DE1182190B

DE1182190B - Method and device for sealing gas wells in coal mining

Info

Publication number: DE1182190B
Application number: DEM51382A
Authority: DE
Inventors: Herbert Mueller
Original assignee: Mueller & Biermann Blechwarenf
Current assignee: Mueller & Biermann Blechwarenf
Priority date: 1962-01-05
Filing date: 1962-01-05
Publication date: 1964-11-26

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Abdichtung von Gasbohrlöcherh im Kohlenbergbau Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdichtung von Gasbohrlöchern im Kohlenbergbau, insbesondere im Steinkohlenbergbau, wobei eine Verrohrung in das Bohrloch eingebracht wird. Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand.Method and device for sealing gas wells in coal mining The invention relates to a method for sealing gas wells in coal mining, in particular in hard coal mining, with casing being introduced into the borehole will. The invention also has an apparatus for performing the method for Object.

Die Gasabsaugung durch Bohrlöcher gewinnt neben der Befriedigung des Sicherheitsbedürfnisses in der Grube immer mehr auch an wirtschaftlicher Bedeutung für den Bergbau. Zur Erläuterung der Gesichtspunkte, nach denen die Gasabsaugung angesetzt und betrieben wird, kann folgendes gesagt werden: Der Bergmann spricht von Zusatzgas aus dem Hangenden oder Liegenden und von der Grundausgasung bzw. von dem Grundgas eines Flözes. Während das Grundgas aus dem gebauten Flöz selbst in den Abbau einströmt und sich von einer Absaugung nicht erfassen läßt, kann das Zusatzgas aus dem Hangenden oder Liegenden zum Teil abgesaugt und somit aus dem Wetterstrom ferngehalten werden. Um dieses zu bewirken, werden vom Abbau her mittels einer Großlochbohrmaschine Löcher ins Nebengestein bis zum Nachbarflöz des Abbaus gebohrt. Diese Bohrlöcher werden im unteren Teil verrohrt. Das Verrohrungsverfahren wird sehr unterschiedlich durchgeführt.The gas extraction through boreholes gains in addition to the satisfaction of the The need for security in the pit is becoming more and more economic for mining. To explain the points of view according to which the gas extraction is set and operated, the following can be said: The miner speaks of additional gas from the hanging or lying wall and from the basic outgassing or from the base gas of a seam. While the base gas from the built seam itself is in the decomposition flows in and cannot be detected by suction, the additional gas can Partly sucked out of the hanging or lying wall and thus out of the weather flow be kept away. In order to achieve this, a large hole drilling machine is used from the mining point of view Holes drilled in the adjacent rock up to the adjacent seam of the mining area. These drill holes are piped in the lower part. The piping process becomes very different carried out.

Die nachfolgend kurz beschriebenen bekannten Verrohrungsverfahren entsprechen jedoch nicht den gestellten Anforderungen.The well-known piping methods briefly described below however do not meet the requirements.

Bei einem ersten; Verfahren wird zunächst auf 10 m Tiefe ein Loch gebohrt, welches dann in zwei Stufen auf etwa 130 mm Durchmesser erweitert wird. Nach Einführung von mit Muttern verschraubten Stahlrohren wird dieser Rohrstrang am Bohrlochmund abgedichtet, verkeilt und dann mit einer dünnen Mörtelmasse verpreßt. Durch diese Verrohrung hindurch wird dann das Bohrloch bis zum Gasbringer weitergebohrt. Das Erweitern der Bohrlöcher im Bereich der Verrohrung verlangt nun aber in nachteiliger Weise zusätzliche Arbeit, und beim Auftreten von Abbaudruck wird der Zementmantel um die Verrohrung brüchig und undicht. Hierdurch stellen sich Wetterkurzschlüsse am Bohrloch ein, die die Qualität des gesaugten Gases verschlechtern. Überdies ist die starre Verrohrung in seitlich verkrümmten Bohrlöchern nur sehr schwer und häufig nicht tief genug einzubringen.At a first; First, a hole is made at a depth of 10 m drilled, which is then expanded in two stages to about 130 mm in diameter. After the introduction of steel pipes screwed together with nuts, this pipe string sealed at the mouth of the borehole, wedged and then grouted with a thin mortar mass. The borehole is then drilled through this casing to the gas feeder. The widening of the boreholes in the area of the casing is now more disadvantageous Way additional work, and when decompression pressure occurs, the cement mantle will be around the piping brittle and leaking. This results in short-circuits in the weather at the borehole, which degrade the quality of the sucked gas. Moreover is the rigid tubing in laterally curved boreholes is very difficult and frequent not to go deep enough.

