DE112014004373T5

DE112014004373T5 - Vorrichtung zum Steuern einer Bremse einer Trommel eines Hebewerks einer Bohranlage und Verfahren zum Steuern einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE112014004373T5
Application number: DE112014004373.7T
Authority: DE
Inventors: Bernard Imbault
Original assignee: AUTELEC
Current assignee: AUTELEC
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-07-07
Also published as: FR3010991A1; US20160305198A1; GB201604474D0; GB2532696B; WO2015044004A2; CN105579384A; US10253580B2; GB2532696A; WO2015044004A3; CN105579384B; CA2925247A1; FR3010991B1

Abstract

Vorrichtung (40) zum Steuern einer Trommel eines Hebewerks (2) einer Bohranlage, die ein Bohrwerkzeug in einem Bohrloch betreibt, wobei die Vorrichtung einen Bremshebel (24) mit einem ersten Ende (29), das mechanisch mit Bremsbändern verbunden ist, die konzipiert sind, auf die Trommel einzuwirken, und einem zweiten Ende (30) umfasst, das mit einem ersten Bremssteuergriff (31) versehen ist. Die Vorrichtung (40) umfasst ferner Betätigungsmittel (32), die zum Steuern konfiguriert und ausgelegt sind, mechanisch auf den Bremshebel einzuwirken, und einen zweiten Bremssteuergriff (33), der zur Servosteuerung der Betätigungsmittel ausgelegt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Bremse für eine Bohranlage und ein automatisches Bohrsystem, das eine solche Vorrichtung implementiert.
Die Erfindung betrifft genauer das Gebiet der Erdölbohrung vom „Drehtisch”-Typ und/oder vom „Kraftdrehkopf”-Typ. Ein „Drehtisch”-System weist üblicherweise einen Einspritzkopf, eine Zugstange oder Kellystange (Mitnehmerstange), die durch einen Drehtisch geht und die mit einem Strang von Bohrrohren oder „Bohrstrang” verbunden ist, und weist am Ende des Strangs ein Bohrwerkzeug oder einen „Bohrmeißel” auf, der in den Boden schneidet. Die Kellystange und somit der Bohrstrang und das Bohrwerkzeug am Ende des Strangs werden alle mittels des Drehtischs und mittels eines winkelförmigen Abschnitts des Strangs, der sich an dem Tisch befindet, oder, falls der Tisch keine Mittel zum Drehen der Bohrmaschinerie bildet, mittels des Einspritzkopfes, der auch zum Antreiben des Strangs dient, einer Drehung unterzogen. Die Erfindung könnte auch auf das Gebiet der geothermischen Bohrung angewendet werden.
Stand der Technik
In einer Bohranlage ist der Bohrstrang, der an seinem unteren Ende mit dem Bohrwerkzeug versehen ist, an einem Bohrhaken eingehakt, dessen Bewegung von einem Bohrhebewerk oder einer Winde gesteuert wird. Das Bohrhebewerk weist eine Bremse auf, um zu verhindern, dass sich das Kabel von dem Hebewerk zu einem ungünstigen Zeitpunkt abwickelt. Der Bediener oder „Bohrarbeiter” verwendet eine Vorrichtung, die als eine „Bremssteuerung” bezeichnet wird, um Lasten oder Werkzeuge zu steuern, die in die Bohröffnung oder das „Bohrloch” abgesenkt werden. Die Bremssteuerung ermöglicht somit die Steuerung der Geschwindigkeit und der Verlangsamung des Bohrhakens, wahlweise bis zum vollständigen Anhalten davon.
Bei einem Großteil von Bohranlagen ist die Bremse eine mechanische Bremse mit Bändern. Eine solche Bremse besteht aus zwei Metallbändern, die mit Innenauskleidungen ausgestattet sind, die durch ebene oder versenkte Kupfer- oder Aluminiumschrauben befestigt sind. Diese Bänder sind miteinander durch eine Ausgleichsstange verbunden, die auch die Bremskraft zwischen den zwei Bändern verteilt, sodass die Abnutzung an den Bremsschuhen oder „Bremsbelägen” verringert wird. Jedes Band ist um einen jeweiligen Kranz gewickelt, der zusammengepresst ist, um sich mit der Trommel zu drehen. Ein Ende jedes Bandes ist ortsfest, während das andere Ende durch einen Satz von Nocken und Verbindungsstangen mit einem Kipphebel (der Bremssteuerung) verbunden ist, sodass ein Drosseln der Kraft, die auf sein Ende ausgeübt werden soll, ermöglicht wird.
An anderen Bohranlagen ist die Bremse eine Scheibenbremse. In diesem Fall ist die Bremssteuerung in Form eines Joysticks implementiert.
Ganz gleich, ob es sich um eine Bremssteuerung in Form eines Kipphebels oder Bremshebels oder in Form einer Scheibenbremse handelt, kann eine manuelle Steuerung der Bremssteuerung durch den Bohrarbeiter zu einer mangelnden Genauigkeit der Bremssteuerung führen, die zu einer unzulänglichen Effizienz des Voranschreitens der Bohrung und zu einem vorzeitigen Verschleiß an dem Bohrwerkzeug führen kann. Ein Fehler des Bohrarbeiters kann dazu führen, dass das Bohrwerkzeug zerstört wird oder das Bohrloch verloren geht. Da die Beschaffenheit des Bodens über eine bestimmte Bohrstufe variiert, erfordert eine manuelle Steuerung einer Bremssteuerung konstante Aufmerksamkeit, was zum Beispiel ein Sicherheitsproblem aufgrund des menschlichen Faktors darstellen kann. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein System sowie ein Verfahren zum Automatisieren der Bremssteuerung vorzuschlagen.
Das Dokument US 4,187,546 offenbart eine Trommelbremse, die eine primäre Bremse aufweist, deren Funktion die Steuerung der Geschwindigkeit und das Abbremsen eines Fahrblocks des Hebewerks sowie sein vollständiges Anhalten ist. Die primäre Bremse ist eine Trommelbremse, die manuell über eine Bremssteuerung betätigt werden kann. Außerdem offenbart dieses Dokument eine Rückstellfeder, die die Trommelbremse zurück in die Bremsposition presst. Dieses Dokument lehrt, dass die Feder manuell überbrückt werden kann, um so die Bremse zu lösen. Es offenbart, dass der Hebel mit einem Bremsaktor verbunden sein kann, der einen Zylinder umfasst, der mit einem Kolben versehen ist. Das Einspritzen von Fluid in den Zylinder bewegt den Kolben, sodass bewirkt wird, dass sich die Bremssteuerung zum Modulieren der Kraft auf die Bremse bewegt. Die Kraft, die von dem Kolben auf die Bremssteuerung ausgeübt wird, muss die Rückstellkraft der Feder überschreiten. Eine Notbremsung findet durch Entleeren des Fluids, das in dem Zylinder enthalten ist, in die Atmosphäre statt, sodass bewirkt wird, dass der Kolben in den Zylinder abgesenkt wird und danach die Bremssteuerung durch die Rückstellfeder zurückgepresst wird. Es sei darauf hingewiesen, dass ein solches Entleeren des Fluids, das in dem Zylinder enthalten ist, zu Umweltgefahren führen kann und toxisch sein kann.
