reibung oder andere Verfahren. Im Fall eines Wasser- oder dampfgefüllten (Gasdruck) Bohrlochs ist natürlich auch Auftrieb als alleiniges oder zusätzliches Auftriebsmittel/partielles Antriebsmittel für die Fördergeräte denkbar. Derartige Stafettensysteme sind im Bereich „Handhabungstechnik” „Stand der Technik” (also beziehbar). Im Bereich Bohrungen und Tiefbohrungen ist dies völlig neu. Dies begründet den Vergleich mit dem Anti-Blockiersystem bei Autos.The conveyor travels along the walls of the well, whether through metal racks, through "racks" that are part of the bore lining (eg, three, each poured into the concrete of the lining segments), whether by friction or other methods. In the case of a water- or steam-filled (gas pressure) borehole, of course, buoyancy is also conceivable as the sole or additional buoyancy means / partial drive means for the conveying devices. Such Stafettensysteme are in the field of "handling technology" "state of the art" (ie available). This is completely new in the field of drilling and deep drilling. This justifies the comparison with the anti-lock system in cars.
Die Fördereinrichtungen werden entweder durch Kabel mit Energie versorgt (nach zum Beispiel je 100 m Bohrfortschritt wird ferngesteuert ein 100 m langes Stück Kabel verlegt, z. B. mit Steckkontakten; ferngesteuerte Systeme (z. B. ROVs, auch mit Greifern und Kameras) sind in der Geologie Stand der Technik, oder durch Hochleistungskondensatoren (2500 F oder mehr sind Stand der Technik) oder sie werden passiv, durch das Gewicht des herabzutransportierenden Wassers, bewegt. Kombinationen von Methoden sind auch denkbar.The conveyors are either powered by cables (for example, after every 100 m drilling progress, a 100 m long piece of cable is laid remotely, eg with plug contacts, remote-controlled systems (eg ROVs, also with grippers and cameras) in geology state of the art, or by high performance condensers (2500 F or more are prior art) or they are passively moved by the weight of the water to be transported .. Combinations of methods are also conceivable.
Das Wasser wird entweder in Schläuchen, bei höheren Temperaturen in Rohren transportiert oder in Behältern stafettenartig nach unten.The water is either transported in hoses, at higher temperatures in pipes or in containers like a relay down.
Im Fall von Behältern können diese so dimensioniert sein, dass ein geeignet kurzes Gesteinssegment des jeweils tieferen Fördergerätes durch das Gewicht des Wassers des jeweils höheren Fördergerätes nach oben gezogen wird. Es muss dann zwar ein Antrieb vorhanden sein (z. B. für Notfälle oder eine ferngesteuerte manuelle Justierung der Übergabe) aber er benötigt meistens keinen Strom (Kostensenkung).In the case of containers, these can be dimensioned so that a suitably short rock segment of the respective lower conveyor is pulled upwards by the weight of the water of the respective higher conveyor. Although a drive must be present (eg for emergencies or a remote-controlled manual adjustment of the transfer), it usually requires no power (cost reduction).
Im Falle von Schläuchen/Rohrleitungen, z. B. alle 100 m ferngesteuerter ggf. automatischer Einbau eines Schlauchsegments/Rohrsegments in die Wand, entsteht alleine hydrostatisch schon in mittleren Tiefen (einige Kilometer) ein Druck, der einen Wasseraustritt aus den Düsen mit Überschallgeschwindigkeit ermöglicht. In diesem Fall koppelt das Bohrgerät (o. a. „Ring”) an das untere Rohrsegment/den unteren Schlauch (Schlauch im Sinne Hydraulikschlauch) an und die hohe Wasseraustrittsgeschwindigkeit entsteht ohne Energieaufwand.In the case of hoses / pipes, z. B. every 100 m remotely controlled possibly automatic installation of a hose segment / pipe segment in the wall, hydrostatic arises even at medium depths (a few miles), a pressure that allows water to escape from the nozzle at supersonic speed. In this case, the drill (or a "ring") connects to the lower pipe segment / hose (hose in terms of hydraulic hose) and the high water outlet speed arises without energy.
