DE3103336A1

DE3103336A1 - Method and apparatus for sinking directional boreholes

Info

Publication number: DE3103336A1
Application number: DE19813103336
Authority: DE
Inventors: Georg 5140 Erkelenz Hurtz; Willi 5140 Erkelenz Steufmehl; Heinz-Peter 5142 Hückelhoven Vogts
Original assignee: Wirth Maschinen und Bohrgeraete Fabrik GmbH
Current assignee: Mhwirth GmbH
Priority date: 1981-01-31
Filing date: 1981-01-31
Publication date: 1982-08-19
Also published as: DE3103336C2

Abstract

When drilling by means of a drilling tool which can be rotated via a string of drill pipes, the requirements for the desired verticality or rectilinearity are to be fulfilled in a favourable manner. To this end, the drilling tool in the stationary state is put into a suspended position at the string of drill pipes. After this a guide direction is first of all set for the drilling operation in accordance with a measured value and then operational fixing of the guide direction is carried out while maintaining this setting. An apparatus for carrying out this method has a bracing device in an area adjoining the drilling tool and, separate from the bracing device, a setting device with supporting members which can be displaced inwards and outwards (Fig. 1). The invention is especially suitable for the sinking of relatively large boreholes, for instance large-diameter holes, shafts or the like. <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Niederbringen Method and device for bringing down

gerichteter Bohrungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Niederbrinjen von im wesentlichen vertikal gerichteten Bohrungen, insbesondere Großlochbohrungen, Schächten od.dgl., wobei für ein mittels Bohrgestänges drehbares Bohrwerkzeug jeweils beim Abbohren eines Bohrabschnitts die Bohrrichtung unter Verwendung einer gegenüber der Bohrlochwandung fixierbaren Einrichtung vorgegeben wird, und auf eine Vorrichtung zum Niederbringen gerichteter Bohrungen. directed bores The invention relates to a method for cutting down essentially vertically directed bores, in particular Large hole bores, shafts or the like., For a rotatable by means of drill rods Drilling tool using the drilling direction when drilling off a drilling section a device that can be fixed with respect to the borehole wall is specified, and on a device for bringing down directed bores.

Insbesondere beim Bohren von Löchern größeren Durchmessers stellt die Einhaltung der geforderten Richtung der taollruncj normalerweise der Vertikalität, ein schwerwiegendes Problem dar. Beim Bohren mit drehendem Bohrgestänge hängt bei der normalen Arbeitsweise die Vertikalität des Bohrloches von der Auswirkung des sog. Pendeleffekts ab. Um die Richtung einer Bohrung zu ändern, sind in das Bohrloch einzubringende sog. Ablenkkeile bekannt. Hierbei handelt es sich um eine iroblematischo llilfsmaßnahme. Es ist ferner vorgeschlagen worden, sowohl einen Vorbohrer als auch einen Erweiterungsbohrer durch das Gestänge anzutreiben (DE-AS 1 161 524).Especially when drilling holes of larger diameter compliance with the required direction of the taollruncj normally the verticality, poses a serious problem. When drilling with rotating drill rods the normal operation the verticality of the borehole from the Effect of the so-called pendulum effect. To change the direction of a hole are So-called whipstocks to be introduced into the borehole are known. This is it an iroblematic auxiliary measure. It has also been suggested both to drive a pilot drill as well as an extension drill through the rod (DE-AS 1 161 524).

Dabei wird jeweils in aufeinanderfolgendem Wechsel ein Abschnitt des Vorbohrloches gebohrt und ein Abschnitt desselben erweitert, wobei eine ineinandergleitende Anordnung von Vorbohrgerät und Erweiterungsbohrgerät vorgesehen ist. Das Erweiterungsbohrgerät kann während des Arbeitens des Vorbohrers an der Schachtwand festgesetzt werden und als Führung für den Vorbohrer dienen.A section of the Pilot hole drilled and a portion of the same widened, with one interlocking Arrangement of pre-drilling rig and extension drilling rig is provided. The extension drill can be fixed on the shaft wall while the pilot drill is working and serve as a guide for the pilot drill.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine vortei.lhafte Möglichkeit zu finden, um beim Arbeiten mit drehendem Gestänge verhältnismäßig große Bohrlöcher, insbesondere auch über etwa 1,5 bis 2 m, so niederzubringen, daß di.e jeweiligen Anforderungen an die gewünschte Vertikalität bzw. Geradlinigkeit erfüllt werden können, ohne daß es dazu unumgänglich ist, einen Vorbohrer führungsmäßig mit einem Erweiterungsbohrer zu kombinieren. Vielmehr soll ein Bohrloch auch mit einem Bohrwerkzeuy, namentlich einem Bohrkopf, allein gerichtet niedergebracht werden können, was nicht ausschließt, daß es sich dabei um ein Vorbohrloch handelt, welches noch zu erweitern ist. Die Erfindung strebt weiterhin die vorteilhafte Ausbildung einer derartige Möglichkeiten bietenden Vorrichtung an. Weitere mit der Gesamtaufgabe in Zusammenhang stehende Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.The object of the invention is to find an advantageous way of around relatively large boreholes when working with rotating rods, in particular also over about 1.5 to 2 m, to be brought down so that the respective requirements to the desired verticality or straightness can be met without To do this, it is essential to guide a pilot drill with an extension drill to combine. Rather, a borehole should also be made with a Bohrwerkzeuy, namely a drill head, can be brought down in a directed manner, which does not exclude that it is a pilot hole that needs to be expanded. the Invention continues to strive for advantageous training such a one Device offering possibilities. Others related to the overall task standing problems with which the invention is concerned arise from the respective Explanation of the solution shown.

