DE102012003120A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Verlegung von Rohrleitungen im Boden - Google Patents

Verfahren und Vorrichtungen zur Verlegung von Rohrleitungen im Boden Download PDF

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Abstract

Bei einem Verfahren sowie dabei einsetzbaren Vorrichtungen zur Verlegung von Rohrleitungen im Boden wird das Bohrloch (1) von einer Bohrgarnitur (5) entlang einer Bohrlinie (4) erstellt und dabei gleichzeitig die Rohrleitung (7) im Bohrloch (1) verlegt, indem die für den Bohr- und Verlegevorgang erforderliche Vorschubkraft von einer Vorschubeinrichtung (8) erzeugt und über die Rohrleitung (7) auf die Bohrgarnitur (5) mit einem asymmetrischen Schneidrad (6) übertragen wird, wobei die Steuerung des Bohrvorgangs erfolgt, indem das asymmetrisches Schneidrad (6) der Bohrgarnitur (5) für gerade Abschnitte der Bohrlinie (4) kontinuierlich rotiert wird und für gekrümmte Abschnitte der Bohrlinie (4) zyklisch mit geeigneten Amplituden (27) um geeignete Mittelstellungen (26) gedreht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie dabei einsetzbare Vorrichtungen zur Verlegung von Rohrleitungen im Boden.
  • Stand der Technik
  • In der Vergangenheit wurden zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, um Rohrleitungen in Bohrlöchern im Boden 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 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.).
  • 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 DE 10 2006 020 339.9 bzw. EP 2 013 438 B1 offenbart ist.
  • 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.
  • Als besonders vorteilhaft beim DP-Verfahren ist anzusehen, dass es ein einstufiges Verfahren ist, bei dem die Arbeitsschritte Pilotbohrung, Aufweitbohrung und Verlegevorgang in einem 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.
  • Allerdings weist das DP-Verfahren auch Nachteile bzw. Limitierungen auf. Insbesondere ist die Steuerung der Bohrvorrichtung mittels Hydraulikzylindern relativ kompliziert und aufgrund der erforderlichen Dichtung im Steuerungsbereich auf Tiefenlagen von ca. 30 m (entsprechend 3 bar Außendruck) beschränkt. Die hohe Komplexität der Technik beim DP-Verfahren bedingt auch hohe Investitionen in die maschinelle Ausrüstung und ist verbunden mit einer entsprechenden Störanfälligkeit. Des Weiteren erfordert die hohe Komplexität der Maschinentechnik entsprechend hoch qualifizierte Bediener. Reicht die jeweilige Fertigkeit des Bedienpersonals nicht aus, so ist mit erheblichen technischen Schwierigkeiten – bis hin zum Scheitern des Projekts – zu rechnen.
  • Technische Aufgabe
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und dabei einsetzbare Vorrichtungen bereitzustellen, mit deren Hilfe Rohrleitungen mit einem Durchmesser von ca. 400 mm bis 1400 mm – vorzugsweise 600 mm – 1200 mm – in einem Arbeitsschritt und mit nur einer größeren Arbeitsfläche am Startpunkt in unterschiedlichen Bodenarten (Lockergestein, Fels) kostengünstig und umweltschonend auch in großen Tiefen (> 30 m) verlegt werden können.
  • Lösung der technischen Aufgabe
  • Die technische Aufgabe wird gelöst, indem die zu verlegende Rohrleitung fest (und somit ohne Dichtung) mit einer Bohrgarnitur verbunden ist, bei der das Schneidrad (in der Seitenansicht) asymmetrisch ausgebildet ist. Dabei bildet diese Asymmetrie eine keilförmige Steuerfläche, die während des Bohrvorgangs vom anstehenden Boden abgelenkt wird.
