DE102011000320A1 - Drilling rig for carrying out drilling in soil, comprises drilling frame, and drive unit slidably arranged on frame, where drive unit has rod cartridge for detachably connecting with drilling pipe, and drive motor standing with cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Bohranlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drilling rig according to the preamble of claim 1.
Eine solche Bohranlage ist beispielsweise aus dem Dokument
Bei Versuchen wurde festgestellt, dass es vorteilhaft ist, die Lage der mit dem Bohrgestänge verbundenen Bohrkrone in Richtung der Längsachse des Gestänges derart zu verändern, dass die mit dem Bohrgestänge verbundene Bohrkrone aus dem Futterrohr bzw. aus einer durch eine mit dem der Futterrohraufnahme gegenüberliegenden Ende des Futterrohrs verbundene Ringbohrkrone heraussteht, dass die Ringbohrkrone des Futterrohrs und die mit dem Bohrgestänge verbundene Bohrkrone etwa dieselbe Arbeitsebene haben oder dass die mit dem Bohrgestänge verbundene Bohrkrone im Futterrohr zurückgesetzt ist, d. h. dass die mit dem Futterrohr verbundene Ringbohrkrone den mit dem Bohrgestänge verbundenen Bohrkopf in Vortriebsrichtung überragt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Länge, mit der die mit dem Bohrgestänge verbundene Bohrkrone aus dem Futterrohr bzw. aus der Ringbohrkrone herausragt zumindest in Schritten, vorzugsweise stufenlos, veränderbar ist. Ferner ist es dabei vorteilhaft, wenn die Länge, mit der die mit dem Futterrohr verbundene Ringbohrkrone die mit dem Bohrgestänge verbundenen Bohrkrone überragt zumindest in Schritten, vorzugsweise stufenlos, veränderbar ist.It has been found in experiments that it is advantageous to change the position of the drill bit connected to the drill string in the direction of the longitudinal axis of the linkage such that the drill bit connected to the drill pipe comes out of the casing or from an end opposite to the end of the feed pipe protruding ring bit of the casing and the drill bit connected to the drill string have approximately the same working plane or that the drill bit connected to the drill string is set back in the casing, i. H. the ring bit connected to the casing is projecting beyond the bit connected to the drill pipe in the direction of advancement. It is advantageous if the length at which the drill bit connected to the drill rod protrudes from the casing or from the ring bit at least in steps, preferably continuously, is variable. Furthermore, it is advantageous if the length with which the annular drill bit connected to the casing exceeds the drill bit connected to the drill pipe at least in steps, preferably continuously, is variable.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohranlage anzugeben, bei der das einer Gestängeaufnahme gegenüberliegende Ende eines Bohrgestänges relativ zu dem einer Futterrohraufnahme gegenüberliegenden Ende eines Futterrohrs auf einfache Weise positioniert werden kann.The object of the invention is to provide a drilling rig, in which the opposite end of a drill rod receiving a drill string relative to the opposite end of a feed pipe receiving end of a casing can be easily positioned.
Diese Aufgabe wird durch eine Bohranlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a drilling rig having the features of patent claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Durch die Bohranlage zum Durchführen von Bohrungen im Erdreich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 wird erreicht, dass auf einfache Art und Weise die Lage der mit dem Futterrohr und mit dem Bohrgestänge verbundenen Bohrwerkzeugen zueinander geändert werden kann, um eine mit Hilfe der Bohrwerkzeug aktuell abzutragende Schicht des Erdreichs geeignete Position der Bohrwerkzeug zueinander einzustellen.By drilling rig for performing drilling in the ground with the features of claim 1 ensures that in a simple manner, the position of the associated with the casing and the drill pipe drilling tools can be changed to one to be ablated with the help of drilling tool layer the soil suitable position of the drilling tool to each other.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Mittel den Versatz durch eine Relativbewegung der Futterrohraufnahme und der Gestängeaufnahme in Richtung der Längsachse des Bohrgestänges erzeugen. Dadurch kann die Änderung der Position des Bohrwerkzeugs einfach durch geeignete Positionierungsmittel zur Positionierung der Gestängeaufnahme und der Futterrohraufnahme erfolgen. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Mittel zum Erzeugen des Versatzes derart ausgebildet sind, dass sie eine stufenlose Längsverschiebung zwischen der Futterrohraufnahme und der Bohrgestängeaufnahme ermöglichen, sodass der Versatz stufenlos einstellbar ist. Dies kann beispielsweise über mindestens ein Spindelantrieb oder mindestens einen Hydraulikzylinder erfolgen. Vorzugsweise sind an gegenüberliegenden Seiten der Futterrohraufnahme insgesamt zwei Verstellmittel, insbesondere zwei Spindelantriebe oder zwei Hydraulikzylinder angeordnet, sodass eine gleichmäßige Längsverschiebung zwischen der Futterrohraufnahme und der Bohrgestängeaufnahme in Richtung der Längsachse des Bohrgestänges möglich ist, um den Versatz zu erzeugen. Dadurch kann eine Längsverschiebung zwischen der Futterrohraufnahme und der Bohrgestängeaufnahme über den gesamten Verstellbereich stufenlos erfolgen.It is advantageous if the means produce the offset by a relative movement of the feed tube receiving and the boom receiving in the direction of the longitudinal axis of the drill string. Thereby, the change of the position of the drilling tool can be done easily by suitable positioning means for positioning the boom support and the feed pipe receiving. This can be done in particular in that the means for generating the offset are designed such that they allow a continuous longitudinal displacement between the feed tube receiving and the Bohrgestängeaufnahme, so that the offset is infinitely adjustable. This can be done for example via at least one spindle drive or at least one hydraulic cylinder. Preferably, a total of two adjusting means, in particular two spindle drives or two hydraulic cylinders are arranged on opposite sides of the feed pipe receiving, so that a uniform longitudinal displacement between the feed pipe receiving and Bohrgestängeaufnahme in the direction of the longitudinal axis of the drill string is possible to produce the offset. As a result, a longitudinal displacement between the feed pipe receiving and the Bohrgestängeaufnahme over the entire adjustment can be made continuously.
