DE2748961A1

DE2748961A1 - Tiefbohr-vorrichtung

Info

Publication number: DE2748961A1
Application number: DE19772748961
Authority: DE
Inventors: Sven Halvor Johansson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-11-05
Filing date: 1977-11-02
Publication date: 1978-05-11
Also published as: DK490577A; SE7612371L; BE860483A; US4120368A; AT358506B; SE414806B; AU3036577A; PL201922A1; DD132803A5; JPS5366802A; FR2370162A1; NO773799L; GB1580468A; ATA787177A; FI773263A; AU511185B2

Description

Tiefbohr-Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Tiefbohr-Vorrichtung, deren Bohrkopf unmittelbar von einem Druckluftmotor angetrieben ist und mit einer sich im wesentlichen Über die gesamte Bohrlochlänge erstreckenden, aus Leitungsabschnitten bestehenden Steigleitung in Verbindung steht, welche die Abluft des Druckluftmotors aufnimmt und am oberen zur Atmosphäre offenen Leitungsende wieder abgibt.

Kurzfassung

Ein bis in den luftundurchlässigen gewachsenen Fels zu vertiefendes Bohrloch weist eine luftdichte Auskleidung und in ihrem oberen Bereich eine Luftschleuse auf, unter welcher das Bohrloch unter Druck gesetzt wird. Eine Steigleitung, die aus voneinander lösbaren Le&ingsabschnitten besteht, erstreckt sich durch das gesamte Bohrloch und ist am oberen Ende zur Atmosphäre geöffnet. Am unteren Ende der Steigleitung befindet sich ein Bohrkopf, welcher mit einer Teleskopverbindung angeschlossen ist und dessen Bohrmeißel mit einem Druckluftmotor angetrieben wird, dessen Luftauslaß in die Steigleitung einmündet und dessen Drucklufteinlaß außerhalb der Steigleitung in das Bohrloch hineinführt. Entlang der Steigleitung sind mit Abstand

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fernsteuerbare Stell- und Stützvorrichtungen mit den einzelnen Leitungsabschnitten verbunden. Jede dieser Vorrichtung weist einen pneumatischen Antrieb auf, dessen Drucklufteinlaß mit dem Bohrloch in Verbindung steht und dessen Luftauslaß in die Steigleitung einmündet. An diesen Vorrichtungen sind Greifer vorgesehen, die mit Reibungskraft die Bohrlochwandung beaufschlagen, um die Steigleitung an einer Bewegung zu hindern, oder sie zum Anheben und Absenken des Bohrkopfes auf- und abbewegen können. Der Bohrschmant wird in die Steigleitung eingesaugt und an der Erdoberfläche mit der Abluft des Druckluftmotors und der pneumatischen Antriebe herausgeblasen.

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Bohren von sehr tiefen Bohrlöchern in die Erde und betrifft insbesonder die Druckluftversorgung des Bohrkopf-Druckluftmotors am Grunde besonders tiefer Bohrlöcher und ferner auch Vorrichtungen,mit denen der Bohrkopf, beispielsweise zum Auswechseln der Bo hrmeißel,leicht angehoben und abgesenkt werden kann.

Bei bekannten Tiefbohr-Vorrichtungen enthält der Bohrkopf einen Bohrmeißel und einen Druckluftmotor, welcher unmittelbar den Bohrmeißel antreibt, wobei der Motor am unteren Ende des aufzubohrenden Bohrloches angeordnet ist und seine Druck luft über eine Rohr- oder Schlauchleitung erhält, die zur Bohrlochmündung an der Erdoberfläche führt. Wenn der Bohrmeißel verschlissen ist und ersetzt werden muß, zieht man den Bohrkopf vom Boden des Bohrloches mit Hilfe der Rohrleitung heraus.