Im Fall des Wassertransports durch Behälter (Entleeren des jeweils höheren Behälters in den des tieferen Fördergerätes, ggf. zeitnahes/zeitgleiches Übergeben der Kondensatoren/Laden/Entladen der Kondensatoren) sind im Bohrgerät selber entsprechend leistungsfähige Pumpen nötig. Pumpen und Düsen sind Stand der Technik. Die Abschirmung gegen Hitze ebenfalls.In the case of water transport through containers (emptying of the respective higher container in the lower conveyor, possibly timely / simultaneous transfer of the capacitors / charging / discharging of the capacitors) correspondingly powerful pumps are required in the drill itself. pump and nozzles are prior art. The shield against heat as well.
Da in vielen Fällen in geringen und mittleren Tiefen (Oberfläche bis einige Kilometer) auch Festgestein nicht „durchgehend fest” ist, sondern z. T. „bröckelig” (z. B. eingeschaltete Tonlagen in Sandstein, Aschelagen in Basalt, Mylonitzonen auch in sehr tiefen Situationen, z. B. 60 km) kann nach Bedarf beim Bohren selbst eine feste oder biegsame Folie um die jeweiligen ca. 120 Grad Segmente gezogen werden. Wird das Gestein am jeweiligen Abschnittsende „abgeschnitten” kann, je nach Stand der Technik im Bereich Förder- und Handhabungstechnik, mit dem abschneidenden „Ring” die „Folie” unten um das Segment zugezogen werden, ein mechanischer „Ring” (nach Art des Verschlusses von Fotokameras) sich schliessen oder andere Verfahren angewandt werden. Das abgesaugte zerkleinerte Gestein des Aussenrings und der einzelnen Radien, das sich nach einem Bohrabschnitt in einem Behälter befindet (s. o.) wird dann in einem entsprechenden Behälter der Fördereinrichtungen übergeben. Ein leerer Behälter wird übernommen. Andere Verfahren, bei denen das Material von Behälter zu Behälter gepumpt wird oder in einem Rohr in z. B. Betonsegmenten der Bohrlochwand nach oben gepumpt wird, sind auch denkbar (z. B. durch mehrere leistungsfähige Betonpumpen zum Beispiel in der Bohrlochwand).As in many cases in low and medium depths (surface up to a few kilometers) and solid rock is not "solid throughout", but z. T. "friable" (eg tuned pitches in sandstone, ash layers in basalt, Mylonitzonen also in very deep situations, eg 60 km) can if necessary even when drilling a firm or flexible film to the respective approx Degrees segments are drawn. If the rock "cut off" at the respective end of the section, depending on the state of the art in the field of conveying and handling technology, with the cutting "ring" the "film" are pulled down to the segment, a mechanical "ring" (on the type of closure cameras) or other procedures. The extracted crushed rock of the outer ring and the individual radii, which is located after a drill section in a container (see above) is then transferred in a corresponding container of the conveyors. An empty container is taken over. Other methods in which the material is pumped from container to container or in a tube in z. B. concrete segments of the borehole wall is pumped up, are also conceivable (eg., By several powerful concrete pumps, for example in the borehole wall).
In der Realität werden statt Alternativen, ferngesteuert, jeweils ein oder mehrere Lösungen parallel/überlappend eingesetzt.In reality, instead of alternatives, remotely controlled, one or more solutions are used in parallel / overlapping.
Bohrgerät und Fördergeräte enthalten Kameras, ggf. auch mit verschiedenen Spektralbereichen. Ebenso enthalten sie Manipulatoren/Greifer. Auf diese Weise kann z. B. lockeres Gestein, das aus einer Folie herausgerutscht ist, gezielt abgesaugt, gezielt zerkleinert oder in eine weitere Folie befördert werden. Unter „Folie” wird hierbei alles „reissfeste biegsame” verstanden. Es können natürlich auch Metalle sein. Statt „Folien” können auch Festkörper (Metall”zylinder”, Keramik”zylinder”) von ca. 120 Grad Bogensegment eingesetzt werden. Die Beschränkung auf z. B. ca. 120 Grad hat zur Folge, dass auf- und abwärtsfahrende Lasten (Gesteinssegmente, Wasser, Werkzeug (z. B. neue Düsen), Quarzkörner) problemlos bei der Übergabe von einem Fördergerät zum nächsten aneinander vorbei können. Die Anfertigung von solchen Fördergeräten (stafettenartige Übergabe, auch mehrere Komponenten, auch mit Kameras und Greifern) ist im Fachgebiet Handhabungstechnik möglich (Stand der Technik, technische Machbarkeit). Der Einsatz im Bohrloch (Ersetzen von z. B. Bohrstrang und Spülung, Erfindungshöhe) ist vollkommen neu.Drill and conveyors contain cameras, possibly also with different spectral ranges. They also contain manipulators / grippers. In this way, z. B. loose rock that has slipped out of a slide, specifically aspirated targeted crushed or transported in another slide. By "foil" is meant here all "tear-resistant flexible". They can of course be metals. Instead of "foils" also solid bodies (metal "cylinder", ceramic "cylinder") of about 120 degrees arc segment can be used. The restriction to z. B. about 120 degrees has the consequence that up and down moving loads (rock segments, water, tools (eg new nozzles), quartz grains) can easily pass each other in the transfer of a conveyor to the next. The preparation of such conveyors (stafettenartige transfer, even several components, including cameras and grippers) is in the field of handling technology possible (prior art, technical feasibility). The use in the borehole (replacement of eg drill string and mud, invention height) is completely new.