  • Bei gleichmäßiger, kontinuierlicher Rotation des asymmetrischen Schneidrads um 360° wird unabhängig von der Drehrichtung (im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn) ein gerader Bohrungsverlauf erzielt, da sich die Steuerimpulse des asymmetrischen Schneidrads praktisch aufheben (es wird kontinuierlich „in alle Richtungen” abgelenkt, so dass es keine resultierende Richtungsänderung gibt).
  • In Bohrlochabschnitten, die in einer Kurve aufgefahren werden sollen, wird die vollständige Drehbewegung (360° pro Umdrehung) in eine zyklische Drehbewegung verändert, wodurch die asymmetrische Ausbildung des Schneidrads wie eine Steuerfläche wirkt und die Bohrgarnitur im weiteren Verlauf des Bohrprozesses entsprechend der Stellung der Steuerfläche abgelenkt wird.
  • Dabei kann die Richtung durch die Wahl der Mittelstellung der zyklischen Drehbewegung und die Stärke der Richtungsänderung durch die Amplitude der zyklischen Drehbewegung eingestellt werden. Je kleiner die Amplituden gewählt werden, desto stärker der Steuerimpuls. In einer bevorzugten Ausführungsvariante sind zur weiteren Vereinfachung der Bedienung drei Amplitudenstellungen vorgesehen: 45° für starke Steuerbewegungen, 90° für mittlere Steuerbewegungen und 135° für schwache Steuerbewegungen.
  • Eine Amplitude von 45° bedeutet z. B., dass das Schneidrad in schneller Folge 45° nach links, dann 45° nach rechts usw. gedreht wird. Legt man im Beispiel die Mittelstellung auf die „6-Uhr-Position”, so würde entsprechend der weitere Bohrungsverlauf nach unten abgelenkt werden.
  • Die fest mit der Bohrgarnitur verbundene Rohrleitung folgt dieser auf ihrem Weg durch das von der Bohrgarnitur aufgefahrene gerade oder gekrümmte Bohrloch.
  • Abgrenzung gegenüber bestehenden Verfahren
  • 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 DP-Verfahren als auch für das bekannte HDD-Verfahren (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, was ebenfalls zu Beschränkungen führen kann (s. u.).
  • Ein weiterer gravierender Nachteil ist darin zu sehen, dass im Arbeitsbereich der Hydraulikzylinder – wo der Bohrkopf gegenüber der Rohrleitung zu Steuerzwecken abgewinkelt wird – eine geeignete Dichtung eingebaut werden muss, um das Eindringen von Grundwasser und damit die unbeabsichtigte Flutung des Bohrkopfs und der Rohrleitung zu verhindern. Diese Dichtung muss unterschiedliche Spaltbreiten abdecken können (von wenigen Millimetern bis zu wenigen Zentimetern). Fertigungstechnisch lassen sich diese Dichtungen zur Zeit mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand bis ca. 3 bar herstellen und begrenzen somit das DP-Verfahren auf einen Tiefenbereich bis ca. 30 m Wassersäule. Da das erfindungsgemäße Verfahren vollkommen auf flexible Dichtungen für unterschiedliche Spaltweiten verzichtet, ergibt sich hier ein wesentlicher technischer und wirtschaftlicher Vorteil.
  • Ein weiteres wichtiges Unterscheidungsmerkmal gegenüber dem DP-Verfahren besteht darin, dass in einem besonders geeigneten Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens die komplette Energieversorgung für die Bohr- und Steuereinheit elektrisch erfolgen kann, da die (hydraulische Energie erfordernden) Steuerzylinder des DP-Verfahrens entfallen. Dies ist insofern wichtig, als die Zuleitungslängen für hydraulische Energie sinnvoll auf ca. 250 m beschränkt sind. Werden größere Zuleitungslängen erforderlich (z. B. weil die geplante Bohrung länger als 250 m ist), dann wird es erforderlich, die Primärenergie als elektrische Energie zuzuführen und im Bohrkopf bzw. der Bohrgarnitur in hydraulische Energie umzuwandeln. Dazu wird eine entsprechende maschinentechnische Umwandlung der Energie erforderlich, die erheblichen Platzbedarf aufweist, komplex und störanfällig ist und zusätzlich die Investitionskosten in die Höhe treibt.
