DE19612902C2 - Verfahren zum Richtungsbohren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Rich­ tungsbohren mit Hilfe einer mechanisch und/oder hydrau­ lisch abbauenden Bohrvorrichtung, die es erlaubt, wahl­ weise geradeaus oder längs einer Kurvenbahn zu arbei­ ten, und auf eine entsprechende Vorrichtung.

Derartige Bohrvorrichtungen bestehen aus einem drehend und/oder schlagend angetriebenen Bohrgestänge mit einem Bohrkopf sehr unterschiedlicher Gestaltung. Das Bohrge­ stänge ist üblicherweise auf einem schienengeführten, mit einen Linearantrieb verbundenen Schlitten gelagert und besitzt einen Dreh- oder einen Drehschlagantrieb, mit dem sich das Gestänge in Rotation versetzen und gegebenenfalls auch in das Erdreich eintreiben läßt.

Um ein Richtungsbohren zu ermöglichen, besitzen solche Bohr­ vorrichtungen eine Exzentrizität, die eine Kurvenfahrt bewirkt, sich beim Geradeausbohren aber überwinden läßt. Dies geschieht in der Weise, daß das die Exzen­ trizität aufweisende Teil während des Geradeausbohrens mit gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit rotiert, wobei die Wirkung der Exzentrizität verlorengeht. Beim Übergang zum Kurvenbohren wird das die Exzentrizität aufweisende Teil bzw. der Bohrkopf in einer bestimmten Winkelstellung für eine gewisse Zeit stillgesetzt und verbleibt in dieser Winkelstellung solange, bis die Kurvenbahn vollendet ist oder so lange, wie die vorge­ gebene Kurvenbahn eingehalten wird. Verläßt der Bohr­ kopf die vorgesehene Bahnkurve, ist eine Korrektur der Winkelstellung erforderlich, bis die Bahnkurve wieder erreicht ist und der Bohrkopf wieder auf die Bahnkurve eingestellt werden muß. Auf diese Weise muß der Bohr­ kopf im Verlauf einer (längeren) Kurve im allgemeinen mehrfach bezüglich seiner Winkelstellung positioniert werden. Es sind daher stets mehrere Winkelschritte des während einer Kurvenfahrt ansonsten nicht rotierenden Gestänges erforderlich. Auf diese Weise entsteht eine Zick-zack- oder korkenzieherförmige Erdbohrung, aber keine exakte Kurvenbahn.

Die jeweilige Winkelstellung der Exzentrizität hängt von der Krümmungsrichtung der zu erstellenden Erdboh­ rung ab, jedoch befindet sich die Exzentrizität stets auf der Innenseite der Kurvenbahn, wo sie gleichsam die Wirkung eines Drehpunkts entfaltet, während die ihr gegenüberliegende Seite beim mechanischen Vortreiben des Gestänges bzw. des Bohrkopfs durch Schieben und/oder Schlagen - ohne Rotation - als sich im Erd­ reich wie an einer Leitplanke entlanggleitende Schulter oder Gleitschuh wirkt. Das vor dem Bohrkopf befindliche Erdreich wird während des rotationsfreien Kurvenbohrens vom Bohrkopf seitlich verdrängt und/oder mit Hilfe eines scharfen Flüssigkeitsstrahls mehr oder minder abgebaut. Das ist aber nur bei nicht allzu festen und hindernisfreien Böden möglich, die sich auch verdrängen lassen.

