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Verfahren und Einrichtung zum Bohren von Brunnen, Schächten u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren von Brunnen, Schächten u.
dgl. und auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung.
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Es ist ein Bohrverfahren, das sogenannte Gegenspülverfahren, bekannt,
bei dem das Bohrklein durch das Bohrgestänge hindurch ausgetragen wird. Dieses Spülverfahren
hat sich im Laufe der Zeit in ständigem Maße in die Praxis eingeführt. Bei diesem
Verfahren steigt die Spülung mit dem Bohrgut durch das Gestänge nach oben, wobei
mit verhältnismäßig geringen Flüssigkeitsmengen große Auftriebsgeschwindigkeiten
erreicht werden. Der Vorteil des Gegenspülverfahrens besteht darin, daß grobes Bohrklein
und Steine von der Bohrlochsohle sofort ausgetragen werden, so daß die Bohrlochsohle
stets saubergehalten wird, wodurch die Meißelarbeit verringert wird.
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Der Erfolg dieses Verfahrens zeigt sich in einem mehrfach gesteigerten
Bohrfortschritt gegenüber den im direkten Spülverfahren durchgeführten Großlochbohrungen.
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Bei den Gegenspülverfahren unterscheidet man zwischen zwei verschiedenen
Verfahrensweisen. Bei der einen Verfahrensart, dem sogenannten Saugbohrverfahren,
wird die Spülung durch das Gestänge mittels einer Kreiselpumpe oder einer Strahldüse
hochgesaugt. Bei der anderen Verfahrensweise, dem sogenannten Lufthebebohrverfahren,
wird Luft in das Gestängeinnere eingeführt, wodurch das spezifische Gewicht der
Spülungssäule im Gestänge gegenüber der Spülung im Ringraum Bohrgestänge--Bohrloch
herabgesetzt wird. Die sich ergebende Druckdifferenz setzt die Spülung in Bewegung
und läßt sie oben aus dem Gestänge austreten.
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In der Praxis hat sich gezeigt, daß beire Spülen nach dem Saugbohrverfahren,
d. h. unter Verwendung einer Kreiselpumpe oder einer Strahldüse, ein Unterdruck
von 0,6 bis höchstens 0,95 atm. sich erreichen läßt. Demgegenüber kann beim Lufthebebohrverfahren
der Überdruck der Spülung im Ringraum gegenüber der durch Luftzufuhr erleichterten
Spülung im Gestänge ein Mehrfaches betragen. Dadurch ergibt sich, daß in seiner
Wirkungsweise das Lufthebebohrverfahren dem Saugbohrverfahren überlegen ist. Dem
Lufthebebohrverfahren haftet aber insofern ein Nachteil an, als es erst bei einer
gewissen Eintauchtiefe des Gestänges von mehreren Metern zur Wirkung kommt, da erst
dann der überdruck der im Ringraum befindlichen Spülung gegenüber der durch Luftzugabe
erleichterten Spülung irn Bohrgestänge groß genug wird, um die Spülung in Gang zu
setzen. Bei Anwendung des vorteilhaften Lufthebebohrverfahrens ist es also notwendig,
zunächst die erforderliche Anzahl von Metern vorzubohren, bis dieses Verfahren zur
Anwendung kommen kann. Bisher ist man in der Weise vorgegangen, die ersten Meter
der Bohrung mit einer Schappe, einem Spiralbohrer oder einem Bohrgreifer vorzubohren
und in dieses vorgebohrte Loch das nach dem Lufthebebohrverfahren arbeitende Bohrgestänge
einzubringen und die Bohrung mit dein Lufthebebohrverfahren fortzuführen.
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Um aus Gründen der Wirtschaftlichkeit einen schnellen Bohrfortschritt
zu erreichen, geht man immer mehr auf das Lufthebebohrverfahren über, da dieses,
wie vorstehend gesagt, sich als das wirkungsvollste Verfahren gezeigt hat. Man hat
bisher den vorstehend geschilderten Nachteil in Kauf nehmen müssen, der darin bestand,
daß man gezwungen war, eine Vorbohrung von erforderlicher Tiefe mit einem anderen
Bohrwerkzeug durchzuführen.
