DE3309031A1 - Bohrgeraet - Google Patents

Bohrgeraet

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DE3309031A1
DE3309031A1 DE3309031A DE3309031A DE3309031A1 DE 3309031 A1 DE3309031 A1 DE 3309031A1 DE 3309031 A DE3309031 A DE 3309031A DE 3309031 A DE3309031 A DE 3309031A DE 3309031 A1 DE3309031 A1 DE 3309031A1
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Description

- S.BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen für das Anlegen von Schürfbohrungen, und zwar Bohrgeräte.
Ein derartiges Bohrgerät kann
breite Verwendung im Bauwesen, in der Landwirtschaft und im Meliorationswesen bei der Anlegung von Bohrungen unter verschiedenen hydrogeologischen Bedingungen finden.
Aüi vorteilhaftesten ist die Verwendung der
Erfindung bei der Anlegung und Prüfung von Schürfbohrungen unter hydrogeologischen Bedingungen, die durch Lockergestein und unsicheres Gebirge mit mehreren Wassersohlen gekennzeichnet sind.
Gegenwärtig kommt in der Technik des Anlegens von . hydrogeologischen Bohrungen für die Wasserversorgung dem Anlegen von Schürf bohrlöchern nach dem Verfahren der Rückspülung immer größere Bedeutung zu.
Bekannt ist ein Bohrgerät zum Anlegen und zur Prüfung von Bohrlöchern, das eine doppelte Rohrkolonne mit konzentrisch angebrachten Bohrrohren, ein am unteren Ende der Rohrkolonne angebrachtes gesteinszerstörendes Werkzeug und einen Mischer enthält.
Das Bohren mit dem bekannten Bohrgerät geschieht mit Rückspülung. Die in dem bekannten Bohrgerät verwendete Spülflüssigkeit wird in den Rin&rauin zwischen den Bohrrohren gepumpt und gelangt weiter durch einen Mischer in die innere Bohrrohrkolonne, reißt das ausgebohrte Gestein mit sich und transportiert es an die Oberfläche.
Ein Nachteil des bekannten Bohrgeräts besteht darin, daß mit seiner Hilfe nicht wasserführende Sohlen ohne zusätzliche Senk- und Hebearbeiten geprüft werden können. Für die Prüfung wasserführender Sohlen muß in die innere Bohrrohrkolonne eine zusätzliche Rohrkolonne für die Entnahme einer Probe im Air-Liftverfahren zur Untersuchung der Wassersohlen hinabgelassen werden. Dabei ist die Zahl der Senk- und Hebezyklen gleich der Anzahl der zu untersuchenden Wassersohlen.
Bekannt ist auch ein Bohrgerät, das einen tfirbelver-
teiler, doppelte, konzentrisch angeordnete Bohrrohre, ei-'
F COPY nen Struhlsaugapparut (Düsen) und ein kesteinszerstörendes
/f0 Gerät beinhaltet. dan «». ■ .*·.+■ >v~.i~ j-- - · · ■
_ 4 befestigt ist.
Mit Hilfe des bekannten Bohrgeräts "^wird auch im liückzirkulat ionsνerfahren der Spülflüssigkeit gebohrt, wobei die Konstruktion des Geräts dadurch gekennzeichnet ist, daß praktisch kein Zwischenraum zwischen dem Außenrohr und der Bohrlochwand besteht, wodurch güastige Bedingungen für die Feststellung und Prüfung zahlreicher, wenig ergiebiger Wassersohlen geschaffen werden.
Eine Besonderheit des bekannten Bohrgeräts besteht in der Notwendigkeit des Hinablassens eines Siebfilters auf den Abbaustoß durch die innere Rohrkolonne für die Prüfung der Wassersohle mit anschließendem Heben des Filters an die Oberfläche nach Beendigung der Prüfung.
- Auf Grund dessen, daß gewöhnlich in jeder Bohrung nicht •je nur eine, sondern mehrere Wassersohlen untersucht werden, erfordern die Senk- und Hebearbeiten für die Aufstellung und Rückgewinnung des Filters einen erheblichen Zeitaufwand bezüglich der Ge samt bohr ze it, wodurch die Gesamtleistung des Bohrgeräts verringert wird.
ΰδΓ Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgerät zu schaffen, das das Bohren und die Prüfung von //assersohlen während des Anlegens von Bohrungen bei Verwendung ein und derselben Bohrrohrkolonne im Bohrprozeß gewährleistet.
-Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß im Bohrgerät zum Bohren und Prüfen von Bohrlöchern während des Bohrprozesses, das ein gesteinszerstörendes Werkzeug enthält, das in Form eines Zentral- und eines Randmeißels ausgeführt und an einer Bohrrohrkolonne befestigt ist, in der Kanäle jX) für die Zuleitung von Spülflüssigkeit zum Bohrgerät und für die Hebung der Pulpe vorgesehen sind, entsprechend der Erfin dung der Handmeißel auf einem mit der Bohrrohrkolonne verbundenen perforierten Tragrohr montiert ist, das von innen mit einem Filterelement und einem Ventil ausgerüstet ist, durch das es mit einem Kanal für die Zuleitung von Unülflüssigkeit verbunden igt, wobei im Innern des Tragrohrs ein mit einem Kanal für die Hebung der Pulpe verbundenes Innenrohr mit radialen Öffnungen installiert ist, auf dem
-" 5 —
beweglich, mit der Möglichkeit, die Arbeitsstellung und eine vorgeschobene Stellung e inzunehnien, der Zentralmeißel montiert ist, der an einem Ausführungselement befestigt ist, das die Öffnungen des Xnnenrohrs verschließen, das Ventil in der Arbeitsstellung des Zentralmeißels für die Zuleitung von Spülflüssigkeit durch die Perforation des Tragrohrs in den Hingrauia öffnen, die Öffnungen des Innenrohrs öffnen und das Ventil in der vorgeschobenen Stellung des Zentraliaeißels für die Ableitung der Schichtflüasigkeit durch die Perforation des Tragrohrs schließen kann.
Solch eine Ausführung des Bohrgeräts ermöglicht eine Erhöhung der Bohrleistung um 10...15%.
Es ist vorteilhaft, daß das Ausführungselement in Form eines im Innenrohr beweglich installierten VentilStutzens 3_tp ausgeführt ist, der radiale Öffnungen besitzt, die su angeordnet sind, daß sie in der Arbeitsstellung des Zentralmeißels von den Wänden des Innenrohrs-gedeckt werden und in der vorgeschobenen Stellung des Zentralmeißels sich ge-, genüber den Offnungen des Innenrohrs befinden. Solch eine Ausführung des Ausführungselements ermöglicht eine Prüfung der Wasser sohle, ohne dabei bohrgerät an die Oberfläche zu heben.
Ea ist vorteilhaft, daß das Ventil in .Form eines Vorsprungs an der Innenfläche des Tragrohrs, der den Ventilsitz des Ventils bildet, und eines mit ihm zusammenwirkenden Vorsprungs an der. Außenfläche des den Körper des Ventils bildenden Ventilstutzens ausgeführt ist.
Solch eine Ausführung des Ventils erhöht dessen Betriebssicherheit.
der
JO Δ3 ls'fc weiterhin vorteilhaft,daß»VentilstUtzen frei beweglich in Achsrichtung im Innenrohr bei vorgeschobener Lage des Zentralmeißels unter Einfluß dea Eigengewichts installiert ist.
Das gewährleistet ein automatisches Einschalten des ^5 ringförmigen StrahlSaugapparats.
Es ist ferner vorteilhaft, daß in'der Bohrrohr kolonne augewandten Teil des Innenrohrs ein ringförmiger Strahisaugkanal ausgeführt ist, der bei der Arbeitsstellung des Zen-
tralmeißals vom Vent ils tutzen abgedeckt wird und mit dem Kanal Tür die Zuleitung von SpülflüssigkVit bei vorgeschobener Lays des Zentralmeißels verbunden ist.
Das gewährleistet eine hohe Qualität der Prüfung der Wassersohle.
Es ist vorteilhaft, daß das Inne.irQhr mit einem Druckluftförderer ausgerüstet ist, der sich über dem btrahlsaugkanal befindet, und in der Bohrrohrkolonne ein Kanal für die Druckluftzuführung in dan Druckluftförderer vorgesehen ist.
Solch eine Ausführung ermöglicht eine Intensivierung des Abpumpens der Spülflüssigkeit.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung konkreter Ausführungs-
beispieIe der Erfindung und beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, und zwar zeigt
JB1Ig, 1 die Gesamtansicht des Bohrgeräts im Längsschnitt in Arbeitsstellung entsprechend der Erfindung; J1Ig. 2 den Schnitt II-II in j?ig. 1; Fi&· 3 die Gesamtansicht des Bohrgeräts im Längsschnitt in vorgeschobener Stellung;
Fig. 4 den Schnitt IV-IV in Pig.l.
