DE19729809C1

DE19729809C1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Bohrlochverzweigungen

Info

Publication number: DE19729809C1
Application number: DE19729809A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr Bayer
Original assignee: FLOWTEX TECHNOLOGIE IMPORT VON
Current assignee: FLOWTEX TECHNOLOGIE GMBH & CO. KG, 76275 ETTLINGEN
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2017-07-12
Also published as: WO1999002815A1; WO1999002815A8; AR040618A1; EP0993540B1; EP0993540A1; ES2175750T3; US6325164B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen von Bohrlochverzweigungen in Lockergestein.

Bei der Verlegung von Netzleitungen im Straßenbereich werden große Hauptleitungen beziehungsweise Netzleitungstrassen erstellt, aus denen beim gleichzeitigen Bau von Hausanschlußleitungen Nebenleitungen mit geringerem Durchmesser abzweigen.

Stand der Technik

Das Aufgraben der Straßen zum Verlegen von Hausanschlußleitungen beziehungsweise das Erstellen von Abzweiggruben im Straßenbereich führt in belebten Straßen zu erheblichen Verkehrsbehinderungen und insbesondere in hochwertigen Straßendecken zu statisch nachteiligen Eingriffen durch nachträgliche Setzungserscheinungen oder aber durch das Eindringen von Feuchtigkeit im Übergangsbereich zwischen ursprünglichem und ausgebessertem Straßenbelag mit der Gefahr, daß es zu Frostaufbrüchen kommt. Zudem müssen die Hausanschlüsse im Bereich der Wasserverteilung, Erdgasverteilung wie auch für die Verlegung von Stromleitungen oder Telekomleitungen jeweils unabhängig voneinander durchgeführt werden, wodurch sich die Beschädigung der Straßen wie auch die Verkehrsbehinderungen weiter verstärken.

Im Bereich der Erdölbohrtechnik entstand mit der Erschließung der Nordsee und der Nutzung teurer Bohrplattformen der Zwang, mehrere Bohrungen von einer der Bohrplattformen auszuführen. Dieses sogenannte Multilateral-Drilling wurde daher zum festen Begriff im Offshore-Bereich. Während die ersten Multilateral- Bohrungen noch benachbarte, jeweils jedoch eigene Einstiegsbohrlöcher benutzten, entstanden daraus Techniken unter Verwendung von einem einzigen Einstiegsbohrloch, von dem aus mehrere abgelenkte Bohrungen ausgeführt werden. Bei der sogenannten Whipstock-Technik werden die von der Einstiegsbohrung abgelenkten, seitlichen, horizontalen Auslenkungen verwendet, um Kohlenwasserstoff-Lagerstätten horizontal zu durchfahren.

Die Verwendung der Whipstock-Technik wird unter Verwendung eines orientierbaren, hochpräzisen Whipstocks und eines Bohrsystems mit Schraubenmotor und mindestens zwei Gelenkstellen oder Schraubenmotoren aus Titan ohne Gelenkstellen und Stabilisatoren im Bohrgestänge durchgeführt. Im Bereich der Abzweigung muß eine feste Bohrlochwandung vorhanden sein, die gegebenenfalls zementiert sein muß und häufig auch durch das Einschieben einer Abzweigarmatur stabilisiert ist.

Die im Stand der Technik bekannten Verfahren einer Bohrlochverzweigung fanden bislang nur im großen Maßstab der Ölförderung, Erdölgas- oder Erdgasförderung und entweder im Fels oder im Bereich vorbetonierter Abzweigungsstellen statt. Daher sind die bekannten Techniken nicht für das Erstellen von Bohrlochverzweigungen im Bereich von Netzleitungen im Straßenbereich anwendbar, weil hier Lockergestein vorliegt.

Die SU 17 89 640 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen von Bohrlochverzweigungen mit einem Pilotbohrkopf und einem daran angebrachten Bohrgestänge und einer Öffnung am Umfang der Bohrvorrichtung nahe dem Pilotbohrkopf. Mittels eines Ablenkrohres ist ein Innenbohrkopf aus der Bahn des Pilotbohrkopfes ablenkbar.

Die US 5,115,872 beschreibt eine Vorrichtung zum richtungsgesteuerten Bohren, bei dem ein Innenbohrkopf aus einer Öffnung im Bohrgestänge nahe dem Pilotbohrkopf aus der Bahn des Pilotbohrkopfes abzweigt. Hierfür ist eine Schrägfläche vorgesehen, welche die Ablenkung des Innenbohrkopfes bewirkt. Die Pilotbohrung kann entweder vertikal, horizontal oder geneigt verlaufen.