Das Dokument EP 0 694 114 offenbart auch eine primäre Bremse in Form einer Bandbremse, die a priori manuell von einer Bremssteuerung betätigt werden kann. Dieses Dokument offenbart eine zusätzliche Rückstellfeder, die die Bandbremse in die Bremsposition presst und die manuell überbrückt werden kann, um die Bremse zu lösen. Der Hebel kann mit einer Bremsaktoranordnung verbunden sein. Genauer kann die Bremsaktoranordnung eine Hubeinheit umfassen, die mit einer Hubleitung oder einem -kabel zum Ziehen an dem Ende der Bremssteuerung verbunden ist, um die Kraft an der Bremse zu modulieren. Somit ist es die Funktion der Hubeinheit, der Rückstellkraft der Feder entgegenzuwirken und so zu ermöglichen, dass das Bohrhebewerk abgesenkt wird. Zu diesem Zweck muss die Kraft, die von der Hubeinheit auf die Bremssteuerung ausgeübt wird, die Rückstellkraft überschreiten, die von der Feder auf die Bremssteuerung ausgeübt wird.
Ein erster Nachteil bei solchen Bremsvorrichtungen ist, dass sie Reaktivitätseigenschaften haben, die schwer mit den zahlreichen Variationen im Boden kompatibel zu machen sind und sehr schnelle Reaktionen erforderlich machen können, beispielsweise beim Bohren durch Zuströmen oder Vordringen von Fluid in das Bohrloch, die ein nahezu sofortiges Anhalten erforderlich machen. Falls außerdem die Feder bricht, fallen der Bohrhaken und seine Last ungebremst herab, was unweigerlich zur Katastrophe führt.
Ein anderer Nachteil bei solchen Vorrichtungen besteht darin, dass die zusätzliche Feder derart bemessen ist, dass eine Rückstellkraft ausgeübt wird, die ausreichend ist, dem maximalen Gewicht standzuhalten, das ausgeübt wird, wenn sich die Bohrung an ihrem tiefstmöglichen Punkt befindet. Dies impliziert, dass die größte Kraft, um dieser Rückstellkraft entgegenzuwirken und ein Absenken der Bremse zu ermöglichen, am Anfang der Bohrung ausgeübt wird. Dies impliziert Kräfte, die in den frühen Stufen der Bohrung sehr hoch sind. Je tiefer das Bohrloch und die Bohrung werden, desto geringer ist die Kraft, die zum Lösen der Bremse notwendig ist. Dies kann bei sehr tiefen Bohrungen zu Sicherheitsproblemen führen. Ein anderer Nachteil bei solchen Vorrichtungen ist, dass sie die Ausrüstung der Bremssteuerung mit mehr als einem Instrument erforderlich machen. Leider ist eine Steuerkabine für einen Bohrarbeiter oftmals ein überaus begrenzter Raum. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die kompakter ist als die Vorrichtungen des Standes der Technik. Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Bremsaktorvorrichtung vorzuschlagen, die während des Bremsens und genauer während einer Notbremsung schneller, genauer und sicherer ist.
Eine andere problemlösende Aufgabe der Erfindung ist die Installation einer Vorrichtung, die im Hinblick auf die Benutzung durch den Bohrstellenleiter transparent ist, das heißt, die weniger Lernaufwand seitens des Bohrstellenleiters im Hinblick auf die Funktionsweise der Vorrichtung erforderlich macht. Eine andere problemlösende Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die ausgelegt ist, in Zusammenarbeit mit dem Bohrarbeiter betrieben zu werden.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Erfindung ermöglicht die Erfüllung mindestens einer der Aufgaben durch Bereitstellen einer Vorrichtung zum Steuern einer Bremse einer Trommel eines Hebewerks einer Bohranlage, die ein Bohrwerkzeug in einem Bohrloch betätigt, wobei die Vorrichtung einen Bremshebel mit einem ersten Ende, das mechanisch mit Bremsbändern verbunden ist, die konzipiert sind, auf die Trommel einzuwirken, und einem zweiten Ende umfasst, das mit einem ersten Bremssteuergriff versehen ist. Der Bremshebel kann in Form eines Kipphebels implementiert sein.
Gemäß der Erfindung umfasst die Vorrichtung ferner Betätigungsmittel, die zum Steuern konfiguriert sind und ausgelegt sind, mechanisch auf den Bremshebel einzuwirken, und einen zweiten Bremssteuergriff, der zur Servosteuerung der Betätigungsmittel ausgelegt ist.
Der Ausdruck „mechanisches Einwirken auf den Bremshebel” soll das aktive und nicht das passive Einwirken auf den Bremshebel in der Richtung bedeuten, die den Bremsbändern entspricht, die zum Bremsen der Trommel verwendet werden. Somit ist die mechanische Wirkung auf den Bremshebel, die von der Bremssteuerungsvorrichtung ausgeübt wird, nicht von der gleichen Natur wie die mechanische Wirkung, die von einer Feder ausgeübt wird. Die mechanische Wirkung einer Feder auf den Bremshebel ist passiv, da sie nur von der Verlängerung und der Steifigkeit der Feder abhängt.
Gemäß der Erfindung ist die mechanische Wirkung, die von der Bremssteuervorrichtung ausgeübt wird, aktiv.
Daher sind die Betätigungsmittel ausgelegt, mindestens derart aktiv auf den Bremshebel einzuwirken, dass die Bremsbänder eine Drehung der Trommel teilweise verhindern.
Vorzugsweise sind die Betätigungsmittel ausgelegt, mindestens derart aktiv auf den Bremshebel einzuwirken, dass die Bremsbänder eine Drehung der Trommel teilweise verhindern.
Vorzugsweise sind die Betätigungsmittel ausgelegt, derart aktiv auf den Bremshebel einzuwirken, dass die Bremsbänder eine Drehung der Trommel teilweise verhindern und/oder ermöglichen. Vorzugsweise sind die Betätigungsmittel ausgelegt, derart aktiv auf den Bremshebel einzuwirken, dass die Bremsbänder eine Drehung der Trommel vollkommen oder teilweise verhindern und/oder ermöglichen.
Die Betätigungsmittel sind konfiguriert, derart gesteuert zu werden, dass sie auf den Bremshebel in der Richtung einwirken, die den Bremsbändern entspricht, die zum Bremsen der Trommel verwendet werden. Somit ist die mechanische Wirkung auf den Bremshebel, die von der Bremssteuerungsvorrichtung ausgeübt wird, nicht von der gleichen Natur wie die mechanische Wirkung, die von einer Feder ausgeübt wird. Die mechanische Wirkung einer Feder auf den Bremshebel wird nicht gesteuert, da sie nur von der Verlängerung und der Steifigkeit der Feder abhängt.
Daher werden die Betätigungsmittel gesteuert, in Übereinstimmung mit einem Befehl mindestens derart auf den Bremshebel einzuwirken, dass die Bremsbänder eine Drehung der Trommel teilweise verhindern. Vorzugsweise sind die Betätigungsmittel ausgelegt, in Übereinstimmung mit einem Befehl mindestens derart auf den Bremshebel einzuwirken, dass die Bremsbänder eine Drehung der Trommel vollkommen oder teilweise verhindern.
