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Die Erfindung betrifft eine Erdbohrvorrichtung mit einem Bohrgestänge, einer Quelle für eine Bohrflüssigkeit und einer Spannungsquelle, wobei das Bohrgestänge einen hohlen, für den Durchfluss der Bohrflüssigkeit vorgesehenen Gestängemantel und einen innerhalb des Gestängemantels liegenden elektrischen Leiter aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bohrgestänge einer solchen Erdbohrvorrichtung.
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Für das Einbringen von Bohrungen in das Erdreich werden Bohrvorrichtungen verwendet, bei denen ein Bohrkopf frontseitig an einem Bohrgestänge angeordnet ist und mittels des Bohrgestänges in dem Erdreich vorgetrieben wird. Die für das Vortreiben erforderlichen Druckkräfte werden dabei von einer Antriebsvorrichtung aufgebracht, die an der Erdoberfläche oder in einer erdoberflächennahen Baugrube angeordnet ist. In der Regel wird der Bohrkopf – zusätzlich zu den Druckkräften – gleichzeitig auch rotierend angetrieben, wobei die Rotation entweder über einen Imloch-Motor, d. h. einen im Bereich des Bohrkopfs angeordneten Motor, der die Drehbewegung lediglich auf die Front des Bohrkopfs überträgt, oder ebenfalls mittels der an der Oberfläche oder in der Baugrube angeordneten Antriebsvorrichtung erzeugt wird, wobei die Drehbewegung wiederum über das Bohrgestänge übertragen wird.
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Insbesondere bei der Erzeugung von Horizontalbohrungen, die regelmäßig ausgehend von einem definierten oberflächennahen Startpunkt zu einem ebenfalls vorher festgelegten oberflächennahen Zielpunkt durchgeführt werden, ist es erforderlich, den Verlauf der Bohrung permanent zu überprüfen, um gegebenenfalls bei einer zu großen Abweichung von dem zuvor bestimmten Sollverlauf eine Korrektur durchführen zu können. Hierfür wurden steuerbare Horizontalbohrvorrichtungen entwickelt.
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Für eine Überprüfung des Bohrverlaufs ist es erforderlich, die Position des Bohrkopfs innerhalb des Erdreichs zu lokalisieren. Hierzu wird häufig auf einen Funksender zurückgegriffen, der innerhalb des Bohrkopfs angeordnet ist und Funksignale aussendet, die von einer Empfangseinheit an der Erdoberfläche empfangen und zur Bestimmung der Lage des Bohrkopfs ausgewertet werden. Der Funksender muss hierfür mit elektrischer Energie versorgt werden. Dies kann zum einen über Batterien erfolgen, die ebenfalls im Bereich des Bohrkopfs angeordnet sind. Die Verwendung von Batterien als Energiequellen für die Funksender ist jedoch mit einem hohen Wartungsaufwand verbunden, da diese regelmäßig ausgewechselt oder geladen werden müssen. Dieser Wartungsaufwand soll vorzugsweise vermieden werden. Weiterhin müssen in Abhängigkeit von der Bohrtiefe, dem zu durchbohrenden Erdreich, sowie der Art des zum Einsatz kommenden Empfängers relativ starke Funksignale ausgesendet werden, für deren Erzeugung eine entsprechend leistungsfähige Energiequelle zur Verfügung stehen muss. Eine solche Energiequelle durch Batterien auszubilden, ist mit einem erheblichen wirtschaftlichen Aufwand verbunden. Aufgrund dieser Nachteile der Verwendung von Batterien als Energiequelle ist häufig vorgesehen, als Energiequelle für den in dem Bohrkopf angeordneten Funksensor auf eine externe, d. h. an der Erdoberfläche angeordnete Energiequelle zurückzugreifen. Häufig handelt es sich dabei um eine 12 Volt- oder 24 Volt-Batterie, mit der primär der Bohrantrieb und/oder eine Steuerungseinrichtung der Erdbohrvorrichtung versorgt wird. Die elektrische Energie muss dann zwischen der externen Energiequelle und dem Funksender übertragen werden, wobei hierzu regelmäßig ein innerhalb des Bohrgestänges verlegter elektrischer Leiter (Kabel oder Kabelstrang) verwendet wird.
