DE3907637A1

DE3907637A1 - Gestaengefreies bohr-, press- und reinigungsgeraet

Info

Publication number: DE3907637A1
Application number: DE3907637A
Authority: DE
Inventors: Edmond Ing Grad Tuttass
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1989-11-09

Description

Die Erfindung betrifft ein gestängefreies Bohr-, Preß- und Reini gungsgerät zur Erstellung von Bohrungen und Einpreßlöchern belie biger Tiefe und Richtung und zum Reinigen und Ausbohren verkru steter Rohrleitungen mit Hilfe einer hydraulischen Pendelströmung in ein Gasdruckspeicher und eines zwischengeschalteten Antriebes. Dabei lassen sich bis zu mehreren Kilometern Löcher als Pipelines oder Preßlöcher in Kohleflözen zur untertätigen Kohlevergasung einpressen oder Rohrleitungen säubern. Mit dem erfindungsgemäßen Gerät sind auch tiefe und übertiefe Löcher, z. B. als Erdölbohrungen, schnell und sehr wirtschaftlich einzubringen. Stationär in ein Loch eingesetzt, ermöglicht das Gerät Entsorgungsmaterialien, z. B. radioak tive Stoffe oder Wasser zur Erdwärmegewinnung in tiefen Erdschichten einzupressen oder umgekehrt Flüssigkeiten, wie Wasser oder Erdöl, aus tiefen Lagerstätten gestänge- und rohrfrei zu heben.

Die Erfindung hat den Zweck, die obengenannten Aufgaben bei geringem technischem Aufwand, ohne Gestänge- oder Rohrverbindung wesentlich wirtschaftlicher und schneller als bisher durchzuführen. Erstmals sind im Tiefbergbau für die untertägige Kohlevergasung kilometer lange Gänge für die Blockumströmung in den Flözen einpreßbar, womit eine viele Millarden Tonnen große Steinkohlenreserve in Norddeutsch land bis unter der Nordsee wirtschaftlich über die Kohlevergasung gewinnbar wird.

Die Erfindung hat darüber hinaus den Zweck, Problemstoffe sicher dauerhaft zu entsorgen, neue Möglichkeiten der Erdwärmegewinnung zu eröffnen und die Erdölförderung wirtschaftlicher zu gestalten.

Stand der Technik: In Tiefbohrungen wird durchwegs die Antriebs leistung der Bohrer über das Bohrgestänge viele Tausend Meter tief übertragen, dabei ist gleichzeitig das Gewicht des Bohrgestänges übertägig abzufangen. Tiefbohrungen dauern bis zu einigen Jahren. Pipelines benötigen für die Erdverlegung Aushub und Beeinträchtigung des Tagesbereiches.

Die untertägige Kohlevergasung erfolgt bisher durch Gestängebohrung. Sie ist daher in großen Lagertiefen nicht wirtschaftlich und tech nisch kaum durchführbar.

Rohrreinigungsgeräte für sehr harte Inkrustierung und großem Ver schmutzungsgrad erfordern bisher einen hohen Reinigungsaufwand. Die Erdwärmegewinnung in großen Tiefen erfolgt bisher im sog. Hot- Dry-Rock-Verfahren. Hierbei sind hohe Druckstöße von über Tage durch hochdruck-verrohrte Bohrungen in große Tiefen notwendig, um dort die Erdschichten aufzureißen.

Die Entsorgung radioaktiver oder giftiger Substanzen in große Tiefen durch hydraulisches Einpressen gibt es bisher nicht.

Versiegende Erdölquellen werden durch Fluten oder Auspressen besser ausgebeutet, hierzu ist zumindest ein zweites Bohrloch notwendig. Um Wasser aus großen Tiefen zu heben, ist zum Lochgrund eine elektri sche oder hydraulische Versorgungsleitung notwendig.