  • Gegenüber dem HDD-Verfahren grenzt sich das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich dadurch ab, dass beim HDD-Verfahren mindestens zwei, meistens sogar drei oder mehr Arbeitsschritte zur Verlegung der Rohrleitung erforderlich sind (Pilotbohrung, Räum- und Säuberungsgänge, Einziehvorgang). Die direkte Verlegung einer vorgefertigten Rohrleitung mittels HDD-Verfahren ist nicht möglich.
  • Bei der Erstellung einer Pilotbohrung beim HDD-Verfahren wird allerdings bei lockeren Böden oftmals mit so genannten Jet-Bits (Düsenmeißeln) gearbeitet, bei denen der anstehende Boden fast ausschließlich hydraulisch von der am Bohrkopf unter großem Druck austretenden Bohrspülung gelöst wird. Dabei wird mitunter auch eine zyklische Arbeitsweise eingesetzt, wobei der Bohrkopf mittels des Bohrgestänges von der übertägig aufgestellten Bohranlage in schneller Folge links-rechts-links usw. gedreht wird. Diese Vorgehensweise wird beim HDD-Verfahren dann gewählt, wenn die Festigkeit des Bodens so hoch wird, dass ein hydraulischer Bodenabbau alleine keinen Bohrfortschritt mehr zulässt. Dann wird durch die zyklische Teilrotation der Boden auch mechanisch bearbeitet, ohne dass die grundsätzliche Arbeitsrichtung des Bohrkopfs geändert wird.
  • Die Unterscheidung zum erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren das asymmetrische Schneidrad auch in sehr festen, felsigen Formationen eingesetzt werden kann, da die auf dem Schneidrad angebrachten Werkzeuge für ein vorrangig mechanisches Lösen des anstehenden Bodens ausgelegt sind.
  • Darüber hinaus wird beim erfindungsgemäßen Verfahren lediglich das Schneidrad gedreht, da der Antrieb vor-Ort erfolgt, wodurch einerseits der Drehmomentbedarf wesentlich geringer ist (das Bohrgestänge bzw. die Rohrleitung wird nicht mit gedreht) und anderseits die zyklische Bewegung wesentlich genauer ausgeführt werden kann (da keine Verdrillung des Bohrstrangs auftritt). Hierdurch wird eine erheblich größere Steuergenauigkeit erreicht.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die grundsätzlichen Vorteile der Erfindung sind:
    • • Einfacher Aufbau der notwendigen Maschinenkomponenten, dadurch geringe Investitionen und hohe Betriebssicherheit.
    • • Keine Dichtungen im Steuerungsbereich erforderlich, dadurch große Verlegetiefen möglich.
    • • Verlegung von Rohrleitungen in einem Arbeitsschritt, dadurch sehr wirtschaftlich.
    • • Vollelektrischer Antrieb möglich, dadurch einfache Energieversorgung und genaue Steuerung möglich.
  • Zeichnungen
  • 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:
  • 1: Beispielhafte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit wesentlichen Vorrichtungen.
  • 2: Prinzipieller Aufbau der erfindungsgemäßen Bohrgarnitur mit den wesentlichen maschinenbautechnischen Komponenten.
  • 3a3d: Beispielhafte Darstellung des Steuervorgangs der Bohrgarnitur.