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Ein solcher elektrischer Leiter kann gleichzeitig noch dazu verwendet werden, Signale von Sensoren, die im Bereich des Bohrkopfs angeordnet sind, an eine an der Erdoberfläche angeordnete Auswerteeinheit zu übertragen. Beispielsweise werden im Bereich des Bohrkopfs einer Horizontalbohrvorrichtungen Verrollungssensoren, Neigungssensoren sowie Sensoren zur Detektion elektromagnetischer Felder, wie sie von im Erdreich verlegten Stromleitungen ausgestrahlt werden, eingesetzt.
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Da die Bohrlängen von Horizontalbohrungen häufig mehrere hundert Meter und die von Vertikalbohrungen teilweise auch mehrere tausend Meter betragen können, müssen zwangsläufig Bohrgestänge verwendet werden, die aus einzelnen, miteinander verbundenen Gestängeschüssen bestehen. Dem Vortrieb der Bohrung entsprechend werden die einzelnen Gestängeschüsse nach und nach an den bereits bestehenden und verbohrten Bohrstrang angesetzt.
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In Abhängigkeit von den zu durchbohrenden Erdschichten ist es zudem regelmäßig erforderlich, den Bohrvortrieb durch das Ausbringen einer Bohrflüssigkeit zu unterstützen. Die Bohrflüssigkeit dient hauptsächlich dazu, den Bohrkopf zu schmieren, das vor dem Bohrkopf liegende Erdreich aufzuweichen und dadurch den Bohrvortrieb zu verbessern und das von dem Bohrkopf abgetragene Bohrklein durch den zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrlochwandung ausgebildeten Ringraum auszuschwemmen. Die Bohrflüssigkeit, die dem Bohrkopf in der Regel über den Innenraum des hohl ausgeführten Bohrgestänges zugeführt wird, wird im Bereich des Bohrkopfs über Auslassöffnungen ausgebracht. Als Bohrflüssigkeit hat sich in der Praxis eine wässrige Lösung von Bentonit und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen bewährt. Eine solche Bentonit-Bohrflüssigkeit besitzt einen pH-Wert von weniger als 7, d. h. sie verhält sich chemisch sauer. Weiterhin sind Bohrflüssigkeiten und insbesondere Bentonit-Bohrflüssigkeiten mehr oder weniger elektrisch leitend, wobei die elektrische Leitfähigkeit und der Ladungstransport durch die gerichtete Bewegung von Ionen bewirkt werden. Die Bohrflüssigkeiten sind demnach elektrolytisch.
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Das Ansetzen und Verbinden eines neuen Gestängeschusses an den bestehenden Bohrstrang wird in der Regel maschinell durchgeführt, so dass der damit verbundene zeitliche Aufwand in Grenzen gehalten werden kann. Problematisch ist dies jedoch dann, wenn ein elektrischer Leiter innerhalb des Bohrstrangs verläuft, mit dem ein im Bohrkopf angeordneter Funksender mit elektrischer Energie versorgt wird bzw. über den Signale von im Bereich des Bohrkopfs angeordneten Sensoren an eine an der Erdoberfläche angeordnete Auswerteeinheit übertragen werden sollen. Um die einzelnen Gestängeschüsse nicht auf ein sehr langes, dem vorgesehenen Bohrverlauf in seiner Länge entsprechendes Kabel auffädeln zu müssen, ist regelmäßig vorgesehen, auch den elektrischen Leiter strangartig aufzubauen, d. h. diesen nach und nach über das Anbinden eines neuen Segments zu verlängern. Dies führt dazu, das jedes Mal dann, wenn ein neuer Gestängeschuss an den Bohrstrang angesetzt und mit diesem verbunden wird, zunächst ein entsprechendes Segment des elektrischen Leiters mit dem dann freien Ende des innerhalb des bereits verbohrten Bohrstrangs angeordneten Leiterstrangs verbunden werden muss. Dies ist mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden, weil in der Regel nicht nur der Kontakt zwischen dem letzten Segment des Leiterstrangs und dem neuen Leitersegment hergestellt werden muss, sondern die Verbindungsstelle auch noch wasserdicht abgedichtet (isoliert) werden muss, um zu verhindern, dass über die elektrisch leitende Bohrspülung ein elektrischer Kurzschluss zwischen dem Leiter sowie dem als Rückleiter dienenden Gestängemantel des Bohrgestänges zustande kommt. Aufgrund des im Verhältnis zu dem elektrischen Leiter sowie dem Gestängemantel des Bohrgestänges sehr hohen ohmschen Widerstands der Bohrflüssigkeit führt ein solcher elektrischer Kurzschluss bei einer fehlerhaften Abdichtung regelmäßig nur zu mehr oder weniger großen elektrischen Verlusten, jedoch nicht zur Funktionsunfähigkeit der Energieversorgung bzw. der Signalübertragung. Langfristig kann jedoch bei undichten Kontaktstellen das Problem auftreten, das über den Kurzschluss eine Elektrolyse stattfindet, die mit entsprechenden elektrolytischen Reaktionen an den Elektroden, d. h. den nicht isolierten Kontaktstellen des elektrischen Leiters sowie dem Gestängemantel des Bohrgestänges verbunden ist. Da der elektrische Leiter bzw. die nicht isolierte Kontaktstelle hierbei die mit einem positiven Spannungspotenzial beaufschlagte Anode darstellt, findet an dieser eine anodische Reaktion statt, die durch die Ablagerung einer Oxydschicht gekennzeichnet ist. An der Kathode, d. h. dem Gestängemantel des Bohrgestänges zeigt sich dagegen eine kathodische Reaktion in Form einer Gasbildung.
