DE3000239C2 - Einrichtung zur Herstellung zielgerichteter Bohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung zielgerichteter Bohrungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Insbesondere im Bergbau dienen solche Einrichtungen dazu, Bohrungen möglichst dicht an das vorbestimmte Ziel heranzubringen und sind für Aufschlüsse, aber auch als Versorgungs- oder Rettungsbohrungen von besonderer Bedeutung.

Die Erfindung geht aus von einer vorbekannten Einrichtung der eingangs bezeichneten Art (Veröffentlichung »20 Jahre Gemeinschaftsforschung des Steinkohlenbergbaus«, herausgegeben von der Bergbau-Forschung GmbH, 1978, S. 42). In der vorbekannten Einrichtung wird die Bohrung fortlaufend durch Ausschwenken der auf dem Außenrohr gelagerten Steuerleisten korrigiert. Dabei werden die Steuerleisten wie die Stangen eines Regenschirmes einzeln aus- und eingefahren. Das ermöglichen die hydraulisch beaufschlagten Zylinder, die nach Maßgabe der Ausschläge des Neigungsmessers gesteuert werden. Die vorbekannte Einrichtung wird mit Energie aus der Bohrlochspülung versorgt. Da die Bohrlochspülung unter hohem Druck steht und Fremdkörper enthält, ergeben sich u. a. Abdichtungsprobleme, die nur schwer beherrschbar sind. Dabei beschränkt sich die vorbekannte Einrichtung auf die Zielbohrstange selbst, so daß Kontrollmöglichkeiten über den Verlauf der Bohrung nicht gegeben sind.

Es ist allerdings eine mit stehendem Bohrgestänge arbeitende Bohrturbine bekannt (DE-AS 1116 166), die von der Spülflüssigkeit angetrieben wird und ihrerseits einen hydraulischen Druckerzeuger antreibt, der mit einer eingebauten Batterie zusammenwirkt Dabei dient ein Pendel zur Feststellung der Abweichungen von der vorgegebenen Bohrrichtung und zur Steuerung hydrau- - lisch beaufschlagbarer Korrekturzylinder mit elektrischen Ventilen. Da aber auf diese Weise die Energie der Einrichtung von der Bohrlochspülung abhängig ist, ergeben sich hieraus entsprechende Schwierigkeiten. Eine Oberprüfungsmöglichkeit des Bohrlochverlaufes

ic ist auch bei dieser Einrichtung nicht gegeben.

Aus der Technik des Horizonialbohrers mit stehendem Gestänge oder einer gestängelosen Bohreinrichtung, bei der der Antrieb der Bohrwerkzeuge mit einem im Bohrloch mitgeführten Motor erfolgt, ist es bekannt, vorzugsweise zwischen dem Bohrwerkzeugeantrieb und einer bei gestängelosen Einrichtungen dieser Art notwendigen Vorschubeinheit eine Steuereinheit anzuordnen, mit der die Bohrung in eine vorgegebene Richtung abgelenkt werden kann (US-PS 38 88 319, 4i 64 871). Die Korrektur einer solchen Horizontalbohrung erfolgt über eine Lagesteuerung mit Hilfe einer auf den Stoß der Bohrung wirkenden Ablenkeinrichtung, die zu diesem Zweck in der Bohrung entsprechend der gewünschter. Bohrrichtung orientiert werden muß.

Daher sind solche Bohreinrichtungen für das Bohren mit einer Bohrkrone, die über ein Drehbohrgestänge vom Bohrlochmund aus angetrieben wird, nicht brauchbar. Die elektrohydraulische Steuereinheit der vorbekannten Bohreinrichtung läßt sich mit ihren Steuerelementen in oder außerhalb der Bohrung unterbringen und ist mit einer von der Bohrlochspülung unabhängigen Energieversorgung ausgerüstet, kann aber nicht mit einer Zielbohrstange der als bekannt vorausgesetzten Art betrieben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs als bekannt vorausgesetzten Art zu schaffen, welche es ermöglicht, den Bohrverlauf vom Steuerstand der Bohreinrichtung aus zu kontrollieren und diesen außerdem automatisch zu korrigieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruches.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung steuert sich die Zielbohrstange selbsttätig mit der Energie des drehenden Bohrgestänges, die durch die Relativdrehung von Innen- und Außenrohr der Zielbohrstange gewonnen und in elektrische Energie für die Druckerzeugung und für die Betätigung der elektrisch schaltbaren Magnetventile umgesetzt wird. Dabei wird eine Unterbrechung der hydraulischen Energieversorgung in den Bohrpausen durch den Hydrospeicher ausgeschlossen. Der Verlauf der auf diese Weise automatisch gesteuerten Bohrung wird durch die von dem Neigungsmesser gelieferten Werte auf den Bohrstand kontrolliert, von dem aus andererseits Maßnahmen zur Korrektur der Bohrung eingeleitet werden können. Kontrolle und Steuerung können dabei abschnittsweise in den Bohrpausen erfolgen, in denen Erschütterungen oder andere Fehlerquellen entfallen, jedoch sind diese Vorgänge auch während des Bohrens durchführbar.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung benutzt elektrische Neigungsmesser in kreuzweiser Anordnung. Anders als bei den vorbekannten Pendeln können auf diese Weise Fehlmessungen leichter vermieden und vom Steuerstand aus auch leichter ermittelt und durch korrigierendes Eingreifen ausgeschaltet werden.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Verlaufen der Bohrung durch die beliebig oft zu wiederholende Kontrolle und entsprechende Gegenmaßnahmen leicht ermittelt und ausgeschaltet werden kann. Dadurch lassen sich erhebliche Kosten und zusätzliche Bohrzeiten vermeiden. Die automatische Korrektur der Abweichungen der Bohrung aus der vorgegebenen Bohrrichtung bei gleichzeitiger Kontrolle des Bohrlochverlaufes vom Bohrstand aus stellt einen weiteren Vorteil der Erfindung dar, weil die dazu erforderlichen Meß- und Regelorgane auch in den Bohrpajsen betrieben wuden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Zielbohrstange, teilweise im Schnitt.