Die Erfindung sieht vor, daß das Bohrwerkzeug in stillsLehendem Zustand in eine hängende Lage am Bohrgestänge gebracht wird, daß hierauf zuerst eine Führungsrichtung für den Bohrvorgang nach Maßgabe eines Meßwertes eingestellt wird und dann unter Aufrechterhaltung dieser Einstellung eine betriebsmäßige Fixierung der Führungsrichtung vorgenommen wird. Hierdurch ist es möglich, eine genaue Einstellung der Richtung für den nächsten zu bohrenden Abschnitt zu erreichen und diese als Führungsrichtung so zu fixieren, daß sie unter den Beanspruchungen des Bohrvorganges so weit wie möglich bestehen bleibt. Die Trennung des Einstellvorganges von dem Fixierungsvorgang ist sowohl für den Arbeitsablauf als auch für die einzusetzenden Gerätschaften von besonderen Vorteil.The invention provides that the drilling tool is in a still standing state is brought into a hanging position on the drill pipe that thereupon first a guide direction is set for the drilling process according to a measured value and then under Maintaining this setting an operational fixation of the guide direction is made. This makes it possible to set the direction precisely for the next section to be drilled and use this as the guide direction to be fixed so that they under the stresses of the drilling process as far as remains possible. The separation of the setting process from the fixing process is both for the workflow and for the equipment to be used by special advantage.

Es kann dabei u.a. den Anforderungen jedes Vorganges in besonderer Weise Rechnung getragen werden.It can, among other things, meet the requirements of each process in particular Way to be taken into account.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zum Niederbringen von im wesentlichen vertikal gerichteten Bohrungen, die sich insbesondere zur Durchführung des erläuterten Verfahrens eignet, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die Vorspanneinrichtung in einem sich an das Bohrwerkzeug anschließenden Bereich angeordnet ist, derart, daß die Spannstücke der Einrichtung an die Wandung des vom Bohrwerkzeug hergestellten Bohrloches anpreßbar sind, und daß eine von der Verspanneinrichtung getrennte und unabhängig von dieser zu betGitígende Sinstelleinriclltung mit mehreren einwärts und auswärts verschiebbaren und in Auswärtsrichtung jeweils für sich steuerbaren, zur Anlage an der Bohrlochwandung bringbaren Abstützorganen vorhanden is-t. Mit einer solchen Vorrichtung geschieht also die Fixierung der Führ ungsr ichtung für das Bohrwerkzeug unmittelbar in dem Bohrloch, das von diesem Bohrwerkzeug niedergebracht worden ist. Die Einstelleinrichtung kann drei oder mehr für sich steuerbare Abstützoryane aufweisen. Insbesondere sind gemäß der Erfindung vier solcher Abstützorgane vorhanden.An advantageous device for bringing down essentially vertically oriented holes, which are particularly useful for carrying out the explained Process suitable, is characterized according to the invention in that the pretensioning device is arranged in an area adjoining the drilling tool, in such a way that that the clamping pieces the device on the wall of the drilling tool produced borehole can be pressed, and that one of the bracing device separate and independent of this to be used setting device with several inwardly and outwardly displaceable and individually controllable in outward direction, Support members which can be brought into contact with the borehole wall are present. With such a device so the fixation of the ungsr ichtung leadership for the drilling tool directly in the borehole which is sunk by this drilling tool has been. The adjustment device can have three or more support yanes which can be controlled individually exhibit. In particular, there are four such support members according to the invention.

Zwischen der Einstelleinrichtung und dem Bohrwerkzeug sind -vorzugswei.se Belastungsgewichte für das Bohrwerkzeug vorgesehen. Im Vergleich zu einer bisher üblichen Arbeitsweise nach dem sog. Pendeleffekt werden mit der Erfindung wesentliche Vorteile erzi.elt. Bei der Erfindung kann eine größere Vortri.edsgeschwindigkeit erreicht werden, wei.l das Bohrwerkzeug höher belastbar i.st als beim Bohren nach dem Pendelprinzip. Im letztgenannten Fall muß bei der Hubeinrichtung über Tage bei gleicher Belastung des Bohrwerkzeuges die Tragkraft der Aufhngung für den Bohrstrang erheblich höher sein als bei der Erfindung. Bei dieser wird eine beim Bohren nach dem Pendelprinzip sonst erforderliche. zusätzliche Belastung gespart. Bei gegebener Größe von Belastungsgewichten läßt sich die effektive Werkzeugbelastung durch entsprechenden Zug im Bohrstrang verändern.Between the setting device and the drilling tool, there are preferably Load weights provided for the drilling tool. Compared to one before The usual way of working according to the so-called pendulum effect become essential with the invention Benefits elaborated. With the invention, a greater propulsion speed can be achieved because the drilling tool is more resilient than when drilling the pendulum principle. In the latter case, the lifting device must be above ground at equal load on the drilling tool, the load-bearing capacity of the suspension for the drill string be considerably higher than in the case of the invention. With this one is after drilling otherwise required for the pendulum principle. saved additional burden. Given Size of loading weights the effective tool load change by pulling the drill string accordingly.