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Die anodische Reaktion an den nicht isolierten Kontaktstellen des elektrischen Leiters stellt mittel- bis langfristig ein erhebliches Problem dar, da die Oxidation den elektrischen Kontakt zwischen den Segmenten des Leiters verschlechtern und gegebenenfalls vollständig unterbrechen kann, womit eine Funktionsfähigkeit der Energieversorgung für den Funksender bzw. der Signalübertragung der Sensoren des Bohrkopfs nicht mehr gegeben ist. Da beide Funktionen für die weitere Durchführung des Bohrvorhabens erforderlich sind, ist es in einem solchen Fall erforderlich, den Bohrstrang schrittweise zurückzuziehen und die Kontaktstellen des elektrischen Leiters zu überprüfen, um die Fehlstelle zu finden. Dies ist mit einem erheblichen zeitlichen Aufwand verbunden.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte gattungsgemäße Erdbohrvorrichtung anzugeben. Insbesondere sollte mit der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung die Gefahr einer Fehlfunktion aufgrund oxidierter Kontaktstellen des elektrischen Leiters vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Erdbohrvorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Ein entsprechendes erfindungsgemäßes Bohrgestänge einer solchen Erdbohrvorrichtung ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 12. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche 2 bis 11.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, bei einem Bohrgestänge einer Erdbohrvorrichtung, bei dem zwischen dem Gestängemantel des Bohrgestänges und einem innerhalb des Gestängemantels liegenden elektrischen Leiter eine elektrolytische Bohrflüssigkeit transportiert wird, die Gefahr einer anodischen Reaktion an gegebenenfalls nicht isolierten Abschnitten des elektrischen Leiters dadurch zu vermeiden, dass zwischen dem Leiter und dem Gestängemantel ein elektrisches Potenzial erzeugt wird, das so ausgelegt ist, dass im Fall einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Gestängemantel und dem elektrischen Leiter über die Bohrflüssigkeit der Leiter nicht als Anode fungiert. Dadurch kann erreicht werden, dass an dem elektrischen Leiter keine anodische Reaktion stattfindet. Eine Oxidation der nicht isolierten Abschnitte des Leiters, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, mit der die Gefahr einer Unterbrechung der Leitfähigkeit des elektrischen Leiters verbunden ist, kann dadurch vermieden werden.
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Ein Fungieren des elektrischen Leiters als Anode eines von dem Leiter, dem Gestängemantel und der Bohrflüssigkeit ausgebildeten elektrolytischen Systems kann erfindungsgemäß zum einen dadurch vermieden werden, dass die von der Spannungsquelle bereitgestellte Spannung unterhalb der Zersetzungsspannung der jeweils verwendeten Bohrflüssigkeit gehalten wird. Strukturell kann die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung somit den aus dem Stand der Technik bekannten Bohrvorrichtungen entsprechen. Unterscheidungsmerkmal bei dieser Ausführungsform kann dann lediglich die Höhe der von der Spannungsquelle bereit gestellten Spannung sein. Gegebenenfalls kann es dann erforderlich sein, alternative Funksender/Sensoren einzusetzen, die einen Betrieb mit einer solchen reduzierten Spannung zulassen.
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Die Zersetzungsspannung für herkömmliche Bohrflüssigkeiten liegt in der Regel zwischen ca. 1,10 Volt und 1,65 Volt und somit deutlich unter den Spannung, mit denen Funksender/Sensoren von Bohrvorrichtungen derzeit betrieben werden. Da die Zusammensetzung der Bohrflüssigkeit in weiten Bereichen veränderbar ist und sich dadurch auch die Höhe der Zersetzungsspannung verändern kann, kann vorgesehen sein, die Zersetzungsspannung der Bohrflüssigkeit vor dem jeweiligen Bohrvorhaben zu bestimmen und die Spannungsquelle auf einen entsprechend geringeren Wert zu regeln.