Das Verfahren zum Herstellen einer Bohrlochverzweigung gemäß der US 5,115,872 wird ausgeführt, indem eine Pilotbohrung durch den Vortrieb eines Bohrgestänges mit Pilotbohrkopf in dem Bereich einer herzustellenden Bohrlochverzweigung erstellt wird, ein Innenbohrkopf im Inneren des Bohrgestänges des Pilotbohrkopfes vorgerückt wird und auf ein Ablenkteil im Pilotbohrkopf auffährt, wodurch eine abzweigende Bohrung durch das Vorrücken des Innenbohrkopfes durch eine Öffnung im Pilotbohrkopf hindurch erstellt wird.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen von Bohrlochverzweigungen zu entwickeln, die in Lockergestein durchführbar sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Bohrvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen von Bohrlochverzweigungen mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen voll verlaufsgesteuerten Pilotbohrkopf mit einem daran angebrachten Bohrgestänge so auszubilden, daß dieser eine Öffnung am Umfang sowie ein Ablenkteil im Inneren des Pilotbohrkopfes aufweist. Des weiteren sind am Pilotbohrkopf Austrittsöffnungen für eine versteifend wirkende Bohrsuspension vorgesehen. Im Inneren des Bohrgestänges des Pilotbohrkopfes ist ein Innenbohrkopf in Längsrichtung bewegbar und durch das Ablenkteil aus der Bahn des Pilotbohrkopfes ablenkbar. Durch das Herausfördern einer gleitend und versteifend wirkenden Bohrsuspension aus den Austrittsöffnungen im Pilotbohrkopf wird das die Pilotbohrung umgebende Lockergestein lokal verfestigt, um die Verzweigungsstelle zu stabilisieren.

Durch die Verwendung eines voll verlaufsgesteuerten Vortriebs des Pilotbohrkopfes kann die Pilotbohrung dem gewünschten Trassenverlauf der Hauptversorgungsleitungen folgen und der Innenbohrkopf nach dem Ablenken aus der Bahn des Pilotbohrkopfes die Bohrungen für die Hausanschlußleitungen erstellen.

Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die übrigen Ansprüche gekennzeichnet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Innenbohrkopf voll verlaufsgesteuert. Dies besitzt den Vorteil, daß bei komplexen Trassenführungen der gewünschte Verlegepfad erstellt werden kann oder bei der Verlegung von Hausanschlußleitungen zu Gebäuden, die in einer größeren Entfernung zur Netzleitungstrasse liegen, eine zielgenaue Bohrung der Anschlußleitungen möglich ist.

Vorzugsweise ist die Öffnung im Pilotbohrkopf durch ein verschiebbares, z. B. drehbares Abdeckelement verschließbar. Durch das Vorsehen eines derartigen Abdeckelements wird verhindert, daß während des Vortriebs des Pilotbohrkopfes Gestein in die Öffnung eintritt und sich in dieser verkeilt oder möglicherweise während des nachfolgenden Herausförderns einer versteifend wirkender Bohrsuspension aus den Bohrkopfdüsen diese in den Pilotbohrkopf eindringen und sich ein stark verfestigtes Gefüge im Inneren des Pilotbohrkopfes bilden kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind das Ablenkteil im Pilotbohrkopf sowie die dem Ablenkteil zugeordnete Öffnung gezielt und in Längsachse des Pilotbohrkopfes drehbar. Dies besitzt den Vorteil, daß beliebige Richtungen der abzweigenden Bohrung relativ zur Längsachse des Pilotbohrkopfes hergestellt werden können.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befinden sich zusätzliche Seitendüsen am Umfang des Bohrkopfes, wobei die Seitendüsen ferngelenkt aktivierbar sind. Dies besitzt den Vorteil, daß die versteifend wirkende Bohrsuspension gezielt in das die Pilotbohrung umgebende Lockergestein gefördert werden kann und zudem der Austritt von Bohrsuspension nur dann stattfindet, wenn sich der Pilotbohrkopf im Bereich einer geplanten Verzweigungsstelle befindet. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die aus den Bohrkopfdüsen am vorderen Ende des Bohrkopfes austretende Flüssigkeit gezielt dahingehend ausgewählt werden kann, daß das umgebende Gefüge gelockert wird und daher einen schnellen Vortrieb des Pilotbohrkopfes gestattet, während die versteifend wirkende Bohrsuspension nur im Hinblick auf die gewünschte Verfestigung von Lockergestein ausgewählt wird und lediglich bei Bedarf aus den Seitendüsen am Umfang des Bohrkopfes austritt.