Bei solchen Bohrvorrichtungen ist die maximal zu erreichende Bohrtiefe dadurch beschränkt, daß die Rohrleitung unter ihrem Eigengewicht zerreißt , sobald eine bestimmte Länge über schritten wird. Die Länge, bei der ein solches Zerreißen auf tritt, läßt sich als Zerreißlänge bezeichnen und ist definiert durch die Formel:

τ Τ

L₅ =- ,

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wobei L_s die Zerreißlänge, T die Zugfestigkeit des Leitungsmaterials und ρ die Materialdichte ist. Für eine Leitung in einer guten Stahlkonstruktion liegt die Zerreißlänge geringfügig über 6000 Meter .

Die deutsche Patentschrift 96 092 aus dem Jahre 1098 offenbart eine Tiefbohrvorrichtung, bei der ein Druckluftmotor in fester Kopplung mit einem Bohrmeißel am unteren Ende des Bohrloches von einer Luftauslaß- oder Steigeleitung abgestützt wird, die sich in dem Bohrloch nach oben erstreckt. Druckluft aus einer Druckluftquelle in der Nähe der Bohrlochmündung wurde dem unten befindlichen Motor über eine kleinere Druckleitung zugeführt, die sich entlang der erwähnten Steigeleitung erstreckt, wobei die Abluft des Motors, welche über die Steigleitung abgeführt wird, auch den Bohrschmant mitnimmt, der von dem Bohrmeißel abgearbeitet worden ist. Obwohl eine solche Anordnung sich von konventionellen Bohrvorrichtungen durch die Verwendung von zwei Leitungen unterscheidet, die nebeneinander im Bohrloch verlaufen, ergibt sich für die zwei Leitungen zusammen offensichtlich dieselbe Zerreißlängenbeschränkung, die eine der Leitungen allein hat. Aus diesem Grunde kann die Tiefbohrvorrichtung nach der vorgenannten deutschen Patentschrift nur ein Bohrloch bohren, das keine größere Tiefe aufweist, als andere vorbekannte Tiefbohrvorrichtungen.

Die USA-Patentschriften 2 946 578, 3 185 225 und 3 827 512 offenbaren unterschiedlich ausgestaltete Felsbohrvorrichtungen, bei denen in jedem Falle eine fernsteuerbare Vorrichtung unmitte bar mit dem Bohrkopf gekuppelt ist, um den Bohrkopf entlang des Bohrloches zu bewegen oder an einer solchen Bewegung zu hindern. In jedem Falle weist die Stell- und Haltevorrichtung Greifer auf die an der Wandung des Bohrloches angreifen und von einem fernsteuerbaren Strömungsmittelmotor betätigt werden. Wenn man die Greifer in einer stationären Lage hält, so daß diese an der Bohrlochwandung angreifen, verhindern sie eine Bewegung der Stell- und Haltevorrichtung. Wenn man die Greifer zur Ver-

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stellung betätigt, beaufschlagen die Greifer die Bohrlochwandung in kriechender oder kletternder Weise, so daß der Bohrkopf entlang des Bohrloches wandert. Das Druckmittel wurde den Druckmittelraotoren des Bohrkopfes und der Bewegungs- und Haltevorrichtung mittels einer Leitung oder eines Schlauches zugeführt, der zu einer an der Bohrlochmündung befindlichen Druckmittelquelle führt. Solche Vorrichtungen sind in der Lage, relativ kurze Bohrlöcher zu erzeugen. Beim Tiefbohren konnten jedoch die Bewegungs- und Haltevorrichtungen nicht mehr verwendet werden , um den Bohrkopf zwischen Bohrlochmündung und Bohrlochboden zu bewegen, da eine Verbindung zwischen den Vorrichtungen und der Druckluftquelle aufrechterhalten werden muß, wenn man die Vorrichtungen auf- und abbewegt. Aus diesem Grunde mußten für diesen Zweck andere Werkzeuge verwendet werden, beispielsweise zusätzliche Kabel.