Die Nachteile der bisherigen Energieversorgung von Maschinen in Löchern oder Rohren, sei es um die Löcher oder Bohrungen weiterzu treiben oder die Energie für andere Arbeitszwecke freizusetzen, ist bisher also sehr aufwendig. In der Regel sind für die hydraulische oder elektrische Versorgung druckfeste Rohre oder elektrische Leitungen zu verlegen. Für das hydraulische Einpressen von Pipelines oder von Gängen für die untertägige Kohlevergasung und für das Ent sorgen über die Hochdruckverpressung in große Tiefen gab es bisher keine technisch anwendbare Verfahren. Für die Tiefenentsorgung durch Hochdruckverpressung unter hoher Dichte (Patent P 39 01 920.9) besteht das Problem der hohen Dichtebereitung. Für die Tiefenentsorgung u. a. Maßnahmen durch das gestängefreie Mehrloch-Bohr- und Schrämgerät (Patent P 39 01 921.7) gibt es das Problem der Druckabdichtung zwischen den beiden Löchern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Nach teile zu vermeiden. Hierzu gehören insbesondere: Bohrungen schneller und wirtschaftlicher einzubringen, Pipelines einzupressen, ebenso Gänge für die untertägige Kohlevergasung in große Tiefen. Rohrleitungen sind ein facher und wirtschaftlicher als bisher zu reinigen. Erdöllager sind auch bei geringem hydraulischen Entleerungsdruck mit einer einzigen Bohrung auszugewinnen. Die Erdwärme soll ohne großen Aufwand auch aus großen Tiefen wirtschaftlich gewinnbar werden und vieles mehr.

Diese Aufgaben werden dadurch gelöst, daß die Energie für das erfin dungsgemäße Arbeitsgerät nicht über ein Gestänge oder ein elektrisches Kabel zugeführt wird, sondern durch die hydraulische Energie einer in dem Rohr oder Loch hin- und herpendelnden hydraulischen Strömung, wobei das gestängefreie Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät dadurch gekenn zeichnet ist, daß es Hydrospeicher (1), einen oder mehrere hydraulische Antriebe (2), Werkzeuge (3) und außerhalb des Loches oder Rohres (6) eine Umschaltvorrichtung (5) und eine hydraulische Energiequelle (4), vorzugs weise eine Pumpe aufweist, wobei in dem Hydrospeicher (1), der vorzugs weise als gasbelasteter Blasenspeicher ausgebildet ist, wechselweise und pulsierend hydraulische Druckflüssigkeit gespeichert und ent speichert wird und der wechselnde Flüssigkeitsstrom hydraulische An triebe (2) und mit diesen Werkzeuge und/oder andere Einrichtungen treibt und der hydraulische Strom aus der Energie-Quelle (4) in das Loch (6) oder Rohr jeweils wechselweise gesperrt oder geöffnet wird.

Mit folgenden Ausgestaltungen erzielt die Erfindung weitere Vorteile:

Die Speicherblase oder der Balg (7) des Hydrospeichers (1) ist mit ring- oder spiralenförmigen Verstärkungen, z. B. einer Stahlfeder, als Blasen armierung (8) auszustatten, die den Durchmesser der Blase begrenzt und einen axialen Ausdehnungshub der Blase (7) ermöglicht, vorzugsweise, wenn die Blase oder der Balg (7) nicht durch ein äußeres Speicherrohr geschützt ist.

Eine Hubbegrenzung der Ausdehnungsbewegung des Balges (7), des Antriebes (2) bzw. des Speicherkolbens (9) erzeugt jeweils durch das plötzliche Verzögern der Strömungsbewegung der hydraulischen Rohr- oder Loch füllung einen Druck- und Arbeitsstoß auf das Werkzeug (3).

Eine weitere Druck- und Vortriebskraft-Verstärkung auf das Werkzeug (3) ist erzielbar, wenn der durch die unterschiedliche Gasverdichtung im Speicher (1) hin- und herbewegte Kolben (9) als Differentialkolben mit der kleineren Kolbenfläche in einem Zylinder (39) und wie in einer hydraulischen Presse dort die Druckkraft auf das Werkzeug (3) vergrößert, weil Verspannlippen (13) den Zylinder (39) hydraulisch gegen die Lochwand verspannen.

Bewegt der hin- und hergleitende Kolben (9) eine Drallmuffe (10), die ihrerseits über einen Drallbolzen (11) mit dem Werkzeug (3) verbunden ist, so führt dieses Werkzeug eine Dreh-Schlag-Bewegung aus. Das Ge gendrehmoment wird durch verspannte Längsführungsmesser (27) durch die Bohrlochwand abgefangen.