Vorzugsweise weist das Ablenkteil eine Schrägfläche mit einer rinnenförmigen Ausgestaltung auf. Das Vorsehen einer Schrägfläche, die auch in Form einer Auffahrrampe zusätzlich gekrümmt sein kann, gestattet das bequeme Ablenken des Innenbohrkopfes wie auch Innenbohrgestänges aus der Bahn des vorhandenen Pilotbohrkopfes. Das zusätzliche Vorsehen von Rinnen bietet dem Innenbohrkopf, sowie auch dem Innenbohrgestänge nach einer erfolgten Abzweigung des Innenbohrkopfes, eine seitliche Führung.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Innenbohrkopf mehrere Gelenkstellen auf, die einen engen Bohrradius ermöglichen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich der Innenbohrkopf bis zu einem Zielbereich vorrücken und eine Nebenleitung am Gestänge des Innenbohrkopfes anbringen, woraufhin das Gestänge bis in die Nähe der Pilotbohrung zurückgezogen wird. Dieser Verfahrensschritt ist dahingehend von Vorteil, daß nicht nur die zum Erstellen von Anschlußleitungen erforderlichen Bohrungen geschaffen werden, sondern das Zurückziehen des Gestänges des Innenbohrkopfes gleichzeitig dazu verwendet wird, die gewünschte Nebenleitung einzuziehen.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren zusätzlich den Schritt des Einziehens einer Hauptleitung in die Pilotbohrung sowie des Herstellens von Rohrverzweigungen durch das abschnittsweise Aufbohren der Hauptleitung und das Verbinden der Nebenleitung mit der Hauptleitung. Diese zusätzlichen Verfahrensschritte ermöglichen die vollständige Verlegung sowohl der Hauptleitung in der Netzleitungstrasse wie auch der abzweigenden Hausanschlußleitungen. Indem die Hauptleitung jeweils im Bereich der nahe der Hauptleitung angeordneten Nebenleitungen aufgebohrt wird, lassen sich die Hauptleitung sowie die im Bereich einer Aufbohrung befindliche Nebenleitung durch geeignete Maßnahmen miteinander verbinden.

Vorzugsweise geschieht das Verbinden der Nebenleitung mit der Hauptleitung durch das Überstülpen eines Rohrstutzens über die Nebenleitung und das dichte Anbringen des Rohr-Nebenstutzens an der Nebenleitung und an der Hauptleitung.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Rohrroboter zum Herstellen der Rohrverzweigungen eingesetzt. Dieser Rohrroboter kann die Position der Nebenleitungen (physikalisch) erfassen, die Hauptleitung im Bereich der Nebenleitungen jeweils abschnittsweise aufbohren und die Nebenleitungen in einer geeigneten Weise mit den Hauptleitungen verbinden, wobei hierbei das oben angesprochene Überstülpen von Rohrstutzen über die Nebenleitungen zum Einsatz gelangen kann. Wenn das bevorzugte Verfahren des Überstülpens eines Rohrstutzens über eine Nebenleitung zur Anwendung gelangt, so besteht die Möglichkeit, daß der Rohrstutzen sowie die Neben- und Hauptleitung durch eine lokale Erwärmung miteinander verschweißt werden und abschließend diejenigen Teile des Rohrstutzens, die in die Hauptleitung hineinragen, vom Rohrroboter entfernt, z. B. abgefräst werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Ziehteil aus Metall jeweils an dem in Einzugsrichtung vorderen Ende der Nebenleitungen angebracht und die Position der Nebenleitungen durch die Ortung des Ziehteiles mittels eines Metalldetektors erfaßt. Dies stellt eine sehr einfache Möglichkeit dar, einerseits das Einziehen der Nebenleitungen unter Verwendung eines Ziehteiles aus Metall zu erleichtern und das in unmittelbarer Nähe zur Hauptleitung angeordnete Ziehteil anschließend dazu zu verwenden, die genaue Position der Nebenleitungen festzustellen, um ein automatisiertes Verbinden der Nebenleitung mit der Hauptleitung zu ermöglichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines möglichen Verlaufs der Pilotbohrung sowie von drei beispielhaften Abzweigbohrungen ist,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Bohrkopfes in teilweisem Aufbruch mit einem abzweigenden Innenbohrkopf darstellt,

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Rohrroboters in einer Hauptleitung ist, die das Verbinden von Nebenleitungen mit der Hauptleitung verdeutlicht, und

Fig. 4a bis 4c die Abfolge des Verbindens einer Hauptleitung mit einer Nebenleitung darstellen.