Wie aus der weitgehend schematisierten Darstellung nach F i g. 1 zu ersehen ist, besteht die Zielbohrstange 1, die in den Bohrgestängestrang eingesetzt ist, im wesentlichen aus dem inneren drehbar gelagerten Teil 3 und dem äußeren feststehenden Teil 4. Mittig durch die Zielbohrstange ! führt der Spülkanal 22, über den die nicht dargestellte Bohrkrone mit Spülflüssigkeit versorgt wird.

Am Kopf 2 der Zielbohrstange 1 sind die Steuerleisten 9 über Halterungen 8 mit dem feststehenden Teil 4 der Zielbohrstange 1 verbunden. Diese Steuerleisten 9 sind über die im oberen Teil 6 der Zielbohrstange 1 angeordneten Zylinder 10,11 beaufschlagbar, so daß sie bei entsprechender Beaufschlagung sich im unteren Teil 7 der Zielbohrstange 1 vom feststehenden Teil 4 entfernen. Über die Wegbegrenzer 12 wird ihre Bewegung vereinheitlicht, wobei über die den Wegbegrenzern 12 zugeordneten Federn 13 gleichzeitig dafür Sorge getragen ist, daß die Steuerleisten 9 in ihre Ausgangslage zurückbewegt werden, wenn die Zylinder drucklos geschaltet sind.

Die Regelung der Zylinder iü, 11 erfolgt über die Magnetventile 16, 17, die ihrerseits über die Neigungsmesser 14 gesteuert sind. Die Neigungsmesser 14 ihrerseits sind so geschähet, daß die von ihnen ermittelten Abweichungen gleichzeitig über das MeDkabel oder ein anderes Verfahren zum Steuerstand gemeldet werden.

Der erforderliche Betriebsdruck für die hydraulische Steuerung wird durch den drehenden Teil der Zielbohrstange 1 bzw. durch den zugeordneten Exzenter 23 erzeugt. Die eingebauten druckbegrenzten Hydrospeicher 20 ermöglichen das Betätigen der Zylinder 10, 11 in den Bohrpausen, wobei die benötigte Flüssigkeit über den Druckerzeuger 19 dem Tank 18 entnommen wird.

Die Stromversorgung für die elektrischen Neigungsmesser 14 und die Magnetventile 16, 17 erfolgt im dargestellten Beispiel über das gleichzeitig als Meß- und Steuerkabel 15 benutzte Kabel oder nach einem anderen Verfahren.

Es ist auch möglich, die Neigungsmesser mit den jeweiligen Steuerzylindern direkt zu koppeln. Dabei kann aber ohne zusätzlichen Aufwand die Sichtkontrolle vom Bohrstand aus nicht durchgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 Patentansprüche:

1. Hinrichtung zur Herstellung zielgerichteter Bohrungen, insbesondere im Steinkohlenbergbau, mittels einer über ein Drehbohrgestänge vom Bohrlochmund aus antreibbaren Bohrkrone, wobei bei Einrichtung aus einer der Bohl krone nachgeordneten Zielbohrstange mit einem drehbaren Innenrohr und einem mit Steuerleisten besetzten, drehbeweglich gegenüber dem Innenrohr gelagerten Außenrohr besteht, die Steuerleisten am Außenrohr schwenkbar gelagert und über hydraulisch beaufschlagbare Zylinder verstellbar sind, sowie das Außenrohr einen Neigungsmesser umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der vom Neigungsmesser (14) ermittelten Werte zu einem am Bohrlochmund angeordneten Steuerstand hin telemetrische Einricntungen an der Zielbohrstange (1) und am Steuerstand vorgesehen sind oder ein kombiniertes Meß-Steuerkabel (i5) zwischen der Zielbohrstange (1) und dem Steuerstand verlegt ist, wobei zur Steuerung der Verstellzylinder (10, 11) elektrisch schaltbare Magnetventile (16, 17) und zur Energieversorgung der Einrichtung ein durch das Innenrohr (3) antreibbarer Dynamo sowie ein von einem auf dem Innenrohr (3) angeordneten Exzenter (23) antreibbarer Druckerzeuger (19) und ein bei stillstehendem Innenrohr (3) den notwendigen Druck liefernder Hydrospeicher (20) vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungsmesser (14) elektrisch ausgebildet ist und aus mehreren Geräten besteht, die kreuzweise angeordnet sind.