DE102011122610A1 - Device for rotating drill pipes for drilling vertical and horizontal holes in ground without platform, has tongs with rotationally movable thin rollers coated internally with elastic material, for rotary movement of drill pipes - Google Patents

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Abstract

The device has horizontally arranged drill pipes (1) that are merged with respect to vertical hole in ground using possible radius (R) of curvature of drill pipes. A tension force thrust device (2) has hydraulic cylinders attached to grip arm blocks sliding in guide slot. The grip arm blocks are provided to carry pair of tongs, so that tongs are opened between upper and lower shanks of drill pipes, and sliding of tongs is performed and vice-versa. The tongs have rotationally movable thin rollers that are internally coated with elastic material, for rotary movement of drill pipes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rotation von waagerecht gelagerten und bereitgestellten Bohrgestängen für anfangs nahezu waagerechten Bohrungen im Erdreich ohne Bohrturm.The invention relates to a device for rotating horizontally mounted and provided drill pipe for initially almost horizontal holes in the ground without a derrick.

Die Erde trägt in ihrem Inneren ein sicheres, sauberes und umweltfreundliches Energiepotential, das unabhängig vom Wind, von der Sonneneinstrahlung oder von nachwachsenden Rohstoffen ist. Für die Erschließung der Erdwärme und auch für die Erkundung und Förderung von Rohstoffen sind effiziente Bohrverfahren bekannt, die Bohrungen in große Tiefen ohne einen Bohrturm ermöglichen. Moderne Bohrvorrichtungen bestehen nicht mehr aus dem Stahlgerüst und der senkrechten Lagerung der Bohrstangen, sondern aus senkrechten Hydraulikzylindern mit einer Vorrichtung zur waagerechten Ablage der einzelnen Bohrstangen, was überwiegend automatisiert ist.The Earth carries within it a safe, clean and environmentally friendly energy potential that is independent of wind, solar radiation or renewable resources. For the development of geothermal energy and also for the exploration and extraction of raw materials, efficient drilling methods are known, which allow drilling in great depths without a derrick. Modern drilling devices no longer consist of the steel framework and the vertical mounting of the drill rods, but of vertical hydraulic cylinders with a device for horizontal storage of the individual drill rods, which is mostly automated.

Als effiziente Bohrvorrichtung sei das Patent US 4,223,737 genannt. Es wird auf einen Bohrturm ganz verzichtet, der Drehtisch und weitere notwendige Vorrichtungen, wie Spülkopf, sind waagerecht angeordnet. Der Übergang in die Senkrechte erfolgt über ein gekrümmtes Futterrohr im oberen Erdreich oder unter Wasser. Der Flaschenzug und Spülkopf eines Bohrturms sind ersetzt durch eine axial bewegliche rollende oder schwimmende Vorrichtung, die nur ein Bohrgestänge bewegt. Im Patent US 3.840.079 wird eine bohrturmlose Vorrichtung mit der waagerechte Lagerung des Bohrgestänges in Speicherrohren beschrieben, die aus einem hydraulisch bewegbaren Block und weiteren Blöcken besteht. In der Patentschrift DE 10 2010 049 415.1 wird eine Anordnung beschrieben, die die Lagerung und Bereitstellung langer Bohrstangengruppen in rollenbestückten Fächern vorsieht.As an efficient drilling device is the patent US 4,223,737 called. It is completely dispensed with a derrick, the turntable and other necessary devices, such as rinsing, are arranged horizontally. The transition to the vertical takes place via a curved casing in the upper soil or under water. The pulley and flushing head of a derrick are replaced by an axially movable rolling or floating device that moves only one drill pipe. In the patent US 3,840,079 a turretless device is described with the horizontal storage of the drill pipe in storage pipes, which consists of a hydraulically movable block and other blocks. In the patent DE 10 2010 049 415.1 An arrangement is described which provides for the storage and provision of long drill rod assemblies in roll-stocked compartments.