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Da die auf dem Markt verfügbaren Funksender und Sensoren, die in dem Bohrkopf einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung vorgesehen sein können, für einen Betrieb mit Spannungen vorgesehen sind, die deutlich über den o. g. Zersetzungsspannungen liegt, kann vorgesehen sein, im Bereich der Funksender und Sensoren einen Verstärker einzusetzen, der die über den elektrischen Leiter und den Gestängemantel übertragene Spannung auf den erforderlichen Wert verstärkt.
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Weiterhin ist möglich, in definierten Abständen in das Bohrgestänge selbst einen oder mehrere Verstärker zu integrieren, die einen Spannungsverlust, der bei der Übertragung der elektrischen Energie über den elektrischen Leiter und das Gestängegehäuse auftritt, zu kompensieren. Dadurch kann erreicht werden, dass die Spannung über den gesamten Übertragungsweg zwischen dem Leiter und dem Gestängemantel nicht höher als die Zersetzungsspannung ist und gleichzeitig die nicht Verluste, die durch die elektrische Übertragung über teilweise mehrere hindert Meter auftreten können, kompensiert werden, so dass der Funksender/die Sensoren mit den erforderlichen Spannungen versorgt werden können.
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Eine zweite Möglichkeit zu verhindern, dass der elektrische Leiter als Anode eines von dem Leiter, dem Gehäusemantel und der Bohrflüssigkeit ausgebildeten elektrolytischen Systems fungiert, kann darin liegen, dass zwischen dem Leiter und dem Gestängemantel ein elektrisches Potential derart erzeugt wird, dass der elektrische Leiter als Kathode und der Gestängemantel als Anode fungiert. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass an den nicht isolierten Abschnitten des elektrischen Leiters eine kathodische Reaktion stattfindet, die regelmäßig nur zu einer weitgehend unschädlichen Gasbildung führt. Eine Oxidation der nicht isolierten Abschnitte des Leiters, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, mit der die Gefahr einer Unterbrechung der Leitfähigkeit des elektrischen Leiters verbunden ist, kann dadurch ebenfalls vermieden werden. Eine anodische Reaktion findet dann zwar an dem Gestängemantel des Bohrgestänges statt. Dies ist jedoch weitgehend unproblematisch, weil die Innenseite des Gestängemantels regelmäßig direkt der (teilweise sehr starken) Strömung der hoch abrasiven Bohrflüssigkeit ausgesetzt ist, wodurch die Oxidablagerungen häufig direkt nach dem Entstehen wieder abgetragen werden.
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Jedoch selbst dann, wenn ein Abtragen der Oxidablagerungen nicht oder nicht vollständig erfolgt, ist damit regelmäßig keine Unterbrechung der elektrischen Funktion des Gestängemantels verbunden, da der Gestängemantel des Bohrgestänges – anders als der elektrische Leiter innerhalb des Bohrgestänges – einen relativ großen Leitungsquerschnitt aufweist, so dass eine Übertragung der elektrischen Energie bzw. der Signale weiterhin sichergestellt werden kann.
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Die Funktion des elektrischen Leiters als Kathode des elektrolytischen Systems kann dadurch erreicht werden, dass dieser mit einem elektrischen Potential beaufschlagt ist, das in Bezug zu dem Potential des Gestängemantels negativ ist. Dies kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen.
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Zum einen ist es möglich, eine Gleichspannungsquelle zu verwenden, deren Minuspol mit dem elektrischen Leiter verbunden ist, während der Pluspol mit dem Mantelgehäuse des Bohrgestänges verbunden ist.
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Ein solches Vorgehen ist jedoch problematisch, wenn – wie es aus Sicherheitsgründen bevorzugt ist – das Bohrgestänge sowie die Spannungsquelle (d. h. in der Regel die Energieversorgung der Antriebsvorrichtung) geerdet und somit auf demselben (0 Volt) Potential sind. Ein Anschließen des als elektrischer Rückleiter fungierenden Gestängemantels an den Pluspol der Spannungsquelle (regelmäßig eine 12 V- oder 24 V-Batterie) würde dann zu einem elektrischen Kurzschluss führen. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Erdbohrvorrichtung durch die Verwendung einer negativen Gleichspannungsquelle (d. h. einer Spannungsquelle, die eine negative Gleichspannung aufweist) erreicht werden, deren Minuspol an den elektrischen Leiter und deren Pluspol mit einem der Erdung entsprechenden Potential an das Gestängegehäuse angeschlossen ist. Die Verwendung lediglich der negativen Halbwelle einer Wechselspannung als negative Spannungsquelle ist ebenfalls möglich.