Das erfindungsgemäße Gerät vermag sowohl Löcher (6) einzupressen als auch Löcher auszubohren. Im letzteren Falle fließt die Pendelströ mung jeweils zum Gerät hin durch einen dünnen Schlauch (18) oder durch eine Folie getrennt gegen den mit Bohrklein behafteten Rück lauf (21). Dabei ist jeweils wechselnd einer der beiden Ströme abge sperrt, so daß sowohl der Vorlauf (20) als auch der Rücklauf (21) mo mentan den gleichen hydraulischen Druck aufweisen. Zur Trennung des Vor- und Rücklaufes genügt also ein dünner Schlauch oder eine dünne Trennfolie (18), die durch einen Schlauch- oder Foliendurchlaß (19) außerhalb des Loches über einen Schlauch- oder Folienspeicher (16) nachgeführt werden.

Soll die Treibrichtung des Loches (6) regulierbar sein, so wird das Werkzeug (3) vorzugsweise über ein Kardangelenk (29) und Werkzeugan preßpolster (28) oder andere Einrichtungen zur Schneidrichtungssteu erung reguliert.

Hierbei besitzt es Steuerungseinrichtungen (25), die über Sender und Empfänger (14) (15) und über Signalleitungen (17) oder über hydraulische Signale oder auch durch ein internes Programm ausgelöst werden. Vorzugsweise verfügt das erfindungsgemäße Gerät auch über Meßein richtungen (25), deren Meßdaten intern oder auch nach außen gesendet werden. Ein Umschaltventil lenkt für die Rückwärtsfahrt den jeweils aus dem Speicher (1) rückströmenden hydraulischen Strom vor das Werk zeug (3), so daß das Gerät durch hydraulische Verdrängung aus dem selbsterstellten Loch zurückfährt.

Die Drehbewegung des Werkzeugs (3) oder anderer angeschlossener Ar beitsgeräte, z. B. einer Hochdruckpumpe (37), ist auch durch hydraulische Drehantriebe (2), vorzugsweise Drehkolbenmotoren, durchführbar, die ebenfalls das Gegendrehmoment durch Längsführmesser (27) oder Verpreß lippen (13) an der Rohr- oder Lochwand abfangen.

Hydrospeicher (1) mit kleinerer Nutzfüllung beziehen ihre kleine Speichermengen auch von einer hydraulischen Energiequelle (4), die als Kolbenpumpe ausgebildet ist und die Umschaltvorrichtung (5) als Kurbel integriert hat. Speichervolumen und Pumpenhubvolumen sind aufeinander abgestimmt.

Bei Bohrkleinaustrag mit getrenntem Vor- und Rücklauf über Folien oder dünne Schläuche (18) darf, insb. bei großen Bohrtiefen, der Dichteunter schied der Arbeitsflüssigkeit nicht zu groß sein. Zur Dichteregulierung dient vorzugsweise ein Kühler (23), der durch Abkühlung die Dichte des Vorlaufes auf die höhere Mischdichte des mit Bohrklein behafteten Rücklaufes anhebt.

In besonderen Fällen ist das erfindungsgemäße Gerät mit Mehrfach-Bohr- und Preßeinrichtungen zu versehen, womit mindestens zwei parallele Löcher gleichzeitig eingebohrt oder eingepreßt werden mit vorzugswei ser getrennter Strömung in das Loch bzw. aus dem Loch.

Bei vorhandenen Löchern eignet sich das erfindungsgemäße Gerät auch als stationäre Einrichtung in Bohrgrundnähe zur Verrichtung unter schiedlicher Arbeiten, wie das Einpressen von Wasser zur Erdwärmege winnung oder zum Verpressen und Dauerentsorgen von Materialien in ge eignete tiefe Erdschichten oder auch zum Hochpumpen von Tiefenwasser oder Erdöl. Es besitzt Selbstschlußeinrichtungen (34), eine Hochdruck verpreßkammer (38) oder eine Saug- und Druckkammer (43) in befestigter Lage, die in Pumpenfunktion arbeiten, vorzugsweise als Plungerpumpen, und die Pumpenenergie durch den Antrieb (2) erhalten.