In den nachfolgenden Fig. 1 bis 4c werden jeweils gleiche Bauelemente mit gleichen Referenzziffern bezeichnet.

In Fig. 1 ist der mögliche Verlauf einer Pilotbohrung sowie von Abzweigbohrungen schematisch dargestellt. In einer Pilotbohrung 12 befindet sich ein unten genauer beschriebener Pilotbohrkopf 14, der richtungssteuerbar ausgeführt ist und somit eine voll verlaufsgesteuerte Netzleitungstrasse 16 erstellen kann. Die Pilotbohrung 12 wird von der Oberfläche aus durch eine kleine Eintrittsöffnung (nicht dargestellt) in das Erdreich ausgeführt, wobei ein Bohrlafettengerät zur Anwendung gelangen kann, das im Rahmen der Flowtex-Technologie den Fachkreisen bekannt ist. Alternativ kann die Pilotbohrung 12 selbstverständlich auch von einer Startgrube aus erstellt werden. Während des Vorschubs des Bohrkopfes 14 entlang der geplanten Netzleitungstrasse 16 kann jeweils die genaue Position des Pilotbohrkopfes 14 unter Verwendung eines Ortungsgerätes von der Oberfläche aus erfaßt werden. Die Position des Bohrkopfes kann auch vom Bohrkopf durch das Bohrgestänge zum Bohrgerät übertragen werden. Im Bereich der Verlegung von Netzleitungen im Straßenbereich müssen gleichzeitig Hausanschlußleitungen erstellt werden, die durch die Auffahrung von Abzweigbohrungen 18 aus der Netzleitungstrasse 16 heraus erstellt werden. Derartige Hausanschlußleitungen können Wasserleitungen, Stromleitungen oder aber Leitungen zur Erdgasverteilung sein, vorrangig handelt es sich jedoch um Telekommunikationsleitungen.

Die Abzweigbohrungen 18 führen zu den gewünschten Abnehmern 20 oder weiteren Verteileinrichtungen, die von dem Verlauf der Netzleitungstrasse 16 entfernt sind und somit durch die Abzweigbohrungen 18 von der Pilotbohrung 12 aus erreicht werden. Da es sich bei der Verlegung von Netzleitungen im Straßenbereich in der Regel um einen Bereich mit Lockergestein 22 handelt, werden beim Herstellen der Bohrlochverzweigungen 24 lokale Verfestigungsbereiche 26 gebildet, um das Bodengefüge im Bereich der Abzweigung zu verfestigen.

Wie insbesondere aus dem Verlauf der Abzweigbohrung 18a ersichtlich ist, werden auch die Abzweigbohrungen unter Verwendung eines voll verlaufsgesteuerten Bohrverfahrens ausgeführt, damit zum einen speziellen Bedürfnissen bezüglich des Verlaufs der Abzweigbohrungen Rechnung getragen werden kann und zum anderen im Rahmen einer Ortung eines Innenbohrkopfes eine möglicherweise erforderliche Richtungskorrektur vorgenommen werden kann und der Innenbohrkopf zielgenau dem Abnehmer 20 zugeführt werden kann.