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In einer alternativen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung kann die Verwendung einer positiven Spannungsquelle (d. h. einer Spannungsquelle, die eine positive Gleichspannung aufweist oder nur die positive Halbwelle einer Wechselspannung nutzt) trotz einer Erdung des Bohrgestänges vorgesehen sein, wenn der Gestängemantel des Bohrgestänges mindestens zweiteilig ausgebildet wird, wobei ein erster (äußerer) Teil mit dem Erdreich in Kontakt kommt und dadurch geerdet ist, während ein zweiter (innerer) Teil mit der Bohrflüssigkeit in Kontakt kommt und die beiden Teile voneinander isoliert sind. Der zweite Teil des Gestängemantels kann dann unabhängig von dem Erdungspotential der ersten Schicht als Anode fungieren. Die zweiteilige Ausbildung des Gestängemantels kann vorteilhafterweise durch die Ausbildung von zwei voneinander isolierten Mantelschichten erreicht werden. Alternativ kann der zweite Teil des Gestängemantels in Form von einem oder mehreren über eine Isolierung mit dem ersten Teil verbundene(n) Kabel(n) oder sonstigen elektrisch leitenden Körpern ausgebildet sein.
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Unter „Gleichspannung” wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Spannung ihre Polarität nicht wechselt, in Ihrem Betrag jedoch schwanken kann. Somit kann z. B. neben einer konstanten Gleichspannung auch eine (gegebenenfalls geglättete) pulsierende Gleichspannung zur Anwendung kommen. Diese kann dadurch erzeugt werden, dass die hinsichtlich der Polung nicht gewollten Halbwellen einer Wechselspannung umgepolt werden.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Erdbohrvorrichtung kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn ein Bohrgestänge zum Einsatz kommt, das aus einer Mehrzahl von lösbar miteinander verbundenen Gestängeschüssen besteht, denn bei einem solchen Bohrgestänge kann es sinnvoll sein, auch den innerhalb des Bohrgestänges verlegten elektrischen Leiter in Segmenten auszuführen, die über Kupplungen miteinander verbindbar sind. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Erdbohrvorrichtung verhindert dabei nicht nur weitgehend, dass im Fall von schlecht isolierten Verbindungsstellen der Segmente eine ungewünschte Oxidablagerung erfolgt, sondern sie ermöglicht zudem, gegebenenfalls vollständig auf eine Isolierung der Kontaktstellen oder auch des gesamten elektrischen Leiters zu verzichten. Durch einen Verzicht auf eine Isolierung der einzelnen Verbindungsstellen des Leiters können der Zeitaufwand und damit die Kosten des gesamten Bohrvorhabens erheblich reduziert werden. Ein Verzicht auf eine Isolierung der Verbindungsstellen des Leiters kann zudem den technischen Aufwand, der für ein automatisiertes Verbinden der Segmente des elektrischen Leiters erforderlich ist, erheblich reduzieren, wodurch die Herstellungskosten für die Erdbohrvorrichtung gesenkt werden können.
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Ein automatisiertes Verbinden der Segmente des Leiters kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass diese oder zumindest deren freie Enden innerhalb der Gestängeschüsse (lage-)fixiert werden, so dass gleichzeitig mit dem Verbinden der Gestängeschüsse miteinander (z. B. durch ein Verschrauben der Gestängeschussenden) automatisch eine Verbindung der entsprechenden Segmente des Leiters zustande kommt. Beispielsweise können die Kupplungen der Segmente hierzu als Steck- oder Berührungskupplungen ausgebildet sein.