Die Art des Bohrgestänges, der Exzentrizität und des Bohrkopfs ist im Einzelfall sehr unterschiedlich. So beschreibt die US-Patentschrift 3 878 903 eine Vorrich­ tung mit einem Gestänge aus einem drehbaren Außenrohr und einem angetriebenen Innengestänge, das mit einem Abbauwerkzeug verbunden ist. Das Bohrgestänge ist in der Nähe des Bohrkopfs abgewinkelt und erlaubt demzu­ folge ein Kurvenbohren, bei dem sich sowohl der Kurven­ radius als auch die Krümmungsrichtung durch ein Winkel­ verstellen des Bohrgestänges ändern läßt. Bei kontinu­ ierlich rotierendem Gestänge ist ein Geradeausbohren mit einem erheblich vergrößerten Durchmesser des Erdka­ nals möglich. Dieser Durchmesser entspricht dem Hüll­ kreisdurchmesser der Bohrkopfspitze und ist um so grö­ ßer, je stärker der vordere Gestängeabschnitt abgewin­ kelt ist.

Des weiteren beschreibt die europäische Offenlegungs­ schrift EP 0 247 767 A2 einen mit einem Dreh/Schub-Gestänge verbundenen Bohrkopf mit einer Schrägfläche, der ein Geradeausbohren erlaubt, solange der Bohrkopf gleichmä­ ßig rotiert, und ohne Rotation ein Kurvenbohren durch seitliches Verdrängen des vor dem Bohrkopf befindlichen Erdreichs.

Eine ähnlich arbeitende Vorrichtung beschreibt die europäische Patentschrift EP 0 195 559 B1, deren abgewinkel­ ter Bohrkopf jedoch mit einer konzentrischen Düse ver­ sehen ist, aus der ein Hochdruckstrahl zum Lösen und Abbauen des vor dem Bohrkopf befindlichen Erdreichs austritt.

Um die Lage des Bohrkopfes im Erdreich orten zu können, kann im Bohrkopf ein beispielsweise über Batterien mit Energie versorgter Sender angeordnet sein, der mit Meß­ einrichtungen versehen ist, die es ermöglichen festzu­ stellen, in welcher Tiefe sich der Bohrkopf und wo er sich im Erdreich befindet, wie die Neigung und die Ver­ rollung des Bohrkopfes bezüglich seiner Achse, d. h. die Winkellage der Schrägfläche bezüglich der Längsachse ist. Zusätzlich kann auch noch die Temperatur des Bohr­ kopfes festgestellt werden.

Die gemessenen Daten werden von dem im Bohrkopf ange­ ordneten Sender zu einem Empfänger an der Erdoberfläche übertragen und dort angezeigt. Von dort werden die Daten drahtlos zur Bedienungsperson an einer Dreh- und Vorschubeinheit gesendet und dort ebenfalls angezeigt. Anhand dieser Daten läßt sich ein Lenkmanöver auslösen.

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Rich­ tungsbohren basieren sämtlich auf dem Prinzip, daß das Bohrgestänge während des Geradeausbohrens rotiert und demgemäß der Bohrkopf einen Hüllkreis mit einem Durch­ messer beschreibt, der größer, zumeist wesentlich grö­ ßer ist als der Gestänge- bzw. Bohrkopfdurchmesser, während sich das Gestänge während der Kurvenfahrt nicht dreht und der Bohrvortrieb allein durch Schub und/oder Schlag geschieht.