Vorzugsweise sind die Betätigungsmittel ausgelegt, in Übereinstimmung mit einem Befehl mindestens derart auf den Bremshebel einzuwirken, dass die Bremsbänder eine Drehung der Trommel vollkommen oder teilweise verhindern und/oder ermöglichen. Noch mehr bevorzugt sind die Betätigungsmittel ausgelegt, in Übereinstimmung mit einem Befehl mindestens derart auf den Bremshebel einzuwirken, dass die Bremsbänder eine Drehung der Trommel vollkommen oder teilweise verhindern und/oder ermöglichen.
Vorzugsweise sind die Betätigungsmittel ausgelegt, auf den Bremssteuerungshebel auf symmetrische Weise einzuwirken, das heißt, sie sind zum Verleihen einer Wirkung in der Bremsrichtung, in der die Bremsbänder bremsen, und einer symmetrischen Wirkung in der Löserichtung geeignet, in der die Bremsbänder gelöst werden.
Die Betätigungsmittel stellen somit eine automatische Steuerung der Bremssteuerungsvorrichtung bereit. Die Betätigungsmittel stellen somit eine automatische Steuerung des Bremshebels bereit. Der zweite Steuergriff kann empfindlich sein, das heißt, er kann mit einem empfindlichen Sensor versehen sein. Als Alternative oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung mit einem Dehnungssensor zum Messen einer Dehnung auf dem zweiten Steuergriff versehen sein. Der Dehnungssensor kann zum Beispiel durch einen Dehnungsmessstreifen implementiert sein.
Vorteilhafterweise kann die Steuervorrichtung ferner elektronische Mittel umfassen, die konfiguriert sind, die Betätigungsmittel auf der Grundlage eines Steuersignals, das von dem zweiten Bremssteuergriff emittiert wird, und/oder von Informationen über Gewichtsbedingungen zu steuern, denen das Bohrwerkzeug unterliegt. Die Informationen über Gewichtsbedingungen, denen das Bohrwerkzeug unterliegt, können durch Informationen über Bedingungen eines Schlammdifferenzdrucks an dem Werkzeug und/oder über Bedingungen eines maximalen Drehmoments, dem das Bohrwerkzeug während einer Drehung standhält, und/oder über Bedingungen einer maximalen Penetrationsgeschwindigkeit in den Boden und/oder über Betriebsbedingungen des Hebewerks ausgetauscht oder um diese ergänzt werden. Eine Betriebsbedingung des Hebewerks ist zum Beispiel die momentane Drehgeschwindigkeit des Hebewerks.
Mit anderen Worten ist der zweite Steuergriff konfiguriert, ein Signal zu emittieren, das als das „Griffsteuersignal” bezeichnet wird.
Auf vorteilhaftere Weise kann der zweite Steuergriff mit einem Extensometersensor versehen sein und/oder diesen aufweisen, der ausgelegt ist, ein Griffsteuersignal zu generieren, das gegenüber dem Druck empfindlich ist, der von der Hand eines Bedieners auf den zweiten Griff ausgeübt wird. Als Alternative oder zusätzlich kann der zweite Steuergriff mit einem Dehnungssensor versehen sein, der ausgelegt ist, ein Griffsteuersignal zu generieren, das gegenüber einer Kraft empfindlich ist, die von der Hand des Bedieners auf den zweiten Griff ausgeübt wird.
Die Hand eines Bedieners kann vorteilhafterweise durch einen Gegenstand ersetzt werden, der ausgelegt ist, eine Kraft und/oder einen Druck auf den zweiten Steuergriff auszuüben. Zum Beispiel kann ein solcher Gegenstand ein ferngesteuerter Aktor sein.
Vorzugsweise sind die elektronischen Steuermittel ausgelegt, die Betätigungsmittel per Servosteuerung auf eine Sollwert-Schubkraft in einem Bremsmodus zu steuern. Der Bremsmodus ist natürlich als ein Betriebsmodus der Vorrichtung definiert, in dem die Bremsbänder, die auf die Trommel einwirken, eine Bremskraft ausüben. In dieser Ausführungsform verhindert die Vorrichtung der Erfindung teilweise eine Drehung der Trommel. Die Bremskraft kann derart sein, dass eine Drehung der Trommel gestoppt wird.
Vorteilhafterweise können die elektronischen Steuermittel auch ausgelegt sein, die Betätigungsmittel per Servosteuerung auf eine Sollwert-Position des Bremshebels zu steuern.
Vorteilhafterweise können die elektronischen Steuermittel auch ausgelegt sein, die Betätigungsmittel per Servosteuerung auf eine Sollwert-Bewegungsgeschwindigkeit eines vordefinierten Punktes des Bremshebels zu steuern. Eine Geschwindigkeitsservosteuerung ermöglicht es einem Bediener, sich so ähnlich wie unter manuellen Bohrbedingungen zu fühlen.
Vorzugsweise werden die Betätigungsmittel mittels einer nicht unterbrechbaren Stromversorgung angetrieben, die Stromversorgungsunterbrechungs-Erkennungsmittel aufweist, wobei die elektronischen Mittel konfiguriert sind, die Betätigungsmittel derart zu steuern, dass sie in der Bremsrichtung betätigt werden, wenn eine Stromversorgungsunterbrechung von den Stromversorgungsunterbrechungs-Erkennungsmitteln erkannt wird. Die Bremsrichtung ist natürlich die Richtung, in der die Vorrichtung der Erfindung eine Drehung der Trommel teilweise verhindert.
Vorzugsweise sind einige oder alle der verschiedenen Mittel der Erfindung ausgelegt, voll elektrisch zu arbeiten. Daher sind die Betätigungsmittel zum Beispiel und vorzugsweise elektrisch und nicht pneumatisch gesteuert.
Vorzugsweise sind die Betätigungsmittel derart angeordnet, dass, wenn sich der Bremshebel in einer bestimmten Position befindet, die Bremskraft, die von den Betätigungsmitteln angelegt wird, zunimmt, wenn die Kraft, die von dem Bohrwerkzeug auf das Kabel ausgeübt wird, das an dem Hebewerk gewickelt ist, zunimmt.
Vorzugsweise umfassen die Betätigungsmittel einen elektrischen Aktor.
Vorteilhafterweise können die Betätigungsmittel einen Drehmomentmotor umfassen.
In einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Bremssteuerung zum Steuern einer Bremse einer Trommel eines Hebewerks einer Bohranlage bereitgestellt, die ein Bohrwerkzeug in einem Bohrloch betreibt, wobei das Verfahren eine Bremssteuerung der Erfindung implementiert, die einen Bremshebel mit einem ersten Ende, das mechanisch mit Bremsbändern verbunden ist, die konzipiert sind, auf die Trommel einzuwirken, und einem zweiten Ende umfasst, das mit einem ersten Bremssteuergriff versehen ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es das Anlegen einer mechanischen Kraft an den Bremshebel umfasst, wobei die angelegte Kraft gesteuert wird, um eine Servosteuerung der Position des Bremshebels und/oder einer Schubkraft bereitzustellen, die auf den Bremshebel ausgeübt wird.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren ferner das Generieren eines Steuersignals zum Servosteuern der Position und/oder der Schubkraft auf der Grundlage eines zweiten Steuergriffs umfassen, der im Wesentlichen an dem zweiten Ende des Bremshebels angeordnet ist. Außerdem oder als Alternative kann die Servosteuerung des Steuerhebels implementiert sein, um die Bewegungsgeschwindigkeit eines vordefinierten Punktes des Bremshebels per Servosteuerung zu steuern. Eine Geschwindigkeitsservosteuerung ermöglicht es einem Bediener, sich so ähnlich wie unter manuellen Bohrbedingungen zu fühlen.