  • 4a4c: Beispielhafte Darstellung unterschiedlicher Pumpenkombinationen zur Versorgung der Bohrgarnitur mit Bohrflüssigkeit
  • 1 sind beispielhaft die wesentlichen Elemente des erfindungsgemäßen Verfahrens mit seinen wesentlichen maschinentechnischen Vorrichtungen dargestellt. Dabei wird eine an der Geländeoberfläche 11 vorbereitete Rohrleitung 7 von einer Vorschubeinrichtung 8 entlang einer geplanten Bohrlinie 4 von einem Eintrittspunkt 2 zu einem Austrittspunkt 3 geschoben. Der entlang der Bohrlinie 4 anstehende Boden 10 wird von einem asymmetrischen Schneidrad 6 gelöst. Am asymmetrischen Schneidrad 6 tritt Bohrspülung 12 aus Düsen 13 aus und nimmt den von den Meißeln 25 des asymmetrischen Schneidrad 6 gelösten Boden 10 auf und transportiert ihn durch den Ringraum 14 zum Eintrittspunkt 2 an der Geländeoberfläche 11.
  • Die für den Bohrprozess erforderliche Bohrspülung 12 wird in einem Spülungsbehälter 17 zubereitet, von einer Spülungspumpe A 16 angesaugt und durch eine im Inneren der Rohrleitung 7 verlaufende Spülungsleitung 15 zu den Düsen 13 des asymmetrischen Schneidrads 6 gepumpt.
  • In 2 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Bohrgarnitur mit den wesentlichen maschinenbautechnischen Komponenten dargestellt. Das asymmetrische Schneidrad 6 wird im Beispiel von zwei Antriebsmotoren 18 angetrieben, die die notwendige Energie und die erforderlichen Steuersignale über Versorgungsleitungen 19 von übertage erhalten. Das asymmetrische Schneidrad 6 ist im Maschinenrohr 20 mittels der Lager 21 gelagert.
  • Ebenfalls im Maschinenrohr 20 befindet sich die Messsonde 22 zur Ermittlung der aktuellen Position der Bohrgarnitur 5 im Roden 10. Die Messsonde 22 ist über ein Kabel 24 mit dem übertägigen Steuerstand verbunden.
  • Die für den Bohrprozess erforderliche Bohrspülung 12 wird von übertage durch eine Spülungsleitung 15 zugeführt. Die Bohrspülung 12 tritt an den Düsen 13 ins Bohrloch 1, vermischt sich dort mit den von den Meißeln 25 des asymmetrischen Schneidrads 6 gelösten Boden 10 und transportiert diesen durch den Ringraum 14 zwischen Bohrloch 1 und Rohrleitung 7 nach übertage. In dem Maschinenrohr 20 der Bohrgarnitur 5 befindet sich ein Drehwirbel 23, der das rotierende, asymmetrische Schneidrad 6 mit der nicht rotierenden Spülungsleitung 15 verbindet.
  • In 3 wird der erfindungsgemäße Steuervorgang der Bohrgarnitur beispielhaft dargestellt. Zu sehen ist die am vorderen Ende der Rohrleitung 7 angebrachte Bohrgarnitur 5 mit dem asymmetrischen Schneidrad 6. Deutlich ist in der gezeigten Seitenansicht die keilförmige Ausbildung des asymmetrischen Schneidrads 6 zu erkennen. In einem weichen Boden könnte alleine durch die hydraulische Lösewirkung der aus den Düsen 13 des asymmetrischen Schneidrads 6 austretenden Bohrspülung 12 ein Bohrfortschritt erreicht werden. In festeren Bodenformationen muss der anstehende Boden 10 zusätzlich mit geeigneten Lösewerkzeugen, z. B. Meißeln 25, mechanisch bearbeitet werden.