Alternativ können die Mittel zum Erzeugen des Versatzes zwischen der Futterrohraufnahme und der Bohrgestängeaufnahme derart ausgebildet sein, dass der Versatz in diskreten Schritten einstellbar ist, sodass eine schrittweise Positionsverschiebung des mit dem Bohrgestänge verbundenen Bohrwerkzeugs und des mit dem Futterrohr verbundenen Bohrwerkzeugs in einem vorgegebenen Raster möglich ist. Dabei können die Bohrgestängeaufnahme und die Futterrohraufnahme an mehreren parallel zur Längsachse des Gestänges angeordneten Verbindungspunkten miteinander verbindbar sein, von denen mindestens ein Verbindungspunkt zum Verbinden abhängig vom gewünschten Versatz des mit dem Bohrgestänge verbundenen Bohrwerkzeugs und des mit dem Futterrohr verbunden Bohrwerkzeugs in Richtung der Längsachse des Bohrgestänges ausgewählt wird. Die Verbindung an dem mindestens einen Verbindungspunkt kann insbesondere durch eine Schraubverbindung, durch eine Rastverbindung oder durch eine Verbindung mit Hilfe eines Verbindungsbolzens hergestellt werden. Dadurch ist eine einfache robuste und kostengünstige Anordnung zum Verändern der relativen Lage des mit dem Bohrgestänge verbundenen Bohrwerkzeugs und des mit dem Futterrohr verbundenen Bohrwerkzeugs möglich.Alternatively, the means for generating the offset between the liner receiving means and the drill string holder may be configured to adjust the offset in discrete steps so that incremental positional displacement of the drill bit connected to the drill string and the drilling tool connected to the casing is possible in a predetermined pattern , The drill string receptacle and the feed pipe receiving can be arranged at several parallel to the longitudinal axis of the linkage Connection points are connectable to each other, of which at least one connection point for connecting depending on the desired offset of the drill string connected to the drilling tool and connected to the casing drill tool is selected in the direction of the longitudinal axis of the drill string. The connection to the at least one connection point can in particular be produced by a screw connection, by a latching connection or by a connection by means of a connecting bolt. This makes possible a simple, robust and inexpensive arrangement for varying the relative position of the drilling tool connected to the drill pipe and the drilling tool connected to the casing.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Erzeugen des Versatzes durch eine Relativbewegung der Futterrohraufnahme und der Gestängeaufnahme in Richtung der Längsachse des Bohrgestänges kann ein Bohrgestänge vorgesehen sein, dass mehrere miteinander verbundene Gestängeabschnitte umfasst. Ferner kann ein Futterrohr vorgesehen sein, dass mehrere miteinander verbundene Futterrohrabschnitte umfasst. Die Mittel zum Erzeugen des Versatzes können dann mindestens einen Gestängeabschnitt und einen Futterrohrabschnitt umfassen, die eine unterschiedliche Länge aufweisen, sodass abhängig von der Auswahl mindestens eines Gestängeabschnitts und/oder mindestens eines Futterrohrabschnitts das mit dem Gestänge verbundene Bohrwerkzeug aus dem mit dem Futterrohr verbundenen Bohrwerkzeug herausragt, das mit Hilfe der Futterrohraufnahme verbundene Bohrwerkzeug das mit dem Gestänge verbundene Bohrwerkzeug überragt oder das mit dem Gestänge verbundene Bohrwerkzeug und das mit dem Futterrohr verbundene Bohrwerkzeug etwa dieselbe Arbeitsebene haben.Additionally or alternatively to the generation of the offset by a relative movement of the feed tube receiving and the boom receiving in the direction of the longitudinal axis of the drill string, a drill string may be provided, which comprises a plurality of interconnected linkage sections. Furthermore, a casing can be provided which comprises a plurality of interconnected casing sections. The means for generating the offset may then include at least one linkage section and a casing section having a different length such that depending on the selection of at least one linkage section and / or at least one casing section, the drilling tool connected to the linkage protrudes from the drilling tool connected to the casing in that the drilling tool connected with the aid of the tubular receiving means projects beyond the drilling tool connected to the linkage or the drilling tool connected to the linkage and the drilling tool connected to the casing have approximately the same working plane.