DE102012204496A1 - Drilling device for producing well bore, has conduit emerged from rear end of drilling element, which comprises primary cable end arranged in drilling element and secondary cable end arranged outside the drilling element - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung zur Herstellung einer Erdbohrung umfassend ein zumindest abschnittsweise rohrförmig ausgebildetes Bohrelement mit einer Rotationsachse, einem in einer Vortriebsrichtung vorderen Ende und einem in Vortriebsrichtung hinteren Ende, und eine Antriebseinheit zum Antreiben des Bohrelements um die Rotationsachse.The invention relates to a drilling device for producing a ground hole comprising an at least partially tubular drill element having a rotation axis, a front end in a forward drive direction and a rear end in the drive direction, and a drive unit for driving the drilling element about the rotation axis.
Die Erfindung betrifft ferner ein Bohrverfahren umfassend den Schritt: Antreiben eines zumindest abschnittsweise rohrförmig ausgebildeten Bohrelements mit einer Rotationsachse, einem in einer Vortriebsrichtung vorderen Ende und einem in Vortriebsrichtung hinteren Ende, mittels einer Antriebseinheit um die Rotationsachse.The invention further relates to a drilling method comprising the step of: driving an at least partially tubular drill element having a rotation axis, a front end in a propulsion direction and a rear end in the propulsion direction, by means of a drive unit about the axis of rotation.
Bohrvorrichtungen und Bohrverfahren der eingangs genannten dienen insbesondere dem Herstellen und Erzeugen, auch als Abteufen bezeichnet, von Erdbohrungen. Erdbohrungen sind meist runde Vertiefungen (Bohrlöcher) im Untergrund, wie Erdboden, Felsboden oder Baugrund. Erdbohrungen können z. B. als Tiefbohrungen ausgeführt sein und können sowohl vertikal in den Untergrund reichende Bohrungen als auch geneigte bzw. schräge oder waagerechte Bohrungen (beispielsweise in Wände von Baugruben) sein. Erdbohrungen können beispielsweise als verrohrte und unverrohrte Bohrungen, Press-, Verdrängungsbohrungen, Räumbohrungen, Rüttel-, Vibrations- oder Rammbohrungen ausgeführt sein und werden vorzugsweise mit schlagenden oder drehenden Bohrverfahren oder Kombinationen aus beiden in den Untergrund eingebracht. Erdbohrungen werden häufig im Rahmen von Bau-, Erd- oder Bergbauarbeiten vorgenommen, beispielsweise vor oder während einem Einbringen, Einbohren oder Einrammen von Bauelementen wie beispielsweise Bohrpfählen, Verpressankern, Verpresspfählen, Stahl- und Betonpfählen oder Rohrleitungen in die Bohrlöcher. Des weiteren werden Erdbohrungen zwangsläufig auch im Zuge der Herstellung von Bodenverfestigungen, Hochdruckinjektions- bzw. Düsenstrahlkörpern und Wasserundurchlässigkeiten in Böden ausgeführt; z. B. für Bauwerksunterfangungen, Baugrubenwände, Bauwerkfundamente, Auftriebssicherungen, Hohlraumverfüllungen und -injizierungen, etc.. Häufig müssen Erdbohrungen unter erschwerten Bedingungen in nicht oder schwer zugänglichen Bereichen eines bebauten und/oder unbebauten Geländes, wie z. B. unterhalb von Gebäuden, Bauwerken, Bauteilen, Verkehrs- oder Wasserflächen, vorgenommen werden.Drilling and drilling methods of the initially mentioned are used in particular for producing and producing, also referred to as Abteufen, of earth bores. Wells are usually round wells (holes) in the ground, such as soil, rocky soil or ground. Erdbohrungen can z. B. be executed as deep holes and can be both vertically in the underground reaching holes as well as inclined or oblique or horizontal holes (for example in walls of excavation pits). Ground bores can be embodied, for example, as cased and uncased bores, press, displacement bores, clearing bores, vibratory, vibratory or driven bores, and are preferably introduced into the underground using beating or rotating drilling methods or combinations of both. Well drilling is often done in the context of construction, earthworks or mining, for example, prior to or during drilling, drilling or drilling of structural elements such as bored piles, ground anchors, injection piles, steel and concrete piles or piping into the wells. Furthermore, earth bores are inevitably carried out in the course of the production of soil consolidations, Hochdruckinjektions- or jet radiators and water impermeability in soils; z. For example, for building underpinnings, excavation walls, building foundations, buoyancy protection, Hohlraumverfüllungen and injections, etc .. Often, earth boreholes under difficult conditions in non-accessible or hard to reach areas of a built and / or undeveloped terrain, such. B. below buildings, structures, components, traffic or water surfaces are made.
Ein Bohrelement kann vorzugsweise als Bohrrohr, Bohrgestänge oder Bohrschnecke ausgebildet sein. Das Bohrelement kann als ein Element ausgebildet sein oder mehrere lösbare Teilbohrelemente umfassen, welche derart fest miteinander verbindbar oder voneinander lösbar sind, dass sie im verbundenen Zustand eine gemeinsame Rotationsachse definieren. Bevorzugt sind beispielsweise Schraubverbindungen zwischen den Teilbohrelementen, wobei an den Enden der Teilbohrelemente vorzugsweise entsprechende Gewinde angeformt sind. Bei einem Bohrelement, welches als Bohrrohr ausgebildet ist, kann dies bedeuten, dass die jeweiligen Enden der Rohre miteinander verbunden werden, so dass die Teilbohrelemente, z. B. in Form von Teilrohren, miteinander verbunden ein verlängertes Bohrrohr bzw. einen Bohrstrang bilden. An seinem in Vortriebsrichtung vorderen Ende kann ein Bohrelement vorzugsweise eine Bohrkrone mit kraftschlüssig eingelassenen Bohrstiften aufweisen. Das hintere Ende des Bohrelements ist dem vorderen Ende entgegengesetzt und befindet sich in der Regel außerhalb des Bohrlochs.A drilling element may preferably be designed as a drill pipe, drill pipe or auger. The drilling element may be formed as an element or comprise a plurality of detachable part drilling elements, which are so firmly connected to each other or detachable from each other that they define a common axis of rotation in the connected state. For example, screw connections between the partial drilling elements are preferred, wherein corresponding threads are preferably formed on the ends of the partial drilling elements. In a drilling element, which is designed as a drill pipe, this may mean that the respective ends of the tubes are connected to each other, so that the sub-drilling elements, for. B. in the form of partial pipes, connected together form an elongated drill pipe or a drill string. At its front end in the direction of advance, a drilling element may preferably have a drill bit with force-fit recessed drill pins. The rear end of the drilling element is opposite to the front end and is usually located outside the borehole.
Der Begriff Rotationsachse ist zu verstehen als eine zentral im Bohrelement und in Erstreckungsrichtung des Bohrelements verlaufende Rotationsachse. Das Bohrelement kann vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Rotationsachse ausgebildet sein. Die Vortriebsrichtung des Bohrelements ist diejenige Richtung, in die sich das Bohrelement während des Bohrens im Bohrloch entlang der Rotationsachse bewegt.The term rotation axis is to be understood as a centrally in the drilling element and in the direction of extension of the drilling element extending axis of rotation. The drilling element may preferably be formed substantially rotationally symmetrical about the axis of rotation. The advancing direction of the drilling element is the direction in which the drilling element moves during drilling in the borehole along the axis of rotation.
Die Antriebseinheit dient zum Antreiben des Bohrelements, insbesondere in eine Rotationsbewegung. D. h., die Antriebseinheit versetzt das Bohrelement vorzugsweise in eine Drehbewegung um die Rotationsachse, so dass das vordere Ende des Bohrelements ein Bohrloch erzeugt. Der im Bereich der Bohrkrone zerkleinerte Untergrund (Abraum oder Aushub) wird vorzugsweise durch das Bohrloch (im oder um das Bohrelement) entgegen der Vortriebsrichtung an die Oberfläche befördert, beispielsweise mittels einer Bohrschnecke, Luftdruck oder einer Spülflüssigkeit. Vorzugsweise kann die Antriebseinheit das Bohrelement auch in Vortriebsrichtung antreiben, d. h. das rotierende Bohrelement in Vortriebsrichtung treiben, um zusätzlichen Druck in Vorschub- bzw. Vortriebsrichtung auf den Erdboden auszuüben. Bevorzugt kann die Antriebseinheit auch zum Erzeugen sowohl einer Rotations- als auch einer Vortriebsbewegung (z. B. Schlagbohrverfahren) sein. Die Antriebseinheit kann beispielsweise als dieselhydraulischer, dieselmechanischer, elektrohydraulischer oder elektrischer Antrieb ausbildet sein.The drive unit serves for driving the drilling element, in particular in a rotational movement. That is, the drive unit preferably rotates the drilling element about the axis of rotation so that the forward end of the drilling element generates a borehole. The ground in the area of the drill bit (overburden or excavation) is preferably conveyed through the borehole (in or around the drilling element) against the advancing direction to the surface, for example by means of a drilling screw, air pressure or a rinsing liquid. Preferably, the drive unit can drive the drilling element also in the advancing direction, d. H. drive the rotating drilling element in the advancing direction to exert additional pressure in the advancing or advancing direction to the ground. The drive unit can also be preferred for generating both a rotational and a propulsion movement (eg percussion drilling method). The drive unit may be formed, for example, as a diesel-hydraulic, diesel-mechanical, electro-hydraulic or electric drive.
Im Zusammenhang mit Erdbohrungen sind oft vorbereitende und/oder begleitende Arbeiten erforderlich, wie beispielsweise das Entnehmen von Bodenproben und Kampfmittelsondierungen sowie Orten von metallischen unterirdischen Leitungen und Behältern (Gas-, Wasser- und Ölleitungen, Elektro-, Signal-, Datenübertragungs- und Kommunikationsleitungen, sowie Öl-, Gas- und Wassertanks, etc.). Insbesondere Kampfmittelsondierungen sind auf Territorien, z. B. in bestimmten Staaten, notwendig, wo aus kriegerischen Ereignissen teilweise nicht entschärfte bzw. nicht detonierte Kampfmittel unterhalb einer Gelände- bzw. Erdoberfläche im Boden verblieben sind. In einigen Staaten ist nach den dortigen gesetzlichen und behördlichen Vorschriften vor dem Beginn von (Erd-)Bauarbeiten, z. B. vor einer Bohrung in den Untergrund, zunächst das tatsächliche Vorhandensein von Kampfmitteln mittels bestimmter Untersuchungsmethoden zu klären. Werden Kampfmittel in einem Boden detektiert, sind diese oft vor Beginn von Erdbauarbeiten durch einen Räumdienst zu beseitigen.In the context of earth drilling, preparatory and / or accompanying work is often required, such as the extraction of soil samples and explosive ordnance, as well as locations of metallic underground pipelines and tanks (gas, water and oil pipelines, electrical, signaling, data transmission and control) Communication lines, as well as oil, gas and water tanks, etc.). In particular, ordnance are on territories, eg. As in certain states, necessary where warlike events partially defused or not detonated ordnance below a terrain or earth surface in the ground are left. In some states, according to the local legal and regulatory requirements before the start of (earth) construction work, eg. B. before drilling into the ground, first to clarify the actual presence of ordnance by means of certain investigation methods. If ordnance is detected in a soil, it must often be cleared by a clearing service prior to the commencement of earthworks.