Die Einstelleinrichtung ist zweckmäßig an einem relativ zu der Verspanneinrichtung in Bohrrichtung bewegbaren Teil angeordnet. Eine besonders günstige Ausführung besteht darin, daß ein eine Lagerung für das Bohrwerkzeug und/oder dessen Antriebswelle aufweisender Fußteil und ein die Bi.nstelleinrichtung tragender Grundkörper als Kopfteil starr miteinander verbunden sind und die Verspanneinrichtung zwischen dem Kopfteil und dem Fußteil angeordnet ist. Zur Führung des sich zusammen mit dem Bohrwerkzeug in Bohrri.chtung bewegenden, jedoch nicht drehbaren Teiles der Vorrichtung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Besonders zweckmäßig ist es, ein oder mehrere den Fußteil mit dem Kopfteil verbindende Körper am Führungsteil der Verspanneinrichtung zu führen. Solche Verbindungskörper können insbesondere so angeordnet sein, daß sie den Führungsteil der Verspanneinrichtung umgeben.The adjusting device is expediently on a relative to the bracing device arranged in the drilling direction movable part. There is a particularly favorable design in that a storage for the drilling tool and / or its drive shaft having foot part and a base body carrying the bi.nstelleinrichtung as Head part are rigidly connected to each other and the bracing device between the Head part and the foot part is arranged. To guide the itself together with the drilling tool exist in Bohrri.chtung moving, but not rotatable part of the device various possibilities. It is particularly useful to have one or more of the foot part to lead with the head part connecting body on the guide part of the bracing device. Such connecting bodies can in particular be arranged so that they have the guide part the bracing device surrounded.

Besonders vorteilhaft sind die Verbindungen zwischen dem Fußteil und dem Kopfteil als Belastungsgewichte ausgebildet.The connections between the foot part and are particularly advantageous the head part designed as loading weights.

Die Verspanneinrichtung ist zweckmäßig an parallel zum Bohrgestänge verlaufenden Organen aufgehängt. Diese können relativ starr sein, z.B. in Form von Stangen od.dgl. Vorzugsweise sind die Aufhangeorgane aber flexibel und über Tage von einer Trommel abwickelbar.The bracing device is expediently parallel to the drill rod hanging organs. These can be relatively rigid, e.g. in the form of Rods or the like. However, the suspension elements are preferably flexible and above ground can be unwound from a drum.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines AusfUllrunc3sbeispieles, aus der zugehörigen Zeichnung und aus den Ansprüchen. Es zei.gen: Fig. 1 eine Ausführung der Vorrichtung, teils im Schnitt in einer Einstellposition, Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in Bereitschaft zum Bohren, Fig. 3 die Vorrichtung in einer Position während des Bohrens, Fig. 4 einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie IV - IV in Fiy. 2, Fig. 5 einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie V - y in Fig. 1 und Fig. 6 ein Prinzipschema für die Steuerung der Ein-5 telleinrichtung.Further details, features and advantages of the invention result can be derived from the following explanation of an example of the execution, from the associated Drawing and from the claims. It shows: Fig. 1 an embodiment of the device, partly in section in an adjustment position, FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in Readiness for drilling, Fig. 3 the device in a position during drilling, FIG. 4 shows a section essentially along the line IV - IV in FIG. 2, Fig. 5 a Section essentially along the line V-y in FIG. 1 and FIG. 6, a schematic diagram for controlling the adjustment device.

In den Fig. 1 bis 3 ist mit der Ziff. a ein Bohrwerkzeug in Form eines Bohrkopfes bezeichnet, der in bekannter Weise mit lediglich schematisch angedeuteten Rollenmeißeln, Schneidrollen 2 od.dgl. versehen ist. Das Bohrwerkzeug a ist mit einer Antriebswelle 3 verbunden, die an ein in bekannter Weise von einer über Tage befindlichen üblichen Einrichtung aus drehend antreibbares Bohrgestänge 4 angeschlossen ist. Es kann sich um ein SchrauDgestänge oder z.B. auch um ei.n Flanschgestänge handeln. Letzteres ist in der Zeichnung strichpunktiert bei der Ziff. 4a angedeutet.1 to 3, the number a is a drilling tool in the form of a Designated drill head, which in a known manner with only indicated schematically Roller chisels, cutting rollers 2 or the like. is provided. The drilling tool a is with a drive shaft 3 connected to one in a known manner from a surface The usual device located in a rotatingly drivable drill rod 4 is connected is. It can be a screw rod or, for example, a flange rod Act. The latter is in dash-dotted line in the drawing Point 4a indicated.