Ein zweites bekanntes Verfahren mit zeitweise eingesetztem Doppelstandrohr und oben angebrachter, zu stauchender Gummimuffe hat den Nachteil, daß der Dichtungsbereich sehr gering ist und somit bei Gebirgsverschiebungen ebenfalls Wetterkurzschlüsse an der Verrohrung auftreten, ;sobald die Verrohrung unter Druck gerät.A second known method with a double standpipe used at times and attached above, to be compressed rubber sleeve has the disadvantage that the sealing area is very low and therefore also short-circuits in the weather when the mountains move occur on the piping as soon as the piping comes under pressure.

Bei einem dritten bekannten .Verfahren bietet ein in das Bohrloch eingebrachtes Stahlrohr mit gestauchtem Xsc#lierband zwar anfangs gute Dichtungsmöglichkeiten, jedoch weist es schließlich die gleichen Mängel auf wie das zweitgenannte Verfahren.In a third known method, an in the borehole Introduced steel pipe with compressed Xsc # lierband, although initially good sealing options, however, it eventually suffers from the same shortcomings as the latter method.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,' ein verbessertes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung- zur. Durchführung desselben zu schaffen, womit die Nachteile der -bekannten Methoden überwunden und vor allem Gasverluste vermieden werden. Außerdem soll die. Handhabung der Vorrichtung einfachi_i- und .störungsfreier als bisher vonstatten gehen. hie Lösung geschieht nach der Erfindung durch ein, Verfahren der eingangs genannten Gattung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Verrohrung ein biegsamer Schlauch verwendet und zwischen Schlauch und Bohrlochwand ein im Gelzustand verbleibender Dichtungsstoff, z. B. thixotropes Bentonit, eingefüllt wird. Nach einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens wird die Verrohrung mit dem Einfüllen des Dichtungsstoffes, d. h. durch den Fülldruck, im Bohrloch vorgeschoben.The invention is based on the problem of 'an improved method and a corresponding device for. Implementation of the same to create with what overcome the disadvantages of the known methods and above all avoided gas losses will. In addition, the. Handling of the device easier and more trouble-free than before. according to the invention, this solution occurs through a, Method of the type mentioned at the outset, which is characterized in that a flexible hose is used for piping and between the hose and the borehole wall a sealant remaining in the gel state, e.g. B. thixotropic bentonite filled will. According to a preferred embodiment of the method, the piping with the filling of the sealant, d. H. by the filling pressure, advanced in the borehole.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbinden sich folgende Vorteile: Der Dichtungsmantel kann nicht mehr, brüchig Werden, woraus sich einsicheres Ausschalten von Wetterkurzschlüssen am Bohrloch und die Gewähr für eine höhere Methankonzentration im gesaugten Gas ergeben. Weiterhin sind größere Verrohrungshöhen und damit größere Depressionen in der Verrohrung im unmittelbaren Bereich der Zusatzgasquelle möglich, was auch eine größere Betriebssicherheit zur Folge hat. Ferner wird die wirtschaftliche Verwendung des gesaugten Gases erhöht, und zwar durch die infolge der Erfindung mögliche höhere Methankonzentration im Gas. Schließlich ergibt sich die Möglichkeit des Wiedergewinnens der Verrohrung nach dem Abklingen der Ergiebigkeit des Bohrloches, so daß eine mehrfache Verwendbarkeit der Verrohrung und damit eine Kostensenkung gewährleistet ist. Endlich kann die Bohrzeit durch Fortfall des Erweiterungsbohrens für die Verrohrung verkürzt werden.The method according to the invention has the following advantages: The sealing jacket can no longer become brittle, which means that it can be switched off safely weather short-circuits at the borehole and the guarantee of a higher methane concentration result in the sucked gas. Furthermore are larger Piping heights and thus greater depressions in the piping in the immediate area of the additional gas source possible, which also results in greater operational reliability. Furthermore, the increased economic use of the sucked gas, by the result the invention possible higher methane concentration in the gas. Eventually it surrenders the ability to reclaim the casing after the yield has decayed of the borehole, so that multiple use of the casing and thus a Cost reduction is guaranteed. The drilling time can finally be increased by eliminating the need for additional drilling be shortened for the piping.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des angegebenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der biegsame, z. B. aus Kunststoff hergestellte Schlauch mit einer vorderen Kopfmanschette, die das Vorderende des Schlauches im Bohrloch auf Mitte hält und gegen die Bohrlochwand hin im wesentlichen abdichtet, und mit einer Fußmanschette, die ähnlich der Kopfmanschette ausgebildet ist, aber den Schlauch gleitbar umschließt, versehen ist, wobei die Fußmanschette eine Einfüllöffnung für den Dichtungsstoff aufweist.The inventive device for performing the specified The method is characterized in that the flexible, z. B. made of plastic Hose with a front head cuff that holds the front end of the hose in the Holds the borehole centered and essentially seals it against the borehole wall, and with an ankle cuff that is similar to the head cuff, but slidably enclosing the hose, the foot cuff having a filler opening for the sealant.