Solche vorbereitenden und/oder begleitenden Arbeiten, insbesondere zur Kampfmittelsondierung, sind zeitaufwendig und komplex. Da die Reichweite beispielsweise von im Zuge der vorbereitenden und/oder begleitenden Arbeiten durchzuführenden Messungen oft begrenzt ist, kann es erforderlich sein, die Messungen bei fortschreitender Tiefe der Bohrlöcher zu wiederholen. Erst nach Durchführung einer Messung in einer bestimmten Tiefe können die Erdbohrungen bis zu einer weiteren Tiefe abgeteuft werden, in der dann erneut Messungen durchzuführen sind, bevor die Erdbohrung weiter abgeteuft werden kann. Insbesondere bei tiefen Erdbohrungen kann es daher erforderlich sein, Erdbohrungen häufig für Messungen zu unterbrechen. Solche punktuellen Sondierungen können beispielsweise für Pfahlgründungen von Funksignal- und Leistungsmastanlagen oder für geneigt im Boden oder Fels einzubohrende oder einzurammende Bauelemente, wie beispielsweise Verpresspfähle, Verpressanker, Stahl- und Stahlbetonpfähle, ausreichend sein. In anderen Fällen sind vorbereitende und/oder begleitende Arbeiten auf größeren Flächen eines Verdachtsbereichs durchzuführen. Dies kann bedeuten, eine Vielzahl von Bohrungen, beispielsweise in einem Raster, anzulegen, in denen wie oben beschrieben mehrmals Messungen in verschiedenen Tiefen vorgenommen werden müssen. Die Durchführung solcher vorbereitenden und/oder begleitenden Arbeiten kann daher beispielsweise die Gesamtdauer von Bauvorhaben erheblich verlängern.Such preparatory and / or accompanying work, especially for combat probe sounding, is time consuming and complex. Since the range of, for example, measurements taken in the course of preparatory and / or accompanying work is often limited, it may be necessary to repeat the measurements as the depth of the wells progresses. Only after a measurement has been taken at a certain depth can the wells be sunk to a further depth, in which measurements must be taken before the well can be lowered further. In particular, in deep wells may therefore be necessary to interrupt wells often for measurements. Such punctual soundings may be sufficient, for example, for pile foundations of radio signal and power mast systems or for components inclined or drilled in the ground or rock, such as injection piles, ground anchors, steel and reinforced concrete piles. In other cases, preparatory and / or accompanying work must be carried out on larger areas of a suspected area. This can mean that a multiplicity of bores, for example in a grid, are created, in which, as described above, measurements at different depths have to be made several times. The performance of such preparatory and / or accompanying work may therefore, for example, significantly increase the overall duration of construction projects.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bohrvorrichtung zur Herstelllung von Erdbohrungen sowie ein entsprechendes verbessertes Bohrverfahren anzugeben, die einzelne oder mehrere der oben genannten Nachteile verringern oder beseitigen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Bohrvorrichtung zur Herstelllung von Erdbohrungen sowie ein entsprechendes verbessertes Bohrverfahren anzugeben, mit der bzw. mit dem die Durchführung von vorbereitenden und/oder begleitenden Arbeiten vereinfacht wird.The invention is therefore based on the object to provide an improved drilling apparatus for the production of earth bores and a corresponding improved drilling method, which reduce or eliminate one or more of the above-mentioned disadvantages. In particular, it is an object of the invention to provide an improved drilling apparatus for the production of earth bores and a corresponding improved drilling method, with which or with the implementation of preparatory and / or accompanying work is simplified.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Bohrvorrichtung zur Herstellung einer Erdbohrung, umfassend ein zumindest abschnittsweise rohrförmig ausgebildetes Bohrelement mit einer Rotationsachse, einem in einer Vortriebsrichtung vorderen Ende und einem in Vortriebsrichtung hinteren Ende, eine Antriebseinheit zum Antreiben des Bohrelements um die Rotationsachse und eine Leitung, deren erstes Leitungsende in dem Bohrelement angeordnet ist, wobei die Leitung aus dem hinteren Ende des Bohrelements austritt und ein zweites Leitungsende außerhalb des Bohrelements angeordnet ist.This object is achieved according to the invention by a boring device for producing a borehole, comprising an at least sectionally tubular boring element having a rotation axis, a front end in a forward drive direction and a rear end in the advancing direction, a drive unit for driving the boring element about the axis of rotation and a pipe, the first conduit end of which is disposed in the drilling element, the conduit exiting the rear end of the drilling element and a second conduit end being disposed outside the drilling element.
Bei einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung verläuft somit ein Teilabschnitt einer Leitung im Bohrelement, vorzugsweise in einem hohlen Innenbereich des Bohrelements, beispielsweise im Inneren eines hohlen Bohrrohrs. Weiter vorzugsweise können zwei, drei oder mehrere Leitungen in dem hohlen Innenbereich des Bohrelements verlaufen und aus dem hinteren Ende des Bohrelements austreten. Wenn im Folgenden Ausgestaltungen und Vorteile in Bezug auf eine Leitung beschrieben werden, gelten diese analog auch für zwei, drei oder mehrere Leitungen.In a boring device according to the invention, a partial section of a conduit thus runs in the drilling element, preferably in a hollow inner region of the boring element, for example in the interior of a hollow drill pipe. More preferably, two, three or more conduits may run in the hollow interior of the drilling element and exit from the rear end of the drilling element. If embodiments and advantages in relation to a line are described below, they also apply analogously to two, three or more lines.
Insbesondere ist auch das erste Ende der Leitung und ein Teilbereich der Leitung in dem Bohrelement angeordnet ist. Die Leitung verläuft dabei von dem Leitungsende aus gesehen entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung hin zu dem hinteren Ende des Bohrelements, tritt dort aus (beispielsweise aus dem Inneren eines hohlen Bohrrohrs) und verläuft außerhalb des Bohrelements weiter bis zu dem zweiten Leitungsende.In particular, the first end of the line and a portion of the line is arranged in the drilling element. The line runs from the line end from opposite to the direction of advance toward the rear end of the drilling element, exits there (for example, from the interior of a hollow drill pipe) and extends outside of the drilling element on to the second line end.
Das erste Leitungsende und der im Bohrelement verlaufende Teilabschnitt der Leitung können vorzugsweise im Wesentlichen zentral im Bohrelement verlaufen, beispielsweise im Wesentlichen entlang der Rotationsachse. Insbesondere in einem rohrförmig ausgebildeten Abschnitt des Bohrelements verläuft die Leitung vorzugsweise im Inneren des rohrförmigen Abschnitts entlang der Rotationsachse von dem ersten Leitungsende aus gesehen zu dem hinteren Ende des Bohrelements, welches insbesondere als offenes Rohrende ausgebildet sein kann, und tritt dort aus dem Bohrelement aus. „Im Wesentlichen zentral im Bohrelement” ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung derart zu verstehen, dass die Leitung nicht exakt zentrisch auf der Rotationsachse geführt werden muss, sondern lediglich zwangsfrei im Hohlraum des Bohrelements derart geführt wird, dass sie selbst keine Rotation erfährt.The first line end and the section of the line running in the drilling element can preferably run essentially centrally in the drilling element, for example substantially along the axis of rotation. In particular, in a tubular section of the drilling element, the line preferably extends in the interior of the tubular portion along the axis of rotation from the first line end to the rear end of the drilling element, which may be formed in particular as an open pipe end, and there emerges from the drilling element. "Essentially centrally in the drilling element" is to be understood in the context of the present invention such that the line does not have to be guided exactly centric on the axis of rotation, but only positively guided in the cavity of the drilling element such that it itself undergoes no rotation.
Alternativ zu einer Führung der Leitung zentral im Wesentlichen auf der Rotationsachse des Bohrelements kann die Leitung auch im Bereich zwischen Rotationsachse und der inneren Wandung des Bohrelements angeordnet sein. Insbesondere beim Vorsehen von zwei, drei oder mehreren Leitungen können diese gemeinsam, vorzugsweise gebündelt, zentral im Wesentlichen auf der Rotationsachse des Bohrelements oder im Bereich zwischen Rotationsachse und der inneren Wandung des Bohrelements angeordnet sein oder einzeln an verschiedenen Stellen im Querschnitt des Bohrelements.As an alternative to guiding the line centrally substantially on the axis of rotation of the drilling element, the line can also be arranged in the region between the axis of rotation and the inner wall of the drilling element. Especially when Provision of two, three or more lines may be arranged together, preferably bundled, centrally substantially on the axis of rotation of the drilling element or in the region between the axis of rotation and the inner wall of the drilling element or individually at different locations in the cross section of the drilling element.
Vorzugsweise sind ein, zwei oder mehrere Halteelemente im Bohrelement vorgesehen, um die Leitung(en) innerhalb des Bohrelements, vorzugsweise zwangsfrei, zu führen.Preferably, one, two or more retaining elements are provided in the drilling element in order to guide the line (s) within the drilling element, preferably without force.
Ein Haltelement kann beispielsweise ringförmig ausgebildet und mit der inneren Wandung des Bohrelements, beispielsweise mittels Verschweißung oder Verklebung, verbunden sein. Diese Variante ist besonders bevorzugt bei zentral im Wesentlichen auf der Rotationsachse des Bohrelements verlaufenden Leitungen.A holding element may for example be annular and connected to the inner wall of the drilling element, for example by means of welding or gluing. This variant is particularly preferred in the case of conduits running centrally substantially on the axis of rotation of the drilling element.