Das Bohrgerät (j?ig.l) beinhaltet ein ge-
steinszerstorendes Werkzeug 1 , das aus einem Zentralme ißel 2 und einem Handmeißel 5 besteht, der an einer Bohrrohrkolonne 4 befestigt ist. Die Bohrrohrkolonne 4 enthält ein inneres und ein äußeres Bohrrohr 5 bzw. 6, zwischen denen ein ringförmiger Kanal 7 (Fig.1,2) besteht, der durch starr mit dem inneren 5 und dem äußeren ßohr 6 befestigte Stege ü in zwei Kanäle 9 und 10 unterteilt wird. Der Kanal 9 dient der Zuleitung von Spülflüssigkeit, und der Kanal 10 wird für die Druckluftzuleitung benutzt.
Der kandmeißel 5 ist an ainem perforierten Tragrohr befestigt, das von innen mit einem .Filterelement 12 ausgerüstet und mit der Bohrrohrkolonne 4 verbunden ist.
Das perforierte Tragrohr 11 hat ein Ventil 15, über das es mit dem Kanal 9 für die Zuführung der ^pülfiüssigkeit in Verbindung steht.
c f
im Innern des perforierten Tragrehrs Il befindet sich ein ία it dem Kanal 9 iß Verbindung stehendes Innenrohr 14 uiit radialen Öffnungen 15» Ii?' · Der Hebung der Pulpe an die Oberfläche dient der Kanal 16.
A1Ii Innenrohr 14 ist ein Ausführungselement 17 montiert, an dem der Zentralmeißel 2 befestigt ist und das eine Arbeitsstellung und eine vorgeschobene Stellung einnehmen kann. Das Ausführungselement 17 -bat radiale Öffnungen lü, IQ1 und ist von innen in der Zone der Öffnungen la, la' mit Dichtungsringen 19» 19' versehen. Das Ausführungselement 17 kann die Öffnungen 15, 15 des Innenrohrs 14 schließen und das Ventil 15 des Zentralmeißels 2 in der Arbeitsstellung öffnen. Die Übertragung des Drehmoments von der Eohrrohrkolonne 4 auf den Zentralmeißel 2 geschieht mit Hilfe von Profilflächen 20 und 21 (Fig. 4), die in den unteren Teilen des perforierten Rohrs 11 bzw. des Ausführun£,selements 17 ausgebildet sind.
Das Ventil 13 dient der Zuleitung von bpülflüssigkeit. aus dem Kanal 9 durch die Perforation des Kohrs 11- in den .Ringraum und dem Freilegen der Öffnung 15 des Innenr-jhrs in vorgeschobener Stellung des Zentralmeißels 2 für die Entnahme der Üchichtflüssigkeit.
Das Ausführungsorgan 17 kann in einer konkreten Variante als Ventilstutzen 22 ausgeführt werden, der beweglich im mit radialen Öffnungen 15» 15' versehenen Innenrohr 14 installiert ist.
Die Öffnungen 18, lü ' sind so angeordnet, daß aie in der Arbeitsstellung des Zentralmeißels 2 von den Wänden des Innenrohrs 14 abgedeckt werden und in der vorgeschobenen {Stellung des Zentralmeißels 2 mit den Öffnungen 15, 15;
des Innenrohrs 14 fluchten.
Das Ventil 13 kann in Form eines Vorsprungs 23 an der Innenwand des l'ragrohrs Il, der den Sitz des Ventils 13 bildet, und eines Vorsprungs 24 an der Außenfläche des Ven-"'' '" 55 tilstutzens 22 ausgeführt werden, der den Körper des Ven- '' tils 13 bildet, üer mit dem Vorsprung 23 des Tragrohrs Il
zusammen« irkt.
Auf einem Teil des Iiinenrohrs 14 ist ein ringförmiger Strahl SaU0-kanal 25 ausgebildet, der vun dem Vent il stutze η COPY
cL2 in der Arbeitsstellung des Zentralmeißels 2 abgedeckt (als Arbeitsstellung wird eine Stellung be- · zeichnet, bei der das Bohren des Bohrlochs vorgenommen wird) und mit dem Kanal 9 für die Zuleitung von Spülflüssigkeit in vorgeschobener Stellung des Zentralmeißels 2 in Verbindung gesetzt werden kann.