Nach Ausführungsformen der Erfindung kann an die Einfüllöffnung in der Fußmanschette ein Zuführschlauch angeschlossen sein, der mit einem Druckkessel in Verbindung steht, in welchem sich der Dichtungsstoff unter der Einwirkung eines Kolbens mit hydraulischem Kraftantrieb vorrätig befindet. Weiterhin läßt sich die vordere Kopfmanschette kegel- oder kegelstumpfförmig ausbilden, um als Bohrlochführer zu wirken. Ferner kann der Schlauch mit einem Versteifungsgerippe, z. B. mit einer Drahtspirale, versehen sein, und an der Fußmanschette läßt sich eine oder mehr als eine Bohrlochkralle anordnen.According to embodiments of the invention, the filling opening in the foot cuff can be connected to a supply hose that is connected to a pressure vessel is in connection, in which the sealant is under the action of a Piston with hydraulic power drive is in stock. Furthermore, the Form the front head collar in the shape of a cone or a truncated cone in order to act as a well guide to act. Furthermore, the hose can be provided with a stiffening framework, e.g. B. with a Wire spiral, and one or more than one can be attached to the ankle cuff arrange a borehole claw.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergegeben, und zwar zeigt die Abbildung einen senkrechten Querschnitt durch einen Gebirgsabschnitt im Steinkohlengebirge, wobei oben ein unverritztes Flöz und unten eine Abbaustrecke durch einen schon zu Bruch gegangenen und an den Stößen der Strecke versetzten Abbau zu erkennen sind. Von der Abbaustrecke ist ein Gasbohrloch schräg aufwärts zu dem unverritzten Flöz vorgetrieben worden. In diesem Bohrloch und in der Strecke befindet sich eine Vorrichtung gemäß der Erfindung.In the drawing is an embodiment of the invention Device reproduced, namely the figure shows a vertical cross section through a mountain section in the coal mountains, with an unscratched one at the top Seam and below a mining section through an already broken one and to the Bumps of the line offset dismantling can be seen. There is a Gas well has been driven obliquely upwards to the unscored seam. In this In the borehole and in the track there is a device according to the invention.

Ein flexibler Schlauch g, vorwiegend aus Kunststoff, mit eingezogener Stahlspirale oder Metallschlauch h ist am oberen Ende fest mit der Kopfmanschette f verbunden. Zum besseren Gleiten an der Bohrlochwandung des Bohrloches k kann die Kopfmanschette feinen kegelförmigen Boden haben, der Risse an der Bohrlochwandung sicher überbrückt. Der Bohrlochmund wird durch eine Fußmanschette d abgedichtet, die sich mit einer Bohrlochkralle e aus Stahlblech an der Bohrlochwand verklemmt. Durch die Fußmanschette gleitet der flexible Schlauch g. Die Fußmanschette ist mit dem Füllschlauch c fest mit dem Druckkessel b verbunden.A flexible hose g, mainly made of plastic, with a retracted Steel spiral or metal hose h is firmly attached to the head cuff at the upper end f connected. For better sliding on the borehole wall of the borehole k can Head collar have fine conical bottom, the cracks on the borehole wall safely bridged. The mouth of the borehole is sealed by a foot collar d, which is clamped to the borehole wall with a borehole claw e made of sheet steel. The flexible hose g slides through the ankle cuff. The ankle cuff is with the filling hose c firmly connected to the pressure vessel b.