Bohrvorrichtungen, die in der Lage sind, Bohrlöcher zu erzeugen, deren Tiefe erheblich größer ist als die Zerreißlänge einer von der Erdoberfläche herunterführenden Leitung, geben die Möglichkeit, geothermische Energie freizusetzen, die man auch in nicht vulkanischen Gebieten in größeren Tiefen findet. In ein solches Tiefbohrloch läßt sich ein geschlossenes Leitungssystem installieren, das bis in die kristallinen und homogenen primären Felsformationen hineinführt, um dort mit Wasser oder einem ähnlichen flüssigen Wärmeaustauschmedium Wärme aus der Felsformation abzuführen und zur Erdoberfläche zu bringen, wo man diese Wärmeenergie ausnutzen kann. Zu diesem Zweck muß jedoch das Bohrloch auf eine bisher noch nicht erreichte Tiefe vorgetrieben werden, da der geschätzte Temperaturanstieg in solchem gewachsenen Fels etwa 30° C/km beträgt. Man geht davon aus, daß zur Gewinnung von geothermische: Energie Bohrlochtiefen von mehr als 10.000 Metern erreicht werden müssen, dies entspricht dem doppelten der Zerreißlänge einer hängenden Stange oder Rohrleitung.

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Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem und offenbart eine Bohrvorrichtung, die in der Lage ist, in sehr große Tiefen der Erde vorzustoßen, so daß man die geothermische Energie in der Tiefe primärer Felsformationen auswerten kann.

Somit liegt die Hauptaufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Bohrvorrichtung zur Erzeugung von Bohrlöchern in einer bisher nicht als möglich angesehenen Tiefe, wobei die Bohrvorrichtung einen Bohrkopf mit Bohrmeißel und unmittelbar gekoppelten pneumatischen Antriebsmotor enthält und ferner auch Mittel vorgesehen sind, um den Bohrkopf in dem Bohrloch auf und ab zu bewegen, ohne daß es dazu einer Stange, eines Rohres oder Kabels bedarf, welches im Bohrloch nach unten führt und allein den Bohrkopf von der Erdoberfläche austrägt. Ferner soll dabei dem Druckluftmotor Druckluft zugeführt werden, ohne daß es hierzu erforderlich ist, beim Austausch verschlissener Bohrmeißel an einer Vielzahl von Stellen einen Druckluftschlauch oder eine Druckluftleitung zu unterbrechen und wieder zu verbinden, wenn man den Bohrkopf im Bohrloch auf und ab bewegt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung einer Tiefbohrvorrichtung, bei der kontinuierlich der Bohrschmant vom Boden des Bohrloches beseitigt wird, wenn der Bohrvorgang fortschreitet.

Die vorgenannte Aufgab« wird erfindungsgemäß bei einer Tiefbohr- Vorrichtung der einleitend genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens der untere Abschnitt des Bohrloches außerhalb der Steigleitung als eine geschlossene mit Druckluft gespeiste Kammer ausgebildet ist, in die der Lufteinlaß des Bohrkopf-Druckluftmotors und auch die Lufteinlässe einer Mehrzahl von Stütz- und Stellvorrichtungen einmünden, welche im wesentlichen in regelmäßigen Abständen zwischen Steigleitungsabschnitten vorgesehen sind und mit fernsteuerbaren, ihre Abluft in die Steigleitung abgebenden pneumatischen Antrieben

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an ihnen angebrachte Greifer betätigen, mit denen die Steigleitung einschließlich Bohrkopf gegenüber der Bohrlochwand abstützbar oder nach oben oder unten bewegbar ist. Sämtliche Stütz- und Stellvorrichtungen arbeiten gemeinsam, um die Steigleitung abzustützen bzw. auf- oder ab zu bewegen. Die Beseitigung des BohrSchmantes vom Boden des Bohrloches erfolgt mit Hilfe eines Saugrohres , dessen Einlaß in der Nähe des Bohrmeißels vorgesehen ist und in das Innere der Steigleitung einmündet. Um das Bohrloch unter Druck zu setzen, wird dieses in seinem oberen Bereich mit einer Luftschleuse abgedichtet, durch die die Steigleitung gleitend hindurch bewegt werden kann. Die Druckluftzufuhr erfolgt über eine Druckluftquelle, die an der Erdoberfläche vorgesehen ist und über Leitungen mit der Luftschleuse und mit dem Bohrloch unterhalb der Luftschleuse in Verbindung steht.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, in der die Erfindung beispielsweise anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles dargestellt ist.