Die Pilotbohrung 12 endet vorzugsweise in einer Zielgrube, von der aus nach dem Abschluß der Pilotbohrung sowie dem Erstellen der Abzweigbohrungen 18 eine Hauptleitung (nicht dargestellt) während des Zurückziehens des Pilotbohrkopfes in die Pilotbohrung 12 eingezogen wird. In gleicher Weise können, nachdem die Abzweigbohrungen 18 jeweils den Abnehmer 20 erreicht haben, ebenfalls während des "Rückwärtsganges" des Gestänges des Innenbohrkopfes Nebenleitungen (nicht dargestellt) in die Abzweigbohrungen 18 bis in unmittelbare Nähe zur Pilotbohrung 12 eingezogen werden. Wie später eingehend erläutert wird, lassen sich im Rahmen einer abschließenden Betätigungsabfolge die eingezogenen Nebenleitungen mit der ebenfalls eingezogenen Hauptleitung dicht verbinden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Pilotbohrkopfes mit einem abzweigenden Innenbohrkopf. Der Pilotbohrkopf 14 gestattet das Herstellen voll verlaufsgesteuerter Bohrungen und besitzt hierzu eine Steuerfläche 28, die durch eine Drehung des Pilotbohrkopfes 14 um seine Längsachse 54 eine Ablenkung des Pilotbohrkopfes 14 gestattet, wobei sich enge Kurvenradien erzielen lassen. Auf dem Kopfende 30 des Pilotbohrkopfes 14 befinden sich nach vorne und/oder auch nach hinten gerichtete Bohrkopfdüsen 32, aus denen ein oder mehrere Schneidstrahlen 34 unter hohem Druck austreten, um das umgebende Gestein zu lösen und den Vortrieb des Bohrkopfes zu ermöglichen.

Zusätzlich sind am Bohrkopf 14 Austrittsöffnungen 36 für eine versteifend wirkende Bohrsuspension vorgesehen. Die Austrittsöffnungen 36 befinden sich an der Mantelfläche des im wesentlichen zylinderförmigen Pilotbohrkopfes und sind vorzugsweise als Düsen ausgebildet, um das Injizieren von versteifend wirkenden Bohrsuspensionen in den die Pilotbohrung 12 umgebenden Bereich 26 (siehe Fig. 1) zu gestatten. Die Austrittsöffnungen beziehungsweise Austrittsdüsen 36 können ferngelenkt sein, d. h. vom Bedienungspersonal aktiviert werden, so daß die versteifend wirkende Bohrsuspension nur im unmittelbaren Bereich der Verzweigungsstellen aus dem Pilotbohrkopf 14 gefördert wird. Das Öffnen und Schließen der Austrittsöffnungen kann beispielsweise durch ferngesteuert betätigbare Magnetventile erfolgen; alternativ könnte die Öffnungsordner auch über einen stoßartigen Puls durch die Bohrsuspension übermittelt werden.

Im Pilotbohrkopf 14, der durch ein Gewinde 38 mit dem Bohrgestänge 40 des Pilotbohrkopfes verbunden ist, befindet sich eine Öffnung 42, aus der ein Innenbohrkopf 44 austreten kann. Der Innenbohrkopf 44 und das zugehörige Bohrgestänge besitzen einen geringeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Pilotbohrkopfes 14 wie auch Innendurchmesser des Bohrgestänges 40, so daß der Innenbohrkopf 44 sowie das daran befestigte Bohrgestänge 46 des Innenbohrkopfes durch das Bohrgestänge 40 sowie den Pilotbohrkopf 14 hindurchtreten können. Der Innenbohrkopf 44 besitzt Gelenkstellen 48, damit dieser im Bereich der später beschriebenen Ablenkung in einem engen Kurvenradius von der Längsachse des Pilotbohrkopfes 14 abzweigen kann.

Unterhalb der Öffnung 42 befindet sich ein Ablenkteil 50, das eine Schrägfläche 52 aufweist, die entweder in der in Fig. 2 dargestellten Ansicht eine Gerade darstellen kann, d. h. die Neigung der Schrägfläche 52 zur Längsachse 54 des Pilotbohrkopfes 14 ist konstant, oder aber auch einen gekrümmten Verlauf besitzen kann. Durch das Vorsehen einer rinnenartigen Neigung der Schrägfläche 52 des Ablenkteiles 50 nach innen (nicht dargestellt), kann zusätzlich eine seitliche Führung des Innenbohrkopfes 44 sowie des Bohrgestänges 46 des Innenbohrkopfes erreicht werden. Die Öffnung 42 wie auch das unterhalb der Öffnung angeordnete Ablenkteil 50 sind vorzugsweise um die Längsachse 54 des Pilotbohrkopfes drehbar, so daß eine beliebige Abzweigungsrichtung im vollständigen 360-Grad-Bereich um die Längsachse 54 des Pilotbohrkopfes erzielt werden kann.