Besonders vorteilhaft sind sowohl das Bohrgestänge 4 als auch die Antriebswelle 3 hohl, so daß ein Bohrverfahren mit Spülung angewendet werden kann, insbesondere mit indirekter Spülung. In den Fig. 1 bis 3 ist bei der Ziff. 5 ein Saugstutzen oder Einlaß gezeigt, durch den von der Stirnseite des Bohrkopfes 1 her mit Bohrgut beladene Spülung in die hohle Antriebswelle 3 und das Bohrgestänge 4 gelangen kann und darin aufwärts gefördert wird, insbesondere nach dem Prinzip des Lufthebe-Verfahrens. Die dann in üblicher Weise vorhandenen Wege für die Heranführung der Luft und ihre Einleitung in das Gestänge sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.Both the drill rod 4 and the are particularly advantageous Drive shaft 3 hollow so that a drilling process with flushing can be used, especially with indirect irrigation. In Figures 1 to 3, number 5 is a Suction nozzle or inlet shown through the face of the drill head 1 Mud loaded with cuttings into the hollow drive shaft 3 and the drill rod 4 can reach and is promoted upwards in it, in particular according to the principle of Air lift procedure. The ways for the introduction then available in the usual way the air and its introduction into the linkage are not shown for the sake of simplicity.

Im Bereich hinter dem Bohrkopf 1 ist eine insgesamt mit der Ziff. 6 bezeichnete Verspanneinrichtung angeordnet.In the area behind the drill head 1 is a total of no. 6 designated bracing device arranged.

Diese we9t als Führungsteil einen hülsenartigen Tragkörper 7 auf, an dem in zwei verschiedenen Ebenen El und E2 jeweils vier regelmäßig über den Umfang verteilte, radial gerichtete Druckmittel-Zylinder 8 befestigt sind. Die darin ausschiebbaren und zurückziehbaren Kolben 9 tragen an ihren Enden Spannstücke 10 in Form von Platten, Schilden od.dgl., diese an die Wandung W des von Bohrkopf 1 hergestellten Bohrloches B anpreßbar sind und dann den Tragkörper 7 fest in der verspannten Lage halten. Alle Zylinder 8 können gleichzeiti.g mit Druckmittel, namentlich. Kydraulikflüsslgkei.t , beaufschlagt werden, so daß sich die Spannstücke 10 sowohl gemeinsam ausfahren und an die Bohrlochwandung anpressen als auch gemeinsam einfahren lassen. Die hydraulische Schaltung kann dabei in einer dem Fachmann vertrauten Weise ausgeführt sein, wobei. si.ch jedem Zylinder auch ein hydraulischer Sperrblock zuordnen läßt.This has a sleeve-like support body 7 as a guide part, on which in two different levels El and E2 each four regularly over the circumference distributed, radially directed pressure fluid cylinder 8 are attached. The ones that can be pushed out in it and retractable pistons 9 have clamping pieces 10 in the form of plates at their ends, Shields or the like., These on the wall W of the drill hole produced by the drill head 1 B can be pressed and then hold the support body 7 firmly in the clamped position. All cylinders 8 can be pressurized at the same time, namely. Hydraulic fluid , are acted upon, so that the clamping pieces 10 both together extend and press against the wall of the borehole as well as retract together. The hydraulic circuit can be implemented in a manner familiar to a person skilled in the art be, where. si.ch can also assign a hydraulic locking block to each cylinder.

Bei der gezeigten Ausführung ist die Verspanneinrichtung 6 an parallel zum Bohrgestänge 4 verlaufenden Organen ii aufgehängt, deren untere Enden z.B. an zwei der oberen Zylinder 8 oder Halterungen für diese lösbar befestigt sind.In the embodiment shown, the bracing device 6 is parallel to to the drill rod 4 extending organs ii are suspended, the lower ends of which e.g. two of the upper cylinders 8 or brackets for these are releasably attached.

Es handelt sich dabei vorzugsweise um flexible Aufhängeorgane, die je nach dem Bohrfortschritt die Abwärtsbewegung mitmachen und z.B. von einer über Tage befindlichen Trommel abgewickelt werden können. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind die Aufhängeorgane 11 wenigstens teilweise mit Vrsorungs- und/oder Steuerleitungen für die Zylinder 8 bzw. auch für weitere, noch zu erläuternde Aggregate versehen oder durch solche gebildet. An den Aufhängeorganen 11 können Abstandhalter 12 fest oder verschiebbar angebrach.t sein, wie Fig. 1 erkennen läßt.It is preferably flexible suspension elements that depending on the drilling progress, join the downward movement and e.g. from one over Days located drum can be unwound. According to an advantageous embodiment are the suspension elements 11 at least partially with Vrsorungs- and / or control lines provided for the cylinder 8 and also for other units to be explained or formed by such. Spacers 12 can be fixed to the suspension elements 11 or slidably attached, as shown in FIG. 1.