Die bekannten Vorrichtungen mit waagerechten Bohrgestänge und anfangs gekrümmten Futterrohr bewirken keine Rotation des Bohrgestänges beim Senken oder Ziehen und dadurch ein Stauchen oder Verklemmen des Bohrgestänges.The known devices with horizontal drill pipe and initially curved casing cause no rotation of the drill string when lowering or pulling and thereby upsetting or jamming of the drill string.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung für die Rotation des waagerechten Bohrgestänges für Bohrungen im Erdreich ohne Bohrturm bereitzustellen, mit der ein Stauchen oder Verklemmen des Bohrgestänges im Bohrloch vermieden wird.The object of the invention is therefore to provide a device for the rotation of the horizontal drill pipe for drilling in the ground without a derrick, with a upsetting or jamming of the drill pipe in the borehole is avoided.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit der waagerechter Anordnung von Drehtisch, Antriebstange, Spülkopf und weiterer Geräte gemäß Anspruch 1 gelöst, bei der das Bohrgestänge durch eine Zug-Schub-Vorrichtung axial bewegt und gleichzeitig gedreht wird.According to the invention the object is achieved by a device with the horizontal arrangement of turntable, drive rod, rinsing head and other devices according to claim 1, wherein the drill string is axially moved by a train-thrust device and simultaneously rotated.

Der besondere Vorzug der Erfindung gemäß Anspruch 1 besteht darin, dass sich beim Ziehen oder Senken das Bohrgestänge dreht und ein Verklemmen oder Stauchen vermieden wird.The particular advantage of the invention according to claim 1 is that when pulling or lowering the drill pipe rotates and jamming or compression is avoided.

Im Folgenden soll die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung,In the following, the invention will be explained in more detail with reference to drawings. Each show in a schematic representation,

1 eine in der Waagerechten angeordnete Bohrvorrichtung; 1 a horizontal drilling device;

2 die hydraulische Zug-Schub-Vorrichtung; 2 the hydraulic pull-push device;

3a den Greiferblock mit Greiferpaar und Rollen; 3a the gripper block with gripper pair and rollers;

3b einen Greiferarm mit einer Stützrolle pro Rolle; 3b a gripper arm with a support roller per roll;

3c einen Greiferarm mit zwei Stützrollen pro Rolle. 3c a gripper arm with two support rollers per roll.

1 zeigt eine in der Waagerechten angeordnete Bohrvorrichtung. Das Bohrgestänge 1 wird in der Waagerechten bewegt, montiert und gelagert. Die Bohrung selbst erfolgt entsprechend dem möglichen Krümmungsradius R des Bohrgestänges 1 und der Futterrohre von anfangs waagerecht bis zum gewünschten senkrechten Bohrloch. Der Drehtisch 3b mit dem weiteren Zubehör, wie Antriebsstange, Koppelvorrichtungen und Spülschlauch, sind so aufgestellt, dass die einzelnen Bohrstangen des Bohrgestänges 1 waagerecht angeschraubt, abgeschraubt und beim Erreichen der Bohrsohle das Bohrgestänge 1 angetrieben werden kann. Die Vorrichtung 3a dient nur dem Wechsel des Bohrkopfes. Die Zug-Schub-Vorrichtung 2 bewegt das Bohrgestänge 1 durch Schub wieder in das Bohrloch oder durch Zug nach oben in die Waagerechte und über die Leitvorrichtung 4 in die Lagervorrichtung, die aus den Fächer 45 der hintereinander angeordneten Traversen 5 gebildet wird. 1 shows a horizontally arranged drilling device. The drill pipe 1 is moved horizontally, mounted and stored. The hole itself is made according to the possible radius of curvature R of the drill string 1 and the casing from initially horizontal to the desired vertical wellbore. The turntable 3b with the additional accessories, such as drive rod, coupling devices and flushing hose, are positioned so that the individual drill rods of the drill string 1 screwed horizontally, unscrewed and when reaching the bottom of the drill pipe 1 can be driven. The device 3a only serves to change the drill head. The train-thrust device 2 moves the drill pipe 1 by pushing back into the borehole or by pulling upwards into the horizontal and over the guiding device 4 in the storage device, which out of the compartments 45 the successively arranged trusses 5 is formed.