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn entweder die Futterrohrabschnitte dieselbe Länge haben, wenn mindestens ein erster Gestängeabschnitt dieselbe Länge wie die Futterrohrabschnitte hat. Ferner kann mindestens ein zweiter Gestängeabschnitt eine kürzere Länge wie die Futterrohrabschnitte und/oder mindestens ein dritter Gestängeabschnitt eine größere Länge wie die Futterrohrabschnitte haben. Alternativ hierzu können die Gestängeabschnitte dieselbe Länge haben und mindestens ein erster Futterrohrabschnitt dieselbe Länge wie die Gestängeabschnitte haben. Ferner kann mindestens ein zweiter Futterrohrabschnitt eine kürzere Länge wie die Gestängeabschnitte und/oder mindestens ein dritter Futterrohrabschnitt eine größere Länge als die Gestängeabschnitte haben. Mit Hilfe von Futterrohrabschnitten und Gestängeabschnitten unterschiedlicher Länge kann die Position der mit dem Bohrgestänge und mit dem Futterrohr verbundenen Bohrwerkzeug relativ zueinander auf einfache Art und Weise und ohne großen Aufwand geändert werden, indem entsprechende Gestängeabschnitte zum Verlängern des Bohrgestänges und/oder zum Verlängern des Förderrohrs genutzt werden.It is advantageous if either the feed pipe sections have the same length, if at least a first linkage section has the same length as the casing sections. Furthermore, at least one second linkage section may have a shorter length than the casing sections and / or at least one third linkage section may have a greater length than the casing sections. Alternatively, the linkage sections may have the same length and at least a first casing section may have the same length as the linkage sections. Furthermore, at least one second casing section may have a shorter length than the linkage sections and / or at least one third casing section may have a greater length than the linkage sections. With the aid of casing sections and linkage sections of different lengths, the position of the drilling tool connected to the drill pipe and the casing relative to each other in a simple manner and without much effort can be changed by using corresponding linkage sections for extending the drill pipe and / or for extending the conveyor pipe become.
Wird der Versatz im Unterschied dazu durch eine Relativbewegung der Futterrohraufnahme und der Gestängeaufnahme in Richtung der Längsachse des Bohrgestänges erzeugt, kann bei der Verwendung von Gestängeabschnitten und Futterrohrabschnitten gleicher Länge die relative Lage der mit dem Futterrohr und dem Bohrgestänge verbundenen Bohrwerkzeug einfach anhand der Position der Verstellmittel und/oder anhand der Lage der Gestängeaufnahme und der Futterrohraufnahme zueinander visuell erfasst und/oder auf einer an der Antriebseinheit angeordneten Skala angezeigt werden.In contrast, when the offset is produced by relative movement of the liner receiving and boom support in the direction of the longitudinal axis of the drill string, with the use of linkage sections and casing sections of equal length, the relative location of the drilling tool associated with the liner and drill pipe can be readily determined by the position of the adjustment means and / or visually detected by means of the position of the boom support and the feed pipe receptacle and / or displayed on a scale arranged on the drive unit.
Zusätzlich oder alternativ kann das Bohrgestänge einen druckmittelbetriebenen Imlochhammer umfassen, wobei das Druckmittel dem Imlochhammer durch das hohl ausgebildete Bohrgestänge zuführbar ist. Dabei kann das aus mehreren Gestängeabschnitten zusammengesetzte Bohrgestänge und das aus mehreren Futterrohrabschnitten zusammengesetzte Futterrohr eine unterschiedliche Anzahl an Futterrohrabschnitten und Gestängeabschnitten aufweisen. Vorzugsweise haben alle Gestängeabschnitte und alle Futterrohrabschnitte dieselbe Länge, wobei insbesondere bei der Anordnung eines Imlochhammers am unteren Ende des Bohrgestänges mindestens ein zusätzlicher Futterrohrabschnitt vorhanden ist, da ein Gestängeabschnitt durch den Imlochhammer und ggf. durch ein Übergangsstück ersetzt wird.Additionally or alternatively, the drill string may include a fluid operated downhole hammer, wherein the pressure means is fed to the downhole hammer through the hollow drill string. In this case, the drill string composed of a plurality of linkage sections and the casing tube composed of a plurality of casing sections may have a different number of casing sections and linkage sections. Preferably, all linkage sections and all casing sections have the same length, wherein at least one additional casing section is present in particular in the arrangement of an in-hole hammer at the lower end of the drill string, since a linkage section is replaced by the downhole hammer and possibly by a transition piece.