Die einzige Figur dieser Anmeldung ist ein Vertikalschnitt durch ein sehr tiefes Bohrloch, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch weiter zu vertiefen ist.

In der beigefügten Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein tiefes vertikal gerichtetes Bohrloch von kreisförmigem Querschnitt, welches durch die äußeren Felslagen und auch einen erheblichen Teil der darunter gelegenen Primärformation von gewachsenem Fels 1a hindurchführt. Zum Bohren dient ein Bohrkopf 4, der am Grunde des Bohrloches arbeitet und einen Druckluftmotor 12 enthält, der unmittelbar mit vier zusammenwirkenden Bohrmeißeln 3 gekoppelt ist. Einzelheiten des Bohrkopfes k sind nicht dargestellt, da dieser in üblicher Weise ausgebildet ist.

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Vom Bohrkopf k führt durch das Bohrloch 1 eine aus Stahl bestehende Steigleitung 7 nach oben, welche am oberen Ende in der Nähe der Erdoberfläche 6 zur Atmosphäre 5 geöffnet ist. Vorzugsweise liegt das obere Ende der Steigleitung 7 etwas oberhalb der Erdoberfläche . Wie sich noch aus der späteren Beschreibung ergeben wird, handelt es sich bei der Steigleitung 7 um eine Luftauslaßleitung , über die auch der von den Bohrmeißeln 3erzeugte Bohrschmant zur Erdoberfläche 6 gefördert wird.

Die Steigleitung 7 besteht aus miteinander verbundenen stählerne Leitungsabschnitten , die vorzugsweise untereinander gleich sind und auch die gleiche Länge habe* Einzelheiten der Verbindungen zwischen den einzelnen Leitungsabschnitten 7a sind nicht dargestellt, da hier verschiedene an sich bekannte Verbindungen möglich sind.

Bestimmte Leitungsabschnitte in regelmäßigen Abständen entlang der Steigleitung 7 sind mit Stütz- und Stellvorrichtungen 8 verbunden. Einzelheiten einer solchen Stütz- und Stellvorrichtung offenbart die am gleichen Tage eingereichte Patentanmeldung des Anmelders, welche die schwedische Priorität vom 5. November 1976 aus der schwedischen Patentanmeldung 76 12 372-0 beansprucht. Aus diesem Gitnde sind die Vorrichtungen 8 mehr oder weniger schematisch in der beigefügten Zeichnung dargestellt. Grundsätzlich ist jede der Stütz- und Stellvorrichtungen 8 mit einer Anzahl von Greifern 8a versehen, die mit Reibungskraft die Bo hrlochwandung beaufschlagen können und sich mit ferngesteuerten pneumatischen Antrieben 9 betätigen lassen. Wenn die Greifer 8a einer Vorrichtung 8 ausgefahren und stationär gehalten werden, beaufschlagen sie die Bohrlochwand,um die Vorrichtung 8 und den mit ihr verbundenen Leitungsabschnitt gegen eine Relativbewegung zur Bohrlochwandung zu halten. Mit definierten Steuersignalen, bei denen es sich

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um entlang der Steigleitung 7 übertragene Schallsignale handeln kann, lassen sich (nicht dargestellte) pneumatische Ventile betätigen, mit denen die pneumatischen Antriebe 9 einer jeden Vorrichtung 8 im Bohrloch so betätigt v/erden, daß deren Greifer 8a die Bohrlochwandung in Art einer Krjach- oder Kletter-Bev/egung beaufschlagen. Auf diese Weise tragen die gemeinsam betätigten Vorrichtungen 8 die Steigleitung entlang des Bohrloches nach oben oder unten, je nachdem welche Kennung das übertragene spezielle Signal hat. Es verstellt sich, daß die pneumatischen Antriebe 12 des Bohrkopfes h in ähnlicher Weise gesteuert werden können, um die Bohrmeißel in Bewegung zu setzen oder anzuhalten.