Vorzugsweise ist die Öffnung 42 durch ein geeignetes Abdeckelement, wie beispielsweise ein Fenster, verschlossen, wobei das Fenster bei Bedarf durch ein Verschieben in Längsrichtung des Bohrkopfes, oder aber durch ein Drehen um die Längsachse 54 des Pilotbohrkopfes in eine Öffnungsstellung verschoben werden kann, damit der Innenbohrkopf 44 aus dem Pilotbohrkopf 14 austreten kann. Das Fenster dient dazu, das Eindringen von Gestein während des Vorschubs des Pilotbohrkopfes 14, aber auch das Eindringen der versteifend wirkenden Bohrsuspension in das Innere des Pilotbohrkopfes zu verhindern.

Der Innenbohrkopf 44 ist ebenfalls dazu geeignet, eine voll verlaufsgesteuerte Abzweigbohrung zu erstellen und weist eine Steuerfläche 56 sowie Bohrkopfdüsen 58 am Kopfende des Innenbohrkopfes auf, durch die Schneidstrahlen 60 austreten können.

Im folgenden sollen die Arbeitsschritte beim Herstellen von Bohrlochverzweigungen in Lockergestein erläutert werden.

Nach dem voll verlaufsgesteuerten Auffahren der Pilotbohrung wird im Bereich einer geplanten Verzweigungsstelle der Vorschub des Pilotbohrkopfes gestoppt und der Bohrlochabschnitt der Pilotbohrung verfestigt. Dies geschieht entweder durch das Herausfördern einer versteifend wirkenden Bohrsuspension aus den Bohrkopfdüsen, oder aber durch das Herausfördern der versteifend wirkenden Bohrsuspension aus den zusätzlich zuschaltbaren Seitendüsen im Bohrkopfbereich. Versteifend wirkende Mittel können beispielsweise sein: nicht quellfähige Tone, Bindemittel auf Zement- oder Kalkbasis, gemahlener Ölschiefer, Wachse, Harze oder chemische Injektivstoffe mit verfestigender oder klebender Wirkung.

Nachfolgend wird im Pilotbohrkopf die Öffnung 42 freigelegt, indem ein möglicherweise über der Öffnung angeordnetes Austrittsfenster in eine Öffnungsstellung verschoben wird. Die Öffnung 42 wie auch das Ablenkteil 50 werden in der gewünschten Richtung angeordnet, indem diese um die Längsachse 54 des Pilotbohrkopfes gedreht werden.

Anschließend wird ein Innenbohrkopf 44 mit angeschlossenem Innenbohrgestänge 46 in das vorhandene Pilotbohrgestänge 40 hereingefahren und der Innenbohrkopf zum Ablenkteil 50 vorgeschoben. Durch die gezielte Lenkung des Innenbohrkopfs 44 gegen die Schrägfläche 52 des Ablenkteils 50 wird der Innenbohrkopf 44 abgelenkt und gegen die ausgesteifte Bohrlochwand gerichtet. Anschließend erfolgt das gerichtete Hineinbohren des Innenbohrkopfs 44 in die verfestigte Bohrlochwandung. Nach dem Durchdringen des verfestigten Lockergesteines erfolgt der weitere Vorschub des Innenbohrkopfes im Lockergestein, das die Abzweigbohrung 18 umgibt.

Wenn der Pilotbohrkopf die geplante Nebenstrecke, d. h. die Abzweigbohrung 18 bis zur Hausanschlußstelle 20 zurückgelegt hat, werden an dem somit erreichten Zielpunkt Produktrohrleitungen, vorzugsweise aus Polyethylen oder Polypropylen, an den Innenbohrkopf angekoppelt und anschließend das Innenbohrgestänge 46 mit dem angehängten Produktrohr bis zum Hauptbohrgestänge 40 zurückgezogen. Die Befestigung des Produktrohres am Innenbohrkopf kann durch das Vorsehen geeigneter Ziehteile geschehen, die an dem in Einzugrichtung vorderen Ende des Produktrohres befestigt sind und ein Ankoppeln des Produktrohres am Innenbohrkopf gestatten. Wenn das Ziehteil des Produktrohres, d. h. der einzuziehenden Nebenleitung, in unmittelbare Nähe zur Pilotbohrung 12 gelangt ist, wird das Produktrohr ausgeklinkt und der Innenbohrkopf wieder aus dem Bohrgestänge 40 des Pilotbohrkopfes zurückgezogen, damit dieser bis zu der nächsten geplanten Verzweigungsstelle vorrücken kann. Anschließend wird der Innenbohrkopf in das Bohrgestänge des Pilotbohrkopfes zurückgezogen, der Pilotbohrkopf zur nächsten Verzweigungsstelle aufgefahren und dort wieder der Vortrieb gestoppt. Daraufhin wiederholen sich die oben genannten Arbeitsschritte bis ein weiteres Produktrohr mit dem Ziehkopf in unmittelbarer Nähe zur Pilotbohrung 12 eingezogen worden ist.