Der den Führungsteil der Verspanneinrichtung 6 hi.ldende Tragkörper 7 ist bei der dargestellten besonders günsti.gen Ausführungsform von vier Belastungsgewichten 13 umgeben, die auf einem Fußteil 14 ruhen, der die der Einfachheit halber nur schematisch mi.t einem Axi.allager angedeutete Hauptlagerung 15 für den Bohrkopf 1 enthält. Ein dahinter befindliches Radiallager 15a ist dem benachbarten Bereich der Antriebswelle 3 oder einem Ansatz des Bohrkopfes zugeordnet.The supporting body that supports the guide part of the bracing device 6 7 is in the illustrated particularly favorable embodiment of four loading weights 13, which rest on a foot part 14, which for the sake of simplicity is only schematically with an axial bearing indicated main bearing 15 for the drill head 1 contains. One behind it Radial bearing 15a is the neighboring one Area of the drive shaft 3 or assigned to an approach of the drill head.

Vorteilhaft ist die gesamte Bohrkopflagerung mit ihrer Schmiermittelversorgung in an sich bekannter Weise druckkompensiert ausgebildet. Die in Umfangsrichtung belassenen Zwischenräume zwischen den einzelnen Relastungsgewichten 13 bieten den erforderlichen Raum für die Zylinder 8 der Verspanneinrichtung 6, wie besonders Fig. 4 erkennen läßt.The entire drill head bearing with its lubricant supply is advantageous designed pressure-compensated in a manner known per se. The one in the circumferential direction left spaces between the individual load weights 13 offer the required space for the cylinder 8 of the bracing device 6, as particularly Fig. 4 shows.

Die Belastungsgewichte 13 sind so ausgebildet und montiert, daß sie mit dem Führungsteil 7 der Verspanneinrichtung zusammenwirken, derart, daß im verspannten Betriebszustand eine einwandfreie Richtungsführung für den Bohrkopf 1 gegeben ist. Vorteilhaft sind dabei. Führungsleisten 16 aus geei.gnetem Material vorhanden, die entweder an dem Tragkörper 7 oder an den Gewichten 13 befestigt sind und auf Flächen an dem betreffenden Gegenteil gleiten. Wie aus Fig. 4 erkennbar ist, können solche Führungsleisten 16 an den vier nicht von den Zylindern 8 eingenommenen Flächen des bei dieser Ausführung zweckmäßig außen achtseitigen Tragkörpers 7 si.tzen. Sie können sich über die ganze Länge desselben erstrecken oder z.B. auch nur am oberen und am unteren Ende vorgesehen sein. Letzteres ist in den Fig. 1 bis 3 an den zugleich auch die Zylinder 8 aufweisenden Seiten des Tragkörpers 7 veranschaulicht. Sofern dies nur an den in Fig. 4 gezeigten Seiten der Fall ist, ist die Darstellung in den Fig. 1. bis 3 an den betreffenden Stellen um 450 versetzt aufzufassen. Im Inneren weist der Tragkörper 7 einen genügend großen zylindrischen Durchlaß 7a für die Antriebswelle 3 auf.The load weights 13 are designed and mounted so that they cooperate with the guide part 7 of the bracing device in such a way that the braced Operating condition a perfect directional guidance for the drill head 1 is given. Are advantageous here. Guide strips 16 made of suitable material available, the are either attached to the support body 7 or to the weights 13 and on surfaces slide on the opposite in question. As can be seen from FIG. 4, such Guide strips 16 on the four surfaces not occupied by the cylinders 8 of the In this embodiment, it is advisable to place the eight-sided support body 7 on the outside. You can extend over the entire length of the same or, for example, only at the top and be provided at the lower end. The latter is shown in FIGS. 1 to 3 at the same time also illustrates the sides of the support body 7 having cylinders 8. Provided this is only the case on the sides shown in FIG. 4, the illustration in FIG 1. to 3 at the relevant points around 450 to be understood staggered. In the interior, the support body 7 has a sufficiently large cylindrical passage 7a for the drive shaft 3.

Oberhalb der Verspannvorrichtung 6 ist eine insgesamt mit der Ziff. 17 bezeichnete Einstelleinrichtung angeordnet.Above the clamping device 6 is a total of no. 17 designated adjusting device arranged.