2 zeigt die hydraulische Zug-Schub-Vorrichtung. Die Zug-Schub-Vorrichtung 2 besteht aus den vier Hydraulikzylindern 11 bis 14, die paarweise eine durch die Stangen 15 und 16 mit dem Greiferblock 19a und die Stangen 17 und 18 durch den Greiferblock 19b fest verbunden sind. Die Greiferblöcke 19a und 19b tragen die hydraulischen Greifer 20. Wechselseitig fahren die geschlossenen Greifer 20 der Greiferblöcke 19a oder 19b von Position A zur Position B oder umgekehrt und ziehen oder senken das Bohrgestänge 1. 2 shows the hydraulic train-push device. The train-thrust device 2 consists of the four hydraulic cylinders 11 to 14 in pairs through the bars 15 and 16 with the gripper block 19a and the rods 17 and 18 through the gripper block 19b are firmly connected. The gripper blocks 19a and 19b carry the hydraulic grippers 20 , The closed grippers move alternately 20 the gripper blocks 19a or 19b from position A to position B or vice versa and pull or lower the drill string 1 ,

3a zeigt einen Greiferblock und die Greifer. Die Greiferblöcke 19a und 19b sichern eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen den Stangen 15 und 16 der Hauptzylinder 11 und 12 sowie zwischen den Stangen 17 und 18 der Hauptzylinder 13 und 14 und übertragen die Zug- oder Schubkräfte der Hauptzylinder 11 bis 14 über ein oder mehrere Greifer 20 auf das zu bewegende Bohrgestänge 1. Die Innenseiten der Greiferarme 22 sind bestückt mit mehreren elastisch beschichteten und drehbaren Rollen 27, die ein Drehen des Bohrgestänges 1 ermöglichen. Eine, mehrere oder alle dieser Rollen 27 sind vorzugsweise hydraulisch angetrieben, die nun das Drehen des Bohrgestänges 1 bewirken. 3a shows a gripper block and the gripper. The gripper blocks 19a and 19b secure a positive and non-positive connection between the rods 15 and 16 the master cylinder 11 and 12 as well as between the bars 17 and 18 the master cylinder 13 and 14 and transmit the tensile or shear forces of the master cylinder 11 to 14 via one or more grippers 20 on the drill pipe to be moved 1 , The insides of the gripper arms 22 are equipped with several elastically coated and rotatable rollers 27 that turning the drill pipe 1 enable. One, several or all of these roles 27 are preferably hydraulically driven, which now rotate the drill pipe 1 cause.

3b einen Greiferarm mit einer Stützrolle pro Rolle; Die Rollen 27 sind beschichtet mit elastischem Material. Der nötigen Andruck auf das Bohrgestänge 1 wird durch die stählernen Stützrollen 28 erhöht. 3b a gripper arm with a support roller per roll; The roles 27 are coated with elastic material. The necessary pressure on the drill string 1 gets through the steel support rollers 28 elevated.

3c einen Greiferarm mit zwei Stützrollen pro Rolle. Die mit elastischem Material beschichteten Rollen 27 sind je Rolle 27 zwei stählerne Stützrollen 28 zur Erhöhung des Andrucks auf das Bohrgestänge 1 angeordnet. 3c a gripper arm with two support rollers per roll. The rolls coated with elastic material 27 are each role 27 two steel support rollers 28 to increase the pressure on the drill string 1 arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Bohrgestängedrill pipe
22
Zug-Schub-VorrichtungTrain thrust device
3a3a
Bohrkopfwechsel-VorrichtungDrill head exchange device
3b3b
Drehtisch, Antriebsstange, Kuppelvorrichtung, SpülschlauchTurntable, drive rod, coupling device, rinsing hose
44
Leitvorrichtungguide
55
Traversentrusses
11, 12, 13, 1411, 12, 13, 14
Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
15, 16, 17, 1815, 16, 17, 18
Stangen der HydraulikzylinderRods of the hydraulic cylinders
19a, 19b19a, 19b
Greiferblöckegripper blocks
2020
Greifergrab
2121
SchalenPeel
2222
GreiferarmpaareGreiferarmpaare
2424
Hydraulikzylinder der GreiferHydraulic cylinder of the gripper
2525
Führungsnuteguide groove
2626
Plattformplatform
2727
Rollenroll
2828
Stützrollensupport rollers
4545
Fächersubjects
RR
Krümmungsradiusradius of curvature