Wenn sämtliche im Bereich einer Haupttrasse geplanten Abzweigungen hergestellt und jeweils in diese ein Produktrohr eingezogen worden ist, wird der Pilotbohrkopf 14 bis zu seinem Zielpunkt, d. h. bis zu einer Zielgrube, verfahren und am Pilotbohrkopf 14 oder aber Bohrgestänge 40 der Pilotbohrvorrichtung ebenfalls eine Produktrohrleitung eingezogen, während das Bohrgestänge 40 der Pilotbohrvorrichtung in Richtung des Startpunktes der Pilotbohrung zurückgezogen wird.

Wenn die Haupt- und Nebenleitungen jeweils in die Pilotbohrung und Abzweigbohrungen eingezogen sind, müssen die Hauptleitungen und Nebenleitungen miteinander verbunden werden. Dies kann, wie in Fig. 3 dargestellt ist, durch die Verwendung eines Rohrroboters in der Hauptleitung durchgeführt werden.

In Fig. 3 sind die eingezogene Hauptleitung 62 sowie die Nebenleitungen 64 jeweils dargestellt, wobei sich an dem der Hauptleitung 62 zugewandten Ende der Nebenleitungen 64 jeweils ein Ziehteil 66 aus Metall befindet. Im Inneren der Hauptleitung 62 befindet sich ein Rohrroboter 68, der mit einem Inspektionskopf 70 ausgestattet ist, der die Detektion von Metall gestattet und somit exakt die Position angeben kann, an der sich das jeweilige Ziehteil 66 angrenzend an die Hauptleitung 62 befindet. In einem unabhängigen Verfahrensschritt oder aber mit dem Rohrroboter 68 verbunden befindet sich ein Fräsroboter 72, der mit einem Fräskopf 74 versehen ist und im Bereich der Ziehteile 66 die Hauptleitung aus Polyethylen oder Polypropylen mit einer Öffnung versieht, welche die künftige Einbindestelle darstellt.

Anschließend wird, wie in der Abfolge der Fig. 4a bis 4c dargestellt ist, das Metallziehteil 66 mit der daran verbundenen Nebenleitung 64 in die Hauptleitung 62 eingezogen und anschließend ein flexibles Verbindungsstück 76 aus Polyethylen oder Polypropylen über die Nebenleitung 64 übergestülpt. Das Verbindungsstück 76 ist vorzugsweise mit innenliegenden Heizdrahtwendeln versehen, die ebenfalls unter Verwendung eines geeigneten Rohrroboters, beispielsweise eines Handhabungsroboters, durch Stromanlegen erwärmt werden können, so daß die Hauptleitung mit der Nebenleitung verschweißt wird.

Es besteht auch die Möglichkeit, anstelle des Verbindungsstückes Kunststoffmasse der Gestalt zu extrudieren, daß bei Abkühlung/Aushärtung ein vollständig verbindendes, lückenfreies Übergangsstück entsteht.

Nachfolgend wird, wie in Fig. 4c dargestellt ist, der in die Hauptleitung hineinragende Teil, der aus Nebenleitung 64, Verbindungsstück 76 sowie Ziehteil 66 besteht, abgetrennt und die metallischen Bestandteile mittels eines Magneten oder eines Kollektorgerätes eingesammelt. Abschließend wird das Hauptrohr innen gründlich gereinigt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des Verfahrens zum Herstellen von Bohrlochverzweigungen liegt darin, daß einerseits der Pilotbohrkopf wie auch der Innenbohrkopf jeweils das Herstellen voll verlaufsgesteuerter Bohrungen gestatten und zudem das Verfahren im Bereich von Lockergestein möglich ist, indem dieses im Bereich der geplanten Verzweigungsstellen gezielt verfestigt wird. Schließlich gestattet das Verfahren das Einziehen von Haupt- und Nebenleitungen und das Verbinden der Haupt- und Nebenleitungen miteinander, so daß eine vollständig grabenlose Verlegung von Netzleitungen im Straßenbereich beim gleichzeitigen Bau von Hausanschlußleitungen durch Auffahrung von Abzweigungsbohrungen aus der Netzleitungstrasse heraus möglich ist.