Weiterhin kann zwischen dem Bohrgestänge und dem Imlochhammer ein Übergangsstück angeordnet sein, das mit radialen Zentrierstegen versehen ist. Dadurch ist das mit dem Imlochhammer über das Übergangsstück verbundene Bohrwerkzeug, d. h. mit dem Bohrgestänge verbundene Bohrwerkzeug, mittig zu dem mit dem Futterrohr verbundenen Bohrwerkzeug angeordnet. Mit Hilfe der radialen Zentrierstege ist eine einfache mittige Anordnung des mit dem Bohrgestänge verbundenen Bohrwerkzeugs zum Futterrohr möglich.Furthermore, it can be arranged between the drill pipe and the hole hammer a transition piece, which is provided with radial centering webs. As a result, the drilling tool connected to the downhole hammer via the transition piece, i. H. Drilling tool connected to the drill string, centered to the drilling tool connected to the casing. With the aid of the radial centering webs, a simple central arrangement of the drilling tool connected to the drill pipe to the casing is possible.
Die axiale Länge des Übergangsstücks ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass beim Einsatz von Gestängeabschnitten und Futterrohrabschnitten derselben Länge das als Bohrkopf ausgebildete und mit dem Bohrgestänge verbundene Bohrwerkzeug aus dem am Futterrohr montierten Bohrwerkzeug herausragt, insbesondere wenn sich die Mittel zum Erzeugen des Versatzes in einer Neutralstellung befinden.The axial length of the transition piece is preferably chosen so that when using linkage sections and pipe sections of the same length designed as a drill head and connected to the drill string drilling tool protrudes from the drill pipe mounted on the drill, especially when the means for generating the offset in a neutral position are located.
Die Kopplungsmittel zur drehmomentübertragenen Verbindung zwischen dem Antriebsmotor und der Futterrohraufnahme sind vorzugsweise für die Übertragung eines Drehmoments in beide Drehrichtungen ausgebildet. Dadurch kann das mit dem Futterrohr verbundene Bohrwerkzeug in beide Drehrichtungen gedreht werden. Ferner können die Futterrohre auf einfache Art und Weise miteinander verbunden und voneinander getrennt werden, wenn diese durch eine Schraubverbindung verbunden sind. Wenn das Bohrwerkzeug in beide Drehrichtungen gedreht werden soll, sind die Futterrohrabschnitte vorzugsweise über eine andere geeignete Verbindung insbesondere eine geeignete Bajonettverbindung oder Rastverbindung miteinander verbunden, die eine Drehmomentübertragung in beide Drehrichtungen ermöglicht, ohne dass die Gefahr besteht, dass eine Verbindung zwischen zwei Futterrohrabschnitten ungewollt gelöst wird.The torque transmitting connection coupling means between the drive motor and the liner receiving means are preferably for transmitting torque in both Direction of rotation formed. As a result, the drilling tool connected to the casing can be rotated in both directions of rotation. Further, the casing pipes can be easily connected to each other and separated from each other when they are connected by a screw connection. If the drilling tool is to be rotated in both directions of rotation, the casing sections are preferably connected to one another via another suitable connection, in particular a suitable bayonet connection or latching connection, which allows torque transmission in both directions of rotation, without the risk that a connection between two sections of casing pipe unintentionally released becomes.
Alternativ oder zusätzlich können die Kopplungsmittel einen an der Gestängeaufnahme angeordneten Mitnehmer und einen zum Eingriff mit diesem Mitnehmer bestimmten an der Futterrohraufnahme angeordneten Drehanschlag umfassen, sodass vorzugsweise eine drehfeste Verbindung durch die Kopplungsmittel erzeugt wird. Dadurch ist zum Betreiben der Bohranlage nur ein Antriebsmotor oder eine aus mehreren Antriebsmotoren bestehende Antriebseinheit erforderlich, der bzw. die mit der Gestängeaufnahme in einer drehmomentübertragenden Verbindung steht. Mit Hilfe der Kopplungsmittel sind die Gestängeaufnahme und die Futterrohraufnahme vorzugsweise über die Gestängeaufnahme mit demselben Antriebsmotor bzw. denselben Antriebsmotoren koppelbar, sodass ein einfacher konstruktiver Aufbau der Bohranlage möglich ist. Diese Kopplung erfolgt insbesondere über mindestens ein Kettengetriebe.Alternatively or additionally, the coupling means may comprise a driver arranged on the boom receptacle and a rotation stopper which is intended to engage with this catch and which is arranged on the feed pipe receptacle, so that preferably a rotationally fixed connection is produced by the coupling means. As a result, only one drive motor or a drive unit consisting of a plurality of drive motors is required to operate the drilling rig, which is in contact with the boom in a torque-transmitting connection. With the help of the coupling means, the boom support and the feed pipe receiving are preferably coupled via the linkage recording with the same drive motor or the same drive motors, so that a simple structural design of the drilling rig is possible. This coupling takes place in particular via at least one chain transmission.