Diese weist einen Grundkörper 18 auf, der eine Lagerung 19 für die Antriebswelle 3 enthält und vier radial gerichtete Druckmittel-Zylinder 20 trägt. Die darin auswärts und einwärts verschiebbaren, doppeltwirkenden Kolben 21 tragen an ihren Enden zur Anlage an der Bohrlochwandung W bestimmte Abstützorgane 22 in Form von Schilden od,dgl. Die Steuerung der Druckmittelzu- und -abfuhr ist bei den Zylindern 20 so ausgebildet, daß jeder Kolben 2 für sich, also unabhängig von den anderen, um beliebige Beträge in Auswärtsrichtung bewegt werden kann. Die Einwärtsbewegung der Kolben 21 läßt sich gemeinsam vorsehen oder aber ebenfalls getrennt. Das Schema in Fig. 6 mit einzelnen Lei.tungen 23 für jeden radial innenliegenden Zylinderraum und einer Sammelleitung 24 für die außenliegenden Zylinderräume soll lediglich das Prinzip veranschaulichen. Dem Fachmann stehen die erforderlichen Bauelemente wie Ventile usw. zur Verfügung, um das Druckmittelsystem im einzelnen so auszubi.lden, daß die yewüllsctgte Funktion erreicht wird. Die Versorgung erfolgt über Lei.tungen, die parallel zum Bohrgestänge verlaufen können und insbesondere in den Aufhängeorganen 11 angeordnet oder durch diese gebildet sind.This has a base body 18 which has a storage 19 for the Includes drive shaft 3 and four radially directed pressure medium cylinders 20 carries. The double-acting pistons 21, which can be displaced inwards and outwards therein, carry at their ends to rest on the borehole wall W certain supporting members 22 in Form of shields or the like. The control of the pressure medium supply and discharge is with the Cylinders 20 designed so that each piston 2 for itself, that is, independently of the others can be moved outward by any amount. The inward movement the piston 21 can be provided jointly or also separately. The scheme in Fig. 6 with individual lines 23 for each radially inner cylinder space and a collecting line 24 for the outer cylinder chambers should only Illustrate the principle. The person skilled in the art is the necessary components such as Valves etc. are available to design the pressure medium system in detail so that that the required function is achieved. The supply takes place via lines, which can run parallel to the drill pipe and in particular in the suspension elements 11 are arranged or formed by this.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Einstelleinrichtung 17 als separates Aggregat auszubilden. Dieses kann auch gesondert aufgehängt sein. Voraussetzung ist nur eine geeignete Halterung mit Einwirkungsmöglichkeit auf das BohrgesLange oder dessen Fortsetzung. Zweckmäßig ist die Einstelleinrichtung an einem relativ zu der Verspanneinrichtung 6 bewegbaren Teil angeordnet. Bei der gezeigten besonders vorteilhaften Ausführung sind der die Lagerung 15 enthaltende Fußteil 14 und der Grundkörper 18 der Einstelleinrichtung 17 als Kopfteil zu einer sich mit dem Bohrkopf 1 in Bohrrichtung bewegenden Einheit miteinander verbunden, wobei. si.ch die Verspanneinrichtung 6 hierbei. zwi.schen dem Kopfteil 18 und dem Fußteil 14 befindet. Die Verbindung zwischen dem Kopfteil 18 und dem Fußteil 14 kann durch starre Bauteile geeigneten Art bewirkt sein, die am Führungsteil 7 der Verspanneinrichtung 6 geführt sind. Bei dem dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zwischen dem Kopfteil J8 und dem Fußteil 14 durch di.e Belastungsgewichte 13 gegeben.It is within the scope of the invention, the setting device 17 as a separate Train aggregate. This can also be hung up separately. pre-condition is only a suitable holder with the possibility of influencing the drilling rod or its continuation. The adjusting device is expedient on a relative basis arranged to the bracing device 6 movable part. Especially with the one shown advantageous embodiment are the bearing 15 containing the foot part 14 and the Base body 18 of the adjustment device 17 as a head part to one with the drill head 1 unit moving in the drilling direction connected to one another, wherein. si.ch the bracing device 6 here. between the head part 18 and the foot part 14 is located. The connection between the head part 18 and the foot part 14 can be suitable by rigid components Kind, which are guided on the guide part 7 of the bracing device 6. In the illustrated advantageous embodiment, the connection between the head part J8 and the foot part 14 are given by the load weights 13.

Die Vorrichtung ist mit einer strichpunktiert eingezeichneten Meßeinrichtung 25 ausgestattet, die es ermöglicht, über Tage festzustellen, ob bzw. in welcher Richtung und um welchen Betrag die Bohrung bzw. deren jeweils hergestellter Abschnitt von der Vertikalen abweicht. Solche Meßeinrichtungen stehen dem Fachmann zur Verfügung. Es kann sich z.B. um ein Pendel (Lot in zwei Ebenen) und einen Kompaß und eine Fernsehkamera bzw. ein Signalübertragungsgerät oder um eine ähnliche Einrichtung handeln, wobei die Versorgungs-und Meßwert- oder Signalleitungen durch die Aufhängeorgane 11 der Verspanneinrichtung geführt sein können, was in der Zeichnung nicht besonders dargestellt ist. Die Meßeinrichtung 25 befindet si.ch bei der wiedergegebenen Ausführung der Vorrichtung auf dem Grundkörper S8 der Einstelleinrichtung 17. Sie läßt sich aber auch an anderer Stelle vorsehen.The device is provided with a measuring device shown in dash-dotted lines 25, which makes it possible to determine over days whether or in which Direction and by what amount the hole or the section produced in each case deviates from the vertical. Such measuring devices are available to those skilled in the art. For example, it can be a pendulum (plumb bob in two planes) and a compass and a television camera or signal transmission device or similar device act, the supply and measured value or signal lines through the suspension elements 11 of the bracing device can be performed, which is not particularly in the drawing is shown. The measuring device 25 is located in the illustrated embodiment the device on the base body S8 of the adjusting device 17. It can be but also provide elsewhere.