Das Innenrohr 5 der Kolonne 4 besitzt einen Druckluftförderer 26. Ber Druckluftförderer 26 steht mit dem Kanal IO für die Druckluftzuführung in Verbindung, der in der Bohrrohrkolonne 4 vorgesehen ist.
Das beschriebene Bohrgerät kann mit einer beliebigen Bohranlage für Rotationsbohrungen eingesetzt werden, die mit einer Bohrpumpe und einem Kompressor ausgerüstet ist.
Das Bohrgerät funktioniert folgendermaßen.
Die mit dem Bohrgerät ausgerüstete Bohranlage wird zum Bohr ρ unkt gebracht und montiert.
Das Bohrgerät wird in eine vorbereitete Grube gebracht, die mit einem vorher angelegten Absetzsumpf in Verbindung steht, der mit Spülflüssigkeit (technischem Wasser) .b-efüllt ist.
Nach dem Einbringen des Bohrgeräts in die Grube schaltet man die Bohrpumpe (nicht abgebildet) der Anlage ein, dessen Saugschlauch in das Absetzbecken mit der Spülflüssigkeit getaucht ist. Die Spülflüssigkeit wird dabei aus dem Absetzbecken (nicht abgebildet) über eine Pumpe in den in der Bohrkolonne 4 ausgebildeten Kanal 9 gepumpt und gelangt weiter durch das offene Ventil 13 und den Raum zwiscnen dem perforierten üohr 11 und dem Ausführungselement 1'/ durch die Öffnungen im perforierten Kohr 11 in den King- j)Q raum. Danach wird das Bohrgerät in Rotation versetzt
und die Spülflüssigkeit gelangt, nachdem sie den Bohrecnlamin in Form einer Pulpe aufgenommen hat, in den Kanal 16 des Innenrohrs 14, wird an die Oberfläche transportiert und in das Absetzbecken geleitet, in dem vex Hohrschlamm als Niederschlag ausfällt, während die Spülflüssigkeit von neuem durch die Bohrpumpe in den Kanal 9 der Bohrrohrkolonne 4 gelangt.
Der Prozeß des Kotationsvortriebs des Bohrlochs wird bis zu einer Wassersohle fortgeführt.
Beim Erreichen einer Wassersohle wird das Bohrgerät über dein Abbauetoß um 0,5 bis 1,0 in angehoben, wobei in der Kanal 9 über einen Wirbelverteiler weiter Spülflüssigkeit gepumpt wird, während in den Kanal 10 Druckluft vom Komprea sor geleitet wird.
Unter dem Druck der Spülflüssigkeit und durch das Eigengewicht bewegt sich der Ventilstutzen 22 (Fig. 3) in die untere (vorgeschobene) Stellung, bis der in Form eines Vorsprungs 24 auf dem Ausführungselement 17 ausgebildete Kör-Pe* des Ventils 13 auf den in Form, eines Vorsprungs 23 auf dem perforierten Rohr 11 ausgebildeten Sitz des Ventils 13 aufstößt. Dabei stimmen · die radialen Öffnungen 15, 15' des Innenrohrs 14 mit den radialen Öffnungen la, lö' des Ausführungaelements 17 überein, wodurch der Innenraum des Innenrohrs 14 mit dem Ringraum verbunden wird. Infolge der Schließung des Ventils 13 kommt es zu einer Isolierung der Räume über und unter dem Ventil 13· Die Spülflüssigkeit erzeugt bei ihrem Durchgang durch den ringförmigen Strahlsaugkanal einen Unterdruck, der den Zustrom von Schichtflüssigkeit aus der Erdschicht bewirkt.
Die aus der Erdschicht abzuleitende Flüssigkeit gelangt durcn das Filterelement 12 des perforierten Rohrs 11, und durch die miteinander fluchtenden öffnungen 18 und 15 bzw. 18/ und 15' in den Raum 16 des Innenrohrs 14.
Außerdem tritt dabei Druckluft über einen Wirbelverteiler in den Kanal 10 der Bohrkolonne 4 ein, gelangt in den Druckluftförderer 27 und erzeugt einen zusätzlichen Unterdruck, der das Abpumpen der Schiohtflüssigkeit beschleu-ηigt.
