DE102011101570A1 - Pipe guide device for use as e.g. pipe slider for guiding product pipe inserted into substrate, has auxiliary frame attached to main frame and rotatable around axis in relation to main frame, and guide elements for engaging and guiding pipe - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie dabei einsetzbare Vorrichtungen zur Verlegung von Rohrleitungen.The present invention relates to a method and thereby usable devices for laying pipelines.
Stand der TechnikState of the art
In der Vergangenheit wurden zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, um Rohrleitungen in Bohrlöchern zu verlegen und somit sensible Bereiche an der Geländeoberfläche zu unterqueren, für die eine Verlegung im offenen Rohrgraben aus technischen, ökologischen, rechtlichen oder wirtschaftlichen Gründen nicht möglich oder angeraten erschien. Eine solche grabenlose Verlegung kann z. B. dort sinnvoll sein, wo die Oberfläche im Verlegungsbereich mit schweren Baumaschinen nicht befahren werden kann (z. B. Moore, Gewässer) oder wo aus ökologischer Sicht keine Baugenehmigung erteilt werden kann (z. B. in Naturschutzgebieten) oder wo der Einsatz der konventionellen Verlegetechniken zu teuer würde (z. B. bei großen Verlegetiefen und hohem Grundwasserstand).In the past, numerous methods and devices have been developed to lay pipelines in wellbores, thus traversing sensitive areas on the terrain surface for which laying in the open trench was not possible or advisable for technical, environmental, legal or economic reasons. Such a trenchless installation can z. B. where the surface in the laying area with heavy construction machinery can not be used (eg Moore, waters) or where from an ecological point of view, no planning permission can be granted (eg in nature reserves) or where the use of conventional laying techniques would be too expensive (eg for large laying depths and high groundwater level).
In der Literatur finden sich umfassende Informationen zu den bereits eingesetzten und erprobten Verlegeverfahren. Dabei hat sich eine Einteilung der Verfahren an Hand der Steuerbarkeit (gesteuerte/ungesteuerte Verfahren), der Bodenbehandlung (Bodenverdrängung/Bodenentnahme), des Bohrkleintransports (mechanisch, hydraulisch) sowie der Anzahl der Arbeitsschritte (Pilotbohrung, Aufweitbohrung, Einzieh- bzw. Einschubvorgang) bewährt. Weitere Unterscheidungsmerkmale sind z. B. die grundsätzliche geometrische Ausbildung der Bohrachse (geradlinig, gekrümmt) sowie die mittels des jeweiligen Verfahrens zu verlegenden Rohrmaterialien (z. B. Beton, PE, Guss, Stahl etc.).The literature provides comprehensive information on the already used and proven installation methods. Here, a classification of the methods on the basis of controllability (controlled / uncontrolled procedure), the soil treatment (soil displacement / soil removal), the cuttings transport (mechanical, hydraulic) and the number of steps (pilot hole, expansion hole, retraction or insertion process) has proven , Further distinguishing features are z. B. the basic geometric design of the drilling axis (straight, curved) and to be laid by means of the respective method pipe materials (eg., Concrete, PE, cast iron, steel, etc.).
Im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren wird der Stand der Technik am ehesten durch das so genannte „Direct Pipe”-Verfahren („DP-Verfahren”) repräsentiert, wie es prinzipiell in der Patentanmeldung
Das DP-Verfahren wurde inzwischen weltweit erfolgreich in der Praxis eingesetzt. Mit diesem einphasigen Verlegeverfahren lassen sich Rohrleitungen aus Stahl in einer Länge bis etwa 1.500 m und einem Rohrdurchmesser zwischen etwa 800 mm und 1.400 mm installieren.The DP process has since been used successfully in practice worldwide. With this single-phase installation method, steel pipelines with a length of up to 1,500 m and a pipe diameter of between about 800 mm and 1,400 mm can be installed.
Als besonders vorteilhaft beim DP-Verfahren ist anzusehen, dass es ein einstufiges Verfahren ist, bei dem die Arbeitsschritte Pilotbohrung, Aufweitbohrung und Verlegevorgang in einen Arbeitsschritt ausgeführt werden. Des Weiteren ist es sehr günstig, dass beim DP-Verfahren lediglich eine größere Arbeitsfläche am Startpunkt für die Bohrvorrichtung und den Rohrbau erforderlich ist. Am Zielpunkt wird lediglich eine sehr kleine Arbeitsfläche zur Demontage des Bohrkopfs benötigt.To be regarded as particularly advantageous in the DP process is that it is a one-step process, in which the working steps pilot drilling, expansion bore and laying process are carried out in one step. Furthermore, it is very favorable that in the DP process only a larger work surface at the starting point for the drilling device and the pipe construction is required. At the destination point, only a very small work surface is needed to disassemble the drill head.