Die Kopplungsmittel für die Übertragung eines Drehmoments zwischen der Antriebseinheit und der Futterrohraufnahme ermöglicht vorzugsweise die Übertragung eines Drehmoments in beiden Drehrichtungen, sodass Schraubverbindungen zwischen den einzelnen Futterrohren und den einzelnen Bohrgestängeabschnitten auch mit Hilfe des Antriebsmotors hergestellt und gelöst werden können. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Gestängeaufnahme und die Futterrohraufnahme drehfest miteinander verbunden sind, jedoch in Richtung der Längsachse des Bohrgestänges in einem Verstellbereich verschiebbar zueinander angeordnet sind, sodass die relative Lage der Gestängeaufnahme und der Futterrohraufnahme einfach geändert und in einer gewünschten Position gehalten und vorzugsweise fixiert werden kann.The coupling means for the transmission of torque between the drive unit and the Futterrohraufnahme preferably allows the transmission of torque in both directions, so that screw connections between the individual casings and the individual drill pipe sections can also be prepared and solved by means of the drive motor. A preferred embodiment provides that the boom support and the feed pipe receiving are rotatably connected to each other, but are arranged displaceable in the direction of the longitudinal axis of the drill string in an adjustment to each other, so that the relative position of the boom support and the Futterrohraufnahme easily changed and held in a desired position and preferably can be fixed.
Ist das Bohrgestänge mit einem druckmittelbetriebenen Imlochhammer verbunden, kann als Bohrwerkzeug ein Bohrkopf vorgesehen sein, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Futterrohrs ist. Dadurch kann der Bohrkopf einfach durch das Futterrohr geführt werden, sodass sowohl Arbeitspositionen des Bohrkopfs und des mit dem Imlochhammer verbundenen Bohrkopfs möglich sind, in denen Bohrkopf und Bohrwerkzeug in derselben Arbeitsebene angeordnet sind, als auch Arbeitspositionen, bei der das mit dem Futterrohr verbundene Bohrwerkzeug den Bohrkopf überragt. Dadurch kann die Position des mit dem Bohrgestänge verbundenen Bohrkopfs und des mit dem Futterrohr verbundenen Bohrwerkzeugs auf einfache Art und Weise geändert werden.If the drill string is connected to a pressure-medium-operated downhole hammer, a drill head whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the casing can be provided as a drilling tool. Thereby, the drill head can be easily passed through the casing, so that both working positions of the drill head and connected to the Imlochhammer drill head are possible, in which drill head and drilling tool are arranged in the same working plane, as well as working positions, in which the tool connected to the casing drilling tool Overhanging drill head. Thereby, the position of the drill bit connected to the drill string and the drilling tool connected to the casing can be changed in a simple manner.
Ferner kann durch einen solchen Bohrkopf der Imlochhammer innerhalb der Futterrohre zusammen mit dem Gestänge nach oben herausgezogen werden. Allerdings können mit einer solchen normalen Bohrkrone die Futterrohre nur durch Erdreich und Lockergestein so weit vorgetrieben werden, bis die Futterrohre auf eine erste Felsschicht treffen. Ab da muss der Vortrieb ausschließlich mit Hilfe der Bohrkrone und des Imlochhammers durchgeführt werden. Das Futterrohr kann nicht weiter vorgetrieben werden. Wenn der Untergrund mit zunehmender Tiefe felsig bleibt ist dies unproblematisch, da das Futterrohr dann in den größeren Tiefen nicht mehr zur Abstützung des Bohrlochs erforderlich ist. Der Imlochhammer kann mit der Bohrkrone im Fels gut alleine oder Futterrohre bohren, da der Fels in der Regel standfest ist. Problematisch ist jedoch, wenn unterhalb der Felsschicht wieder Lockergestein oder Erdreich folgt, sodass der Bohrkanal dann in diesem Bereich zusammenfallen kann. In diesem Fall müssen die Futterrohre durch die Felsschicht hindurch gebohrt werden. Zu diesem Zweck kann der Imlochhammer einen Exenterbohrkopf aufweisen, dessen kleinster Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Futterrohrs ist und dessen größter Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Futterrohrs ist. Damit kann der Imlochhammer durch die Futterrohre zusammen mit dem Exenterbohrkopf zur Bohrstelle hindurchgeführt und zusammen mit dem Bohrgestänge wieder aus dem Futterrohr herausgeholt werden.Furthermore, can be pulled out within the casing pipes together with the linkage by such a drill head of the down-hole hammer. However, with such a normal drill bit, the casings can only be propelled through soil and soil until the casings encounter a first layer of rock. From there, the drive must be carried out exclusively with the help of the drill bit and the mortar hammer. The casing can not be driven further. If the ground remains rocky with increasing depth, this is not a problem, since the casing is then no longer required in the greater depths to support the borehole. The hole hammer can drill well with the drill bit in the rock alone or casing, since the rock is usually stable. However, it is problematic if below the rock layer again loose rock or soil follows, so that the drill channel can then coincide in this area. In this case, the casings have to be drilled through the rock layer. For this purpose, the Imlochhammer may have an Exenterbohrkopf whose smallest outer diameter is smaller than the inner diameter of the casing and whose largest outer diameter is greater than the outer diameter of the casing. Thus, the Imlochhammer be passed through the casing pipes together with the Exenterbohrkopf to the drilling site and taken out of the casing together with the drill pipe again.