  • Um sowohl die mechanische Bearbeitung der Ortsbrust des Bohrlochs 1 als auch die Steuerung der Bohrgarnitur 5 mittels des asymmetrischen Schneidrads 6 möglich zu machen, wird das asymmetrische Schneidrad zum Zwecke der Änderung der Arbeitsrichtung der Bohrgarnitur 5 nicht mehr kontinuierlich um 360° rotiert, sondern das asymmetrische Schneidrad 6 wird zunächst kurz in der Position angehalten, aus der heraus die Ausrichtung des asymmetrischen (keilförmigen) Schneidrads 6 zu einer Änderung der Arbeitsrichtung in die gewünschte Richtung führen würde. Diese Position wird im Folgenden als Mittelstellung 26 bezeichnet. Um die für die weitere Bohrtätigkeit erforderliche mechanische Bearbeitung des Bodens 1 durch die Meißel 25 des asymmetrischen Schneidrads 6 zu ermöglichen, wird das asymmetrische Schneidrad 6 im weiteren Verlauf zyklisch nur um kleine Beträge links-rechts um die Mittelstellung 26 gedreht, wobei die Amplitude 27 der zyklischen Drehbewegung sich nach der gewünschten Stärke der Steuerbewegung richtet. Je stärker die gewünschte Steuerbewegung ausfallen soll (d. h. je stärker die Krümmung des gewünschten Bogens der Bohrlinie 4 ist), desto kleiner werden die Amplituden 27 gewählt.
  • In 3a soll die Bohrgarnitur 5 eine Krümmung nach unten ausführen. Dazu wird zunächst das asymmetrische Schneidrad 6 kurz in einer Mittelstellung 26 angehalten, die der so genannten „6-Uhr-Position” entspricht, d. h. die untere Kante des asymmetrischen Schneidrads 6 befindet sich am tiefsten Punkt (= 6-Uhr-Position). Um eine starke Steuerbewegung zu erreichen, wird anschließend das asymmetrische Schneidrad 6 nur um relativ kleine Amplituden 27 (im Beispiel 45°) gedreht. Hierdurch wird erreicht, dass der anstehende Boden 10 sowohl mechanisch von den Meißeln 25 des asymmetrischen Schneidrads 6 als auch hydraulisch von der aus den Düsen 13 austretenden Bohrspülung 12 bearbeitet und gelöst wird und gleichzeitig die keilförmige Fläche des asymmetrischen Schneidrads 6 im wesentlichen eine definierte Arbeitsrichtung um die Mittelstellung 26 aufweist. Damit wird erreicht, dass gleichzeitig fester Boden 10 gelöst werden kann und eine Richtungsänderung der Bohrgarnitur in eine gewünschte Richtung vorgenommen werden kann.
  • In 3b wird prinzipiell der gleiche Vorgang wie in 3a gezeigt, die Mittelstellung liegt in diesem Fall aber in der 12-Uhr-Position”, d. h. die untere Kante des asymmetrischen Schneidrads 6 befindet sich am höchsten Punkt (= 12-Uhr-Position). Im Ergebnis wird beim weiteren Bohrvorgang damit eine Krümmung der Bohrlinie 4 nach oben ausgeführt.
  • In 3c wird derjenige Betriebszustand dargestellt, bei dem die Bohrgarnitur gerade Abschnitte bohrt. Hierzu wird das asymmetrische Schneidrad 6 kontinuierlich rotiert, wobei es wegen der entsprechenden Bestückung des asymmetrischen Schneidrads 6 mit Meißeln 25 unerheblich ist, ob diese Rotation im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn ausgeführt wird.
  • In 3d wird beispielhaft eine Konstellation für die Erstellung einer Raumkurve gezeigt (d. h. eine horizontale und eine vertikale Krümmung werden kombiniert). In Beispiel befindet sich die Mittelstellung 26 auf der „10-Uhr-Position” und die Amplitude 27 wird mit 60° etwas größer als in den vorherigen Beispielen gewählt. Dadurch wird eine relativ schwache Krümmung der Bohrlinie 4 nach links-oben (in Bohrrichtung gesehen) erreicht.
  • In 4 wird der Bohrspülungskreislauf des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
  • In 4a ist die einfachste Auslegung dargestellt, bei der die Bohrspülung 12 von einer übertägigen Spülungspumpe A 16 durch eine im Inneren der Rohrleitung 7 verlaufende Spülungsleitung 15 zur Bohrgarnitur 5 gepumpt wird. Am asymmetrischen Schneidrad 6 der Bohrgarnitur 5 tritt die Bohrspülung dann aus Düsen 13 in das Bohrloch 1 ein, nimmt den durch den Bohrvorgang gelösten Boden 10 auf und transportiert diesen durch den Ringraum 14 nach übertage.