Es können auch alle ca. 1000 m in die Bohrlochwand Aussparungen errichtet werden (gleiche Technik wie beim Bohren). Aufwärtsfahrende Kerne können dann unsegmentiert passieren, da abwärtsfahrende Materialien (Wasser, Wandsegmente) temporär in der Aussparung zwischengelagert werden. Dies ist aus dem Bereich „Handhabungstechnik” beziehbar. In Tiefbohrungen ist dies völlig neu. Die „Aussparungen” erhalten dann eine Form, die dem Gesteinsdruck angepasst ist. Im oberen Teil der Bohrung dürfte das so gut wie sicher machbar sein. Im unteren Teil der Bohrung muss dies fallspezifisch gehandhabt werden.It can also be built about 1000 m in the borehole wall recesses (same technique as drilling). Upward-moving cores can then pass unsegmented, since materials traveling downwards (water, wall segments) are temporarily stored in the recess. This can be obtained from the field of "handling technology". In deep wells this is completely new. The "recesses" then get a shape that is adapted to the rock pressure. In the upper part of the hole that should be almost certainly feasible. In the lower part of the hole, this must be handled case-specifically.
Dann, wenn überkritische Bedingungen erreicht sind, also Tiefen mit Temperaturen, bei denen Wasser durch Druck nicht mehr zu verflüssigen ist, können statt Wasser andere Flüssigkeiten verwendet werden. Auch können vorher schon dem Wasser (einschliesslich den anderen Flüssigkeiten) Stoffe beigegeben werden, die den Siedepunkt nach oben verschieben. Dies ist Stand der Technik. So können auch sehr hohe Temperaturen erreicht werden – derzeit erwartet bis ca. 600°C. Kameras, Metallzylinder statt Folien, ggf. Keramikzylinder, Düsen müssen im Hochtemperaturfall (über ca. 350°C) gut isoliert bzw. zusätzlich aktiv gekühlt werden. Dies ist, da die mechanischen Kräfte gering sind, machbar.Then, when supercritical conditions are reached, ie depths with temperatures at which water is no longer liquefied by pressure, other liquids can be used instead of water. It is also possible to add substances to the water (including the other liquids) that shift the boiling point upwards. This is state of the art. So even very high temperatures can be achieved - currently expected to about 600 ° C. Cameras, metal cylinders instead of foils, possibly ceramic cylinders, nozzles must be well insulated in high-temperature conditions (above approx. 350 ° C) or additionally actively cooled. This is feasible because the mechanical forces are low.