Ist der Exenterbohrkopf durch das Futterrohr hindurchgeführt worden, sodass sich der Exenterbohrkopf außerhalb des Futterrohrs befindet, wird der Imlochhammer in Arbeitsrichtung gedreht, sodass die Bohrelemente des Exenterbohrkopfs nach außen verschoben werden und der durch den Exenterbohrkopf erzeugte Bohrdurchmesser größer als der Außendurchmesser der Futterrohre ist. Der Imlochhammer kann so durch Felsschichten Bohrkanäle bohren, die größer als die Futterrohre sind, sodass die Futterrohre auch durch die Felsschichten hindurch verlegt werden können. Dadurch können Futterrohre auch Bohrkanäle in Lockergestein stabilisieren, das unterhalb von Felsschichten liegt.If the Exenterbohrkopf has been passed through the casing so that the Exenterbohrkopf is outside the casing, the Imlochhammer is rotated in the working direction, so that the drilling elements of the Exenterbohrkopfs are shifted outwards and the Bohrdurchmesser produced by the Exenterbohrkopf is greater than the outer diameter of the casing. The down hole hammer can thus drill through boreholes boreholes which are larger than the casings, so that the casings can also be laid through the rock layers. As a result, casings can also stabilize wells in loosened rock that lies below rock strata.
Die Bohranlage kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung derart ausgebildet sein, dass die Futterrohraufnahme zur Aufnahme von Futterrohren eines ersten Außendurchmessers vorgesehen ist, wobei diese Futterrohraufnahme gegen eine weitere Futterrohraufnahme zur Aufnahme von Futterrohren eines vom ersten Außendurchmesser verschiedenen zweiten Außendurchmessers austauschbar ist. Ferner kann die Gestängeaufnahme zur Aufnahme von Gestängeabschnitten eines ersten Außendurchmessers vorgesehen sein, wobei diese Gestängeaufnahme gegen eine weitere Gestängeaufnahme zur Aufnahme von Gestängeabschnitten eines vom ersten Außendurchmesser verschiedenen zweiten Außendurchmessers austauschbar ist. Dadurch können zusammen mit der Bohranlage Gestängeabschnitte und/oder Futterrohrabschnitte unterschiedlicher Durchmesser genutzt werden. Dadurch kann die Bohranlage zur Durchführung unterschiedlichster Erdbohrungen eingesetzt werden.The drilling rig can be formed in an advantageous development such that the Casing receiving for receiving casings of a first outer diameter is provided, said casing receiving is exchangeable against another feed tube receiving for receiving casings of a different from the first outer diameter second outer diameter. Furthermore, the linkage receptacle may be provided for receiving linkage sections of a first outer diameter, wherein this linkage receptacle is exchangeable for a further linkage receptacle for receiving linkage sections of a second outer diameter different from the first outer diameter. As a result, boom sections and / or casing sections of different diameters can be used together with the drilling rig. This allows the drilling rig to be used to carry out a wide variety of earth boring operations.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Futterrohraufnahme einen zylindrischen Rohrabschnitt hat, der an seinem der Antriebseinheit fernen Ende mit einem Futterrohr verbindbar ist. In diesem Rohrabschnitt kann das Futterrohr aufgenommen werden. Alternativ kann das Futterrohr den Rohrabschnitt von außen umschließen, wobei zwischen dem Futterrohr und dem Rohrabschnitt eine geeignete Verbindung, insbesondere eine Schraubverbindung, eine Bajonettverbindung oder eine Verbindung über Verbindungsbolzen vorgesehen sein kann.Further, it is advantageous if the feed pipe receiving a cylindrical pipe section which is connectable at its end remote from the drive unit with a casing. In this pipe section, the casing can be added. Alternatively, the casing can surround the pipe section from the outside, wherein between the casing and the pipe section a suitable connection, in particular a screw connection, a bayonet connection or a connection can be provided via connecting bolts.