Ein Haltelement kann beispielsweise auch als Lochscheibe ausgestaltet sein. Die Lochscheibe ist vorzugsweise in einer Ebene orthogonal zur Rotationsachse bzw. zur Vortriebsrichtung des Bohrelements angeordnet Damit eine zwangsfreie Führung innerhalb des Bohrelements ermöglicht wird, ist der Durchmesser der Lochscheiben vorzugsweise geringer, beispielsweise etwa um 2 mm geringer, als der innere Durchmesser des Bohrelements. Dabei ist vorzugsweise je eine Leitung durch je ein Loch der Lochscheibe geführt. Es können mehrere Löcher vorgesehen sein, durch die je eine Leitung geführt ist. Es können jedoch auch zwei, drei oder mehrere Leitungen durch ein Loch der Lochscheiben geführt sein. Die Leitung(en) ist bzw. sind vorzugsweise mit der Lochscheibe, z. B. mittels Klebung oder Schweißung, verbunden.A holding element may for example also be designed as a perforated disc. The perforated disc is preferably arranged in a plane orthogonal to the axis of rotation or to the advancing direction of the boring element. In order to enable positive guidance within the boring element, the diameter of the perforated discs is preferably less, for example approximately 2 mm, than the inner diameter of the boring element. In this case, preferably one line is guided through a respective hole of the perforated disc. There may be provided a plurality of holes through which a respective line is guided. However, two, three or more lines can be passed through a hole of the perforated discs. The line (s) is or are preferably with the perforated disc, z. B. by gluing or welding, connected.
Bevorzugt ist es ferner, dass mehrere Halteelemente vorgesehen sind, die entlang der Rotationsachse bzw. in Vortriebsrichtung des Bohrelements jeweils voneinander mit Abstand angeordnet sind bzw. die jeweils mit Abstand voneinander mit der Leitung bzw. den Leitungen verbunden sind.It is further preferred that a plurality of holding elements are provided, which are each arranged at a distance from one another along the axis of rotation or in the advancing direction of the drilling element or which are each connected at a distance from one another to the line or lines.
Das außerhalb des Bohrelements angeordnete zweite Leitungsende ist vorzugsweise auch außerhalb der Antriebseinheit angeordnet. Dieses zweite Leitungsende kann mit weiteren Leitungen oder Anschlusselementen verbunden sein. An dem ersten (in der Regel unteren) Ende der Leitung kann vorzugsweise eine Messeinheit oder ein Sondierungsmittel angeordnet sein.The second line end arranged outside the drilling element is preferably also arranged outside the drive unit. This second line end may be connected to other lines or connection elements. At the first (generally lower) end of the line may preferably be arranged a measuring unit or a probing means.
Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung ermöglicht somit eine Leitungsverbindung von außerhalb in das Bohrelement – und damit in ein Bohrloch – hinein. Auf diese Weise können vorbereitende und/oder begleitende Arbeiten, beispielsweise die Sondierung von Kampfmittelverdachtsbereichen, vereinfacht durchgeführt werden, da eine separate Einbringung einer entsprechenden Leitung entfallen kann. Dadurch ist es beispielsweise möglich, ohne das Bohrelement – ganz oder teilweise – aus dem Bohrloch zu entfernen, eine Leitung in das Bohrloch einzubringen, indem die Leitung abschnittsweise im Bohrelement verläuft. Gleichzeitig ist die Anbindung der Leitung, insbesondere mit ihrem zweiten Ende, außerhalb des Bohrelements und vorzugsweise auch außerhalb der Antriebseinheit möglich, so dass die Leitung an Einrichtungen beispielsweise zur Steuerung oder Auswertung von übertragenen Daten angeschlossen werden kann.The drilling device according to the invention thus enables a line connection from outside into the drilling element - and thus into a borehole - into it. In this way, preparatory and / or accompanying work, for example, the probing of ordnance suspected areas, can be simplified, since a separate introduction of a corresponding line can be omitted. This makes it possible, for example, without removing the drilling element - completely or partially - to remove from the well, to introduce a line in the borehole by the line sections in the drilling element. At the same time, the connection of the line, in particular with its second end, outside the drilling element and preferably also outside the drive unit is possible, so that the line can be connected to facilities, for example, for controlling or evaluating transmitted data.
Mit der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung kann das erste Leitungsende parallel und sukzessive mit dem Abteufen des Bohrelements in die Tiefe gelangen, wobei gleichzeitig eine kontinuierliche, unterbrechungsfreie Datenübertragung durch eine durchgängige Führung der Leitung aus dem Bohrelement und vorzugsweise auch der Antriebseinheit heraus zum zweiten Leitungsende, beispielsweise zu einem am zweiten Leitungsende angeordneten geländeoberflächig stehenden Messgerät, ermöglicht wird.With the drilling device according to the invention, the first end of the line can parallel and successively with the sinking of the drilling element in depth, at the same time a continuous, uninterrupted data transmission by a continuous guidance of the line from the drilling element and preferably also the drive unit out to the second line end, for example to a On the second end of the line arranged terrain surface standing meter is enabled.
Die Erfindung ist insbesondere auch von Vorteil bei Erdbohrungen unter erschwerten Bedingungen in nicht oder schwer zugänglichen Bereichen eines bebauten und/oder unbebauten Geländes, z. B. unterhalb von Gebäuden, Bauwerken, Bauteilen, Verkehrsflächen, Wasserflächen, da eine weitere Vorrichtung oder ein separater Schritt zur Einbringung einer Leitung in ein Bohrloch entfallen kann, da die Leitung bzw. ein Leitungsabschnitt erfindungsgemäß bereits mit dem Bohrelement in das Bohrloch eingebracht werden kann.The invention is particularly advantageous in earth drilling under difficult conditions in non-accessible or hard to reach areas of a built and / or undeveloped terrain, z. B. below buildings, structures, components, traffic areas, water bodies, since a further device or a separate step for introducing a conduit can be omitted in a well, since the line or a line section according to the invention can be introduced with the drilling element in the well ,
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung kommen sowohl bei punktuellen vorbereitenden und/oder begleitenden Arbeiten als auch bei flächigen Einsätzen mit rasterartig angeordneten Erdbohrungen zur Geltung.The advantages of the drilling device according to the invention come in both punctual preparatory and / or accompanying work as well as in flat applications with grid-like arranged Erdbohrungen to advantage.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung, insbesondere das erste Leitungsende und vorzugsweise ein im Bohrelement angeordneter Leitungsabschnitt, relativ zu dem Bohrelement, vorzugsweise im Wesentlichen entlang der Rotationsachse, beweglich angeordnet ist.A preferred embodiment of the drilling apparatus according to the invention is characterized in that the conduit, in particular the first conduit end and preferably a conduit section arranged in the drilling element, is arranged to be movable relative to the drilling element, preferably substantially along the axis of rotation.
Dadurch kann beispielsweise das erste Leitungsende an unterschiedlichen Stellen innerhalb des Bohrelements bzw. des Bohrlochs positioniert bzw. in unterschiedliche Bereiche des Bohrelements bewegt werden. Auf diese Weise können das erste Leitungsende und der anschließende Leitungsabschnitt in die Bereiche bzw. in die Tiefe gebracht werden, an denen vorbereitende und/oder begleitende Arbeiten, beispielsweise eine Messung, durchgeführt werden soll.As a result, for example, the first line end can be positioned at different locations within the drilling element or the borehole or moved into different regions of the boring element. In this way, the first line end and the subsequent line section can be brought into the areas or in the depth at which preparatory and / or accompanying Working, for example, a measurement to be performed.
Zudem kann, insbesondere während des Bohrens, das erste Leitungsende aus einem Bohrkopfbereich, d. h. einem in Vortriebsrichtung gesehen vorderen Bereich des Bohrelements, in einen Bereich, welcher entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung mit Abstand zum Bohrkopf angeordnet ist, bewegt werden. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise am ersten Leitungsende angeordnete empfindliche Einrichtungen, beispielsweise Messsonden, beim Bohren nicht beschädigt werden.In addition, especially during drilling, the first end of a line from a drill head area, i. H. a front region of the drilling element viewed in the advancing direction, in a region which is arranged opposite to the advancing direction at a distance from the drill head, are moved. This has the advantage that, for example, sensitive devices arranged at the first line end, for example measuring probes, are not damaged during drilling.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung weist diese eine Bohrspüleinheit zum Einbringen eines Spülfluids in das Bohrelement auf, wobei die Bohrspüleinheit das hintere Ende des Bohrelements umschließt und derart angeordnet und ausgebildet ist, dass eine Rotation des Bohrelements relativ zur Bohrspüleinheit erfolgt, wobei die Bohrspüleinheit einen Leitungsanschluss aufweist, durch den die Leitung aus der Bohrspüleinheit austritt, und wobei das zweite Leitungsende außerhalb der Bohrspüleinheit angeordnet ist. Die Bohrspüleinheit kann vorzugsweise mehrere Leitungsanschlüsse aufweisen, durch die jeweils eine Leitung aus der Bohrspüleinheit austritt. Es können auch zwei, drei oder mehrere Leitungen aus einem gemeinsamen Leitungsanschluss aus der Bohrspüleinheit austreten.In a further preferred embodiment of the drilling device according to the invention, the latter has a drilling fluid unit for introducing a flushing fluid into the drilling element, wherein the drilling fluid unit encloses the rear end of the drilling element and is arranged and configured such that a rotation of the drilling element takes place relative to the drilling fluid unit, the drilling fluid unit a conduit port through which the conduit exits the drilling mud unit, and wherein the second conduit end is located outside the drilling mud unit. The drilling fluid may preferably have a plurality of line connections through which a line exits from the drilling fluid. It can also emerge two, three or more lines from a common line connection from the Bohrspüleinheit.
In dieser Ausführungsform ist eine Bohrspüleinheit, beispielsweise ein Spülkopf, vorgesehen, über den ein Spülfluid in das Bohrelement eingebacht wird. Als Spülfluid kommt vorzugsweise eine Flüssigkeit zum Einsatz, die während des Bohrvorgangs durch das Bohrelement in das Bohrloch gepumpt wird. Dabei dient die Spülflüssigkeit vorzugsweise auch dazu, das Bohrloch zu stützen (insbesondere bei unverrohrten Bohrungen) und erbohrtes Boden- und Baumaterial (Bohrklein, Abraum, Aushub) beispielsweise über einen Ringraum, welcher in dem Bohrloch um das Bohrelement herum gebildet wird, aus dem Bohrloch auszutragen. Vorzugsweise führt die Spülflüssigkeit zudem Reibungswärme an der Bohrkrone am in Vortriebsrichtung vorderen Ende des Bohrelements ab, reduziert den Reibungswiderstand und dämpft am Bohrelement entstehende Schwingungen. Das Spülfluid kann Wasser und/oder eine Suspension aufweisen oder daraus bestehen. Häufig werden Suspensionen aus einem Tonmehl-, Gesteinsmehl-, Zement- oder Bentonit-Wasser-Gemisch verwendet.In this embodiment, a drilling fluid unit, for example a flushing head, is provided, via which a flushing fluid is admitted into the drilling element. The flushing fluid used is preferably a liquid which is pumped through the drilling element into the borehole during the drilling process. The rinsing liquid preferably also serves to support the borehole (in particular in the case of uncased bores) and drilled soil and construction material (drill cuttings, overburden, excavation), for example via an annular space which is formed in the borehole around the boring element, from the borehole unsubscribe. Preferably, the rinsing liquid also carries off the frictional heat at the drill bit at the forward end of the drilling element in the advancing direction, reduces the frictional resistance and dampens vibrations occurring at the drilling element. The flushing fluid may comprise or consist of water and / or a suspension. Often suspensions of a clay flour, rock flour, cement or bentonite-water mixture are used.