Claims

1. Bohrvorrichtung zum Herstellen von Bohrlochverzweigungen in Lockergestein umfassend:

1. einen Pilotbohrkopf (14) mit einem daran angebrachten Bohrgestänge (40), wobei
2. der Pilotbohrkopf (14) eine Öffnung (42) am Umfang; und
3. ein Ablenkteil (50) im Inneren des Pilotbohrkopfes (14) aufweist; und
4. einen Innenbohrkopf (44), der in Längsrichtung des Pilotbohrkopfes (14) bewegbar ist und durch das Ablenkteil (50) und durch die Öffnung (42) hindurch aus der Bahn (54) des Pilotbohrkopfes (14) ablenkbar ist.

dadurch gekennzeichnet, daß

1. der Pilotbohrkopf voll verlaufsgesteuert ist; und
2. Austrittsöffnungen (34; 36) für eine versteifend wirkende Bohrsuspension aufweist.

2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbohrkopf (44) voll verlaufsgesteuert ist.

3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (42) im Pilotbohrkopf (14) durch ein verschiebbares Abdeckelement verschließbar ist.

4. Bohrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkteil (50) sowie die dem Ablenkteil zugeordnete Öffnung (42) gezielt um die Längsachse (54) des Pilotbohrkopfes (14) drehbar sind.

5. Bohrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend:

1. zusätzliche Seitendüsen (36) am Umfang des Pilotbohrkopfes (14); wobei
2. die Seitendüsen (36) ferngelenkt aktivierbar sind.

6. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkteil (50) eine Schrägfläche (52) mit einer rinnenförmigen Ausgestaltung aufweist.

7. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pilotbohrkopf (14) und der Innenbohrkopf (44) jeweils eine schräg verlaufende Steuerfläche (28, 56) sowie Bohrkopfdüsen (30, 58) für Bohrsuspension unter hohem Druck aufweisen.

8. Verfahren zum Herstellen von Bohrlochverzweigungen in Lockergestein, umfassend die Schritte:

a) Erstellen einer Pilotbohrung durch den voll verlaufsgesteuerten Vortrieb eines Bohrgestänges mit Pilotbohrkopf in den Bereich einer herzustellenden Bohrlochverzweigung;
b) Ausbringen von versteifend wirkender Bohrsuspension aus dem Pilotbohrkopf;
c) Vorrücken eines Innenbohrkopfes im Inneren des Bohrgestänges des Pilotbohrkopfes;
d) Auffahren des Innenbohrkopfes auf ein Ablenkteil im Pilotbohrkopf; und
e) Erstellen einer abzweigenden Bohrung durch das Vorrücken des Innenbohrkopfes durch eine Öffnung im Pilotbohrkopf hindurch.

9. Verfahren nach Anspruch 8, weiter umfassend vor dem Schritt (d):

1. Ausrichten des Ablenkteils in die gewünschte Richtung der abzuzweigenden Bohrung relativ zur Längsachse des Pilotbohrkopfes.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, weiter umfassend die Schritte:

a) Vorrücken des Innenbohrkopfes bis zu einem Zielbereich und Anbringen einer Nebenleitung am Gestänge des Innenbohrkopfes oder des Bohrkopfes; und
b) Zurückziehen des Gestänges des Innenbohrkopfes und Einziehen der Nebenleitung bis in die Nähe der Pilotbohrung.

11. Verfahren nach Anspruch 10, zusätzlich umfassend den Schritt:

a) Einziehen einer Hauptleitung in die Pilotbohrung; und
b) Herstellen von Rohrverzweigungen durch das abschnittsweise Öffnen der Hauptleitung und Verbinden der Nebenleitung mit der Hauptleitung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Nebenleitung mit der Hauptleitung durch das Überstülpen oder vor-Ort-Extrudierens eines Rohrstutzens über die Nebenleitung und das dichte Anbringen des Rohrstutzens an der Nebenleitung und an der Hauptleitung ausgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, umfassend den Schritt:

1. Einbringen eines Rohrroboters zum Herstellen der Rohrverzweigungen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, weiter umfassend:

1. Anbringen eines Ziehteiles aus Metall an dem in Einzugsrichtung vorderen Ende der Nebenleitung; und
2. Erfassen der Position der Nebenleitung durch die Ortung des Ziehteiles mittels eines Metalldetektors.