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist der zylindrische Rohrabschnitt an seinem der Antriebseinheit zugewandten Ende durch einen Deckel verschlossen, der eine Durchtrittsöffnung für die Gestängeaufnahme hat. Der zylindrische Rohrabschnitt hat nahe seinem antriebsseitigen Ende mindestens eine Austrittsöffnung für ein Bohrfluid. Der zylindrische Rohrabschnitt ist von einem diese Austrittsöffnung umgebenden Auslaufring umgeben. Der Auslaufring ist gegenüber dem Rohrabschnitt frei drehbar und hat einen an einer Abflussleitung für das Bohrfluid anschließbaren Anschlussstutzen. So kann das in einen Zwischenraum zwischen Bohrgestänge und Futterrohr aufsteigende Bohrfluid über den Auslaufring, den Anschlussstutzen und die Anschlussleitung abgeführt werden, ohne dass die Bohranlage verschmutzt.In an advantageous development of the cylindrical tube section is closed at its end facing the drive unit by a lid which has a passage opening for the boom receiving. The cylindrical tube section has at least one exit opening for a drilling fluid near its drive end. The cylindrical tube section is surrounded by a discharge ring surrounding this outlet opening. The discharge ring is freely rotatable relative to the pipe section and has a connecting piece which can be connected to a drain pipe for the drilling fluid. Thus, the drilling fluid rising into an intermediate space between the drill string and the casing pipe can be removed via the discharge ring, the connecting piece and the connection pipe without the drilling system becoming dirty.
Vorzugsweise ist die Durchtrittsöffnung im Deckel gegenüber der Gestängeaufnahme durch Dichtungen gedichtet. Die Dichtungen sind dabei derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass sie zusammen mit dem Bohrgestänge gedreht werden. Dadurch werden die Dichtungen nicht durch die Drehbewegung des Gestänges beansprucht sondern gegebenenfalls in bestimmten Betriebsarten der Bohranlage lediglich durch eine Bewegung des Bohrgestänges in Richtung der Längsachse des Bohrgestänges. Diese Betriebsarten betreffen den Vortrieb des Gestänges ohne Vortrieb des Futterrohrs. In diesen Betriebsarten bleibt der Auslaufring mit dem Auslaufstutzen mit dem zu der Bohranlage zuletzt zugeführten Futterrohr zum Abführen des Bohrfluids verbunden. Die Dichtungen sind vorzugsweise in einer Dichtungsaufnahme, insbesondere in einem Käfig, angeordnet, sodass sie frei drehbar zum Auslauf sind. Die Dichtungsaufnahme ist dabei relativ drehbar zum Deckel und/oder zum Auslaufring gelagert und vorzugsweise über mindestens eine weitere Dichtung, insbesondere einen O-Ring, zum Deckel und/oder zum Auslaufring abgedichtet. Dadurch können die Standzeiten der das Bohrgestänge kontaktierenden Dichtungen erheblich verlängert werden. Insbesondere betragen die Standzeiten bei praktischen Versuchen ca. das 10-fache gegenüber Anordnungen, bei denen die Dichtungen nicht drehbar zum Auslaufring angeordnet sind und somit bei einer Drehbewegung des Bohrgestänges eine Relativbewegung zwischen Dichtung und Bohrgestänge erfolgt. Durch diese Relativbewegung werden die Dichtungen stark beansprucht, sodass sie einem hohen Verschleiß unterliegen.Preferably, the passage opening in the lid is sealed against the boom support by seals. The seals are arranged and / or formed such that they are rotated together with the drill string. As a result, the seals are not stressed by the rotational movement of the linkage but possibly in certain operating modes of the drilling rig only by a movement of the drill string in the direction of the longitudinal axis of the drill string. These modes relate to the propulsion of the boom without propulsion of the casing. In these modes of operation, the discharge ring with the discharge nozzle remains connected to the feed pipe last supplied to the drilling installation for discharging the drilling fluid. The seals are preferably arranged in a seal receptacle, in particular in a cage, so that they are freely rotatable to the outlet. The seal receptacle is mounted rotatably relative to the cover and / or the discharge ring and preferably sealed by at least one further seal, in particular an O-ring to the cover and / or the discharge ring. As a result, the service life of the drill string contacting seals can be significantly extended. In particular, the service life in practical tests is about 10 times greater than arrangements in which the seals are not rotatably arranged to the discharge ring and thus takes place during a rotational movement of the drill string, a relative movement between the seal and drill pipe. By this relative movement, the seals are heavily stressed, so that they are subject to high wear.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die in Verbindung mi den beigefügten Figuren die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description, which explains in conjunction with the accompanying figures, the invention with reference to embodiments.