Allerdings weist das DP-Verfahren auch Nachteile bzw. Limitierungen auf. Insbesondere sind die erzielbaren Verlegelängen aus maschinentechnischen Gründen (Versorgung des Bohrkopfes mit hydraulischer Energie von übertage etc.) für kleinere Rohrdurchmesser sehr begrenzt (ca. 80–250 m). Des Weiteren sind die Vermessung sowie die Bedienung der Steuer- und Bohrvorrichtung relativ kompliziert. Diese hohe Komplexität der Technik beim DP-Verfahren bedingt auch hohe Investitionen in die maschinelle Ausrüstung.However, the DP method also has disadvantages or limitations. In particular, the achievable laying lengths for technical reasons (supply of the drill head with hydraulic energy of overground etc.) for smaller pipe diameters are very limited (about 80-250 m). Furthermore, the measurement and the operation of the control and drilling device are relatively complicated. This high level of complexity in the DP process also requires high investment in machine equipment.
Technische AufgabeTechnical task
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und dabei einsetzbare Vorrichtungen bereitzustellen, mit deren Hilfe kleinere Rohrleitungen (ca. 100 mm bis 600 mm Durchmesser) über größere Längen in einem Arbeitsschritt und mit nur einer größeren Arbeitsfläche am Startpunkt kostengünstig und umweltschonend verlegt werden können.The present invention has for its object to provide a method and thereby deployable devices, with the help of smaller pipelines (about 100 mm to 600 mm diameter) over long lengths in a single step and with only a larger work surface at the starting point are laid economically and environmentally friendly can.
Lösung der technischen AufgabeSolution of the technical task
Die technische Aufgabe wird gelöst, indem die zu verlegende Rohrleitung fest mit einer (abgewinkelten) Bohrgarnitur verbunden und anschließend von einer Bohrvorrichtung in den Boden gedrückt wird, wobei der Antrieb des Bohrkopfs über einen von der durch das Innere der Rohrleitung verpumpten Bohrflüssigkeit angetriebenen Bohrmotor erfolgt und der am Bohrkopf gelöste Boden von dieser Bohrflüssigkeit durch den Ringraum aus dem Bohrloch ausgetragen wird. Die Steuerung der Bohrgarnitur und damit die Kurvengängigkeit werden durch Drehen der Rohrleitung (und damit der Bohrgarnitur) mittels der Bohrvorrichtung erreicht.The technical problem is solved by the pipe to be laid firmly connected to an (angled) Bohrgarnitur and then pressed by a drilling device in the ground, wherein the drive of the drill head via a driven by the pumped through the interior of the pipeline drilling fluid drilling motor takes place and the bottom of the drilling fluid released from the drilling fluid is discharged through the annulus from the wellbore. The control of the drill set and thus the curve is achieved by turning the pipe (and thus the drill set) by means of the drilling device.
Abgrenzung gegenüber bestehenden VerfahrenDifferentiation from existing procedures
Die Kombination der oben beschriebenen Merkmale wird von keinem der existierenden Verfahren zur grabenlosen Verlegung von Rohrleitungen in Bohrlöchern erfüllt. Dies gilt sowohl für das hier näher diskutierte Direct Pipe-Verfahren als auch für das bekannte HDD-Verfahren (HDD = Horizontal Directional Drilling).The combination of features described above is not met by any of the existing methods of trenchless piping in wellbores. This applies both to the Direct Pipe method discussed in more detail here and to the known HDD method (HDD = Horizontal Directional Drilling).
Gegenüber dem DP-Verfahren grenzt sich das erfindungsgemäße Verfahren unter anderem dadurch ab, dass Aufbau, Steuerung und Energieversorgung der Bohrgarnitur erheblich einfacher aufgebaut sind. Das DP-Verfahren nutzt im Wesentlichen die aus dem Microtunneling bzw. dem gesteuerten Rohrvortrieb bekannten Bohrgarnituren, wo der Antrieb des Bohrkopfs über Hydraulikmotoren und die Steuerung des Bohrkopfs über Hydraulikzylinder erfolgen. Diese Bauteile sind relativ empfindlich und kompliziert in der Steuerung. Darüber hinaus müssen sie an einen geeigneten Hydraulikkreislauf (Druck-Volumen-Anforderungen) angeschlossen werden, d. h. entweder befindet sich das Hydraulikaggregat direkt in der Bohrgarnitur (großer Durchmesser der Rohrleitung erforderlich, mindestens ca. 800 mm) oder es wird durch entsprechende Schlauchverbindungen von Übertage aus versorgt (Längenbegrenzung auf ca. 80–250 m). Beide Varianten sind störanfällig und kompliziert in Aufbau und Betrieb, wogegen die erfindungsgemäße Nutzung der bewährten Bohrlochmotoren und die Energieversorgung über die verpumpte Bohrspülung eine ganz erhebliche Vereinfachung darstellen.Compared with the DP method, the method according to the invention is distinguished, inter alia, by the fact that the structure, control and energy supply of the drill set are considerably simpler. The DP process essentially uses the known from microtunnelling or the controlled pipe jacking drills, where the Drive the drill head via hydraulic motors and control the drill head via hydraulic cylinders. These components are relatively sensitive and complicated in the controller. In addition, they must be connected to a suitable hydraulic circuit (pressure-volume requirements), ie either the hydraulic unit is located directly in the drill string (large diameter of the pipeline required, at least 800 mm) or it is made by appropriate hose connections from above supplied (length limitation to approx. 80-250 m). Both variants are susceptible to interference and complicated in construction and operation, whereas the inventive use of the proven wellbore motors and the power supply on the pumped drilling fluid represent a very significant simplification.