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 4223737 [0003] US 4223737 [0003]
  • US 3840079 [0003] US 3840079 [0003]
  • DE 102010049415 [0003] DE 102010049415 [0003]

Claims (3)

Vorrichtung zur Durchführung von senkrechten Bohrungen im Erdreich ohne Bohrturm und mit einem anfangs waagerecht liegendem Bohrgestänge, das unter Nutzung der möglichen Krümmung des Bohrgestänges und der Futterrohre allmählich in die senkrechte Bohrung übergeht, die mit einer Zug-Schub-Vorrichtung 1 versehen ist, die aus einem Paar gleicher Bewegungs- und Greifer-Vorrichtungen besteht und diese Vorrichtungen je mit einem oder zwei hydraulischen Zylindern 11 bis 14 oder einem oder zwei elektrischen Antrieben 11 bis 14 bestückt sind, dessen lineare Bewegungselemente form- und kraftschlüssig mit je einem in zwei Führungsnuten 25 gleitenden Greiferblock 19 verbunden sind, der die Greiferarmpaare 22 aufnimmt und dass die Greiferblöcke 19a und 19b ein, zwei oder mehr Greiferarmpaare 22 tragen, dass die Greiferarmpaare 22 des Greiferblocks 19a sich soweit öffnen lassen, dass zwischen dem oberen und unteren Schenkel der das Bohrgestänge 1 umfassende Greiferarmpaar 22 des Greiferblockes 19b gleiten kann und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferarmpaare innen mit rotationsbeweglichen schlanken Rollen versehen sind, die eine elastische Beschichtung aufweisen, die dem eingespannten Rohrgestänge eine rotierende Bewegung ermöglichen.A device for performing vertical drilling in the ground without a derrick and with an initially horizontal drill pipe, which, using the possible curvature of the drill string and the casing pipes gradually merges into the vertical bore, with a train-thrust device 1 is provided, which consists of a pair of identical movement and gripper devices and these devices each with one or two hydraulic cylinders 11 to 14 or one or two electric drives 11 to 14 are equipped, the linear movement elements positive and non-positive, each with one in two grooves 25 sliding gripper block 19 are connected, the gripper arm pairs 22 picks up and that the gripper blocks 19a and 19b one, two or more Greiferarmpaare 22 wear that gripper arm pairs 22 of the gripper block 19a be so far open that between the upper and lower leg of the drill pipe 1 comprehensive gripper arm pair 22 of the gripper block 19b can slide and vice versa, characterized in that the Greiferarmpaare are internally provided with rotatable thin rollers that have an elastic coating that allow the clamped pipe string a rotating movement. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je Greiferarm mindestens eine oder mehrere Rollen angetrieben sind, die das Rohrgestänge jeweils in einer der beiden Drehrichtungen bewegen.Apparatus according to claim 1, characterized in that each gripper arm at least one or more rollers are driven, which move the pipe string in each case in one of the two directions of rotation. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass keine der Rollen angetrieben ist und je Greiferarmpaar eine Drehvorrichtung sich axialsynchron zu den Greiferarmpaaren bewegt, die das Rohrgestänge fest einspannt und es in jeweils in einer der beiden Drehrichtungen bewegt.Apparatus according to claim 1, characterized in that none of the rollers is driven and each Greiferarmpaar a rotating device moves axially synchronously to the Greiferarmpaaren that firmly clamps the pipe string and moves it in each case in one of the two directions of rotation.
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