Beim Übergang vom Geradeaus- zum Kurvenbohren ist eine abrupte Unterbrechung der Rotationsbewegung in einer bestimmten, durch die Krümmungsrichtung vorgegebenen Winkelstellung des Bohrkopfes erforderlich. Damit ver­ bunden ist eine ebenso abrupte bzw. scharfe Änderung der Vortriebsrichtung. Diese wiederum wird alleine durch die Art und den Grad der Exzentrizität, bei­ spielsweise die Neigung einer Schräg- bzw. Lenkfläche am Bohrkopf in bezug auf die Hauptachse des Gestänges, bestimmt. Da die Exzentrizität bzw. Neigung konstruktiv vorgegeben ist, sind - beispielsweise korrigierende - Richtungsänderungen während der Kurvenfahrt jeweils nur in der Weise möglich, daß die Winkelstellung des Bohr­ kopfs bzw. der Exzentrizität durch Drehen des Gestänges um einen bestimmten Winkel geändert wird. Da während einer Kurvenfahrt üblicherweise mehrere korrigierende Richtungsänderungen erforderlich sind, verläuft der dabei entstehende Erdkanal mehr oder minder zickzack­ förmig bzw. - je nach Beschaffenheit des Bohrkopfes - korkenzieherartig. Das wirkt sich beim späteren Aufwei­ ten der Pilotbohrung mit Hilfe eines Aufweitkopfes und/oder beim Einziehen einer Rohrleitung in die Pilot­ bohrung außerordentlich nachteilig aus, weil die Erd­ bohrung gerade in dem besonders kritischen Kurvenbe­ reich unregelmäßig verläuft und eine ungleichmäßige Wandung besitzt, die dem Aufweitkopf und/oder dem Ein­ ziehrohr einen hohen Gleitwiderstand entgegensetzt. Das erfordert einen erhöhten technischen Aufwand beim Auf­ weiten und Einziehen. Hinzu kommt die Instabilität einer solchen Erdkanalwandung, die mit der Gefahr von Einbrüchen verbunden ist, die Schwierigkeiten beim Auf­ weiten und Rohreinziehen erhöht und insbesondere die Gefahr von Rohrbeschädigungen beim Einziehen mit sich bringt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das eine sanfte und das Gestänge sowie den Bohrkopf schonende Richtungsänderung erlaubt und auch im Kurvenbereich einen weitestgehend glattwan­ digen Erdkanal mit gleichmäßiger Krümmung ergibt, und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, den bei den herkömmlichen Verfahren üblichen einen Lenk­ schritt je Kurvenbahn oder -bahnabschnitt - ohne Still­ setzen des rotierenden Bohrgestänges - in eine Vielzahl einzelner Lenkschritte mit minimaler Lenkwirkung aufzu­ lösen, um auf diese Weise einen kontinuierlich gesteu­ erten Vortrieb zu erreichen.

Im einzelnen besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Richtungsbohren mit Hilfe einer Bohrvorrichtung mit einem Gestänge und einem sich auf einer Kreisbahn bewe­ genden gelagerten Werkzeug, das sich beim Geradeausboh­ ren mit im wesentlichen konstanter Winkelgeschwindig­ keit dreht, während beim Kurvenbohren die Winkelge­ schwindigkeit gegenüber einer Bezugsgeschwindigkeit periodisch vorübergehend geändert, d. h. vergrößert oder verringert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren arbei­ tet daher während der Kurvenfahrt mit pulsierender Win­ kelgeschwindigkeit.

Unter Bezugsgeschwindigkeit ist hier diejenige Winkel­ geschwindigkeit zu verstehen, die beim Bohren mit nichtpulsierender bzw. konstanter Winkelgeschwindigkeit ein Geradeausbohren gewährleisten würde und dergegen­ über die erfindungsgemäße Änderung der Winkelgeschwin­ digkeit stattfindet. Die geänderte Winkelgeschwindig­ keit stellt dabei die Lenkgeschwindigkeit dar, die nur während eines bestimmten Winkelbereichs wirksam ist.

Eine Kurvenfahrt kann in der Weise geschehen, daß die Winkelgeschwindigkeit je Umdrehung einmal geändert wird. Die Änderung kann abrupt oder auch stetig sein und/oder jeweils nach mehreren Umdrehungen stattfinden. Je häufiger die Änderungen sind, desto gleichmäßiger und sanfter ist die Richtungsänderung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hängt der Krüm­ mungsradius einer Kurvenfahrt von dem Verhältnis zwi­ schen der Bezugsgeschwindigkeit und der Lenkgeschwin­ digkeit ab, das die Intensität des Erdreichabbaus und -verdrängens auf den beiden, der Bezugsgeschwindigkeit einerseits und der Lenkgeschwindigkeit andererseits entsprechenden Abschnitten des Hüllkreises bestimmt, der sich bei einer Rotation des Werkzeugs ergibt.