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Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, diesen Nachteil zu vermeiden
und einen Weg zu finden, um auch die ersten Meter der Bohrung unter Verwendung des
nach dem Lufthebebohrverfahren arbeitenden Bohrgestänges durchzuführen und damit
die mit der Anwendung von zwei Bohrwerkzeugen bedingten Nachteile auszuschalten
und nach Erreichung der erforderlichen Bohrtiefe ohne Zeitverlust das Lufthebebohrverfahren
zur Anwendung bringen zu können. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine solche
Kombination des an sich bekannten Lufthebebohrverfahrens und des an sich bekannten
Saugbohrverfahrens, die wahlweise eine getrennte oder eine gleichzeitige Betätigung
der Verfahren gestattet.
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Die zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Kombinationsverfahrens
dienende Einrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß im Spülkopfkrümmer
eines nach dem Lufthebebohrverfahren arbeitenden Bohrgestänges eine aus dem Saugbohrverfahren
an sich bekannte Strahldüse zusätzlich angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Kombination des Lufthebebohrverfahrens mit dem
Saugbohrverfahren hat den Vorteil, daß von vornherein ein nach dem Lufthebebohrverfahren
arbeitendes Bohrgestänge verwendet werden kann; Beim Beginn der Bohrung wird lediglich
mit der zusätzlich im Spülkopfkrümmer, angeordneten Strahldüse gearbeitet, die Wasser
mit solcher Geschwindigkeit in den Spülkopfkrümmer einstrahlt, daß durch das hierbei
entstehende Vakuum das Bohrgut in- -geringen Bohrtiefen aasgefördert wird. Ist die
für die Anwendung des Lufthebebohrverfahrens erforderliche Bohrtiefe erreicht, ist
es lediglich erforderlich, die Strahldüse abzuschalten und die Luftzuführung für
das Lufthebebohrverfahren einzuschalten; diese Umschaltung kann ohne Unterbrechung
der Bohrung erfolgen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kombination besteht darin,
daß bei großen Bohrtiefen beide Verfahren gleichzeitig angewendet werden können,
um einen befriedigenden Austrag des Bohrkleins zu erreichen. In diesem Fall wirkt
die Strahldüse neben dem Lufhebebohrverfahren.
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Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung der zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Einrichtung, Wie die Zeichnung erkennen
läßt, hängt an einem Flaschenzug a ein Spülkopf b mit dem Spülkopfkrümmer
c und dem Auslaufschlauch d. Unter dem Spülkopf b ist das Lufhebebohrgestänge angebracht,
das ein Hauptrohr e aufweist, durch das die Spülung in der vorbeschriebenen Weise
mit dem Bohrklein hochgeströmt und durch den Auslaufschlauch d über den Spülkopfkrümmer
c ausgetragen wird. Neben dem Hauptrohr e sind zwei außen angeordnete Luftzuführungsrohre
f angeordnet, in die von einem nicht dargestellten Kompressor durch die Leitungen
g, h die Luft am unteren Gestänge oberhalb des Bohrmeißels durch Öffnungen in das
Innere des Hauptgestängerohres e eintritt und den Spülungsumlauf in der im Hauptrohr
e durch Pfeil gekennzeichneten Richtung in Gang setzt. Die Spülung mit dem Bohrklein
fließt durch das Gestänge e und durch den Spülkopf b aufwärts und über den Spülkopfkrümmer
c und den Auslaufschlauch d in die Spülgrube ab.
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An dem Spülkopfkrümmer c ist eine zusätzlich Strahldüse i angeordnet,
deren Strahlrichtung sich mit der Auslaufrichtung der Spülung deckt. Zur überwindung
der ersten Bohrmeter wird durch die Strahldüse i ein Wasserstrahl ausreichender
Stärke und Geschwindigkeit in den Spülkopfkrümmer c eingestrahlt. Hierdurch entsteht
in dem Spülkopfkrümmer ein hohes Vakuum, durch das die Spülung mit dem Bohrgut durch
das Gestänge e hochgesaugt wird. Sind auf diese Weise die ersten Bohrmeter überwunden,
wird die Luftzufuhr für die Lufthebeeinrichtung eingeschaltet und die Strahldüse
i abgeschaltet, so daß ohne übergang und zeitlichen Verlust mit dem Lufthebeverfahren
weitergearbeitet werden kann. Bei größeren Bohrtiefen können die beiden Verfahren
gleichzeitig zur Anwendung gebracht werden, d. h., die Luftzuführung für das Lufthebeverfahren
und die Strahldüse befinden sich beide in Betrieb, um die Bohrgutförderung zu beschleunigen.