Die Bohrspüleinheit ist vorzugsweise am hinteren Ende des Bohrelements angeordnet und umschließt das hintere Ende. Dies kann beispielsweise so umgesetzt sein, dass ein Spülkopf auf dem hinteren Ende des Bohrelements sitzt. Eine solche Anordnung kann auch als Zentralspülkopf bezeichnet werden. In einem Inneren eines Gehäuses der Bohrspüleinheit befindet sich das Spülfluid, das von dort über das hintere Ende in das Bohrelement eindringt bzw. eingepumpt wird. Wenn das hintere Ende des Bohrelements beispielsweise als Hohlrohr ausgebildet ist, umgibt die Bohrspüleinheit dieses Hohlrohr so, dass Spülfluid aus dem Inneren der Bohrspüleinheit in das offene Ende des Hohlrohrs eindringt und somit in das Innere des Bohrelements gelangt. Die Bohrspüleinheit kann über einen Schlauch, welcher als Bohrspülleitung dient, mit einer Spülpumpe verbunden sein. Die Spülpumpe dient beispielsweise dazu, das Spülfluid mit einem hohen Druck über den Schlauch in das Bohrelement einzubringen. Das Spülfluid kann beispielsweise aus einem Spültank durch die Spülpumpe angesaugt werden.The drilling fluid is preferably located at the rear end of the drilling element and encloses the rear end. This can for example be implemented so that a flushing head sits on the rear end of the drilling element. Such an arrangement may also be referred to as a central flushing head. In an interior of a housing of the drilling fluid is the flushing fluid, which penetrates from there via the rear end in the drilling element or is pumped. If the rear end of the drilling element is designed, for example, as a hollow tube, surrounds the Bohrläüleinheit this hollow tube so that flushing fluid from the interior of the Bohrspüleinheit penetrates into the open end of the hollow tube and thus enters the interior of the drilling element. The drilling fluid can be connected via a hose which serves as a Bohrspülleitung with a rinsing pump. The flushing pump serves, for example, to introduce the flushing fluid at a high pressure via the hose into the drilling element. The rinsing fluid can for example be sucked in from a rinsing tank by the rinsing pump.
Wie bereits beschrieben, wird das Bohrelement vorzugsweise von einer Antriebseinheit angetrieben, insbesondere in Rotation versetzt. Diese Rotation des Bohrelements erfolgt in dieser Ausführungsform vorzugsweise relativ zur Bohrspüleinheit, d. h. das Bohrelement dreht sich, die Bohrspüleinheit demgegenüber jedoch nicht.As already described, the drilling element is preferably driven by a drive unit, in particular set in rotation. This rotation of the drilling element is preferably carried out in this embodiment relative to the drilling fluid, d. H. however, the drilling element rotates, but the drilling fluid does not rotate.
Die Bohrspüleinheit umfasst vorzugsweise einen Leitungsanschluss. Bevorzugt ist es, dass die Leitung durch den Leitungsanschluss in das Innere der Bohrspüleinheit gelangt und dort in das Bohrelement eintritt, beispielsweise in das offene Ende eines Hohlrohrs. Das erste Ende der Leitung befindet sich somit im Bohrelement, das zweite Ende der Leitung außerhalb der Bohrspüleinheit und die Leitung verläuft zwischen diesen Enden in zumindest einem Abschnitt des Bohrelements, tritt aus dem hinteren Ende des Bohrelements aus in das Innere der Bohrspüleinheit und verlässt die Bohrspüleinheit durch den Leitungsanschluss. Der Leitungsanschluss kann vorzugsweise als rohrförmiger, seitlicher Zugang ausgebildet sein.The drilling fluid unit preferably comprises a line connection. It is preferred that the line passes through the conduit connection in the interior of the Bohrspüleinheit and there enters the drilling element, for example in the open end of a hollow tube. The first end of the conduit is thus in the drilling member, the second end of the conduit outside the drilling fluid and the conduit extends between these ends in at least a portion of the drilling member, exiting the rear end of the drilling member into the interior of the drilling mud unit and exiting the drilling mud unit through the line connection. The line connection may preferably be formed as a tubular, lateral access.
Da sich die Bohrspüleinheit gegenüber dem Bohrelement nicht mitdreht und die Leitung im Inneren des Bohrelements verläuft und vorzugsweise nicht mit dem Bohrelement verbunden ist, erfolgt bei drehendem Bohrelement vorzugsweise auch keine Drehung der Leitung. Auch der Leitungsanschluss dreht nicht mit. Auf diese Weise ist es möglich, eine Leitung in das Bohrelement einzubringen, die auch beim Bohren, d. h. bei angetriebenem, drehendem Bohrelement in diesem Bohrelement angeordnet sein kann, ohne dass es zu einem Mitdrehen der Leitung oder des Leitungsanschlusses kommt.Since the drilling fluid does not rotate with respect to the drilling element and the line runs in the interior of the drilling element and is preferably not connected to the drilling element, rotation of the line preferably also occurs when the drilling element is rotating. Also the line connection does not turn with. In this way, it is possible to introduce a line in the drilling element, which also during drilling, d. H. can be arranged with driven, rotating drilling element in this drilling element, without causing a co-rotation of the line or the line connection.
Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass bei bekannten Bohrvorrichtungen die Bohrspüleinheiten derart mit dem Bohrelement verbunden sind, dass das Bohrspülgehäuse mit dem Bohrelement mitrotiert und eine Anordnung einer Leitung innerhalb des Bohrelements und eine Führung durch einen Leitungsanschluss in der Bohrspüleinheit während des Bohrvorgangs nicht möglich wäre, da dies zu einem Verdrehen der Leitung führen würde.This embodiment is based on the finding that in known drilling devices, the drilling fluid units are so connected to the drilling element that the Bohrspülgehäuse co-rotates with the drilling element and an arrangement of a Conduction within the drilling element and a guide through a pipe connection in the drilling fluid would not be possible during the drilling process, as this would lead to a twisting of the line.
Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform wird somit ein rotationsfreier Zugang der Leitung in das Bohrelement ermöglicht, bei dem sich die Bohrspüleinheit bei einer Rotation des Bohrelements nicht mitdreht und folglich die Leitung, welche über den Leitungsanschluss der Bohrspüleinheit in das Bohrelement gelangt, nicht verdreht wird. Auf diese Weise kann die Leitung auch während des Bohrvorgangs im Bohrelement verbleiben, d. h. auch während das Bohrelement angetrieben wird und rotiert.The embodiment according to the invention thus permits a rotation-free access of the line into the drilling element, in which the drilling fluid unit does not rotate during a rotation of the drilling element and consequently the line which passes into the drilling element via the line connection of the drilling fluid is not twisted. In this way, the line can remain in the drilling element during the drilling process, d. H. also while the drilling element is being driven and rotating.
Der Leitungsanschluss ist vorzugsweise fluid-dicht ausgeführt. Dazu kann der Leitungsanschluss beispielsweise ein Dichtelement in Form eines sich vom Gehäuse der Bohrspüleinheit nach innen erstreckenden und die Leitung umgebenden Dichtrings aufweisen, so dass ein fluid-dichter gleitfähiger Übergang zwischen der Leitung und dem Bohrspülgehäuse gebildet wird, der gleichzeitig ein Schieben oder Ziehen der Leitung in das Bohrspülgehäuse hinein oder aus dem Bohrspülgehäuse heraus ermöglicht.The line connection is preferably made fluid-tight. For this purpose, the line connection may, for example, have a sealing element in the form of a sealing ring extending inwardly from the housing of the drilling fluid and surrounding the line, so that a fluid-tight sliding transition between the line and the Bohrspülgehäuse is formed, the same time pushing or pulling the line into or out of the Bohrspülgehäuse out into the Bohrspülgehäuse.
An der Eintrittsstelle des Bohrelements in die Bohrspüleinheit, d. h. in dem Endbereich des Bohrelements, welches von der Bohrspüleinheit umschlossen wird, ist vorzugsweise ein Dichtelement angeordnet, welches einen fluid-dichten Übergang zwischen der Bohrspüleinheit und dem Bohrelement bildet. Weiter vorzugsweise ist an der Eintrittsstelle des Bohrelements in die Bohrspüleinheit eine Gleitkonstruktion angeordnet, die ein Abkoppeln der Bohrspüleinheit von der Drehbewegung des Bohrelements ermöglicht. Bevorzugt ist das Dichtelement als Dichtring und/oder das Gleitelement als Gleitring ausgebildet.At the point of entry of the drilling element into the drilling fluid, d. H. in the end region of the drilling element, which is enclosed by the drilling fluid, a sealing element is preferably arranged, which forms a fluid-tight transition between the drilling fluid and the drilling element. Further preferably, a sliding construction is arranged at the entry point of the drilling element in the Bohrspüleinheit, which allows a disconnection of the Bohrspüleinheit from the rotational movement of the drilling element. Preferably, the sealing element is designed as a sealing ring and / or the sliding element as a sliding ring.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Fortbildung der Bohrvorrichtung umgibt die Antriebseinheit einen rohrförmigen Abschnitt des Bohrelements, wobei die Bohrspüleinheit in Vortriebsrichtung hinter der Antriebseinheit angeordnet ist.According to a further preferred development of the drilling device, the drive unit surrounds a tubular portion of the drilling element, wherein the drilling fluid is arranged in the advancing direction behind the drive unit.
Eine derartige Konstruktion einer Antriebseinheit, beispielsweise als Drehtisch, ermöglicht ein Durchragen des Bohrelements durch die Antriebseinheit derart, dass das hintere Ende des Bohrelements nicht von der Antriebseinheit umschlossen wird, sondern aus dieser heraustritt. Dadurch wird konstruktiv besonders zweckmäßig realisiert, dass die Bohrspüleinheit das hintere Ende des Bohrelements umschließen kann.Such a construction of a drive unit, for example as a turntable, allows a penetration of the drilling element by the drive unit in such a way that the rear end of the drilling element is not enclosed by the drive unit, but emerges therefrom. As a result, it is realized in a particularly constructive manner that the drilling fluid unit can surround the rear end of the drilling element.