Stellt man die Änderung der Winkelgeschwindigkeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren über einer Zeitachse graphisch dar, dann ergibt sich je nach der Änderungs­ geschwindigkeit - bei abrupter Änderung - eine mäander­ förmige und - bei stetiger Änderung - eine sinusförmige Kurve, wenn der Grad der Geschwindigkeitsänderung jeweils derselbe ist. Das braucht jedoch nicht so zu sein; denn es ist durchaus auch möglich, phasenweise mit unterschiedlichen Änderungen der Winkelgeschwindig­ keit zu arbeiten. Vorzugsweise findet die Änderung der Winkelgeschwindigkeit jedoch in zeitlich gleichen Intervallen statt, solange die Kurvenfahrt andauert.

Die Lenkwirkung läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren noch dadurch unterstützen, daß zeitlich ver­ setzt, vorzugsweise während des Rotierens mit der Bezugsgeschwindigkeit ein Beschleunigungsschlag oder -schub auf das Bohrgestänge und/oder den Bohrkopf aus­ geübt wird.

Wie das Bohrgestänge, der Bohrkopf und das Abbauwerk­ zeug beschaffen sind, spielt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Rolle; entscheidend ist alleine, daß der Bohrkopf bzw. das am Bohrkopf befindliche Abbau­ werkzeug während der Gestängerotation einen Hüllkreis beschreibt, mithin eine Exzentrizität bzw. eine Asymme­ trie vorhanden ist.

Unter dieser Voraussetzung kommen für das erfindungsge­ mäße Verfahren auch mehrere Werkzeuge infrage, die dem­ gemäß exzentrisch gruppiert sind. Als Abbauwerkzeug kann, je nach Bödenbeschaffenheit auch eine, einen ab­ bauenden Schneidstrahl liefernde, auf der Rotationsach­ se angeordnete Düse dienen.

Besonders geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch eine Vorrichtung mit einem angetriebenen Bohrgestänge aus einem gekrümmten Führungs- bzw. Außen­ rohr und einem im Führungsrohr gelagerten angetriebenen Werkzeug. Das Führungsrohr kann in einem dem Bohrkopf benachbarten Teil abgewinkelt und/oder mit einer Lenk­ fläche versehen sein. Für das Gestänge und das Bohr­ werkzeug bzw. den Bohrkopf eignet sich ein herkömmli­ cher Antrieb, wie er beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 35 03 893 C1 beschrieben ist und Bestandteil dieser Beschreibung sein soll. Als Alternative bietet es sich jedoch an, den Bohrkopf bzw. das Abbauwerkzeug mit Hilfe eines sogenannten Mudmotors hydraulisch anzu­ treiben, dem als Antriebsmedium ein gleichzeitig als Kühlflüssigkeit und/oder Transportmedium für das abge­ baute Erdreich zur Verwendung kommendes flüssiges Medi­ um, beispielsweise eine Bentonit/Wasser-Suspension, zugeführt wird.

Mudmotoren sind jedoch nur begrenzt einsetzbar, weil ihre Leistung vom Druck bzw. der Menge der ihnen zuge­ führten Antriebsflüssigkeit abhängt. Große Drehmomente und Abbauleistungen erfordern daher entsprechend große Flüssigkeitsmengen, die erhebliche Probleme mit sich bringen. Handelt es sich um eine - häufig thixotrope - Bentonit/Wasser-Suspension, dann entstehen hohe Kosten für den Bentonitverbrauch. Außerdem führt der Transport der Suspension durch das Bohrgestänge zu einem starken Verschleiß. Des weiteren können die großen Suspensions- oder Wassermengen zu unerwünschten Ausspülungen oder bei hohem hydrostatischen Druck zu Schäden an der Erd­ oberfläche, beispielsweise an Fahrbahnen, führen, wenn sie im Erdreich verbleiben, oder sie müssen zurückge­ führt werden, was einen entsprechenden Rohrquerschnitt im Bohrgestänge oder einen entsprechenden Ringraum zwi­ schen Bohrgestänge und dem umgebenden Erdreich sowie eine Aufbereitung für die Wiederverwendung des Bento­ nits erfordert. Schließlich erfordern große Flüssig­ keitsmengen entsprechend große Pumpenleistung, was mit hohen Kosten verbunden ist.