Vorzugsweise ist die Servosteuerung des Bremshebels durch einen Aktor bereitgestellt, der von einer elektronischen Steuereinheit gesteuert wird, die ausgelegt ist, das Steuersignal zu verarbeiten, das auf der Grundlage des zweiten Steuergriffs und/oder der Informationen im Zusammenhang mit den Betriebsbedingungen des Hebewerks generiert wird.
Vorteilhafterweise umfassen die Informationen, die von der elektronischen Steuereinheit verarbeitet werden, Informationen im Zusammenhang mit dem Gewicht, das an das Bohrwerkzeug angelegt wird.
Vorteilhafterweise können die Informationen, die von der elektronischen Steuereinheit verarbeitet werden, Informationen über den Schlammdifferenzdruck an dem Bohrwerkzeug umfassen.
Vorteilhafterweise können die Informationen, die von der elektronischen Steuereinheit verarbeitet werden, Informationen über das maximale Drehmoment umfassen, das von dem Bohrwerkzeug bereitgestellt wird.
Vorteilhafterweise können die Informationen, die von der elektronischen Steuereinheit verarbeitet werden, Informationen über die maximale Penetrationsgeschwindigkeit des Bohrwerkzeugs in den Boden umfassen.
Beschreibung der Figuren und Ausführungsformen
Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus dem Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen und Implementierungen, die in keiner Weise einschränkend sind, und durch Betrachtung der folgenden beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:
1 eine Diagrammansicht einer Bohranlage vom „Drehtisch”-Typ;
2 eine Diagrammansicht eines Hebels und eines Hebewerks, das an der Bohranlage verwendet wird, entlang einer Längsachse betrachtet;
3 eine Diagrammansicht des Hebewerks, entlang einer vertikalen Achse betrachtet;
4 eine Diagrammansicht eines Abschnitts einer Bremssteuerungsvorrichtung der Erfindung; und
5 eine Diagrammansicht eines Abschnitts der Bremssteuerungsvorrichtung der Erfindung.
Da diese Ausführungsformen in keiner Weise einschränkend sind, können insbesondere Varianten der Erfindung in Betracht gezogen werden, die nur eine Auswahl der nachstehend beschriebenen Eigenschaften aufweisen, die von den anderen beschriebenen Eigenschaften isoliert sind (selbst wenn die Auswahl innerhalb eines Satzes isoliert ist, der die anderen Eigenschaften aufweist), falls die Auswahl von Eigenschaften ausreichend ist, einen technischen Vorteil zu verleihen oder die Erfindung vom Stand der Technik zu unterscheiden. Die Auswahl schließt mindestens eine vorzugsweise funktionelle Eigenschaft ohne strukturelle Details oder mit nur einer Fraktion der strukturellen Details ein, falls diese Fraktion ausreichend ist, einen technischen Vorteil zu verleihen oder die Erfindung vom Stand der Technik zu unterscheiden.
In den Figuren ist ein Element, das in mehr als einer Figur erscheint, in jeder Figur, in der es erscheint, mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Bohranlage, die ein Metallturm mit einer Höhe von etwa dreißig Metern ist und zum Einführen der Bohrmeißel dient.
Diese Bohranlage 1 weist einen Bohrturm D auf, der durch ein Blocksystem und ein Bohrhebewerk 2 die Ausführung von Arbeitsabläufen ermöglicht, um verschlissene Bohrmeißel 3 auszutauschen, zum Beispiel einen Strang von Bohrrohren oder einen „Bohrstrang” 4 über einer bestimmten Höhe auszutauschen und den Bohrstrang Element für Element zu lagern.
Das Blocksystem ist durch einen Kronenblock 5 gebildet, der ortsfest an der kleinen Basis des Bohrturms D durch einen Fahrblock 6 und durch ein Kabel C befestigt ist. Der Kronenblock 5, das heißt der ortsfeste Block, besteht aus einer bestimmten Anzahl von Riemenscheiben, die sich alle auf der gleichen Achse befinden. Der Fahrblock 6, das heißt der bewegliche Block, weist eine Riemenscheibe weniger auf als der Kronenblock 5. Der Fahrblock 6 ist derart ausgerichtet, dass er hohe Absenkgeschwindigkeiten ermöglicht. Ein Windenhaken 7 ist an der Schlaufe 6' des Fahrblocks 6 aufgehängt. Der Windenhaken 7 kann um einen horizontalen feststehenden Stift frei schwingen, an dem der Arm der Aufhängungsschlaufe eingepasst ist.
Die Bohranlage 1 weist einen Schlammeinspritzkopf 8 und eine Zugstange oder „Kellystange” 9 auf. Die Kellystange 9 geht durch einen Drehtisch 10 und ist mit dem Bohrstrang 4 verbunden.
Am Ende des Strangs schneidet das Bohrwerkzeug 3 in den Boden. Das Bohrwerkzeug 3 kann auch als „Meißel” oder als „Bohrmeißel” bezeichnet werden. Bohrkragen, die über dem Bohrwerkzeug angeschraubt sind, sind darauf gelagert; diese Bohrkragen, die sich durch Rohre zur Oberfläche erstrecken, bilden den Bohrstrang oder Strang von Bohrrohren 4. Die Bohrkragen sind Rohre, die schwer und stärker sind als die Rohre, die den Rest des Bohrstrangs 4 bilden. Sie sind direkt über dem Bohrmeißel 3 angeordnet. Ihre Aufgabe ist es, das Werkzeug 3 gegen die Unterseite des Bohrlochs P zu pressen und zu verhindern, dass normale Rohre während der Bohrarbeit einer Kompression unterzogen werden, da diese viel schwächer und daher viel weniger widerstandsfähig gegenüber Biege- und Zugkräften sind, sodass die Gefahr des Zerbrechens begrenzt und die Reibung an den Wänden des Bohrlochs P verringert wird.
Die Zugstange oder Kellystange 9 und somit der Bohrstrang 4 und das Werkzeug 3 am Ende des Strangs werden durch den Drehtisch 10 und durch einen Winkelabschnitt des Strangs, der sich an dem Drehtisch 10 befindet, einer Drehung unterzogen.
Falls der Drehtisch 10 in einer anderen Ausführungsform nicht das Mittel zum Drehen der Bohrmaschinerie ist, werden die Kellystange 9 und somit der Bohrstrang 4 und das Bohrwerkzeug 3 am Ende des Strangs durch den Einspritzkopf 8, der auch als Antrieb für den Strang 4 dient, einer Drehung unterzogen.
Der Bohrstrang 4, der an seinem unteren Ende mit dem Bohrwerkzeug 3 versehen ist, ist an dem Windenhaken 7 eingehakt, dessen Bewegung von dem Bohrhebewerk 2 gesteuert wird.