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Die Erfindung betrifft auch ein Bohrgestänge einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung, die durch die in den einzelnen Patentansprüchen aufgeführten, auf das Bohrgestänge bezogenen Merkmale, gekennzeichnet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung. Diese umfasst einen Bohrkopf 1, in dem ein Hohlraum zur Aufnahme eines Funksenders 2 angeordnet ist. Der Bohrkopf 1 ist über ein Bohrgestänge 3, das aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen (verschraubten) Gestängeschüssen 4 besteht, mit einem an der Erdoberfläche angeordneten Bohrantrieb 5 verbunden. Über den Bohrantrieb 5 werden auf das Bohrgestänge 3 und folglich den Bohrkopf 1 sowohl Druckkräfte als auch ein Drehmoment übertragen, um den Bohrkopf 1 rotierend und schiebend im Erdreich vorzutreiben. Der Bohrkopf 1 weist in seiner Frontfläche mehrere Auslassöffnungen 6 auf, durch die eine Bohrflüssigkeit, die dem Bohrkopf 1 durch das hohle Bohrgestänge 3 zugeführt wird, ausgebracht wird. Die Bohrflüssigkeit stammt aus einer Bohrflüssigkeitsquelle 7, die über eine Zuleitung 8 mit dem Bohrantrieb 5 verbunden ist.
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Der Funksender 2 in dem Bohrkopf 1 der Erdbohrvorrichtung wird über einen innerhalb des Bohrgestänges 3 angeordneten elektrischen Leiter 9 mit elektrischer Energie versorgt. Durch einen direkten Kontakt mit dem aus Stahl bestehenden und somit elektrisch leitenden Bohrkopf 1, der wiederum elektrisch leitend mit den ebenfalls aus Stahl bestehenden Gestängeschüssen 4 verbunden ist, kann unter Einschluss einer Spannungsquelle 10 ein Stromkreis erzeugt werden.
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Da das Bohrgestänge 3 zumindest in einzelnen Abschnitten stets einen Kontakt zu der Bohrlochwandung hält, ist dieses geerdet, weist somit ein 0 Volt-Potential auf.
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Ebenso wie das Bohrgestänge 3 ist auch der elektrische Leiter 9 in Form von einzelnen, miteinander verbundenen Segmenten 11 ausgeführt. Innerhalb jedes Gestängeschusses 4 ist ein Segment 11 des Leiters 9 angeordnet, wobei die zwei Enden jedes Segments 11 über geeignete Haltemittel 12 im Bereich der entsprechenden Enden des jeweiligen Gestängeschusses 4 lagefixiert sind. Weiterhin weisen die Enden jedes Segments ein Kontaktelement 13 auf, über das beim Zusammenschrauben von zwei Gestängeschüssen 4 gleichzeitig eine elektrische Verbindung der beiden in den Gestängeschüssen 4 angeordneten Segmente 11 erreicht wird, indem die frontseitigen Kontaktflächen der Kontaktelemente 13 gegeneinander gedrückt werden.
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Während die Segmente 11 des elektrischen Leiters 9 selbst elektrisch isoliert sind, ist eine solche Isolierung für die Kontaktflächen der Kontaktelemente 13 nicht vorgesehen, da diese elektrisch leitend miteinander verbunden werden müssen. Daher kann es dazu kommen, dass ein Abschnitt der Kontaktflächen mit der den elektrischen Leiter 9 umspülenden, elektrisch leitfähigen Bohrflüssigkeit kommt. Dadurch bildet sich über die Bohrflüssigkeit eine elektrische Verbindung zwischen den zwei mit der Spannungsquelle 10 verbundenen Leitern, d. h. dem elektrischen Leiter 9 und dem Gestängemantel des Bohrgestänges 3. Diese führt zu einer elektrolytischen Reaktion der Bohrflüssigkeit an den freiliegenden Kontaktflächen bzw. an der Innenwand des Bohrgestänges 3.
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Dadurch, dass erfindungsgemäß das elektrische Potential des elektrischen Leiters 9 negativ in Bezug zu dem Potential (0 Volt) des Bohrgestänges 3 ist (erreicht durch die Verwendung einer negativen Gleichspannungsquelle), findet an dem Leiter 9 (als Kathode des elektrolytischen Systems) eine kathodische Reaktion statt, die durch eine Gasbildung gekennzeichnet ist. Die anodische Reaktion an der Innenwand des Bohrgestänges 3 ist dagegen mit einer Oxidbildung verbunden, was unproblematisch ist, da die sich dort bildenden Oxide direkt der Strömung der Bohrflüssigkeit ausgesetzt sind und von dieser abgetragen und aus dem Bohrgestänge 3 ausgeschwemmt werden. Eine Oxidbildung an den Kontaktflächen der Kontaktelemente 13 der Segmente 11 des elektrischen Leiters 9, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist und die zu einer Unterbrechung des Stromflusses durch den elektrischen Leiter führen kann, kann dadurch wirksam verhindert werden.