In den Fig. 1 bis 3 ist das Bohrloch B als vertikal eingezeichnet. Liegt nach dem Abbohren eines Abschnitts eine Abweichung von der Vertikalen vor, wie in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien A angedeutet ist, so wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren beim Einsatz einer Vorrichtung der erläuterten Art wie folgt vorgegangen.In FIGS. 1 to 3, the borehole B is shown as vertical. If there is a deviation from the vertical after drilling a section, as indicated in Fig. 1 by dash-dotted lines A, according to the Method according to the invention when using a device of the type explained, such as proceed as follows.

Der Bohrkopf 1 wi.rd mittels des Bohrgestänges 4 geringfügig aufwärts bewegt, so daß er von der Sohle S des Bohrloches abgehoben ist. Sowohl die Abstützorgane 22 der Einstelleinrichtung 17 als auch die Spannstücke 10 der Verspanneinrichtung 6 sind bzw. werden eingefahren. Der Bohrkopf a kann sich deshalb unter dem Einfluß der Schwerkraft an eine Seite des nicht vertikalen Bohrloches anlegen (z.B. in Fi.g. 1 an der rechten strichpunktierten Linie A). Mittels der Meßeinrichtung 25 läßt sich die Abweichung von der Vertikalen nach Größe und Richtung über Tage feststellen, z.B. Winkel a in Fig. 1. Nun wi.rd die Vorrichtung mi.tte.ls der Einstelleinrichtung 17 durch gesteuertes Ausschieben eines oder mehrerer der Kolben 21 mit den Abstützorganen 22 so positioniert, daß sich die gewünschte Richtung für den nächsten vom Bo}1rkopf abzubohrenden Abschnitt ergibt. Dies geschieht unter Berücksichtigung der von der Meßeinrichtung 25 gelieferten Angaben. Beim Betätigen der Einstellvorrichtung 17 findet also eine Verschwenkung der Vorrichtung um eine Stelle statt, die auf der Höhe des Bohrkopfes liegt und normalerweise die Anlagestelle des Bohrkopfes an der Bohrlochwandung ist. Die neue Richtung kann sowohl exakt vertikal sein oder aber auch einen Winkel gegenüber der Vertikalen haben, namentlich in Gegenneigung zu der vorausgegangenen Neigung (vgl. den in Fig. 1 zur anderen Seite hin eingezeichneten Winkelausschlag), und z.B. beim nächsten Abschni.tt dann wieder genau vertikal sein, um dadurch eine gewünschte Zielachse zu erreichen. Das Ausrichten oder Einstellen kann wegen der Steuerbarkeit jedes einzelnen Zylinders 20 der Einrichtung 17 sehr genau geschehen.The drill head 1 wi.rd by means of the drill rod 4 slightly upwards moved so that it is lifted from the bottom S of the borehole. Both the supporting organs 22 of the adjusting device 17 as well as the clamping pieces 10 of the clamping device 6 are or will be retracted. The drill head a can therefore be under the influence the force of gravity on one side of the non-vertical borehole (e.g. in Fig. 1 on the right dash-dotted line A). By means of the measuring device 25 can determine the deviation from the vertical in terms of size and direction over the course of days, E.g. angle a in Fig. 1. Now the device is with the adjustment device 17 by controlled pushing out one or more The piston 21 positioned with the support members 22 so that the desired direction for the next section to be drilled off by the drill head results. This is done under Taking into account the information supplied by the measuring device 25. When pressing the adjusting device 17 thus finds a pivoting of the device by one Place that is at the level of the drill head and usually the contact point of the drill head is on the borehole wall. The new direction can be both exactly vertical be or also have an angle to the vertical, namely in opposite inclination to the previous inclination (cf. the one drawn in FIG. 1 on the other side Angular deflection), and e.g. be exactly vertical again in the next section, in order to achieve a desired target axis. Aligning or adjusting can be very effective because of the controllability of each individual cylinder 20 of the device 17 exactly happened.

Ist die Einstellposiion erreicht, werden alle Zylinder 8 der Verspanneinrichtung 6 beaufschlagt, wodurch deren Kolben 9 ausgeschoben und die Spannstücke 10 an die Bohrlochwandung W angepreßt werden. Hierauf können die Kolben 21 der Einstelleinrichtung 17 gemeinsam eingefahren und damit die Abstützorgane 22 von der Bohrlochwandung gelöst werden.If the setting position is reached, all cylinders 8 of the bracing device 6 applied, whereby the piston 9 pushed out and the clamping pieces 10 to the Borehole wall W are pressed. The pistons 21 of the adjustment device can thereupon 17 retracted together and thus the support members 22 from the borehole wall be solved.