Nach der Prüfung des zu untersuchenden Intervalls wird das Bohrgerät erneut auf den Abbaustoß hinabgelassen mit gleichzeitiger Drehung und Spülung. Dabei nimmt das Ausführung se le ment 17 zusammen mit dem Zentralmeißel 2 die Arbeitsstellung ein, und das Bohren wird bis zum nächsten zu untersuchenden Intervall fortgesetzt.

Claims (6)

PATENTANWÄLTE ZELLENTI N ZWEIBRÜCKENSTR. 15 OOOO MÜNCHEN 2 Turkmenskij nautschno-issledowatelskij 14. März 1983 Geologoraswedotschnij Institut K/Hu Aschchabad/ UdSSR ρ 92 550 BOHHGOlI PATENTANSPRÜCHE
1. Bohrgerät zum Bohren und zur Prüfung von Bohrlöchern während des Bohrprozesses, das ein gesteinazerstörendes Werkzeug (1) enthält, das in Form eines Zentral- und eines Randineißels (2, 3) ausgeführt und an einer Bohrrohrkolonne (4) befestigt ist, in der Kanäle für die Zuleitung von Spülflüssigkeit zum Bohrgerät und für die Hebung der Pulpe vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand- ^O meißel Q) auf einem mit der Bohrrohrkolonne (4) verbundenen perforierten Tragrohr (11) montiert ist, das von innen mit einem Filterelement (12) und einem Ventil (13) ausgerüstet ist, durch das es mit einem Kanal (9) ±'ür die Zuleitung von SpülflüssiKkeit verbunden ist, wobei im Innern des ]_3 Tragrohrs (11) ein mit einem Kanal 16 für die Hebung der Pulpe verbundenes Innenrohr (14) mit radialen Öffnungen (15, I!?') installiert ist, auf dem beweglich mit der Möglichkeit eineArbeitsstellung und eine hervorgeschobene Stellung einzunehmen, der Zentralmeißel (2) montiert ist, der an einem Ausführungselement (17) befestigt ist, das die Öffnungen (15|15') des Innenrohrs (14) verschließen, das Ventil (I3) in der Arbeitsstellung des Zentralmeißels für die Zuleitung von Spülflüesigkeit durch die Perforation des Tragrohrs (il) in den Ringraum öffnen, die üff- . Λ<
nungen (15, 15') dea Innenrohrs C14) öffnen und das Ventil (13) in der vorgeschobenen Stellung des Zentralmeißels (2) für die Ableitung der Schichtflüssigkeit duroh die Perforation des Tragrohrs (11) schließen kann.
ν
2. Bohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausführungselement (17) in Form eines im Innenrohr (14") beweglich installierten Vent ils tut ze ns (22) ausgeführt ist, der radiale Öffnungen (lä) besitzt, die so angeordnet sind, daß sie in der Arbeitslage des Zentralmeißels (2) von j_O den Wänden das Innenrohrs (14)abqedeckt werden und in der vorgeschobenen Lage des Zentralmeißels sich gegenüber den Öffnungen (15, 15') des Innenrohrs (14) befinden.
3. Bohrgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12) in Form eines VorSprungs (23) an der Innenfläche des Tragrohrs (11), Jer den Ventilsitz (24) des Ventils (13) bildet, und eines mit ihm zusammenwirkenden Vorsprungs (25) an der Außenfläche des den Körper des Ventils (13) bildenden VentilStutzens (22) ausgeführt ist.
4. Bohrgerät nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekenn-
zeichnet ρ daß der Ventilstutzen (22) frei beweglich in Achsrichtung im Inneiirohr (14) bei vorgeschobener Lage des Zentralmaißels (2) unter iSinfluß des Eigengewichts installiert ist«
5· Bohrgerät nach einem der Ansprüchel bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Bohrrohrkolonne zugewandten Teil des Innenrohrs (14) ein ringförmiger Strahlsaugkanal (26) ausgeführt" ist, der bei der Arbeitsstellung des Zentralmeißels (2) vom Ventil stutzen (22) abqedeckt wird und mit dem Kanal (9) für die Zuleitung von bpülflüssig-
^O keit bei vorgeschobener Lage des Zentralmeißels (2) verbunden ist.
6. Bohrgerät nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (14) mit einem Druckluftförderer (27) ausgerüstet ist, der sich über dem ütrahlsaugkanal (^6) be-
^ findet, und in der Bohrrohrkolonne (4) ein Kanal (10) für die druckluftzuführung in den Druckluftförderer vorgesehen ist.
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