Das Bohrloch selbst (die Bohrlochwand) wird durch Segmente von ca. 120° Bogen ferngesteuert (einschliesslich halbautomatisch und/oder automatisch) ausgekleidet. In diesen Auskleidungen, zum Beispiel Betonsegmente, können Zahnstangen (z. B. ebenfalls aus Beton) sein, an denen die Fördergeräte und das Bohrgerät herab und herauf fahren. In diese Segmente können Rohre eingelassen sein (zum Führen des Wassers und ggf. abgesaugten Bohrkleins des Rings/der Radien). Gleiches gilt für Stromzuführungen, Datenkabel, Antennenkabel (zur Steuerung der Fördergeräte und des Bohrgerätes, die jeweils „letzten Meter” zwischen Gerät und Wand z. B. durch WLAN überbrückt, biegsames Kabel ist auch möglich). Ebenfalls können Aussparungen für Kabel, die jeweils z. B. alle hundert Meter, nach einem solchen Abschnitt ferngesteuert eingebaut werden, vorhanden sein (Einbau mit Geräten, die an den Fördergeräten befestigt sind und, z. B. durch Kameras unterstützt, von einem Rechner aus gesteuert eingebaut werden); dies ist in Teilen der Geologie (z. B. Offshore) Stand der Technik. Im Falle der Betonsegmente besteht Temperaturresistenz bis in hohe Temperaturbereiche. Es können auch andere Materialien (Keramik, z. B. für sehr hohe Temperaturen), Metalle (für mittlere Temperaturen), und z. B. Kunststoffe (für niedrige Temperaturen) verwendet werden.The borehole itself (the borehole wall) is lined by segments of approximately 120 ° arc remotely controlled (including semi-automatic and / or automatic). In these linings, for example concrete segments, racks (for example also made of concrete) may be where the conveyors and the drill drive down and up. Pipes can be embedded in these segments (for guiding the water and any extracted cuttings of the ring (s)). The same applies to power supply lines, data cables, antenna cables (for controlling the conveyors and the drilling rig, which bridges the "last meter" between the device and the wall, eg via WLAN, flexible cable is also possible). Also, recesses for cables, each z. B. be installed remotely controlled after such a section every hundred meters (installation with devices that are attached to the conveyors and, for example, supported by cameras, are installed by a computer controlled); this is state of the art in parts of geology (eg offshore). In the case of the concrete segments, temperature resistance exists up to high temperature ranges. Other materials (ceramics, eg for very high temperatures), metals (for medium temperatures), and z. As plastics (for low temperatures) can be used.
Ist die geplante Endtiefe für z. B. 350°C erreicht (in Nordwestdeutschland, zum Ersetzen des nuklearen Teils von Kernkraftwerken können dies durchaus 20 km sein), werden, ferngesteuert, in das Bohrloch Rohrsegmente für Wasser (abwärts) und Heissdampf (aufwärts) eingebaut. Wird zur Beleuchtung (und für die Kameras) nicht nur normales sichtbares Licht verwendet sondern z. B. polarisiertes Licht (gegen Streuung durch Wassertropfen/„Dampftropfen”), aktive Infrarotbeleuchtung (auch ggf. polarisiert), kurzwellige elektromagnetische Wellen („Radar”) u. a. m. sind Partikel oder Tropfen im Bohrloch (falls es mit Dampf gefüllt ist, z. B. durch von oben herabtropfendes Grundwasser) kein Problem. Da alle oder viele Arbeiten ferngesteuert (einschliesslich halbautomatisch und/oder automatisch) durchgeführt werden, werden so die bei Tiefbohrungen hohen Personalkosten deutlich gesenkt: weniger Gehälter, da weniger Personal, aber auch weniger Zuschläge (z. B. Tagegelder) und weniger verbundene Kosten (z. B. Wohncontainer).Is the planned final depth for z. 350 ° C (in North-West Germany, this may well be 20 km to replace the nuclear part of nuclear power plants), pipe segments for water (down) and hot steam (up) are installed remotely in the well. Is used for lighting (and for the cameras) not only normal visible light but z. B. polarized light (against scattering by drops of water / "steam drops"), active infrared lighting (also possibly polarized), short-wave electromagnetic waves ("radar") u. a. m. Particles or drops in the borehole (if filled with steam, eg from groundwater dripping from above) are not a problem. Because all or many tasks are performed remotely (including semi-automatically and / or automatically), the high personnel costs of deep drilling are significantly reduced: fewer salaries, less staff, but also less surcharges (eg daily allowances) and less associated costs ( eg residential containers).
Oben wird der Dampf dann durch einen Wärmetauscher geleitet, so dass das Kraftwerk konventionellen, unverschmutzten Dampf bekommt. Der genutzte Dampf kann dann entweder weiter zur Hausbeheizung verwendet werden (weitere Wärmetauscher) und dann deutlich abgekühlt, z. B. als Wasser, nach unten geleitet werden oder direkt nach unten geleitet werden.The top of the steam is then passed through a heat exchanger, so that the power plant gets conventional, unpolluted steam. The steam used can then either continue to be used for domestic heating (more heat exchanger) and then significantly cooled, z. B. as water, are directed down or directed directly down.
Wird darauf geachtet, dass in überwiegend tektonisch ruhigen Gebieten gebohrt wird (also z. B. nicht im Oberrheingraben) und in isolierte Schollen (also in Blöcke, die zwar von Störungen umgeben sind, aber so, dass kaum eine durchbohrt wird) können auch keine Zweifelsfälle bzgl. des Auslösens schon existierender Spannungen („Erdbeben”) entstehen.Care is taken that drilled in predominantly tectonically quiet areas (ie not in the Upper Rhine Graben) and in isolated floes (ie in blocks that are surrounded by disturbances, but so that hardly one pierced) can not Doubts regarding the triggering of already existing voltages ("earthquakes") arise.