Das Füllgerät besteht aus einem fahrbaren Druckkessel b, der 301 plastische Dichtungsmasse, vorzugsweise aus thixotropem Bentonit, faßt. Im Druckkessel befindet sich ein Druckkolben a, welcher durch die Druckwassereinführung w nach oben gedrückt wird. Der Kolben a übt einen hydraulischen Druck auf die plastische Dichtmasse aus. Diese wird durch den Füllschlauch c und die Fußmanschette d in den freien Raum zwischen den Manschetten d und f gedrückt. Die Kopfmanschette f befindet sich mit dem Gassaugschlauch g beim Beginn der Verrohrungsr arbeit am Bohrlochmund. Die unter Druck stehende plastische Dichtungsmasse wirkt auf die obere, am Saugschlauch g befestigte Kopfmanschette f und zieht den Saugschlauch g in das Bohrloch hinein, solange die Dichtmasse nachgepreßt wird.The filling device consists of a mobile pressure vessel b, the 301 plastic Sealing compound, preferably made of thixotropic bentonite, summarizes. Located in the pressure vessel a pressure piston a, which is pushed up through the pressurized water inlet w will. The piston a exerts hydraulic pressure on the plastic sealing compound. This is through the filling hose c and the foot cuff d in the free space between the cuffs d and f pressed. The head cuff f is located with the gas suction hose g at the start of casing work on the borehole mouth. The one under pressure Plastic sealing compound acts on the upper head cuff attached to the suction hose g f and pulls the suction hose g into the borehole as long as the sealant is re-pressed will.

Thixotropes Bentonit als Dichtmasse bleibt auch im Bohrloch plastisch und bietet auch bei stark rissigem Gebirge einen absolut dichten und dauerhaften Dichtmantel, auch bei starker Gebirgsbewegung. Wetterkurzschlüsse am Bohrloch können auch bei sehr starker Gebirgsbewegung an der Verrohrung nicht auftraten. Der Kunststoffschlauch in Verbindung mit dem Dichtmaterial kann jede Verkrümmung des Bohrloches durchfahren, da er flexibel ist. Die Abdichtung erfaßt die ganze Fläche der Bohrlochwandung über die gesamte Länge der eingebrachten Kunststoffverrohrung. Während die bisher üblichen Stahlverrohrungen nach einmaligem Einsatz verloren sind, besteht bei der Kunststoffverrohrung die Möglichkeit der Wiedergewinnbarkeit. Die bei Stahlverrohrung übliche Zementabdichtung wird starr, während das Dichtmaterial nach der Erfindung plastisch bleibt.Thixotropic bentonite as a sealing compound also remains plastic in the borehole and offers an absolutely dense and permanent one even in heavily cracked mountains Sealing jacket, even with strong rock movements. Weather short circuits at the borehole can did not occur on the piping even with very strong rock movements. The plastic hose In conjunction with the sealing material, any bend in the borehole can be traversed, because he is flexible. The seal covers the entire surface of the borehole wall the entire length of the installed plastic piping. While the previously usual Steel piping is lost after a single use, is the case with plastic piping the possibility of recoverability. The cement seal used for steel piping becomes rigid, while the sealing material according to the invention remains plastic.

Claims

1. A process for sealing gas wells in coal mining, wherein a casing is introduced into the borehole, characterized in that a flexible tube used for piping and a remaining gelled substance seal between the hose and the borehole wall, z. B. thixotropic bentonite is filled.

2. The method according to claim 1, characterized in that that with the filling of the sealant, through the filling pressure, the piping is advanced in the borehole.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1 or 1 and 2, characterized in that the flexible, z. B. made of plastic hose (g) with a front head cuff (f), which holds the front end of the hose in the borehole in the middle and essentially seals it against the borehole wall, and with a foot cuff (d) which is similar to the head cuff however, encloses the tube slidably provided, wherein the foot cuff having a filling opening for the sealing material.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the filling opening in the foot cuff (d) is a Feed hose (c) is connected, which is connected to a pressure vessel (6) stands in which the sealant moves under the action of a piston (a) with hydraulic power drive is in stock.

5. Apparatus according to claim 3 or 3 and 4, characterized in that the front head cuff (f) is conical or is frustoconical.

6. Apparatus according to claim 3 or 3 and one or more of the further preceding claims, characterized in that that the hose (g) with a stiffening framework, z. B. with a wire spiral (h), is provided.

7. Apparatus according to claim 3 or 3 and one or more of the further preceding claims, characterized in that on the foot cuff (d) one or more than one drill hole claw (s) is arranged.