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch betriebenes Arbeitsgerät, das durch eine hin- und herpendelnde Strömung, vorzugsweise im Einrohrsy stem von einer hydraulischen Energiequelle (4) von außen versorgt wird. Dabei ist dieses Einrohr (6) auch als Netz auszubilden mit mehreren Ar beitsgeräten (1) (2) (3), die von einer einzigen Energiequelle (4) versorgt werden und mit den erfindungsgemäßen Merkmalen versehen sind: Hydro speicher (1), Antrieb (2) und Werkzeug (3), letzteres als zu betreibende Arbeitsgeräte.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß man durch ein einziges Rohr (6) oder Loch (6), ohne die sonst notwendige Vor- und Rücklaufleitung Arbeitsgeräte mit hydraulischer Energie versorgt, wie stationäre Pumpen, bewegliche Rohrreinigungsgeräte, Locheinpreßge räte oder Bohrgeräte. Selbst Bohrklein wird durch das gleiche selbst erstellte Loch - ohne Gestänge - durch Abteilung des Loches (6) mittels eines dünnen Schlauches (18) oder einer Trennwand (18) abgefördert. Somit wird der große Aufwand für ein 2. Loch, für ein umfangreiches Bohrge stänge, für Bohrtürme und Bohrplattformen und andere technische Ein richtungen erspart. Geringe Rüstzeiten und schnelle Arbeitsweise ge statten insbesondere eine große Zeiteinsparung. Erdwärme kann nunmehr wirtschaftlich und in großen Leistungen gewonnen werden: Pipelines sind über große Strecken unterirdisch ohne Erdauswurf einzubringen. Erstmals kann tiefgelagerte Steinkohle wirtschaftlich unterirdisch vergast werden. Die Erfindung bringt also große technische und wirt schaftliche Vorteile.

Die folgenden Figuren zeigen Anwendungs- und Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 die Grundausführung nach Anspruch 1,

Fig. 2 und Fig. 3 die Funktion der Umschalteinrichtung (5),

Fig. 4 ein einfaches Schlaggerät zur Lochpressung und Rohrreinigung,

Fig. 5 das Gerät mit hydraulischer Preßkraft-Verstärkung,

Fig. 6 das Drehschlaggerät mit Längsführungsmessern (5),

Fig. 7 die motorbetriebene Umschalteinrichtung (5),

Fig. 8 die Energiequelle (4) als Kolbenpumpe,

Fig. 9 den kolbenbetriebenen (9) Antrieb (2) mit separatem Speicher (1),

Fig. 10 das Großbohrgerät mit mehreren Speichern (1) und Trennschlauch (18),

Fig. 11 die Schlauchdurchführung (19) und Schlauchspeicher (16),

Fig. 12 die Foliendurchführung (19), Folienspeicher (16), getrennter Fluß (20, 21),

Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel eines Doppelloch-Gerätes,

Fig. 15 die Funktion des Gerätes für die Rohrreinigung,

Fig. 16 die Pipelin-Einpressung,

Fig. 17 die Entsorgung und Erdwärmegewinnung,

Fig. 18 die untertägige Kohlenvergasung,

Fig. 19 die Entsorgung/Erdwärmegewinnung,

Fig. 20 und Fig. 21 die Wasser- oder Erdölförderung, Ausführungsbeispiele,

Fig. 22 ein Ausführungsbeispiel für die Rohrreinigung.

Die Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel nach Anspruch 1 mit den Merk malen: Hydrospeicher (1), Antrieb (2), Werkzeug (3), hydraulische Energie quelle, z. B. Pumpe (4) und der Umschalteinrichtung (5).

Die Fig. 2 und Fig. 3 vermitteln die Funktion der Umschaltvorrichtung (5) in einer Ausführung als 3-Wege-Hahn mit selbst- oder fremdgesteuertem Stellantrieb.

Die Fig. 2 zeigt die Kükenstellung in Energieeingabe: die Pumpe (4) för dert hydraulische Druckflüssigkeit in das Loch oder Rohr (6). Diese Druckflüssigkeit leistet Arbeit in dem Antrieb (2) des Arbeitsgerätes nach Fig. 1, Fig. 4 bis 6 und Fig. 9 bis 22 und verdichtet das Druckgas, vorzugsweise Stickstoff, in dem Speicher (1), dabei steigt der statische Druck. Erreicht die Druckdifferenz ein bestimmtes Maß bzw. sind der Kolben (9) und das Werkzeug (3) zusammengestoßen, so schaltet der 3-Wege- Hahn in die Position der Fig. 3: Das Loch oder Rohr (6) ist nunmehr von der Pumpe (4) hydraulisch getrennt und wird druckentlastet. Die Flüssig keit strömt zurück und der Speicher (1) entspannt.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung als Vortriebs gerät, beispielsweise zum Einpressen von Pipelines oder Vergasungslöchern in Kohlenflözen oder zur Rohrreinigung.