Vorteilhafter ist daher ein externer Antrieb des Bohr­ werkzeugs bzw. der Bohrwerkzeuge über ein Gestänge, über das sich große Drehmomente übertragen lassen. Im einfachsten Fall besteht das Bohrgestänge aus einem vorzugsweise hohlen Strang mit einem exzentrisch ange­ ordneten Abbauwerkzeug, das sich beim Drehen des Bohr­ gestänges auf einem Hüllkreis bewegt. Dies kann mit Hilfe eines leicht gebogenen Gestänges oder mit einer Anordnung des Bohrwerkzeugs außerhalb der Gestänge- bzw. Rotationsachse bewirkt werden.

Das Bohrgestänge kann aber auch aus zwei konzentrischen Rohren bestehen, die jeweils einen eigenen Drehantrieb besitzen. Das Innenrohr ist dabei mit dem Bohrkopf bzw. einem Abbauwerkzeug verbunden, während das Außenrohr mit Werkzeugen besetzt oder mit einer Bohrkrone verse­ hen sein kann.

Um den Erdreichabbau und das Abfördern des gelösten Erdreichs zu verbessern, können das Abbauwerkzeug, der Bohrkopf und/oder das Führungsrohr mit Düsen für eine vorzugsweise durch das Innenrohr zugeführte Flüssigkeit versehen sein. Die Flüssigkeit kann zum Kühlen, zum Abfördern des gelösten Erdreichs oder in Gestalt eines scharfen Strahls zum Abbau des Erdreichs dienen.

Die Drehachse des Bohrkopfs bzw. des Abbauwerkzeuges kann exzentrisch in bezug auf die Gestängeachse ange­ ordnet sein, um beim Drehen des Gestänges eine Werk­ zeugbewegung auf dem erwähnten Hüllkreis zu erzeugen.

Das Abfördern des gelösten Erdteichs kann über einen Ringspalt zwischen dem Führungsrohr und dem Erdreich geschehen, wenn der Durchmesser des Abbauwerkzeugs grö­ ßer ist als der Durchmesser des Führungsrohrs. Günsti­ ger ist jedoch ein Abfördern durch das Führungsrohr, wofür sich im Bohrkopf und/oder im Führungsrohr Abraum­ öffnungen befinden müssen. Das Innenabfördern durch das Führungsrohr läßt sich mit Hilfe einer dort angeordne­ ten Förderschnecke und/oder mittels Düsen für eine Flüssigkeit verbessern.

Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, den vorderen Teil des Bohrgestänges verschwenkbar auszubil­ den, um so mit unterschiedlichen Neigungswinkeln arbei­ ten zu können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine für die Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens geeignete Bohrvorrichtung in Aktion,

Fig. 2 ein Bohrgestänge mit abgewinkeltem vorderen Teil und einem Mudmotor,

Fig. 3 einem Ein-Rohr-Gestänge mit exzentrisch ange­ ordnetem Mudmotor,

Fig. 4 ein Doppel-Rohr-Gestänge mit von einem Innen­ rohr angetriebenem exzentrisch angeordnetem Werkzeug,

Fig. 5 ein ähnliches Bohrgestänge, das sich für ein Innenabfördern des gelösten Erdreichs eignet,