Wie nachfolgend noch ausführlicher zu erläutern, erhalten der Druckluftmotor 12 des Bohrkopfes k und die pneumatischen Antriebe 9 der verschiedenen Stütz- und Stellvorrichtungen ihre Druckluft dadurch, daß man das Bo hrloch selbst außerhalb der Steigleitung 7 unter Druck setzt. Die Druckluftversorgung den Bohrkopf-Druckluftmotors 12 geschieht über einen Lufteinlaß 1Λ, der lediglich außerhalb der Steigleitung 7 in das Innere des Bohrloches einmündet. Jeder der pneumatischen Antriebe 9 hat ebenfalls einen Lufteinlaß 13, der in ähnlicher Weise in das Bohrloch einmündet. Wenn auch nicht im einzelnen dargestellt, versteht es sich, daß vor den Lufteinlässen 13 und lh geeignete Filter und Abdeckungen vorgesehen werden , um Staub und Schmutz von den pneumatischen Antrieben fernzuhalten und die Lufteinlässe gegen herabfallendeί Gestein und dergleichen zu schützen. Der Luftauslaß 11 des Druckluftmotors 12 und die Luftauslässe 10 der verschiedenen pneumatischen Antriebe 9 stehen mit dem Inneren der Steigleitung 7 in Verbindung.

Aus der bisherigen Beschreibung ist erkennbar, daß die Steigleitung 7 , gleichgültig ob diese stationär im Bohrloch gehalten oder· auf oder ab bewegt wird, an einer Mehr-

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zahl von auseinandergelegenen Stellen entlang der Leitungslänge von den Vorrichtungen 8 abgestützt und getragen wird, da die letzteren an der Bohrlochwandung angreifen. Demzufolge ergibt sich keine freie Länge der Steigleitung, die an irgendeiner Stelle durch nicht abgestütztes Eigengewicht bis in die Nähe des Zerreißpunktes beansprucht wird.

Zwischen dem unteren Ende der Steigleitung 7 und dem Bohrkopf 4 befindet sich eine Teleskopverbindung 7b, welche die Möglichkeit gibt, den Bohrkopf gegenüber der Steigleitung innerhalb festgelegter Grenzen auf und ab zu bewegen. Beim Bohrvorgang, bei dem die Steigleitung 7 gegenüber dem Bohrloch in einer festen Lage gehalten wird, arbeitet sich der Bohrkopf 4 nach unten bis in eine Stellung voran, in der die Teleskopverbindung 7b vollständig gestreckt ist. Ist dies der Fall, werden die pneumatischen Antriebe 9 der Vorrichtungen 8 eingeschaltet, um die Steigleitung 7 so weit abzusenken, daß die Teleskopverbindung 7b vollständig zusammengeschoben ist. Nun geht der Bohrvorgang stufenweise jeweils entsprechend der Auszugslänge der Teleskopverbindung 7b weiter.

Wenn der Bohrkopf 4 aus dem Bohrloch entnommen werden soll, beispielsweise wenn Bohrmeißel auszuwechseln sind, schaltet man die Vorrichtungen 8 so ein, daß sie die Steigleitung 7 innerhalb des Bohrloches nah oben bewegen, wobei dann auch der Bohrkopf 4 mit der Steigleitung 7 nach oben gezogen wird, da dieser an der Teleskopverbindung 7b hängt. Zum Absenken des Bohrkopfes in das Bohrloch wird die Arbeitsweise reversiert, so daß die Vorrichtungen 8 die Abwärtsbewegung der Steigleitung 7 mit dem Bohrkopf wieder nach unten bewegen.