Bohrtechnisch sind natürlich auch weitere abgelenkte Bohrungen möglich. Der Nachteil ist hierbei, dass die Ablenkungen sehr früh erfolgen müssen (z. B. in 3–5 km Tiefe), da sonst durch die Auflast sich das abgelenkte Bohrloch verformt (Gestein überträgt kaum Zugspannungen).Of course, further deflected holes are also possible by drilling. The disadvantage here is that the distractions have to be made very early (eg at a depth of 3-5 km), otherwise the load will deform the deflected borehole (rock hardly transmits tensile stresses).
Da dieses Bohrverfahren sehr schnell ist (ein bis einige Kilometer pro Tag sind möglich, Flaschenhals wird die Fördertechnik sein), werden nur vertikale Bohrungen empfohlen.Since this drilling process is very fast (one to several kilometers per day are possible, bottleneck will be the conveyor technology), only vertical holes are recommended.
Die Zahnstangen in den Bohrlochwänden stellen sicher, dass die Rohre für den Dampf auch ferngesteuert gewartet werden können. Grosse Durchmesser, z. B. vier Meter, sind hiermit auch kein Problem.The racks in the borehole walls ensure that the tubes for the steam can also be serviced remotely. Large diameter, z. B. four meters, are hereby no problem.
Auch können so Tunnel gebohrt werden. Bislang wird, auch im High-End Bereich (Maschinen von Herrenknecht), stets die gesamte Fläche zerkleinert. Wird nur ein Ring in Segmenten von z. B. 120 Grad gebohrt und werden die einzelnen Segmente „nach hinten” ferngesteuert (einschliesslich halbautomatisch, vollautomatisch) herausgezogen, geht es schneller.Also tunnels can be drilled. So far, even in the high-end sector (machines from Herrenknecht), the entire surface is always crushed. If only one ring in segments of z. B. 120 degrees drilled and the individual segments "backwards" remotely controlled (including semi-automatic, fully automatic) pulled out, it goes faster.
Für Fragen der Messung von Erdbeben und deren Bedingungen (Bestücken der seismogenen Zone mit Instrumenten) ist dieses Verfahren auch geeignet. Die seismogene Zone (z. B. vor Japan) liegt so tief, dass es warm genug ist, dass sich Lockergestein in Festgestein wandeln konnte. Die seismogene Zone ist aber auch so „kalt” (z. B. ca. 600°C) dass das Gestein noch nicht plastisch (also fest) ist, so dass überhaupt Erdbeben entstehen können.This procedure is also suitable for questions concerning the measurement of earthquakes and their conditions (equipping the seismogenic zone with instruments). The seismogenic zone (eg, off Japan) is so deep that it is warm enough that loose rock could change into hard rock. The seismogenic zone is also so "cold" (eg, about 600 ° C) that the rock is not yet plastic (ie solid), so that earthquakes can occur at all.
Mit diesem Verfahren, auch wenn zum Ausbau der Bohrlochwand dann besondere Kosten erforderlich sind, können auch diese extremen Tiefen erreicht werden.With this method, even if special costs are required for the development of the borehole wall, even these extreme depths can be achieved.
Claims (1)
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CN109723384B (en) * | 2019-01-29 | 2021-03-16 | 中国建筑第七工程局有限公司 | Pipe-following well-forming dewatering construction method |
CN112360341B (en) * | 2020-09-27 | 2021-12-24 | 电子科技大学 | Machine learning-based sliding directional drilling tool face state identification method |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013005857A1 (en) | 2013-04-08 | 2014-10-09 | Schwindt Hydraulik Gmbh | Method for the chisel-free creation of wells for deep drilling and chisel-free drilling system for carrying out the method |
WO2014166467A2 (en) | 2013-04-08 | 2014-10-16 | Schwindt Hydraulik Gmbh | Method for the chisel-less formation of boreholes for deep bores and chisel-less drilling system for carrying out said method |
WO2014166467A3 (en) * | 2013-04-08 | 2015-04-02 | Schwindt Hydraulik Gmbh | Method for the chisel-less formation of boreholes for deep bores and chisel-less drilling system for carrying out said method |
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