Fig. 6 ein Doppel-Rohr-Gestänge mit abgewinkeltem vorderem Abschnitt und

Fig. 7 ein ähnlich beschaffenes Bohrgestänge, dessen vorderer Teil jedoch verschwenkbar ausgebildet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Erdboh­ rung 1 im Erdreich 2 mittels eines aus Einzelrohren bestehenden elastischen Bohrgestänges 3 hergestellt. Am Ende des Bohrgestänges 3 befindet sich ein Bohrkopf 4 mit einer Lenkfläche bzw. Schräge 5, der mit dem Bohr­ gestänge 3 drehfest verbunden ist. Die vordere Kante der Schräge wirkt als Abbauwerkzeug und beschreibt beim Drehen des Gestänges einen Hüllkreis um die Gestänge­ achse. Im Bohrkopf 4 ist ein Sender 6 angeordnet, der drahtlos Daten an einen Empfänger 7 überträgt, die sich auf die Tiefe des Bohrkopfes 4 unter der Erdoberfläche, den Ort des Bohrkopfes 4 im Erdreich, seine Neigung, die Winkellage der Lenkfläche 5 bezüglich der Längs­ achse des Bohrkopfes 4 und gegebenenfalls die Tempera­ tur am Bohrkopf 4 beziehen. Eine Funkverbindung zwi­ schen dem Sender 6 und einem Empfänger 7 ist durch die gestrichelte Linie 8 angedeutet.

Eine weitere Funkverbindung 9 übermittelt die vorer­ wähnten Daten vom Empfänger 7 auf eine Anzeigevorrich­ tung 10 in der Nähe einer am Start 11 angeordneten schlagenden Dreh- und Vorschubeinheit 12. Diese Dreh- und Vorschubeinheit 12 weist einen Drehantrieb 13 für das Bohrgestänge 3, ein das Bohrgestänge 3 beaufschla­ gendes Schlagwerk 14 und einen Vorschubantrieb 15 auf. Das Bohrgestänge 3 ist mit der Dreh- und Vorschubein­ heit über einen Bohrgestängenanschluß 16 gekuppelt.

Von der Anzeigevorrichtung 10 führt eine Kabelverbin­ dung zu einem Schaltkasten 17 mit Bedienungspult, mit­ tels dessen es über je eine Kabelverbindung 18 möglich ist, den Drehantrieb 13, das Schlagwerk 14 und den Vor­ schubantrieb 15 anzusteuern.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung läßt sich auf zwei verschiedene Weisen betreiben. Wird das Bohrge­ stänge 3 drehend und schiebend durch das Erdreich 2 getrieben, entsteht eine gerade Bohrung. Dabei wird die aufgrund der Lenkfläche 5 am Bohrkopf mögliche Ablen­ kung des außermittig wirkenden Bohrkopfes 4 durch das gleichmäßige Drehen des Bohrgestänges 3 neutralisiert.

Eine Kurvenfahrt wird bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung dadurch eingeleitet, daß die Drehbewegung (Winkelgeschwindigkeit) des Bohrkopfes 4 beispielsweise im Bereich der dargestellten Steuerstellung bzw. Win­ kellage der Schrägfläche 5 in bezug auf das Bohrge­ stänge 3 während jeder Drehung kurzfristig auf eine bestimmte Lenkgeschwindigkeit verlangsamt oder in der gegenüber dieser Lage um 180° versetzten Winkellage kurzfristig beschleunigt wird. Auf diese Weise ergibt sich eine nach unten gekrümmte Kurvenbahn, solange diese periodische Geschwindigkeitsänderung stattfindet.

Dieselbe Wirkung läßt sich erzielen, wenn das Bohrge­ stänge aus zwei konzentrischen Strängen besteht und sich an einem der Stränge dort, wo die Lenkfläche 5 in einer Spitze oder Schneide endet, mindestens ein Werk­ zeug befindet, das angetrieben sein kann und sich auf einem Hüllkreis um die Gestängeachse bewegt, wenn der Strang sich dreht, mit dem das Werkzeug verbunden ist. Dies ist beispielsweise möglich mit einem aus zwei kon­ zentrischen Rohren bestehenden Gestänge, bei dem das Innenrohr mit einem exzentrisch angeordneten Werkzeug versehen oder das Außenrohr in einem begrenzten Abschnitt seiner Stirnfläche als Bohrkrone ausgebildet ist.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Bohrgestänge aus einer abgeknickten Bohr­ lanze 19 mit einer Bohrung 20, 21, die zu einem Mudmotor 22 führt, der über die Bohrung 20, 21 mit Antriebsflüs­ sigkeit versorgt wird. Der Mudmotor treibt ein zen­ trisch angeordnetes Abbauwerkzeug 23 mit Düsen 24 an, über welche die Antriebsflüssigkeit austritt, um den Erdreichabbau zu unterstützen und/oder das Abfördern des gelösten Erdreichs über den Ringraum 25 zwischen der Bohrlanze 19 und dem Erdreich 2 zu verbessern.