Verständlicherweise werden beim Anheben der Steigleitung 7 die einzelnen Leitungsabschnitte 7a am oberen Ende abge-

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nommen, sobald das untere Ende eines Leitungsabschnittes ausreichend hoch über der Erdoberfläche liegt. Wird der Bohrkopf in das Bohrloch abgesenkt, verbindet man wieder die einzelnen Leitungsabschnitte 7a jeweils mit dem oberen Ende des bereits eingefahrenen Steigleitungsabschnittes, sobald die Verbindungsstelle etwas oberhalb der Erdoberfläche liegt. Hierbei werden auch Leitungsabschnitte mit den Stütz- und Stellvorrichtungen 8 in regelmäßigen Abständen in die Steigleitung 7 eingefügt, wenn man diese nach unten bewegt.

Das Bohrloch 1 besteht aus einem oberen Bohrlochabschnitt 15, der durch aufliegende Felsformationen 17 hindurchführt, und aus einem unteren Bohrlochabschnitt 16, der vollständig innerhalb des dichten homogenen gewachsenen Felsens 19 liegt. Die Felsformationen 17, durch die der obere Bohrlochabschnitt 15 hindurchführt, enthält die oberen Lagen der primären Felsformationen 1a , welche porös sein können und oft mit Wasser gefüllten Rissen 18 versehen sind. Der Fels, über den sich der untere Bohrlochabschnitt 16 erstreckt, ist dicht, homogen und praktisch luftdicht aufgrund des erheblichen Druckes, den die darüber liegenden Felsschichten erzeugen. Der obere Bohrlochabschnitt 15 , welcher sich über die ersten 2.000 rieter Tiefe erstreckt und auch noch einen geringen Weg bis in die homogene Felsformation 19 hineinführt, wird mit einem etwas größeren Durchmesser gebohrt als der untere Bohrlochabschnitt 16. Hier ist jedoch eine luftdichte Auskleidung vorgesehen, deren Innendurchmesser gleich dem Durchmesser des unteren Bohrlochabschnittes 16 ist. Eine solche Auskleidung kann in an sich bekannter Weise aus Stahlblechröhren 21 bestehen, die von einem geschütteten Betonring 20 umgeben sind. Zum Bohren des oberen Bohrlochabschnittes 19 von größerem Durchmesser kann mit gleichem Gerät und in gleicher Weise vorgegangen werden, wie es in der zuvor erwähnten deutschen

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Patentschrift 96 092 beschrieben ist.

Wenn der untere Bohrlochabschnitt 16 auf eine erhebliche Tiefe v/eiterzubohren ist, versieht man die Mündung des Bohrloches mit einem abdichtenden Verschluß, der vorzugsweise in Art einer Luftschleuse 22 bekannten Aufbaues ausgebildet ist. Der ganz oben liegende Abschnitt des Bohrloches mit einem erheblich vergrößerten Durchmesser wird mit einer Stahlblechverkleidung versehen, die mit armiertem Beton 23 abgestützt ist, um eine Schleusenkammer zu bilden. Die Schleusenkammer kann an ihrem unteren Ende mit einer Gruppe von Schleusentoren 24 verschlossen werden, so daß sich ein luftdichter Abschluß zwischen der Schleusenkammer und dem übrigen Teil des darunter liegenden Bohrloches ergibt. Eine zweite Gruppe von Schleusentüren 25 am oberen Ende der Luftschleuse sorgen im verschlossenen Zustand dafür, daß die Schleusenkammer gegenüber da? Atmosphäre 5 abgesperrt wird. Die Gruppen von Schleusentüren 24, 25 lassen sich unabhängig voneinander öffnen und schließen. Zur Türbetätigung eignen sich (nicht dargestellte) Kolbenzylinderanordnungen. Jede Gruppe von Schleusentüren beaufschlagt im geschlossenen Zustand dichtend die Steigleitung 7 derart, daß die letztere durch die Schleusentüren hindurch auf und ab gleiten kann. Im offenen Zustand ermöglichen die Schleusentüren einen freien Durchgang des Bohrkopfes 4 oder einer der Stütz- und Stellvorrichtungen 8.