Die Bohrspüleinheit kann dabei an der Antriebseinheit, beispielsweise mittels eines Flansches, befestigt sein.The Bohrläüleinheit can be attached to the drive unit, for example by means of a flange.
Um ein Durchschieben des Bohrelements durch die Antriebseinheit in beliebiger Länge zu ermöglichen, beispielsweise bis zu etwa 30 m Länge, ist die Bohrspüleinheit vorzugsweise relativ beweglich zur Antriebseinheit angeordnet. Die Bohrspüleinheit ist damit vorzugsweise nicht fest an der Antriebseinheit befestigt. Die Bohrspüleinheit kann beispielsweise auf einem Schlitten relativ beweglich zur Antriebseinheit angeordnet sein. Der Schlitten ist vorzugsweise auf einer Bohrlafette geführt. Der Schlitten kann auch auf einem Verlängerungselement der Bohrlafette geführt sein. Die Führung des Schlittens erfolgt vorzugsweise mittels Umklammerung an Gleitleisten parallel zur Rotationachse, so dass eine Zwangsführung des Schlittens entsteht. Durch die Möglichkeit einer Relativbewegung, vorzugsweise einer translatorischen Relativbewegung entlang der Rotationsachse, zwischen Bohrspüleinheit und Antriebseinheit können unter anderem der folgende Vorteil erzielt werden: Teilbohrelemente eines Bohrelements, die in der Regel 1 bis 5 m lang sind, können längenunabhängig durch die Antriebseinheit geschoben werden und an beliebigen Stellen von der Antriebseinheit eingeklemmt werden.In order to enable a pushing through of the drilling element by the drive unit in any length, for example up to about 30 m in length, the drilling fluid is preferably arranged relatively movable to the drive unit. The Bohrläüleinheit is thus preferably not firmly attached to the drive unit. The drilling fluid can be arranged for example on a carriage relatively movable to the drive unit. The carriage is preferably guided on a drill carriage. The carriage may also be guided on an extension element of the drill carriage. The guide of the carriage is preferably carried out by means of clamping on Gleitleisten parallel to the axis of rotation, so that a positive guidance of the carriage is formed. By the possibility of a relative movement, preferably a translational relative movement along the axis of rotation between Bohrspüleinheit and drive unit, among other things, the following advantage can be achieved: Teilbohrelemente a Bohrelements, which are usually 1 to 5 m long, can be pushed independently of length by the drive unit and be clamped anywhere on the drive unit.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung umfasst die Leitung eine elektrische Leitung oder Signalleitung.In a further embodiment of the drilling device according to the invention, the line comprises an electrical line or signal line.
Damit wird insbesondere eine Übertragung von elektrischer Energie und/oder eine Übertragung von elektrischen Signalen in der Leitung ermöglicht. Insbesondere kann dadurch ein am ersten Leitungsende angeordnetes Sondierungsmittel innerhalb des Bohrelements mit elektrischer Energie versorgt werden oder Signale, beispielsweise von dem Sondierungsmittel empfangene bzw. erzeugte Signale, zum zweiten Ende der Leitung übertragen werden.This enables, in particular, transmission of electrical energy and / or transmission of electrical signals in the line. In particular, an exploratory means arranged at the first line end can thereby be supplied with electrical energy within the drilling element, or signals, for example signals received or generated by the probing means, can be transmitted to the second end of the line.
Die elektrische Leitung oder Signalleitung kann als Koaxialkabel ausgebildet sein, welches sowohl zur Energieübertragung bzw. -versorgung als auch zur Signalübertragung ausgebildet sein kann.The electrical line or signal line may be formed as a coaxial cable, which may be formed both for energy transmission or supply and for signal transmission.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung sieht vor, dass die Leitung, vorzugsweise das erste Leitungsende, mit einer Sondeneinheit verbunden ist, welche im Bohrelement beweglich angeordnet ist. Damit wird eine besonders zweckmäßige Ausführung eines Sondierungsmittels, welche beispielsweise an dem ersten Leitungsende in dem Bohrelement angeordnet ist, bereitgestellt. Die Sondeneinheit kann bevorzugt im Wesentlichen entlang der Rotationsachse des Bohrelements angeordnet und beweglich sein.A further preferred embodiment of the drilling device according to the invention provides that the line, preferably the first line end, is connected to a probe unit, which is movably arranged in the drilling element. This provides a particularly expedient embodiment of a probing means which is arranged, for example, at the first line end in the drilling element. The probe unit may preferably be arranged and movable substantially along the axis of rotation of the drilling element.
Die Sondeneinheit kann bevorzugt ausgebildet sein, um mittels Reflektion von elektromagnetischen Wellen bzw. elektromagnetischer Strahlung im Boden befindliche Objekte zu detektieren. Die Sondeneinheit kann beispielsweise einen Metalldetektor, ein Magnetometer, einen Temperatursensor, einen (Ultra-)Schallsensor und/oder einen Gassensor umfassen. The probe unit may preferably be designed to detect objects located in the ground by means of reflection of electromagnetic waves or electromagnetic radiation. The probe unit may comprise, for example, a metal detector, a magnetometer, a temperature sensor, an (ultrasonic) sound sensor and / or a gas sensor.
Es ist ferner bevorzugt, dass eine Auswerteeinheit und/oder eine Steuereinheit außerhalb des Bohrelements und weiter vorzugsweise außerhalb der Bohrspüleinheit und der Antriebseinheit angeordnet ist bzw. sind. Die Auswerteeinheit und/oder Steuereinheit kann bzw. können vorzugsweise mit der Leitung, insbesondere mit der elektrischen Leitung und/oder der Signalleitung, am zweiten Leitungsende verbunden sein. Zur Auswertung von mittels der Sondeneinheit empfangenen Signalen kann bzw. können die Auswerteeinheit und/oder Steuereinheit bevorzugt über die Leitung mit einer am ersten Leitungsende angeordneten Sondeneinheit verbunden sein.It is further preferred that an evaluation unit and / or a control unit is arranged outside the drilling element and more preferably outside the drilling fluid unit and the drive unit. The evaluation unit and / or control unit may preferably be connected to the line, in particular to the electrical line and / or the signal line, at the second line end. For evaluation of signals received by means of the probe unit, the evaluation unit and / or control unit can preferably be connected via the line to a probe unit arranged at the first line end.
Weiter bevorzugt kann bzw. können die Auswerteeinheit und/oder Steuereinheit eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, beispielsweise eine Anzeigeeinheit, aufweisen, mittels der von der Sondeneinheit gewonnene Informationen und/oder Steuerinformationen wiedergegeben werden. So kann beispielsweise ein von einem Metalldetektor detektiertes Signal, welches auf ein Metallobjekt in dem Verdachtsbereich schließen lässt, auf der Anzeigeeinheit optisch dargestellt werden. Zudem kann ein akustisches Signal von der Auswerteeinheit ausgegeben werden, falls der Metalldetektor ein relevantes Objekt detektiert. Ein Bediener der Auswerteeinheit kann somit auf ein relevantes Objekt schließen und entsprechende Maßnahmen, beispielsweise Räumungsmaßnahmen einleiten. Ferner kann eine Sondeneinheit vorzugsweise über die Steuereinheit gesteuert werden, indem beispielsweise über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle der Steuereinheit ein Bediener Steuermaßnahmen vorgeben kann.Further preferably, the evaluation unit and / or control unit can have a human-machine interface, for example a display unit, by means of which the information obtained from the probe unit and / or control information is reproduced. For example, a signal detected by a metal detector that indicates a metal object in the suspect area may be optically displayed on the display unit. In addition, an acoustic signal can be output by the evaluation unit if the metal detector detects a relevant object. An operator of the evaluation unit can thus close on a relevant object and initiate appropriate measures, such as evacuation measures. Furthermore, a probe unit can preferably be controlled via the control unit, for example by an operator being able to prescribe control measures via a human-machine interface of the control unit.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung eine Injektionsleitung zum Einbringen eines Mediums in den Innenbereich des Bohrelements umfasst.A further preferred embodiment of the drilling device according to the invention is characterized in that the line comprises an injection line for introducing a medium into the inner region of the drilling element.
Damit wird eine weitere Nutzungsmöglichkeit der Leitung bereitgestellt, so dass ein Medium mittels der Leitung in das Bohrelement und außerhalb derselben in das Bohrloch injiziert werden kann. Ein in das Bohrelement injiziertes Medium kann beispielsweise zusammen mit oder alternativ zu dem Spülfluid in den Erdboden gelangen und dort eine gewünschte Wirkung entfalten. Solche Medien sind beispielsweise Luft, Druckluft, Wasser, flüssige Kunststoffe, Kunststoffgemische, Suspensionen, Pasten, Kontrastmittel, die eine Kampfmittelsondierung oder generell Bodenuntersuchungen vereinfachen können, Medien zur Schädlingsbekämpfung oder zur Neutralisierung von in tieferen Bodenschichten vorhandenen Schadstoffen. Durch die Injektion von Luft, insbesondere Druckluft, kann der Bohrguttransport bei einem einfach verrohrten Drehspülverfahren mit Wasserspülung unterstützt werden. Die Druckluft beschleunigt den Transport des vom Bohrkopf gelösten Bodens durch den Ringraum, der von der Bohrlochwandung und der äußeren Wandung des Bohrelements gebildet wird, zum Bohrlochmund bzw. an die Erdoberfläche. Die Druckluft ermöglicht zudem den Transport von schweren Materialien, wie Kies und kleine Steine, an die Erdoberfläche, was bei einer reinen Wasserspülung nicht oder nur erschwert möglich wäre. Gleiches gilt sinngemäß für ein doppelt verrohrtes Drehspülverfahren, bei dem der gelöste Boden jedoch durch den Ringraum, der von beiden Bohrelementen gebildet wird, durch eine Auswurföffnung des äußeren Rohres unterhalb der Antriebseinheit zutage tritt.Thus, a further possibility of use of the line is provided, so that a medium can be injected by means of the line in the drilling element and outside the same in the wellbore. For example, a medium injected into the drilling element can enter the ground together with or as an alternative to the flushing fluid and develop a desired effect there. Such media include, for example, air, compressed air, water, liquid plastics, plastic blends, suspensions, pastes, contrast agents that may facilitate probing or soil testing in general, pest control media, or neutralizing pollutants present in deeper soil layers. Through the injection of air, especially compressed air, the cuttings can be supported in a simple cased Drehspülverfahren with water flushing. The compressed air accelerates the transport of the soil released from the drill head through the annulus, which is formed by the borehole wall and the outer wall of the drilling element, to the borehole mouth or to the earth's surface. The compressed air also allows the transport of heavy materials, such as gravel and small stones, to the earth's surface, which would not be possible or only with difficulty in a pure water rinse. The same applies mutatis mutandis to a double-cased Drehspülverfahren, in which the dissolved soil but through the annulus, which is formed by two drilling elements, emerges through an ejection opening of the outer tube below the drive unit.