Die Bohrlanze 19 enthält eine Meß- und Sendeeinheit 26 zum Aufnehmen und Weiterleiten der zum Lenken erforder­ lichen Meßdaten.

Ein weiteres Ein-Rohr-Gestänge 27 ist in Fig. 3 darge­ stellt und enthält einen Mudmotor 28, der über eine Schlauchleitung 29 mit Antriebsflüssigkeit versorgt wird, die den Mudmotor über Düsen 30 eines exzentrisch angeordneten Abbauwerkzeugs 31 verläßt. Das vordere Ende des Bohrgestänges 27 ist mit Werkzeugen 32 besetzt und besitzt eine Lenkschräge 33, die sich bei einer Kurvenfahrt an der ihr benachbarten Wandung des von dem Werkzeug 31 geschaffenen Erdkanals abstützt. Die Kur­ venfahrt findet statt, wenn das Gestängerohr 27 im Bereich der in Fig. 3 dargestellten Winkelstellung­ kurzfristig mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, die sich von der Bezugsgeschwindigkeit positiv oder negativ unterscheidet.

Das Abbauwerkzeug 31 läßt sich entsprechend der Dar­ stellung in Fig. 4 bei einem Doppel-Rohr-Gestänge mit einem Außenrohr 34 auch über ein rohrförmiges Innenge­ stänge antreiben, das aus mehreren, jeweils über Kar­ dangelenke 35 miteinander verbundenen Teilstücken 36, 37, 38 besteht. Die Kardangelenke können entfallen, wenn das Innengestänge hinreichend flexibel ist.

Um das Abfördern des von dem Abbauwerkzeug 31 im Zusammenwirken mit den aus den Düsen 30 austretenden Flüssigkeitsstrahlen gelösten Erdreichs zu verbessern, weist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 das Außen­ rohr 39 des Doppel-Rohr-Gestänges 39, 40 eine Abraumöff­ nung 41 auf und ist das Innenrohr 40 mit Schaufeln 58 besetzt, die das durch die Abraumöffnung 41 in das Außenrohr 39 eintretende Erdreich in Richtung des Bohr­ gestängeantriebs abfördern.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist das Füh­ rungs- bzw. Außenrohr 42 des Bohrgestänges abgewinkelt, während das Innenrohr aus einem Rohrstrang 43 besteht, der über ein Kardangelenk 44 mit einem Innenrohrab­ schnitt 45 in Verbindung steht, der drehfest mit einem Abbauwerkzeug 46 verbunden ist. Der Durchmesser des Abbauwerkzeugs 46 ist größer als der Durchmesser des Führungsrohrs 42 und schafft daher einen Ringraum, über den das gelöste und mit der über Düsen 47 des Abbauwerkzeugs 46 austretenden Flüssigkeit vermischte Erdreich peripher abgefördert wird.