Unterhalb der Luftschleuse wird das Bohrloch mittels einer an der Erdoberfläche vorgesehenen Druckluftquelle , beispielsweise einem Kompressor oder einer Pumpe unter Druck gehalten. Von der Druckluftquelle 26 führt eine Leitung mit einem Absperrventil 29 zum Bohrloch eben unterhalb der unteren Schleusentoren 24. Um die Luftschleusenkammer unter Druck zu setzen, führt eine zweite Druckluftleitung 27 mit

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einem Absperrventil 30 von der Druckluftquelle 26 zur Schleusenkammer . Eine weitere Leitung 32 mit einem Absperrventil 31 führt von der Schleusenkammer zur Atmos Sphäre und dient dazu, die Schleusenkammer zu belüften.

Wenn die Steigleitung 7 in das Bohrloch abgesenkt wird, werden immer dann, v/enn es nötig ist, den Bohrkopf 4 oder eine der Vorrichtungen 8 in die Luftschleuse einzuführen, die oberen SchleusentUren 25 geöffnet. Bevor man die oberen Schleusentüren 25 öffnet, wird verständlicherweise die Schleusenkammer belüftet, indem man das Auslaßventil 31 in der Belüftungsleitung 32 öffnet. Immer wenn die oberen Schleucentüren offen sind, bleiben die unteren Schleusentüren geschlossen, so daß der Luftdruck im Bohrloch aufrechterhalten bleibt. Sobald der Bohrkopf 4 oder eine der Vorrichtungen 8 sich vollständig innerhalb der Schleusenkammer befinden, werden die oberen Schleusentüren 25 geschlossen, um dann die Schleusenkammer durch Schließen des Auslaßventiles 31 und Öffnen des Ventiles 30 in der Druckleitung 27 unter Druck zu setzen. Sobald ein Druckausgleich zwischen der Schleusenkammer und dem darunter befindlichen Bohrloch erreicht ist, öffnet man die unteren Schleusentüren 24 , so daß man den Bohrkopf 4 oder die Vorrichtung 8 aus der Schleusenkammer heraus weiter nach unten bewegen kann. Während der Aufwärtsbewegung der Steigleitung 7 wird der Schleusenvorgang reversiert„ Auf diese Weise sorgt die Luftschleuse dafür, daß im wesentlichen im Hauptteil des Bohrloches kein Druckluftverlust auftritt, wenn man den Bohrkopf 4 oder die Vorrichtungen 8 ins Bohrloch über die Luftschleuse einführt, oder wieder herausnimmt.

Der Abstand zwischen den beiden Gruppen von Schleusentüren und 25 ist ausreichend groß, um den Bohrkopf 4 oder eine Vorrichtung 8 durch die Luftschleuse hindurch nach oben oder

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unten zu bewegen, ohne daß man die Steigleitungsbewegung unterbrechen muß für die Schließ- und Öffnungsbewegungen der Schleusentüren. Die Bedeutung des schnellen und wirkungsvollen Anhebens und Absenkeno des Bohrkopfes ergibt sich daraus, daß die Bohrmeißel 3 beim Bohren bis auf 10.000 Meter Tiefe etwa 30 Mal gewechselt werden müssen.