Vor, während und nach dem Ziehen der Bohrelemente aus einem Bohrloch kann durch die Injektionsleitung, z. B. ein Injektionsrohr, hindurch Druckluft, Wasser oder eine Injektionsmittel in einen vorgegebenen Bereich des Bohrlochs eingepumpt werden. Dieser Bereich kann durch einen Injektionsstrumpf, ein auseinander-faltbares Blech, einen ringförmigen oder kugelförmigen aufblasbaren Balg oder durch ein quetschbares Material, wie z. B. Gummi oder Kunststoff begrenzt sein. Dadurch kann beispielsweise ein Abdichten des Bohrlochs gegen drückendes Grundwasser erreicht werden, damit dieses nicht in das Bohrloch oder Teilbereiche desselben gelangt und/oder nicht aus dem Bohrloch an die Erdoberfläche bzw. zutage gelangen kann. Ferner kann ein Abdichten des Bohrlochs in gezielten Bereichen ermöglicht werden, damit eine Trennung der unterschiedlichen Injektionsmittel zwischen den zu verfüllenden, verpressenden oder zu injizierenden unterschiedlichen Bereichen erfolgen kann. Desweiteren kann durch ein Abdichten eines Bohrlochs in einem gezielten Bereich ermöglicht werden, damit das dort eingepumpte, eingepresste oder injizierte Injektionsmittel verbleibt und nicht wieder entweichen kann, z. B. in andere Bereiche des Bohrlochs oder aus dem Bohrlochmund an die Erdoberfläche. Dies gilt insbesondere für Bohrlöcher, die nach unten schwach geneigt (≤ 15° zur Horizontalen), horizontal oder nach oben gerichtet sind. Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht unterschiedliche Formen des Abdichtens, beispielsweise ohne vorherigen Ausbau und nachträglichen Wiedereinbau der Bohrrohre. Das hier beschriebene Verfahren ist analog auch für die Verwendung von elektrischen Leitungen geeignet.Before, during and after pulling the drilling elements out of a borehole can be through the injection line, for. As an injection tube, compressed air, water or injection means are pumped into a predetermined region of the wellbore. This area may be covered by an injection stocking, an unfoldable sheet, an annular or spherical inflatable bladder, or by a squeezable material, such as plastic. As rubber or plastic limited. As a result, for example, a sealing of the borehole against oppressive groundwater can be achieved, so that it does not get into the borehole or parts of the same and / or can not get out of the borehole to the surface of the earth or come to light. Furthermore, a sealing of the borehole in targeted areas can be made possible so that a separation of the different injection means between the filling, compressing or injecting different areas can take place. Furthermore, it can be made possible by sealing a borehole in a targeted area, so that the injected there, injected or injected injection agent remains and can not escape again, for. B. in other areas of the borehole or from the borehole mouth to the earth's surface. This applies in particular to drill holes that are slightly inclined downwards (≤ 15 ° to the horizontal), horizontally or upwards. The method described here allows different forms of sealing, for example, without prior removal and subsequent replacement of the drill pipes. The method described here is also suitable for the use of electrical lines.
Weiter bevorzugt kann das Injektionsrohr an einen aufblasbaren Gummiring oder Gummistopfen angeschlossen sein. Wenn das Bohrelement entgegen der Vortriebsrichtung gezogen wird, kann der Gummiring oder -stopfen aus dem Bohrkopf austreten. Daraufhin kann Druckluft in den Gummiring oder -stopfen so lange eingepumpt werden, bis der Hohlraum des Bohrlochs ausgefüllt bzw. verschlossen wird. Erst danach wird beispielsweise der restliche Teil des Bohrelements gezogen. Auf diese Weise kann eine Begrenzung eines Verfüll-, Einpress- oder Injektionsabschnitts des Bohrlochs oder eine Trennung zwischen mehreren Abschnitten ermöglicht werden. More preferably, the injection tube may be connected to an inflatable rubber ring or rubber stopper. When the drilling element is pulled against the advancing direction, the rubber ring or plug may exit the bit. Then compressed air can be pumped into the rubber ring or stopper until the cavity of the borehole is filled or closed. Only then, for example, the remaining part of the drilling element is pulled. In this way, a limitation of a filling, injection or injection section of the borehole or a separation between several sections can be made possible.
Die Anwendung eines aufblasbaren Gummirings ist besonders zweckmäßig für eine Begrenzung eines Verspresskörpers von einem Verpressanker zur Luftseite hin, damit die Krafteinleitung in den Boden oder Fels lediglich dort erfolgt, wo sie nach den Standsicherheitsberechnungen beabsichtigt ist, d. h. auf einer vorgegebenen Länge, insbesondere 4 bis 10 m, im unteren Bereich des Bohrloches hin. Zudem kann durch die Anwendung eines aufblasbaren Gummirings ein Hohlraum zwischen Tragglied eines Ankers oder Pfahles und der Bohrlochwandung bzw. der Wandung eines Aussparungselements abgedichtet werden. Damit kann bei flach geneigten aufwärts oder horizontal gerichteten Bohrlöchern die verfüllte, eingepresste oder injizierte Masse, z. B. eine Zementsuspension, im geplanten Bereich des Bohrlochs verbleiben bzw. am Austreten nicht aus dem Bohrlochmund im hydraulischen Gefälle gehindert werden. Dies gilt sinngemäß auch für das Abdichten des Bohrlochs oder Aussparungselements gegen drückendes Grundwasser, das ansonsten aus dem Bohrlochmund austritt, den Boden ausspült und Hohlräume, Setzungen und Schäden verursacht.The use of an inflatable rubber ring is particularly useful for limiting a Verspresskörpers of a grout anchor to the air side, so that the force is applied to the ground or rock only where it is intended after the stability calculations, d. H. on a given length, in particular 4 to 10 m, in the lower part of the borehole. In addition, by the use of an inflatable rubber ring, a cavity between the support member of an anchor or pile and the borehole wall or the wall of a recess element can be sealed. Thus, with flat inclined upwards or horizontally directed boreholes filled, injected or injected mass, z. As a cement suspension, remain in the planned area of the borehole or be prevented from escaping from the borehole mouth in the hydraulic gradient. This also applies mutatis mutandis to the sealing of the borehole or recess element against oppressive groundwater, which otherwise emerges from the borehole mouth, rinsing the soil and causing cavities, subsidence and damage.
Die Leitung und/oder das Injektionsrohr sind stets innerhalb des Bohrelements geführt. Beide können jederzeit, also auch während des Vor- und Rückschubs sowie bei gleichzeitigem Rotieren des Bohrelements in oder entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung bewegt werden. Sie können hierbei auch während des Ziehens des Bohrelements in oder entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung, beispielsweise mittels einer Abspulvorrichtung, die außerhalb des Bohrelements angeordnet ist, in ihrer Lage gehalten oder in Vortriebsrichtung bewegt werden.The conduit and / or the injection tube are always guided within the drilling element. Both can be moved at any time, including during the forward and backward thrust as well as during simultaneous rotation of the drilling element in or opposite to the direction of advance. In this case, they can also be held in their position or moved in the advancing direction during the pulling of the drilling element in or opposite to the advancing direction, for example by means of a unwinding device which is arranged outside the drilling element.
Die Bohrvorrichtung kann vorzugsweise auch zwei oder mehrere Leitungen umfassen. Die zwei oder mehreren Leitungen können der gleichen Art oder unterschiedlicher Art sein. Beispielsweise kann eine Bohrvorrichtung eine Injektionsleitung und gleichzeitig eine elektrische Leitung und/oder Signalleitung aufweisen bzw. führen. Eine Bohrvorrichtung kann auch mehrere elektrische Leitungen und/oder Signalleitungen oder mehrere Injektionsleitung für gleiche oder unterschiedliche Medien aufweisen bzw. führen.The drilling device may preferably also comprise two or more lines. The two or more lines may be the same type or different types. For example, a drilling device can have or lead an injection line and at the same time an electrical line and / or signal line. A drilling device may also have or lead a plurality of electrical lines and / or signal lines or a plurality of injection lines for the same or different media.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung weist das Bohrelement am vorderen Ende eine Bohrkrone mit kraftschlüssig eingelassenen Bohrstiften auf, wobei die Bohrkrone ein nicht-ferromagnetisches Material und die Bohrstifte ein keramisches Material aufweisen oder daraus bestehen.According to a further advantageous embodiment of the drilling device according to the invention, the drilling element at the front end on a drill bit with frictionally recessed drill pins, wherein the drill bit a non-ferromagnetic material and the drill pins comprise a ceramic material or consist thereof.
Die Verwendung eines nicht-ferromagnetischen Materials vermindert den Einfluss des Bohrelements auf eine Sondeneinheit und verbessert erheblich die Messergebnisse bzw. macht diese erst möglich. Dadurch kann insbesondere eine Sondeneinheit zur Detektion von Kampfmitteln verwendet werden, die elektromagnetische Wellen bzw. Strahlung empfängt und/oder aussendet.The use of a non-ferromagnetic material reduces the influence of the drilling element on a probe unit and significantly improves the measurement results or makes them possible. As a result, in particular, a probe unit can be used for the detection of weapons which receives and / or emits electromagnetic waves or radiation.
Bevorzugt kann das nicht-ferromagnetische Material ein nicht-ferromagnetisches Metall aufweisen oder daraus bestehen. Weiter bevorzugt kann das nicht-ferromagnetische Material ein keramisches Material, insbesondere Zirkoniumdioxid, aufweisen oder daraus bestehen.Preferably, the non-ferromagnetic material may comprise or consist of a non-ferromagnetic metal. More preferably, the non-ferromagnetic material may comprise or consist of a ceramic material, in particular zirconium dioxide.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung weist das Bohrelement zumindest in einem Teilbereich ein nicht-ferromagnetisches Material auf oder besteht daraus. Insbesondere ist es bevorzugt im vordersten Bereich ein keramisches Material vorzusehen.According to a further advantageous embodiment of the drilling device according to the invention, the drilling element has a non-ferromagnetic material at least in a partial region or consists thereof. In particular, it is preferable to provide a ceramic material in the foremost area.