Bei dem Bohrgestänge der Fig. 7 aus einem Führungsrohr 48 und einem damit über ein Gelenk 49 verbundenen Rohr­ abschnitt 50 wird das Abbauwerkzeug 51 über ein Innen­ gestänge 52 angetrieben, das über eine Kupplung 53, beispielsweise in Gestalt einer Vielkeilwelle, und ein Kardangelenk 54 mit der Antriebswelle 55 des Abbauwerk­ zeugs 51 verbunden ist. Ein Bund 56 des Innengestänges 52 ist über eine Schubstange 57 mit dem Rohrabschnitt 50 verbunden und erlaubt beim Längsverschieben des Innengestänges 52 ein Verschwenken des Rohrabschnitts 50. Auf diese Weise läßt sich der Abknickwinkel des Rohrabschnitts 50 und damit der Durchmesser des geraden Abschnitts einer Erdbohrung sowie der Krümmungsradius bei einer Kurvenfahrt stufenlos einstellen.

Allen Ausführungsbeispielen ist das eine gemeinsam, daß sich bei einer im wesentlichen gleichmäßigen Bewegung des in bezug auf die Drehachse des Gestänges exzen­ trisch angeordneten Abbauwerkzeugs auf einem Hüllkreis um die Drehachse ein gerader Bohrabschnitt und bei einem Rotieren mit vorzugsweise regelmäßig pulsierender Winkelgeschwindigkeit eine Kurvenfahrt ergibt, deren Krümmungsradius von der Geometrie des Bohrgestänges und/oder des Bohrwerkzeugs sowie der Geschwindigkeits­ abweichung im Verhältnis zur Bezugsgeschwindigkeit abhängt.

Claims (18)

1. Verfahren zum Richtungsbohren mit Hilfe einer Bohr­ vorrichtung mit

• 1. einem Gestänge und
• 2. einem sich auf einer Kreisbahn bewegenden Abbauwerkzeug, bei dem
• 3. das Abbauwerkzeug beim Geradeausbohren mit im wesentlichen konstanter Winkelgeschwindigkeit bewegt und
• 4. die Winkelgeschwindigkeit beim Kurvenbohren periodisch geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelgeschwindigkeit je Umdrehung des Abbauwerkzeuges einmal in einem bestimmten Winkelbe­ reich geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während der Kurvenfahrt die Winkelge­ schwindigkeit in zeitlich gleichen Intervallen geän­ dert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zeitlich versetzt zu der Geschwindigkeitsänderung ein Beschleunigungsschlag oder -schub auf das Gestänge ausgeübt wird.

5. Verfähren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungsschlag oder -schub in die Phase der höheren Winkelgeschwindigkeit fällt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem angetriebenen Bohrgestänge (3, 19, 27; 34; 39, 42, 48, 50) und mindestens einem exzentrisch zur Bohr­ achse angeordneten angetriebenen Abbauwerkzeug (4; 23; 31; 46; 51).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Bohrgestänge aus einem abgewinkelten oder gekrümmten Führungsrohr (19, 42) und einem im Füh­ rungsrohr gelagerten angetriebenen Abbauwerkzeug (23, 46).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (3) aus zwei konzentrischen Rohren (39, 40; 42, 43) besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (36, 37, 38; 40; 52) angetrieben sowie mit einem Abbauwerkzeug (31, 46, 51) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbauwerkzeug (23, 31, 46) mit Düsen (24, 30, 47) für eine durch das Innenrohr (36, 37, 38; 40; 45) zugeführte Flüssigkeit versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbauwerkzeug (23, 31) von einem Mudmotor (22, 28) angetrieben und die Antriebsflüssigkeit durch das Gestänge (19, 27) zugeführt wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (19; 42) im vorderen Teil abgewinkelt ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Abbau­ werkzeugs (31) exzentrisch angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (27, 34) oder Abbauwerkzeug (4) mit einer Lenkfläche (5, 33) versehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Außenrohrs (34, 39, 42, 48) mit Abbauwerkzeugen (31, 32, 46, 51) besetzt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (39) mit mindestens einer Abraumöffnung (41) versehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß im Gestänge (39) eine Förderschnecke (40, 58) und/oder Düsen für eine Flüssigkeit zum Abfördern des Erdreichs angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (48) gelenkig mit einem dem Abbauwerkzeug (51) benach­ barten Rohrabschnitt (50) verbunden ist.