Gegenüber dem DP-Verfahren (sowie dem HDD-Verfahren) grenzt sich das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin durch die drehbare Lagerung der Rohrleitung an der Geländeoberfläche ab, wodurch die Rohrleitung nicht nur zur Kraftübertragung für den Bohrvorgang sondern auch zur Steuerung der Bohrgarnitur genutzt werden kann.Compared with the DP method (as well as the HDD method), the method according to the invention is further distinguished by the rotatable mounting of the pipeline on the terrain surface, whereby the pipeline can be used not only for power transmission for the drilling operation but also for controlling the drill set.
Ein weiteres wichtiges Unterscheidungsmerkmal gegenüber dem DP-Verfahren besteht darin, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Durchmesser-Längen-Kombinationen verlegt werden können, die nicht vom DP-Verfahren abgedeckt werden können (kleine Rohrdurchmesser, große Bohrungslängen).Another important distinguishing feature compared to the DP method is that with the method according to the invention diameter-length combinations can be laid which can not be covered by the DP method (small pipe diameters, large bore lengths).
Somit grenzt sich das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber der DP-Technik insbesondere hinsichtlich der Verlegelängen und Rohrdurchmesser sowie der Steuerung der Bohrgarnitur ab.Thus, the method according to the invention differs from the DP technology, in particular with regard to laying lengths and pipe diameters, as well as the control of the drilling set.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die grundsätzlichen Vorteile der Erfindung sind:
- • Umweltverträglichkeit (geringer Platzbedarf, nur eine Arbeitsfläche).
- • Schnelligkeit (nur ein Arbeitsgang).
- • Wirtschaftlichkeit (geringe Investitionen in Maschinen und Ausrüstungen).
- • Sicherheit (permanente Bohrlochstützung).
- • Robustheit (Nutzung bewährter und einfach aufgebauter Einzelkomponenten).
- • Environmental compatibility (low space requirement, only one working surface).
- • Speed (only one operation).
- • Economy (low investment in machinery and equipment).
- • Safety (permanent well support).
- • Robustness (use of proven and simply constructed individual components).
Zeichnungendrawings
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie dabei einsetzbare Vorrichtungen werden anhand von Zeichnungen dargestellt und nachfolgend erläutert, wobei die dort gezeigten Merkmale beispielhaften Charakter aufweisen. Die Zeichnungen zeigen:The method according to the invention and devices which can be used in the process are illustrated with reference to drawings and explained below, wherein the features shown there have exemplary character. The drawings show:
In
In
In
In
Die Messdaten der Messsonde
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bohrlochwell
- 22
- Eintrittspunktentry point
- 33
- Austrittspunktexit point
- 44
- Bohrliniedrilling line
- 55
- Bohrgarniturbottom hole assembly
- 66
- Bohrkopfwellhead
- 77
- Bohrmotordrill motor
- 88th
- Winkelstückelbow
- 99
- Messrohrmeasuring tube
- 1010
- Rohrleitungpipeline
- 1111
- Kabelrohrconduit
- 1212
- DrehdurchführungRotary union
- 1313
- Bohrvorrichtungdrilling
- 1414
- Vorschubeinrichtungfeeder
- 1515
- Drehvorrichtungrotator
- 1616
- Bodenground
- 1717
- Bohrspülungdrilling fluid
- 1818
- Ringraumannulus
- 1919
- Geländeoberflächeground surface
- 2020
- Speiseleitungfeeder
- 2121
- Messsondeprobe
- 2222
- RollenbockRollenbock
- 2323
- Getriebetransmission
- 24 24
- Getriebehalterungtransmission mount
- 2525
- Kabelelectric wire
- 2626
- Steuerstandhelm
- 2727
- Pumpepump
- 2828
- Schlauchtube
- 2929
- RollenbockrahmenRollenbock frame
- 3030
- RollenbockdrehteilRoller block rotating part
- 3131
- Rollenhalterungroll holder
- 3232
- Rollenroll
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R118 | Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority |
Effective date: 20131118 |