Wenn das Bohrloch unter Druck steht, bildet das Innere der Steigleitung 7 praktisch eine Vakuumquelle. Besondere Saugleitungen 12a , die mit dem Inneren der Steigleitung in Verbindung stehen, sind im unteren Steigleitungsteil in der Nähe der Bohrmeißel 3 vorgesehen, um das von den Bohrmeißeln gelockerte Material abzusaugen. Dieses Material wandert durch die Steigleitung nach oben tind wird von der Abluft mitgeführt, die von dem pneumatischen Bohrkopf-Druckluftmotor 12 und den pneumatischen Betätigungsvorrichtungen der verschiedenen Stüt£- Ühä Steil vorrichtungen 8 kommt. Diese Abluft und das Voii iktr »itgeführte Material verläßt das obere Ende der Steigleittttig 7 bei 33. Verständlicherweise ist es vorzuziehen* däfi tlifc Luft beim Austritt zunächst durch einen nicht därge stelltest fc^löii-Sepärätör hindurchgeht, der den Schmutz fetitf ernt $ fefevör «Üe Luft in die Atmosphäre abgegeben tfi£th Öer Drück iü item Bohrloch wird auf einem im wesentliche* *Öä$iäÄh fiöfeüi frirt mittels des Luftkompressors 26 gehäiieiij lielfehfei· Üt ifriiiSprechenden Steuerungen versehen ist. bii ^orter^aiäiii lAiftschleuse verhindert einen Drucklüftverlust >, Wetiii UJtt iökrkbpf 4 und die Vorrichtungen ins Bohrloch abgesenkt oder aus diesem heraus bewegt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung ist erkennbar, daß die vorliegende Erfindung das Problem der Erzeugung von Bohrlöchern von mehr als 6.000 Meter Tiefe löst, und zwar mit einer einfachen und wirkungsvollen Vorrichtung,

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die dar, Bohren schnell und billig ermöglicht.

Fachleute wissen, daß die vorliegende Erfindung auch abweichend von dem vorstehend beschriebenen Beispiel realisiert werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Tiefbohr-Vorrichtung, deren Bohrkopf unmittelbar von einem Druckluftmotor angetrieben ist und mit einer sich im v/esentlichen über die gesamte Bohrlochlänge erstreckenden, aus Leitungsabschnitten bestehenden Steigleitung in Verbindung steht, welche die Abluft des Druckluftmotors aufnimmt und am oberen zur Atmosphäre offenen Leitungsende wieder abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der untere Abschnitt (16) des Bohrloches (1) außerhalb der Steigleitung (7) als eine geschlossene mit Druckluft gespeiste Kammer ausgebildet ist, in die der Lufteinlaß (14) des Bohrkopf-Druckluftmotors (12) und auch die Lufteinlässe (13) einer Mehrzahl von Stütz- und Stellvorrichtungen (8) einmünden, welche im wesentlichen in regelmäßigen Abständen zwischen Steigleitungsabschnitten (7a) vorgesehen sind und mit fernsteuerbaren, ihre Abluft (10) in die Steigleitung (7) abgebenden pneumatischen Antrieben (9 an ihnen angebrachte Greifer (8a) betätigen, mit denen die Steigleitung (7) einschließlich Bohrkopf (4) gegenüber der Bohrlochwand (1) abstützbar oder nach oben oder unten bevregbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Bohrkopf (4) am unteren Ende der Steigleitung (7) mittels einer Teleskopverbindung (7h) begrenzt axial beweglich angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der die Steigleitung (7) umgebenden druckluftgespeisten Kammer des Bohrloches (1) im Bereich der oberen luftdurchlässigen Felsformationen (17) mit einer abdichtenden Ummantelung (20,21) versehen ist und daß das obere Ende der Kammer oberhalb des Druckluftanschlusses (27,28) einen Verschluß (24,25) aufweist, durch den die Steif leitung (7) axial verschiebbar ist.

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OfUOfNAL INSPECTED

Vorrichtung nach Anspru ί 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß als Schleuse (22) ausgebildet ist und aus zwei Gruppen von unabhängig voneinander bedienbaren Türen (24,25) besteht, durch die die Steigleitung (7) axial verschiebbar ist, daß die Schleuse (22) eine größere axiale Lange hat als der Bohrkopf (4) und die Stütz- und Stellvorrichtungen (8) und daß die Schleuse (22) unabhängig von dem darunter befindlichen Bohrloch (1) vmter-Druck-setzbar und belüftbar ist.

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