Damit wird ein Teilbereich des Bohrelements bereitgestellt, in dem eine Sondeneinheit, welche mittels elektromagnetischer Wellen bzw. Strahlung arbeitet, nicht durch ferromagnetisches Material gestört wird. Vorzugsweise ist insbesondere derjenige Teilbereich (oder mehrere Teilbereiche) des Bohrelements nicht-ferromagnetisch ausgebildet, in dem bzw. in denen Messungen mittels elektromagnetischer Wellen bzw. Strahlung ausgeführt werden sollen.Thus, a portion of the drilling element is provided in which a probe unit, which operates by means of electromagnetic waves or radiation, is not disturbed by ferromagnetic material. Preferably, in particular that part region (or several subregions) of the drilling element is non-ferromagnetic, in which or in which measurements are to be carried out by means of electromagnetic waves or radiation.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Bohrelement in einem in Vortriebsrichtung vorderen Bereich ein nicht-ferromagnetisches Material aufweist oder daraus besteht, wobei bevorzugt der vordere Bereich eine Länge von 4 bis 6 m des Bohrelements umfasst.It is particularly preferred that the drilling element comprises or consists of a non-ferromagnetic material in a front region in the advancing direction, the front region preferably comprising a length of 4 to 6 m of the drilling element.
Damit wird ein Teilbereich des Bohrelements geschaffen, welcher sich von dem Bohrkopf entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung erstreckt und einen vorderen Bereich bildet, in dem die Sondeneinheit während der Sondierung vorteilhaft eingesetzt werden kann. Die bevorzugte Größenordnung von 4 bis 6 m ist zweckmäßig an die Sondierungsgrößenordnungen, d. h. die übliche Reichweite von Sondierungselementen, angepasst. Gleichzeitig wird ein Bohrelement geschaffen, welches kostengünstig hergestellt werden kann, da nur der den Sondierungsgrößenordnungen angepasste vordere Teilbereich des Bohrelements aus einem nicht-ferromagnetischen Material besteht oder dieses aufweist.Thus, a portion of the drilling element is provided, which extends from the drill head opposite to the advancing direction and forms a front portion in which the probe unit can be advantageously used during the probing. The preferred order of magnitude of 4 to 6 m is suitably adapted to the probing order of magnitude, ie the usual range of probing elements. At the same time a drilling element is created, which can be produced inexpensively, since only the probing orders of magnitude adapted front portion of the drilling element consists of a non-ferromagnetic material or has this.
Bevorzugt kann das nicht-ferromagnetische Material ein nicht-ferromagnetisches Metall aufweisen oder daraus bestehen. Weiter bevorzugt kann das nicht-ferromagnetische Material ein keramisches Material, insbesondere Zirkoniumdioxid, aufweisen oder daraus bestehen. Weiter bevorzugt bestehen die Bohrkrone und die Bohrstifte, die dort kraftschlüssig eingelassen sind, das vordere Ende des Bohrelements und der vordere Teilbereich aus einem nicht-ferromagnetische Material wie beispielsweise das Material mit der Bezeichnung SBS-A300-W. Nr. 1.4571-EN10216-5TC1 des Stahlwerkes „Schoeller-Bleckmann Austria”. Die Bohrstifte können bevorzugt auch aus einem keramischen Material, insbesondere Zirkoniumdioxid, bestehen.Preferably, the non-ferromagnetic material may comprise or consist of a non-ferromagnetic metal. More preferably, the non-ferromagnetic material may comprise or consist of a ceramic material, in particular zirconium dioxide. More preferably, the drill bit and the drill pins, which are recessed there force-fit, the front end of the drilling element and the front portion of a non-ferromagnetic material such as the material designated SBS-A300-W. No. 1.4571-EN10216-5TC1 of the steel plant "Schoeller-Bleckmann Austria". The drilling pins may preferably also consist of a ceramic material, in particular zirconium dioxide.
Es ist bei Verwendung einer Bohrvorrichtung mit einer nicht-ferromagnetischem Bohrkrone und/oder einem nicht-ferromagnetischem Teilbereich des Bohrelements ist es möglich, mit einem in dem Bohrelement befindlichen Sondierungsmittel Messungen durchzuführen, ohne dass das Bohrelement aus dem Bohrloch zurückgezogen werden muss, um störungsfreie Messungen durchführen zu können. Insbesondere ist dies bei verrohrten Bohrungen in nicht standfesten Böden von Vorteil, bei denen bisher – um Bodeneinfall in das Bohrloch zu verhindern – vor dem Zurückziehen des Metallrohrs ein Kunststoffrohr eingefädelt werden musste, in dem die Sondeneinheit geführt werden konnte.It is possible, with the use of a boring device with a non-ferromagnetic drill bit and / or a non-ferromagnetic portion of the drilling element, to make measurements with a probing tool in the boring element without having to withdraw the boring element from the borehole for trouble-free measurements to carry out. In particular, this is in cased holes in unstable soils of advantage in which previously - to prevent soil into the well - had to be threaded before retraction of the metal tube, a plastic tube in which the probe unit could be performed.
Auf dieses arbeits- und zeitaufwendige Ziehen des Bohrelements aus dem Bohrloch (und ggf. Einfädeln eines Kunststoffrohres) nach jeweils ca. 0,7 bis 0,9 Metern Bohrtiefe – abhängig von den Reichweiten der verwendeten Sondeneinheiten und Messverfahren – kann bei Verwendung der bevorzugten Fortbildung der Bohrvorrichtung verzichtet werden. Das Bohrelement kann vielmehr in dem Bohrloch belassen werden und die Messung im Bereich der nicht-ferromagnetischem Bohrkrone und/oder in dem nicht-ferromagnetischem Teilbereich des Bohrelements durchgeführt werden. Dies kann während des Bohrstillstandes und besonders vorteilhaft während des Bohrvortriebes geschehen.In this laborious and time-consuming pulling the drilling element from the wellbore (and possibly threading a plastic tube) for each about 0.7 to 0.9 meters drilling depth - depending on the ranges of the probe units used and measurement methods - can when using the preferred training the drilling device are dispensed with. Instead, the drilling element can be left in the borehole and the measurement can be carried out in the area of the non-ferromagnetic drill bit and / or in the non-ferromagnetic portion of the drill element. This can be done during the drilling standstill and particularly advantageous during the drilling drive.
Die eingangs genannte Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Bohrverfahren umfassend die Schritte: Antreiben eines zumindest abschnittsweisen rohrförmig ausgebildeten Bohrelements mit einer Rotationsachse, einem in einer Vortriebsrichtung vorderen Ende und einem in Vortriebsrichtung hinteren Ende mittels einer Antriebseinheit um die Rotationsachse und Anordnen eines ersten Leitungsendes einer Leitung in dem Bohrelement, Führen der Leitung aus dem hinteren Ende des Bohrelements heraus und Anordnen eines zweiten Leitungsendes außerhalb des Bohrelements.The above-mentioned object is also achieved by a drilling method comprising the steps of: driving an at least partially tubular boring element having an axis of rotation, a front end in a propulsion direction and a rear end in the propulsion direction by means of a drive unit about the axis of rotation and arranging a first line end of a line in the drilling element, guiding the conduit out of the rear end of the drilling element and disposing a second conduit end outside the drilling element.
Bei dem erfindungsgemäßen Bohrverfahren dient das Antreiben des Bohrelements vorzugsweise dazu, dass ein in Vortriebsrichtung vorderes Ende des Bohrelements, an dem vorzugsweise eine Bohrkrone angeordnet ist, in eine Rotation versetzt wird, die für das Bohren und das damit verbundene Abtragen von Bohrmaterial erforderlich ist. Das Anordnen und Führen der Leitung ermöglicht eine Leitungsverbindung von außerhalb in das Bohrelement – und damit in ein Bohrloch – hinein. Auf diese Weise können vorbereitende und/oder begleitende Arbeiten, beispielsweise die Sondierung von Kampfmittelverdachtsbereichen, vereinfacht durchgeführt werden, da eine separate Einbringung einer entsprechenden Leitung entfallen kann. Dadurch ist es beispielsweise möglich, ohne das Bohrelement – ganz oder teilweise – aus dem Bohrloch zu entfernen, eine Leitung in das Bohrloch einzubringen, indem die Leitung abschnittsweise im Bohrelement verläuft. Gleichzeitig ist die Anbindung der Leitung, insbesondere mit ihrem zweiten Ende – außerhalb des Bohrelements und vorzugsweise auch außerhalb der Antriebseinheit möglich, so dass die Leitung an Einrichtungen beispielsweise zur Steuerung oder Auswertung von übertragenen Daten angeschlossen werden kann.In the drilling method according to the invention, the drive of the drilling element preferably serves to set a forward end of the drilling element, preferably a drill bit, into a rotation which is required for drilling and the associated removal of drilling material. The placing and guiding of the line allows a line connection from outside into the drilling element - and thus into a borehole - into it. In this way, preparatory and / or accompanying work, for example, the probing of ordnance suspected areas, can be simplified, since a separate introduction of a corresponding line can be omitted. This makes it possible, for example, without removing the drilling element - completely or partially - to remove from the well, to introduce a line in the borehole by the line sections in the drilling element. At the same time the connection of the line, in particular with its second end - outside the drilling element and preferably also outside the drive unit is possible, so that the line can be connected to facilities, for example, for controlling or evaluating transmitted data.
Das erfindungsgemäße Bohrverfahren kann unter anderem fortgebildet werden nach den Ansprüchen 11 bis 15.The drilling method according to the invention can, among other things, be developed according to
Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrverfahrens umfasst den Schritt: Bewegen der Leitung, insbesondere des ersten Leitungsendes und vorzugsweise eines im Bohrelement angeordneten Leitungsabschnitts, relativ zu dem Bohrelement, vorzugsweise im Wesentlichen entlang der Rotationsachse.A preferred embodiment of a drilling method according to the invention comprises the step of moving the conduit, in particular the first conduit end and preferably a conduit section arranged in the drilling element, relative to the drilling element, preferably substantially along the axis of rotation.