Fig. 4 zeigt ein einfaches schlagendes Gerät. Der Speicher (1) ist als Balg (7) ausgebildet, dessen Gasfüllung axial preßbar ist, mit Armierungen (8).

In Stellung der Fig. 2 wird der Balg gepreßt und der Meißel (3) in Treib richtung hydraulisch vorgespannt. Beim Zusammenschlagen des Kolbens mit dem Meißel (3) erhält der Meißel einen Preßschlag, der durch den Impuls schlag der plötzlich abgebremsten Flüssigkeitssäule im Loch oder Rohr (6) wesentlich verstärkt wird.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit verstärkter hydraulischer Vor triebskraft. Der Kolben (9) ist ein Differentialkolben und verstärkt die hydraulische Druckkraft entsprechend seiner Kolbenflächen, z. B. im Verhält nis 1 : 10, z. B. von 200 bar auf 2000 bar. Die Plungerseite (41) des Kolbens dringt in ein hydraulisches Polster (12), das mit der hohen Druckkraft, z. B. mit 2000 bar, auf den Preßkopf (3) wirkt, der selbst Gesteinszonen durch pressen kann. Das hydraulische Polster (12) ist während der Hochdruckphase über Verspannlippen (13) in der Bohrlochwand (6) festgesetzt. Sinkt der Gas druck des Speichers (1) in der Position nach Fig. 3, so besaugt bzw. ent spannt der Plunger (41) das hydraulische Polster.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel in Drehschlag-Arbeitsweise. Die Hub bewegung des Kolbens (9) wird über die Längsführungsmesser (27), die die Reaktions-Drehbewegung des Gerätes auffangen, auf die Drallmuffe (10) und den Drallbolzen (11), die mit steilem Gewinde versehen sind, übertragen. Der Drallbolzen (11) erhält dabei eine Drehbewegung mit dem Werkzeug (3), das zusätzlich (gemäß Fig. 4) Preßschläge erhält und äußerst leistungsstark vortreibt. Bei der Expansion des Balges (7) dreht sich das Werkzeug in um gekehrter Richtung. Dieses Gerät ist zum Vortreiben, Reinigen und Bohren geeignet.

Die Fig. 7 kennzeichnet die Umschaltvorrichtung (5) in 3-Wege-Ausführung, z. B. als Hahn, Ventil oder Scheibensperrer mit einem Stellantrieb. Bei Tiefbohrungen erhält der Speicher (1) einen Vorgabedruck seines Gas druckspeichers nach den Fig. 9 bis 21, der auf den hydraulischen Druck der tiefsten Stelle ausgerichtet ist. Das Gas im Speicher zwischen 400 und 300 bar bei 3000 m geplanter Bohrtiefe. In diesem Falle öffnet der Speicher oberhalb 300 bar und schließt selbsttätig unterhalb 300 bar.

Die Fig. 8 zeigt eine Ausführung der Erfindung ohne Absperrvorrichtungen der Umschaltvorrichtung (5). Diese ist hier als Kurbel wirksam, die über eine Kolbenstange einen Kolben oder Plunger antreibt. Das Hubvolumen des Kolbens oder Plungers ist auf das Arbeitsvolumen des Speichers (1) abge stimmt. Unterschiedliche Volumen, auch Verluste können durch Überdruck ventile und zusätzliche Einspeisung abgefangen werden.

Fig. 9 zeigt das Ausführungsbeispiel der Erfindung, vorzugsweise für hohe hydraulische Drücke mit geschlossenem Gasdruckspeicher (1) und Druckbe grenzung, z. B. zwischen 300 und 400 bar, in welchem der Kolben (9) nicht di rekt in den Gasdruckspeicher (1) eingreift - wie in den Beispielen Fig. 4 bis 6 - sondern über eine Flüssigkeit getrennt ist, die gleichzeitig über eine Trennfolie (18) die Vermischung mit der Rohr- oder Lochflüssig keit verhindert. Der Kolben (9) besitzt einen Strömungsdurchlaß (24) zwischen seiner Vorder- und Rückseite und ist in einem Zylinder (39) geführt. Abrieb- und Ermüdung des alternativen Balges (7) der Fig. 4 bis 6 werden vermieden.