Das Bohrwerkzeug 3 ist mit Zähnen versehen, die durch Drehen bei hoher Geschwindigkeit in das Gestein des Bodens S schneiden, sodass dieses in kleine Stücke zermahlen wird.
Um ein Zusammenbrechen des Bohrlochs zu vermeiden, wird eine Verrohrung 11 gelegt. Die Verrohrung 11 besteht aus röhrenförmigen Elementen oder Rohren, die die Innenwand des Bohrlochs P aufrechterhalten. Die Verrohrungselemente kleiden die Wand aus und sind durch Zementierung befestigt. Die Verrohrungselemente sinken unter ihrem eigenen Gewicht herab und ihre Durchmesser nehmen mit zunehmender Tiefe ab. Ein erstes Verrohrungsrohr wird verlegt, sobald das Bohrwerkzeug 3 durch den Oberflächenboden gebohrt hat, und wird in das Loch durch Zement zementiert. Ein Basisverrohrungselement wird an dem Ende befestigt, das mit der Oberfläche bündig ist. Alle folgenden Verrohrungsrohre sind an ihren Basen ebenfalls zementiert, wobei ihre oberen Enden an dem Basisverrohrungselement aufgehängt sind.
Nach dem Verkleiden der ersten Bohrphase wird die Bohrung mit einem Werkzeug 3 fortgesetzt, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Verrohrungsstrangs ist.
Bohrschlamm wird aus einer Schlammgrube oder einem Schlammbehälter 12 entnommen und von einer Schlammpumpe 13 gepumpt und über eine Schlammleitung oder Schlammschläuche 14 zu dem Schlammeinspritzkopf 8 befördert. Der Schlammeinspritzkopf 8 spritzt Schlamm in den Bohrstrang 4 ein.
Der Schlamm schmiert und reinigt das Bohrwerkzeug 3. Der Schlammdruck hilft auch dabei, in das Gestein des Bodens S zu schneiden. Er verhindert, dass das Bohrloch P durch Füllen des Raums zwischen dem Bohrstrang 4 und der Verrohrung 11 zusammenbricht und ermöglicht auch, das von dem Bohrwerkzeug 3 erzeugte Bohrklein zurück nach oben zu bringen. Der Schlamm und das Bohrklein werden durch vibrierende Siebe, die den Schlamm von dem Bohrklein trennen, entlang des Bohrlochs P zurück nach oben gebracht. Der getrennte Schlamm wird zurück zur Schlammgrube 12 geleitet. Der Schlamm besteht im Allgemeinen aus Wasser und Tonerde, wobei seine Zusammensetzung in Abhängigkeit des Bodens, durch den das Bohrloch geschnitten wird, variiert.
2 und 3 zeigen das Bohrhebewerk 2 der Bohranlage 1 genauer im Detail. Das Bohrhebewerk 2 umfasst eine Trommel 21, auf der das Hebewerkkabel C gewickelt ist. Das Bohrhebewerk 2 umfasst ferner eine Bremse 23, um zu verhindern, dass sich das Kabel C von dem Hebewerk abwickelt. Es umfasst ferner eine Bremssteuerung 24 oder einen „Bremshebel” 24 zum Steuern von Lasten oder Werkzeugen, die in das Bohrloch P abgesenkt werden. Die Bremssteuerung 24 ermöglicht somit die Steuerung der Geschwindigkeit und Abbremsung des Windenhakens 7, wahlweise bis zum vollständigen Anhalten. Die Bremse 23 ist eine mechanische Bremse mit Bremsbändern 25a, 25b. Diese Bremse 23 besteht aus zwei Metallbändern (nicht dargestellt), die mit Innenauskleidungen 26a, 26b versehen sind. Jedes Band ist um einen jeweiligen Kranz 27a, 27b gewickelt, der zusammengepresst ist, um sich mit der Trommel 21 zu drehen. Ein Ende jedes Bandes ist ortsfest, während das andere Ende durch einen Satz von Nocken und Verbindungsstangen 28 mit einem Ende 29 des Kipphebels 24 (der Bremssteuerung 24) verbunden ist, sodass ein Drosseln der Kraft, die auf das andere Ende 30 der Bremssteuerung 24 ausgeübt werden soll, ermöglicht wird.
4 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung 40 der Erfindung. Die Bremssteuerung oder der Bremshebel 24 ist wie oben dargestellt.
Das erste Ende 29 des Bremshebels 24 ist mechanisch mit den Bremsbändern 25a, 25b verbunden, die ausgelegt sind, auf die Trommel 2 einzuwirken, und das zweite Ende 30 ist mit einem ersten Steuergriff 31 zum Steuern der Bremse 23 verbunden. Der Bremshebel 24 ist in Form eines Kipphebels implementiert. Der erste Steuergriff 31 wird von einem Bediener verwendet, um Lasten und Werkzeuge zu steuern, die in das Bohrloch P während der Bohrung abgesenkt werden.
Die Steuervorrichtung 40 weist auch Betätigungsmittel 32 auf. Die Betätigungsmittel 32 sind zum Steuern konfiguriert und ausgelegt, mechanisch auf den Bremshebel 24 einzuwirken. Die Betätigungsmittel sind in Form eines elektrischen Aktors oder „Anschlusses” oder in Form eines Drehmomentmotors implementiert.
Die Steuervorrichtung 40 weist auch einen zweiten Bremssteuergriff 33 auf, der zur Servosteuerung der Betätigungsmittel 32 ausgelegt ist. Die Betätigungsmittel 32 stellen somit eine automatische Steuerung der Bremssteuerungsvorrichtung 40 zum Steuern der Bremse 23 bereit.
Die Betätigungsmittel 32 stellen somit eine automatische Steuerung des Bremshebels 24 bereit. Der zweite Steuergriff 33 ist empfindlich, das heißt, er weist einen empfindlichen Sensor 34 auf.
4 zeigt auch eine Metallkette 35, die es dem Bediener ermöglicht, die Arbeitsstation zu verlassen. Wenn die Metallkette zwischen dem Bremshebel 24 und dem Fußboden angeordnet ist, auf dem das Hebewerk 2 steht, verhindert die Bremse 23 ein Abwickeln des Kabels C von dem Hebewerk 2. Die Befestigung des zusätzlichen oder zweiten Bremssteuerungsgriffs 33 verhindert nicht, dass die Metallkette 35 arretiert wird, um die Bremse 23 mechanisch zu verriegeln.
Ein Hauptvorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass die Betätigungsmittel 32 derart angeordnet sind, dass, wenn sich der Bremshebel 24 in einer bestimmten Position befindet, die Bremskraft, die von den Betätigungsmitteln 32 angelegt wird, zunimmt, wenn die Kraft, die von dem Bohrwerkzeug 3 auf das Kabel C ausgeübt wird, das an dem Hebewerk 2 aufgewickelt ist, zunimmt.
Unter Bezugnahme auf 5 sind nachstehend andere Aspekte der Steuervorrichtung 40 beschrieben. Alle in 4 dargestellten Elemente sind auch in 5 dargestellt.
Der zweite Steuergriff 33 weist den Extensometersensor 34 auf und integriert diesen. Dieser Sensor ist ausgelegt, ein Griffsteuersignal S1 im Zusammenhang mit dem Druck zu generieren, der von der Hand eines Bedieners auf den zweiten Griff 33 ausgeübt wird.
Die Steuervorrichtung 40 weist elektronische Mittel 41 auf. Die elektronischen Mittel 41 sind in Form einer zentralen Verarbeitungseinheit implementiert. Diese elektronischen Mittel 41 sind konfiguriert, die Betätigungsmittel 32 auf der Grundlage von Folgendem zu steuern:

– das Steuersignal S1, das von dem zweiten Bremssteuergriff 33 ausgegeben wird und als das „Griffsignal” bezeichnet wird; und/oder
– Informationen über die Gewichtsbedingungen, denen das Werkzeug 3 unterzogen wird und die durch Signale S2 und/oder S3 gemessen werden, die von einer Hydraulikanzeige oder Messgerät 36 emittiert werden; und/oder
– ein Schlammdifferenzdruck an dem Werkzeug 3, der durch ein Signal S4 gemessen wird; und/oder
– ein Signal S5, dass das maximale Drehmoment anzeigt, dem das Werkzeug 3 während einer Drehung standhält; und/oder
– die maximale Penetrationsgeschwindigkeit des Werkzeugs 3 in den Boden S, wie durch ein Signal S6 mittels eines digitalen Sensors 42 gemessen, der auf der Achse der Trommel des Hebewerks 2 befestigt ist.

Die elektronischen Steuermittel 41 steuern die Betätigungsmittel 32 durch die Verwendung eines Steuersignals S7.
Gemäß der Erfindung ist die mechanische Wirkung, die von der Bremssteuervorrichtung ausgeübt wird, aktiv.
Die Betätigungsmittel 32 sind ausgelegt, derart aktiv auf den Bremshebel 24 einzuwirken, dass die Bremsbänder 25a, 25b eine Drehung der Trommel vollkommen oder teilweise verhindern und/oder ermöglichen.
Die Betätigungsmittel 32 sind ausgelegt, in Übereinstimmung mit einem Befehl derart auf den Bremshebel 24 einzuwirken, dass die Bremsbänder 25a, 25b eine Drehung der Trommel vollkommen oder teilweise verhindern und/oder ermöglichen.
Die Betätigungsmittel sind ausgelegt, auf den Bremssteuerungshebel 24 auf symmetrische Weise einzuwirken, das heißt, sie sind zum Verleihen einer Wirkung in der Bremsrichtung, zum Bremsen der Trommel 21 und einer symmetrischen Wirkung in der Löserichtung zum Lösen der Trommel geeignet.
Der zweite Steuergriff 33 ermöglicht es so, die Kraft der Hand des Bedieners und die Richtung derart zu bemessen, dass die Bewegungen und die Schubkraft der Betätigungsmittel 32 auf den Bremshebel 24 per Servosteuerung gesteuert werden.
Ein bedeutender Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass sie ohne Weiteres in allen manuellen Bohranlagen, die mit einem Hebewerk konzipiert sind, das eine Bremse aufweist, die mit einem manuellen Steuerhebel verbunden ist, mit minimaler mechanischer Montage und Zusammenbau und ohne Beeinflussung der strukturellen Integrität der ursprünglichen Komponentenelemente des Hebewerks installiert werden kann.
Die Hydraulikanzeige 36 ist instrumentiert, zwei elektrische Signale S2 und S3 abzugeben, um jeweils das Gewicht, das an dem Windenhaken 7 aufgehängt ist, und das Gewicht anzuzeigen, das an das Werkzeug 3 angelegt wird. In einer Variante dieser Ausführungsform sind das Gewicht, das an dem Windenhaken 7 aufgehängt ist, und das Gewicht, das an das Werkzeug 3 angelegt wird, bekannt, indem ein Drucksensor auf dem Hydraulikabschnitt der Anzeige 36 und ein Extensometer auf dem Kabel angeordnet wird, was als „Deadline” des Bohrhebewerks 2 bekannt ist.
Die elektronische zentrale Verarbeitungseinheit 41 sendet, liest und verarbeitet somit die folgenden Signale durch Ausführen der folgenden Vorgänge:

– Senden eines Managementsignals S8 an eine Grafikanzeige 43;
– Empfangen eines Rücksignals von der Grafikanzeige 43 zum Anzeigen eines Rücksignals S9;
– Berechnen der momentanen Penetrationsgeschwindigkeit des Werkzeugs 3 auf der Grundlage des Signals S6;
– Berechnen des momentanen Gewichts auf das Werkzeug 3 durch die Signale S2 und S3;
– Verwalten von Sicherheitssystemen und -werten, die für die verschiedenen Bohrparameter nicht überschritten werden dürfen;
– Berechnen und Steuern der Servosteuerung des Betätigungsmittel 32 über das Signal S7; und
– Bestimmen der Winkelposition der Kellystange in Bezug auf die Vertikale.

Die Grenzwerte, die nicht überschritten werden dürfen, werden von dem Rücksignal S9 übertragen und können Folgendes aufweisen:

– die maximale Penetrationsgeschwindigkeit des Werkzeugs 3 in den Boden S; und/oder
– das maximale Drehmoment, dem das Werkzeug 3 während einer Drehung standhält; und/oder
– das maximale Gewicht, das von dem Werkzeug 3 getragen wird.

Die Grafikanzeige 43 ermöglicht es, in digitaler, Balkendiagramm- oder Galvanometerform alle oder einige der verschiedenen Signale S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9 in Echtzeit anzuzeigen.
Potentiometereinstellungen B1, B2, B3, B4 sind an der Unterseite der Farbanzeige 43 für die Grenzwerte bestimmter Parameter und Hilfssteuerungen zugänglich. Diese Potentiometereinstellungen ermöglichen es, die verschiedenen Grenzwerte, die nicht überschritten werden dürfen, zu definieren. Diese Einstellungen ermöglichen es auch, die Ziele für die Gewichte auf das Werkzeug und/oder das Ziel für den Schlammdifferenzdruck auf das Werkzeug zu definieren.
Beim automatischen Bohren übernimmt die zentrale Verarbeitungseinheit 41 die Kontrolle über die Betätigungsmittel 32 in Verbindung mit dem zweiten Bremssteuergriff 33.
Daher ist die Vorrichtung 40 konzipiert, eine Bohrlochbohrung derart zu steuern, dass Folgendes erhalten wird:

– eine größere Effizienz und weniger Abnutzung des Bohrwerkzeugs 3;
– eine größere Qualität für die Wände des Bohrlochs, um so die Gefahr einer Blockade beim Absenken der Verrohrung 11 zu verringern;
– Überwachen des maximalen Drehmoments und der Penetrationsgeschwindigkeit, um so Bohrvorfälle wie eine Zerstörung des Bohrwerkzeugs zu vermeiden.

Die elektronischen Steuermittel 41 sind ausgelegt, die Betätigungsmittel 32 per Servosteuerung auf eine Sollwert-Bewegungsgeschwindigkeit des Endes 30 des Bremshebels 24 zu steuern. Eine Geschwindigkeitsservosteuerung ermöglicht es dem Bediener, sich so ähnlich wie unter manuellen Bohrbedingungen zu fühlen. Dies gilt in einem Bremsmodus zum Bremsen des Kabels C und in einem Abwickelmodus zum Abwickeln des Kabels C. Der Bremsmodus ist als ein Betriebsmodus der Vorrichtung 40 der Erfindung definiert, wobei in diesem Betriebsmodus die Bremsbänder 25a, 25b auf die Trommel 21 wirken, um eine Bremskraft auszuüben. In diesem Modus verhindert die Vorrichtung 40 der Erfindung teilweise eine Drehung der Trommel 21. Die Bremskraft kann derart sein, dass eine Drehung der Trommel 21 gestoppt wird.
Die Vorrichtung 40 weist ferner eine Notstoppvorrichtung vom Notausschalter- oder Notfallknopftyp mit der Funktion der Unterbrechung einer Servosteuerung des Steuerhebels 40 und dadurch Aktivieren des Betriebs des Steuerhebels 40, in den rein manuellen Betrieb überzugehen.
In einer Variante dieser ersten Servosteuerungsvariante sind elektronischen Steuermittel 41 ausgelegt, die Betätigungsmittel 32 per Servosteuerung auf eine Sollwert-Schubkraft in einem Bremsmodus zu steuern.
In noch einer anderen Variante der Servosteuerung sind die elektronischen Steuermittel 41 ausgelegt, die Betätigungsmittel 32 per Servosteuerung auf eine Sollwert-Position des Bremshebels 24 zu steuern.
Die Betätigungsmittel 32 werden über eine nicht unterbrechbare Stromversorgung 44 angetrieben, die Mittel zum Erkennen einer Unterbrechung der elektrischen Stromversorgung aufweist. Die elektronischen Mittel 41 sind konfiguriert, die Betätigungsmittel 32 derart zu steuern, dass sie in der Bremsrichtung betätigt werden, immer wenn eine Stromversorgungsunterbrechung von den Stromversorgungsunterbrechungs-Erkennungsmitteln erkannt wird. Natürlich ist die Bremsrichtung die Richtung, in der die Vorrichtung 40 der Erfindung eine Drehung der Trommel 21 teilweise verhindert.
In einer zweiten Ausführungsform (nicht dargestellt und nur insofern beschrieben, als sie sich von der ersten Ausführungsform der Steuervorrichtung 40) unterscheidet, kann als Alternative oder außerdem einen Dehnungssensor zum Messen einer Dehnung an dem zweiten Steuergriff 33 aufweisen. Dieser Dehnungssensor kann zum Beispiel durch einen Dehnungsmessstreifen implementiert sein.
Ferner wird ein Verfahren zum Steuern einer Bremssteuerung zum Steuern der Bremse 23 einer Trommel 21 eines Hebewerks 2 einer Bohranlage 1 vorgeschlagen, die ein Bohrwerkzeug 3 in einem Bohrloch P betreibt, wobei das Verfahren eine Bremssteuerung 40 wie oben beschrieben implementiert. Die Bremssteuerung 40 weist einen Bremshebel 24 auf, der ein erstes Ende 29, das mechanisch mit den Bremsbändern 25a, 25b verbunden ist, die ausgelegt sind, auf die Trommel 21 einzuwirken, und ein zweites Ende 30 aufweist, das mit einem ersten Bremssteuergriff 31 versehen ist.
Das Verfahren umfasst Folgendes:

– Anlegen einer mechanischen Kraft an den Bremshebel 24, wobei die angelegte Kraft zur Bereitstellung einer Servosteuerung der Position des Bremshebels 24 und/oder einer Schubkraft gesteuert wird, die auf den Bremshebel 24 ausgeübt wird;
– Generieren eines Steuersignals S7 zum Servosteuern der Position und/oder der Schubkraft auf der Grundlage eines zweiten Steuergriffs 33 umfasst, der im Wesentlichen an dem zweiten Ende 30 des Bremshebels 24 angeordnet ist; und
– Servosteuern des Bremshebels 24, der von einem Aktor 32 bereitgestellt wird, der von einer elektronischen Steuereinheit 41 gesteuert wird, die ausgelegt ist, das Steuersignal S1 zu verarbeiten, das auf der Grundlage des zweiten Steuergriffs und/oder der Informationen im Zusammenhang mit den Betriebsbedingungen des Hebewerks 2 generiert wird;
– die Informationen, die von der elektronischen Steuereinheit 41 verarbeitet werden, umfassen Informationen im Zusammenhang mit dem Gewicht, das an das Bohrwerkzeug 3 angelegt wird, und oder dem Schlammdifferenzdruck an dem Bohrwerkzeug 3 und/oder dem maximalen Drehmoment, dem das Bohrwerkzeug 3 während einer Drehung standhält, und/oder der maximalen Penetrationsgeschwindigkeit des Werkzeugs in den Boden.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele eingeschränkt, wobei zahlreiche Änderungen an diesen Beispielen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
Zum Beispiel kann bzw. können in verschiedenen Varianten, die wahlweise miteinander kombiniert werden können:

1) einige oder alle Informationen, die von der zentralen Verarbeitungseinheit 41 gesammelt werden, an ein Kontrollzentrum übertragen werden, das sich entfernt von der Anlage 1 befindet. Das Signal im Zusammenhang mit den gesammelten Informationen kann zum Beispiel über das Internet mittels einer Kabel- oder Satellitenverbindung an ein Expertenzentrum übertragen werden.
2) ein zusätzliches Steuersignal zum Steuern der Betätigungsmittel 32 über die zentrale Verarbeitungseinheit 41 von einem Kontrollzentrum entfernt von der Anlage 1 kommen. Das zusätzliche Signal kann beispielsweise über das Internet übertragen werden.
3) die Hand eines Bedieners vorteilhafterweise durch einen beliebigen Gegenstand ersetzt werden, der ausgelegt ist, eine Kraft und/oder einen Druck auf den zweiten Steuergriff 33 auszuüben. Zum Beispiel kann ein solcher Gegenstand ein Aktor an dem Steuergriff sein, der ferngesteuert ist.
4) die Signale S2 und S3 vorteilhafterweise jeweils verwendet werden, um das momentane Gewicht auf das Bohrwerkzeug 3 zu lesen und den Parameter für das gewünschte Gewicht auf das Bohrwerkzeug zu lesen, das heißt das Zielgewicht auf das Bohrwerkzeug, das von dem Bediener über ein geriffeltes Rad eingestellt wird, das in der Anzeige 36 enthalten ist. In diesem Fall stellt der Bediener das Zielgewicht über das geriffelte Rad der Anzeige 36 und nicht über die Potentiometereinstellungen ein. Die gleiche Änderung kann an einer Vorrichtung vorgenommen werden, die den Schlammdifferenzdruck anzeigt.

Claims

Vorrichtung (40) zum Steuern einer Bremse (23) einer Trommel (21) eines Hebewerks (2) einer Bohranlage (1), die ein Bohrwerkzeug (3) in einem Bohrloch (P) betätigt, wobei die Vorrichtung einen Bremshebel (24) mit einem ersten Ende (29), das mechanisch mit Bremsbändern (25a, 25b) verbunden ist, die konzipiert sind, auf die Trommel einzuwirken, und einem zweiten Ende (30) umfasst, das mit einem ersten Bremssteuergriff (31) versehen ist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ferner Betätigungsmittel (32), die konfiguriert sind, gesteuert zu werden, und ausgelegt sind, mechanisch auf den Bremshebel einzuwirken, und einen zweiten Bremssteuergriff (33) umfasst, der ausgelegt ist, die Betätigungsmittel per Servosteuerung zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner elektronische Mittel (41) umfasst, die konfiguriert sind, die Betätigungsmittel (32) auf der Grundlage eines Steuersignals (S7), das von dem zweiten Bremssteuergriff (33) ausgegeben wird, und/oder von Informationen über Gewichtsbedingungen zu steuern, denen das Bohrwerkzeug unterliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuergriff (33) einen Extensometersensor (34) aufweist, der ausgelegt ist, ein Griffsteuersignal (S1) zu generieren, das gegenüber dem Druck empfindlich ist, der von der Hand eines Bedieners auf den Griff ausgeübt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Steuermittel (41) ausgelegt sind, die Betätigungsmittel (32) per Servosteuerung auf eine Sollwert-Schubkraft in einem Bremsmodus zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Steuermittel (41) ausgelegt sind, die Betätigungsmittel (32) per Servosteuerung auf eine Sollwert-Position des Bremshebels (24) zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel (32) mittels einer nicht unterbrechbaren Stromversorgung (44) angetrieben werden, die Stromversorgungsunterbrechungs-Erkennungsmittel aufweist, wobei die elektronischen Mittel (41) konfiguriert sind, die Betätigungsmittel derart zu steuern, dass sie in der Bremsrichtung betätigt werden, wenn eine Stromversorgungsunterbrechung von den Stromversorgungsunterbrechungs-Erkennungsmitteln erkannt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel (32) derart angeordnet sind, dass, wenn sich der Bremshebel (24) in einer bestimmten Position befindet, die Bremskraft, die von den Betätigungsmitteln angelegt wird, zunimmt, wenn die Kraft, die von dem Bohrwerkzeug (3) auf das Kabel (C) ausgeübt wird, das auf dem Hebewerk (2) gewickelt ist, zunimmt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel (32) einen elektrischen Aktor umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel (32) einen Drehmomentmotor umfassen.
Verfahren zum Steuern einer Bremssteuerung zum Steuern einer Bremse einer Trommel (21) eines Hebewerks (2) einer Bohranlage (1), die ein Bohrwerkzeug (3) in einem Bohrloch (P) betreibt, wobei das Verfahren eine Bremssteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche implementiert, wobei die Bremssteuerung einen Bremshebel (24) mit einem ersten Ende (29), das mechanisch mit Bremsbändern (25a, 25b) verbunden ist, die konzipiert sind, auf die Trommel einzuwirken, und einem zweiten Ende (30) umfasst, das mit einem ersten Bremssteuergriff (31) versehen ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner das Anlegen einer mechanischen Kraft an den Bremshebel umfasst, wobei die angelegte Kraft gesteuert wird, um eine Servosteuerung der Position des Bremshebels und/oder einer Schubkraft bereitzustellen, die auf den Bremshebel ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Generieren eines Steuersignals (S7) zum Servosteuern der Position und/oder der Schubkraft auf der Grundlage eines zweiten Steuergriffs (33) umfasst, der im Wesentlichen an dem zweiten Ende (30) des Bremshebels (24) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Servosteuerung des Bremshebels (24) durch einen Aktor (32) bereitgestellt wird, der von einer elektronischen Steuereinheit (41) gesteuert wird, die ausgelegt ist, das Steuersignal (S1) zu verarbeiten, das auf der Grundlage des zweiten Steuergriffs (S1) und/oder der Informationen im Zusammenhang mit den Betriebsbedingungen des Hebewerks (2) generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen, die von der elektronischen Steuereinheit (41) verarbeitet werden, Informationen im Zusammenhang mit dem Gewicht umfassen, das an das Bohrwerkzeug (3) angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen, die von der elektronischen Steuereinheit (41) verarbeitet werden, Informationen im Zusammenhang mit dem Schlammdifferenzdruck an dem Bohrwerkzeug (3) umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen, die von der elektronischen Steuereinheit (41) verarbeitet werden, Informationen im Zusammenhang mit dem maximalen Drehmoment umfassen, dem das Bohrwerkzeug (3) während einer Drehung standhält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen, die von der elektronischen Steuereinheit (41) verarbeitet werden, Informationen im Zusammenhang mit der maximalen Penetrationsgeschwindigkeit des Bohrwerkzeugs in den Boden (S) umfassen.