Weiter bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt Bewegen der Leitung in dem Bohrelement während des Antreibens des Bohrelements oder während eines Stillstehens des Bohrelements.More preferably, the method according to the invention comprises the step of moving the conduit in the drilling element during the driving of the drilling element or during a standstill of the drilling element.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrverfahrens umfasst dieses den Schritt: Einbringen eines Spülfluids in das Bohrelement mittels einer Bohrspüleinheit, wobei die Bohrspüleinheit das hintere Ende des Bohrelements umschließt und derart angeordnet und ausgebildet ist, dass eine Rotation des Bohrelements relativ zur Bohrspüleinheit erfolgt, wobei die Bohrspüleinheit einen Leitungsanschluss aufweist, durch den die Leitung aus der Bohrspüleinheit austritt, und wobei das zweite Leitungsende außerhalb der Bohrspüleinheit angeordnet ist.According to a further preferred embodiment of the drilling method according to the invention, the method comprises the step of introducing a flushing fluid into the drilling element by means of a drilling fluid unit, wherein the drilling fluid unit encloses the rear end of the drilling element and is arranged and configured such that a rotation of the drilling element takes place relative to the drilling fluid unit the Drilling purging unit has a line connection through which the line exits the Bohrspüleinheit, and wherein the second line end is disposed outside the Bohrspüleinheit.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrverfahrens umfasst die Schritte: Bewegen der Leitung heraus aus einem Teilbereich, in dem ein Teilbohrelement angeordnet ist, bevor das Teilbohrelement von dem Bohrelement gelöst wird und/oder Bewegen der Leitung heraus aus einem Schnittstellenbereich, an dem ein Teilbohrelement eingesetzt wird, bevor das Teilbohrelement eingesetzt wird.A further advantageous embodiment of the drilling method according to the invention comprises the steps of moving the line out of a partial area in which a partial drilling element is arranged before the partial drilling element is detached from the drilling element and / or moving the line out of an interface area where a partial drilling element is inserted is before the Teilbohrelement is used.
Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrverfahrens ist besonders vorteilhaft für die Verwendung in einer Bohrvorrichtung, bei der das Bohrelement aus mehreren Teilbohrelementen zusammengesetzt werden kann. Dabei ist es im Rahmen des Bohrvorgangs in der Regel notwendig, Teilbohrelemente von dem Bohrelement zu lösen und/oder Teilbohrelemente in das Bohrelement einzusetzen, d. h. Teilbohrelemente an das Bohrelement anzuschließen oder Teilbohrelemente zwischen zwei Abschnitten des Bohrelements einzusetzen. Die Teilbohrelemente sind vorzugsweise an Trennstellen zusammengefügt, vorzugsweise durch Verschrauben, wobei an den Enden der Teilbohrelemente vorzugsweise entsprechende Gewindeabschnitte angeformt sind.This embodiment of the drilling method according to the invention is particularly advantageous for use in a drilling apparatus in which the drilling element can be composed of a plurality of partial boring elements. It is in the context of the drilling process usually necessary to solve part of the drilling element and / or partial drilling elements insert into the drilling element, d. H. Connect partial drilling elements to the drilling element or insert partial drilling elements between two sections of the drilling element. The sub-drilling elements are preferably joined together at separation points, preferably by screwing, wherein at the ends of the sub-drilling preferably corresponding threaded portions are formed.
Häufig wird in einer Anfangsphase des Bohrvorgangs ein Teilbereich des Bohrelements in den Boden gebohrt. Sobald ein vorgegebener Abschnitt des Teilbereichs in dem Boden eingelassen ist, wird ein Teilbohrelement zwischen zwei Abschnitten des Bohrelements eingesetzt, um das Gesamtbohrelement zu verlängern und die Bohrung fortzusetzen. Beim Ziehen des Bohrelements aus dem Bohrloch heraus kann es notwendig sein, Teilbohrelemente von dem Bohrelement zu lösen, d. h. Teilbohrelemente zwischen zwei Abschnitten des Bohrelements herauszunehmen, und somit das Herausziehen des Bohrelements aus dem Bohrloch zu vereinfachen. Während des Lösens und/oder Einsetzens von Teilbohrelementen, ist es bevorzugt, dass die Leitung sich nicht in dem Abschnitt des Bohrelements befindet, in dem das zu lösende Teilbohrelement bzw. die Trennstelle, an der ein Teilbohrelement eingesetzt werden soll, angeordnet ist.Often, a portion of the drilling element is drilled into the ground in an initial phase of the drilling operation. Once a predetermined portion of the portion is recessed in the ground, a sub-bore member is inserted between two portions of the drilling member to extend the overall bore and continue the bore. When pulling the drilling element out of the borehole, it may be necessary to detach part boring elements from the boring element, i. H. To remove part of the drilling elements between two sections of the drilling element, and thus to facilitate the extraction of the drilling element from the wellbore. During the loosening and / or insertion of partial boring elements, it is preferred that the duct is not located in that portion of the boring element in which the partial boring element to be released or the separating point at which a partial boring element is to be inserted is arranged.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrverfahrens umfasst den Schritt: Sondieren eines Bodenbereichs mittels einer vorzugsweise am ersten Leitungsende angeordneten Sondeneinheit, insbesondere während des Antreibens des Bohrelements oder während eines Stillstehens des Bohrelements.A further preferred embodiment of the drilling method according to the invention comprises the step of probing a bottom region by means of a probe unit preferably arranged on the first line end, in particular during driving of the drilling element or during standstill of the drilling element.
In einer bevorzugten Fortbildung des vorstehend genannten Bohrverfahrens werden die durch das Sondieren gewonnen Informationen, insbesondere während des Antreibens des Bohrelements oder während eines Stillstehens eines Bohrelements, ausgewertet.In a preferred development of the aforementioned drilling method, the information obtained by the probing, in particular during the driving of the drilling element or during a standstill of a drilling element, evaluated.
Nach einer weiteren bevorzugten Fortbildung des vorstehend genannten Bohrverfahrens wird ein Medium in den Innenbereich des Bohrelements mittels der, vorzugsweise als Injektionsleitung ausgebildeten, Leitung, insbesondere während des Antreibens des Bohrelements oder während eines Stillstehens des Bohrelements, eingebracht.According to a further preferred development of the above-mentioned drilling method, a medium is introduced into the inner region of the drilling element by means of the line, preferably in the form of an injection line, in particular during driving of the drilling element or during standstill of the drilling element.
Das erfindungsgemäße Bohrverfahren und seine Fortbildungen ermöglichen effiziente und zeitsparende Sondierungsprozesse, beispielsweise während eines Bohrvorgangs.The drilling method according to the invention and its further developments enable efficient and time-saving probing processes, for example during a drilling operation.
Das erfindungsgemäße Bohrverfahren und seine Fortbildungen weisen Merkmale bzw. Verfahrensschritte auf, die sie insbesondere dafür geeignet machen, für eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung und ihre Fortbildungen verwendet zu werden. Zu Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails dieses Bohrverfahrens und der Verfahrensfortbildungen wird auch auf die vorangegangene Beschreibung zu den entsprechenden Vorrichtungsmerkmalen verwiesen.The drilling method according to the invention and its further developments have features or method steps which make them particularly suitable for being used for a drilling device according to the invention and its further developments. For advantages, design variants and details of this drilling method and the further developments of the method, reference is also made to the preceding description of the corresponding device features.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Ein im Wesentlichen rohrförmig ausgebildetes Bohrelement
An dem in Vortriebsrichtung
Eine Antriebseinheit
In der in
Das Bohrelement
Eine Bohrspüleinheit
Die Bohrspüleinheit
Das heißt das erste Leitungsende
Die Leitung
Die Auswerteeinheit
Die Leitung
Zwischen dem Bohrspülgehäuse
Das Bohrelement
Während des Bohrens wird das zumindest abschnittsweise rohrförmig ausgebildete Bohrelement
Da das Bohrelement
Das zweite Leitungsende
Bevor ein Teilbohrelement von dem Bohrelement
Ein Sondieren des Erdbodens mittels der Sondeneinheit kann erfolgen, während das Bohrelement
In einem Schritt
In einem weiteren Verfahrensschritt
In einem weiteren Verfahrensschritt
In einem anderen Verfahrensschritt
In einem weiteren Verfahrensschritt
In einem weiteren Verfahrensschritt
In einem weiteren Verfahrensschritt
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform als Variante zu der in
Eine Verlängerung des Bohrelements
Zunächst wird das durch die Antriebseinheit
First, this is done by the
Der Schlitten
Wie insbesondere in
Eine Klemmvorrichtung am unteren Ende
Wird durch die vorstehend beschriebenen Schritte ein Bohrelement
Das Ausbauen bzw. Verkürzen eines Bohrelements
Die Verlängerungselemente
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Ausführungexecution
- 1010
- Bohrelementdrilling element
- 1111
- Bohrrohrdrill pipe
- 1212
- Bohrlochwell
- 1313
- Rotationsachseaxis of rotation
- 1414
- Vortriebsrichtungdrive direction
- 1515
-
Vorderes Ende des Bohrelementes
10 Front end of thedrilling element 10 - 1616
- Bohrkronedrill bit
- 1717
- BohrstiftDrill bit
- 2020
- vorderer Bereich des Bohrelementsfront portion of the drilling element
- 3030
- Antriebseinheitdrive unit
- 3131
- Teilbereich des BohrelementesPart of the drilling element
- 3232
- KraftdrehkopfTop drive
- 3333
- Spannkopfclamping head
- 3434
- Schlitten der AntriebseinheitCarriage of the drive unit
- 3535
- Schlitten der BohrspüleinheitSledge of the drilling fluid
- 4040
- hinteres Ende des Bohrelementesrear end of the drilling element
- 5050
- Leitungmanagement
- 5151
- erstes Leitungsendefirst line end
- 5252
- zweites Leitungsendesecond line end
- 5353
- Leitungsabschnittline section
- 5555
- elektrische Leitungelectrical line
- 5656
- Injektionsleitunginjection line
- 6060
- Sondeneinheitprobe unit
- 6565
- Auswerteeinheitevaluation
- 6666
- Anzeigeeinheitdisplay unit
- 7070
- BohrspüleinheitBohrspüleinheit
- 7171
- BohrspülgehäuseBohrspülgehäuse
- 7272
- Spülfluidflushing fluid
- 7373
- Schlauchtube
- 7474
- obere Öffnungupper opening
- 7575
- Manschettecuff
- 7676
- Öffnungsstutzenopening socket
- 7777
- Spülpumpeirrigation pump
- 8080
- Gleitringsliding ring
- 8181
- Flanschflange
- 8282
- Spülringflushing ring
- 8383
- SpülringdichtungSpülringdichtung
- 8484
- Kugellagerball-bearing
- 8585
- Leitungsanschlussline connection
- 8686
- Wandungwall
- 8787
- Bohrrohr-AdapterDrill pipe adapter
- 8888
- Gleitring und DichtungSlide ring and seal
- 9090
- TeilbohrelementTeilbohrelement
- 9191
- TeilbohrelementTeilbohrelement
- 9292
- SchnittstellenbereichInterface Area
- 9393
- Bohrlafettedrill mount
- 9494
- Bohrlafettedrill mount
- 9595
- Verlängerungselementextension element
- 9696
- oberes Ende der BohrlafetteUpper end of the drill carriage
- 9797
- unteres Ende der Bohrlafettelower end of the drill carriage
- 9898
- U-Profil der BohrlafetteU-profile of the drill carriage
Claims (15)
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