Es zeigen:Show it:
An der Bohrrampe
Mit der Spindel
Im unteren Bereich der Bohrrampe
In gleicher Weise wird zum Lösen der Klemmverbindung zwischen zwei Gestängeabschnitten des Bohrgestänges ein erster unterer Gestängeabschnitt mit Hilfe der Bohrgestängeklemmvorrichtung
Über einen auskargenden Arm
Die Gestängeaufnahme
Nahe dem Deckel
Der Auslaufring
Im Folgenden wird kurz die Funktion der Bohranlage beschrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt das Abteufen des Bohrlochs mit Hilfe eines Imlochhammers der an seinem unteren Ende einen Bohrkopf trägt. Oberhalb des Imlochhammers ist ein Übergangsstück zwischen dem ersten, d. h. bei der vertikalen Ausrichtung der Bohrrampe
Um den Imlochhammer und das erste Futterrohr montieren zu können, werden die Futterrohrbohrkrone mit dem ersten Futterrohr und der Imlochhammer mit dem Übergangsstück verschraubt. Das erste Futterrohr hat in seinem unteren Bereich zwei diametral miteinander fluchtende Bohrungen, durch die ein Montagebolzen gesteckt wird. Der Imlochhammer ist in das erste Futterrohr geschoben. Die Längsachse des Futterrohrs ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vertikal angeordnet. Dadurch schaut das Übergangsstück soweit nach oben aus dem ersten Futterrohr heraus, dass es mit der Gestängeaufnahme
Der Antrieb von Futterrohr und Imlochhammer kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei
Alle Klemm- und Schraubvorgänge erfolgen hydraulisch, wobei die Klemmvorrichtungen
Der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt sich, bis die Futterrohre auf Fels treffen. Anschließend kann der Imlochhammer mit dem Bohrgestänge alleine weiterbohren, da im Fels eine Bohrlochstabilisierung durch Futterrohre nicht mehr zwingend erforderlich ist. Vorzugsweise wird die Futterrohraufnahme
Falls unterhalb der Felsschicht wieder Lockergestein angetroffen wird, sodass die Bohrung in diesem Bereich wieder mit Futterrohren stabilisiert werden muss, werden die Futterrohre durch die Felsschicht hindurch verlegt. Der Imlochhammer wird dazu komplett herausgezogen. Der Bohrkopf des Imlochhammers wird durch einen Exzenterbohrkopf ersetzt. Dieser umfasst in an sich bekannter Weise zwei Hälften, die in Normalposition durch die Futterrohrabschnitte hindurch passen. Sobald der Exzenterbohrkopf sich in seiner Bohrposition unterhalb des untersten Futterrohres und der mit dem untersten Futterrohr verbundenen Bohrkrone befindet, wird der Exzenterbohrkopf in Arbeitsrichtung gedreht, sodass sich die beiden Exzenterhälften gegeneinander nach außen verschieben. Dadurch wird der Bohrdurchmesser größer als der Außendurchmesser der Futterrohre, sodass das Bohrloch für das Einbringen der Futterrohre entsprechend ausreichend erweitert ist.If loose rock is encountered below the rock layer again, so that the well in this area must be stabilized again with casings, the casings are laid through the rock layer. The Imlochhammer is pulled out completely. The drill head of the Imlochhammers is replaced by a Exzenterbohrkopf. This comprises, in a manner known per se, two halves which fit through the casing sections in the normal position. As soon as the eccentric drilling head is located in its drilling position below the lowest casing and the drill bit connected to the lowest casing, the eccentric drilling head is rotated in the working direction so that the two eccentric halves move outwards relative to one another. As a result, the bore diameter is greater than the outer diameter of the casing pipes, so that the borehole is extended sufficiently for the introduction of the casing pipes accordingly.
Ist die endgültige Bohrlochtiefe erreicht, wird das Bohrgestänge mit dem Imlochhammer vollständig nach oben gezogen und abschnittsweise demontiert.Once the final drill hole depth has been reached, the drill string is pulled completely upwards with the downhole hammer and disassembled in sections.
In dem durch das Futterrohr gebildeten Bohrkanal wird beispielsweise eine die Erdsonde zur Erdwärmegewinnung oder ein Brunnenrohr oder ein sonstiges gewünschtes Medienrohr oder ähnliches abgelassen. Anschließend werden die Futterrohre drehend nach oben gezogen und demontiert. Bei der Demontage der Bohrgestängeabschnitte bzw. Futterrohrabschnitte werden die Klemmvorrichtungen
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Zur besseren Visualisierung der Position der Bohrwerkzeuge zueinander kann an der Verbindungsanordnung eine Skala und ein Zeigemittel angeordnet sein, die die Position bzw. den Abstand des mit dem Futterrohr verbundenen Bohrwerkzeugs und des mit dem Bohrgestänge verbundenen Bohrwerkzeugs angibt oder visualisiert.For better visualization of the position of the drilling tools to each other can be arranged on the connection assembly, a scale and a pointing means indicating the position or the distance of the associated with the casing drilling tool and connected to the drill string drilling tool or visualized.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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