  • In 4b ist in einem zwischen Bohrgarnitur 5 und Rohrleitung 7 angeordneten Nachlaufrohr 28 eine weitere Spülungspumpe B 29 vorgesehen. Diese Spülungspumpe B 29 wird von der Spülungspumpe A 16 mit Bohrspülung 12 versorgt („geladen”), d. h. die Spülungspumpe A 16 übernimmt die in der Spülungsleitung 15 auftretenden Druckverluste, so dass der von der Spülungspumpe B 29 erzeugte Druck nahezu vollständig für die Düsen 13 des asymmetrischen Schneidrads 6 zur Verfügung steht. Hierdurch wird eine signifikante Steigerung der hydraulischen Lösearbeit – insbesondere bei großen Bohrungslängen und entsprechend langen Spülungsleitungen 15 – erreicht.
  • In 4c wird die Bohrspülung 12 zunächst wieder von der Spülungspumpe A 16 durch die Spülungsleitung 15 gepumpt. Die Spülungsleitung 15 ist jedoch nicht direkt mit der Spülungspumpe B 29 im Nachlaufrohr 28 verbunden, sondern endet im vorderen Bereich der Rohrleitung 7. Dabei wird die Pumprate so gesteuert, dass immer derjenige Abschnitt der Rohrleitung 7, welcher sich bereits im Bohrloch 1 befindet, vollständig mit Bohrspülung 12 geflutet ist. Diese Vorgehensweise ist insbesondere bei großen Rohrleitungen sinnvoll, da diese ohne Ballastierung einen sehr großen Auftrieb im Bohrloch 1 generieren, wodurch die für den Bohrvorgang erforderlichen Vorschubkräfte sehr groß werden können. Mitunter können diese Vorschubkräfte sogar die Kapazität der Vorschubeinrichtung 8 (nicht dargestellt) übersteigen, wodurch die Bohrungsdurchführung gescheitert wäre. Die im Nachlaufrohr 28 angeordnete Spülungspumpe B 29 saugt dann die im Inneren der Rohrleitung 7 befindliche Bohrspülung 12 an und pumpt sie wiederum zu den Düsen 13 des asymmetrischen Schneidrads 6. Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass die Rohrleitung ballastiert ist und gleichzeigt die maximalen Drücke der Bohrspülung 12 an den Düsen 13 erreicht werden können.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Bohrloch
    2
    Eintrittspunkt
    3
    Austrittspunkt
    4
    Bohrlinie
    5
    Bohrgarnitur
    6
    Asymmetrisches Schneidrad
    7
    Rohrleitung
    8
    Vorschubeinrichtung
    9
    Rollenbock
    10
    Boden
    11
    Geländeoberfläche
    12
    Bohrspülung
    13
    Düsen
    14
    Ringraum
    15
    Spülungsleitung
    16
    Spülungspumpe A
    17
    Spülungsbehälter
    18
    Schneidradantrieb
    19
    Versorgungsleitungen
    20
    Maschinenrohr
    21
    Schneidradlager
    22
    Messsonde
    23
    Drehwirbel
    24
    Kabel
    25
    Meißel
    26
    Mittelstellung
    27
    Amplitude
    28
    Nachlaufrohr
    29
    Spülungspumpe B
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006020339 [0004]
    • EP 2013438 B1 [0004]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Verlegung einer Rohrleitung in einem Bohrloch, dadurch gekennzeichnet, dass – das Bohrloch (1) einen Eintrittspunkt (2) und einen Austrittspunkt (3) aufweist und zwischen diesen beiden Punkten entlang einer geraden und/oder gekrümmten Bohrlinie (4) durch den Boden (10) verläuft, – die Rohrleitung (7) vor Beginn der Verlegung in einem Stück an der Geländeoberfläche (11) vorbereitet und an ihrem vorderen Ende fest mit einer Bohrgarnitur (5) mit einem asymmetrischem Schneidrad (6) verbunden wird, – das Bohrloch (1) von der Bohrgarnitur (5) entlang der geplanten Bohrlinie (4) erstellt wird, indem • die Vorschubkraft für den Bohrvorgang von einer