Dieser Zustand als Ausgangsposition für das Bohren des nachsten Abschnitts ist in Fig. 2 dargestellt. Fig. 3 zeigt die Vorrichtung während dieses folgenden Bohrhubes, bei dem der Bohrkopf 1 dadurch geführt ist, daß die mit dem die Lagerung enthaltenden Fußteil 14 verbundenen Gewichte 13 mit den entsprechenden Innenflächen auf den Führungsleisten 16 des Führungsteiles 7 der Verspanneinrichtung gleitend geführt sind. Bei der Ziff. 1' ist in Fig. 3 strichpunktiert die Ausgangsposition des Bohrkopfes für den Bohrabschnitt angedeutet, während mit H der inzwischen abgebohrte Teil des liubos bezeichnet ist. Am Ende des gesamten Bohrhubes werden die Kolben 9 der Verspanneinrichtung 6 mit den Spannstücken 10 eingefahren. Die Verspanneinrichtung 6 wird nun bei auf der Bohrlochsohle S aufsitzendem Bohrkopf durch Nachlassen der Aufhängeorgane 11 in die andere Endstellung abgesenkt, wobei der Führungsteil 7 in den Gewichten 13 abwärts gleitet. Wenn kein neues Ausrichten erforderlich ist, kann sogleich ein neues Verspannen stattfinden und der nächste Abschnitt gebohrt werden. Soll eine Richtungskorrektur erfolgen, wird der Bohrkopf 1 mittels des Bohrgestänges 4 von der Sohle S abgehoben, so daß sich wiederum der Zustand nach Fig. a ergibt. Die Vorgänge laufen dann in der bereits erläuterten Weise ab.This state as the starting position for drilling the next section is shown in FIG. Fig. 3 shows the device during this following Drilling stroke in which the drill head 1 is guided in that the with the storage containing the foot part 14 connected weights 13 with the corresponding Inner surfaces on the guide strips 16 of the guide part 7 of the bracing device are sliding. At number 1 'in Fig. 3, the starting position is shown in dash-dotted lines of the drill head for the drilling section indicated, while with H the one that has meanwhile been drilled off Part of the liubos is designated. At the end of the entire drilling stroke, the pistons 9 of the clamping device 6 with the clamping pieces 10 retracted. The bracing device 6 is now seated on the borehole base S drill head by releasing the Suspension members 11 lowered into the other end position, the guide part 7 in the weights 13 slides downwards. If no realignment is required, a new clamping can take place immediately and the next section drilled will. If a direction correction is to take place, the drill head 1 is made by means of the drill rod 4 lifted off the sole S, so that again the state according to FIG. A results. The processes then proceed in the manner already explained.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen werden.All mentioned in the above description or in the drawing The features shown should, insofar as the known state of the art permits, on their own or also in combinations as falling under the invention will.

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Claims

Claims 1. A method for bringing down substantially vertically oriented bores, in particular large bores, shafts or the like., for a drilling tool that can be rotated by means of a drill rod when drilling of a drilling section the drilling direction using an opposite to the borehole wall fixable device is specified, characterized in that the drilling tool is brought into a suspended position on the drill rod when stationary, that thereupon first a guide direction for the drilling process according to a Measured value is set and that then while maintaining this setting an operational fixation of the guide direction is made.

2, device for bringing down substantially vertically directed Bores, in particular large hole bores, shafts or the like., With a means Drill pipe rotatable drilling tool and one retractable and retractable clamping pieces having clamping device with a guide part for a relative to it movable together with the drilling tool in the drilling direction Part, in particular for performing the method according to claim 1, characterized in that that the bracing device (6) adjoins the drilling tool (1) in a Area is arranged such that the clamping pieces (10) to the wall (W) of the by the drilling tool (1) produced borehole (B) can be pressed, and that one of the tensioning device (6) separate and independently of the di.eser operable adjusting device (17) with several inward and outward displaceable and in outward direction in each case controllable support members which can be brought to bear against the borehole wall (W) (22) is provided.

3. Device nach.Anspruch 2, characterized by between the Adjusting device (17) and the drilling tool (1) arranged loading weights C13) for the latter.

4. Device according to one of claims 2 and 3, characterized in that that the adjustment device (17) - on a relative to the bracing device 6) is arranged in Bohrri.chtung movable part (18, 13).

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that that a bearing (15) for the drilling tool (1) and / or its drive shaft (3) having a foot part (14) and a head part carrying the adjusting device (17) C18) are rigidly connected to each other and the bracing device (6) between the Head part (18) and the foot part (14) is arranged.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that one or several bodies (13) connecting the foot part (14) to the head part (18) on the guide part (7) of the bracing device (6) are performed.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that di.e the Foot part (14) with the body (13) connecting the head part (18) to the guide part (7) are arranged surrounding.

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that that the foot part (14) with the head part (18) connecting body (13) as loading weights are trained.

9. Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that that a setting device (17) carrying part (18) has a bearing (19) for a drill string part, a drive shaft C3) or the like. for the drilling tool (1).

10. Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that that the bracing device (6) on organs running parallel to the drill rod (4) (11) is suspended.

11. The device according to claim 10, characterized in that the Suspension members (11) spacers (12) or the like.

are provided.

12. Device according to one of claims 10 and 11, characterized in that that the suspension elements (11) at least partially with supply and / or control lines provided or formed by such.