Vorschubeinrichtung (8) außerhalb des Rohrlochs (1) erzeugt und über die axial bewegte Rohrleitung (7) auf die Bohrgarnitur (5) übertragen wird, • für gerade Abschnitte der Bohrlinie (4) das asymmetrische Schneidrad (6) kontinuierlich – im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn – rotiert wird, • für gekrümmte Abschnitte der Bohrlinie (4) die kontinuierliche Drehbewegung des asymmetrischen Schneidrads (6) durch zyklische Drehbewegungen im/entgegen dem Uhrzeigersinn ersetzt wird, wobei die Mittelstellung (26) der zyklischen Drehbewegungen des asymmetrischen Schneidrads (6) auf einen beliebigen Wert von 0° bis 359° eingestellt werden kann und die Amplitude (27) der zyklischen Bewegung des asymmetrischen Schneidrads (6) beliebig von ca. 15° bis ca. 165° eingestellt werden kann. – die Rohrleitung (7) simultan mit der Erstellung des Bohrlochs (1) im Bohrloch (1) verlegt wird, indem die Rohrleitung (7) unmittelbar der Bohrgarnitur (5) durch das Bohrloch (1) folgt, bis das vordere Ende der Rohrleitung (7) den Austrittspunkt (3) des Bohrlochs (1) erreicht hat und die Rohrleitung (7) vom Eintrittspunkt (2) des Bohrlochs (1) entlang der Bohrlinie (4) zum Austrittspunkt (3) des Bohrlochs (1) verläuft.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (7) aus mindestens zwei Einzelstücken besteht, wobei das erste Teilstück zu Bohrbeginn an die Bohrgarnitur (5) angebaut wird und nachdem diese Länge abgebohrt worden ist das zweite Teilstück an das erste Teilstück angebaut wird, bevor der Bohrvorgang fortgesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde (22) die Messdaten über ein im Inneren der Rohrleitung (7) verlaufendes Kabel (24) nach übertage überträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde (22) die Messdaten drahtlos nach übertage überträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrspülung (12) von einer Spülungspumpe A (16) über eine Spülungsleitung (15) im Inneren der Rohrleitung (7) zu den Düsen (13) des asymmetrischen Schneidrads (6) gepumpt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrspülung (12) von einer Spülungspumpe A (16) über eine Spülungsleitung (15) im Inneren der Rohrleitung (7) zu einer in einem Nachlaufrohr (28) befindlichen Spülungspumpe B (29) gepumpt und von der Spülungspumpe B (29) weiter zu den Düsen (13) des asymmetrischen Schneidrads (6) gepumpt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrspülung (12) von einer Spülungspumpe A (16) über eine Spülungsleitung (15) im Inneren der Rohrleitung (7) in die Rohrleitung (7) gepumpt wird und dort von einer in einem Nachlaufrohr (28) befindlichen Spülungspumpe B (29) angesaugt und von der Spülungspumpe B (29) zu den Düsen (13) des asymmetrischen Schneidrads (6) gepumpt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Bohrklein beladene Bohrspülung (12) im Ringraum (14) zwischen Bohrloch (1) und Rohrleitung (7) zum Eintrittspunkt (2) zurück fließt.
  9. Bohrgarnitur nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens aus asymmetrischem Schneidrad (6), Schneidradlager (21), Maschinenrohr (20), Schneidradantrieb (18), Drehwirbel (23), Messsonde (22) und Spülungsleitung (15) besteht.
  10. Schneidradantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit elektrischer Energie erfolgt.
  11. Schneidradantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit hydraulischer Energie erfolgt.
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