Fig. 10 kennzeichnet eine Ausführung, insbesondere für Tiefbohrungen mit Bohrkleinaustrag. Durch Kopplung mehrerer Speicher (1), z. B. auf 30 m Länge, entsteht ein großes Speichervolumen und zeitlich lange Druckwechsel. Der Antrieb (2) arbeitet vorzugsweise in Drehkolbenausführung mit einem Schlagwerk (26). Ein dünner schwimmend eingehangener Trennschlauch (18) trennt die jeweils ab- bzw. aufwärts führende Pendelströmung, die den gleichen Druck aufweist, voneinander, so daß das Bohrklein abgefördert wird. Über Meß- und Steuerungseinrichtungen (25), einer gelenkigen Befesti gung (29) des Werkzeuges (3) und Vorrichtungen (28) (30) zur Schneidrichtungs regelung sind die Bohrlöcher in gezielter und beliebig wechselnder Richtung einzubringen. Zur Trennung der Auf- und Abwärtsströmung dient auch eine Trennfolie, d. h. ein dünnwandiges, schwimmendes Material (18). Trennschlauch oder Trennfolie sind vorzugsweise mit einer Signalleitung (17) zu versehen, über die entspr. Informationen von und zum Gerät fließen.

Die Fig. 11 und 12 zeigen Beispiele für die Durchlässe (19) des Schlauches (18) oder der Trennfolie (18) am Loch- oder Rohreintritt und den Schlauch- oder Folienspeicher (16) mit Nachführung, die Signalaufgabe (14) und die ge trennte Auf- (21) und Abwärts-(20)Führung der Flüssigkeit, die Umschalt vorrichtung (5) in Vierwege-Ausführung sowie die Kühlanlage (23), die durch Abkühlung = Dichteerhöhung der abwärts strömenden Flüssigkeit in tiefen Löchern die höhere Dichte der bohrkleinbehafteten Aufwärtsströmung im Loch (6) ausgleicht.

Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Einbringen von Doppel-Löchern. Es besitzt zwei parallele Antriebe (2) und Werkzeuge (3), welche zwei Löcher parallel und gleichzeitig eintreiben, wovon ein Loch die hydraulische Flüssigkeit abwärts und das andere Loch aufwärts führt. Die Trennelemente, wie Schlauch oder Folie (18) entfallen. In beiden Löchern herrscht jeweils gleichzeitig der gleiche Druck. Doppel-Löcher eignen sich zur Erdwärmegewinnung, Erdöl- oder Wasserhebung und andere Zwecke.

Die Fig. 14 zeigt, daß mit Hilfe einer Dosiereinrichtung (47) der Arbeits flüssigkeit Zusatzstoffe beigegeben werden, z. B. Stoffe zur Porenschlie ßung oder Verfestigung gebrächer Bohrlöcher oder Preßlöcher, zur Reak tion mit der Bohrlochwand und Bildung einer festen Lochschale, Reini gungs- oder Lösungsmittel für Rohrreinigungen oder Stoffe zur Dichteer höhung der abwärts fließenden Flüssigkeit.

Fig. 15 zeigt die Anwendung der Erfindung für die Rohrreinigung unter halb 100% Inkrustierung. Bei 100% Inkrustierung ist zwecks rückwärtsge richteter Schmutzabförderung die getrennte Strömung nach Fig. 11 oder 12 notwendig. Fig. 22 zeigt das Ausführungsbeispiel eines Rohrreinigungsge rätes mit vorwärts abfließendem Schmutz. Es durchfährt auch enge Rohrbö gen und funktioniert gemäß Fig. 4, besitzt aber schwenkbare Werkzeuge (3) mit Gelenken (44) und einer flexiblen Dichtmanschette (46). Es reinigt auch Rohre mit variablen Durchmessern.

Fig. 16 zeigt das Eintreiben von Pipelines, z. B. für die unterirdische Rohr- oder Kabelverlegung oder auch für die direkte Nutzung für Drai nagen oder Kanalisation. Es sind Lochlängen bis zu mehreren Kilometern ohne Zwischenschächte eintreibbar, vorzugsweise mit Geräten nach Fig. 4 oder Fig. 6. In weichen Gründen mit geringen Drücken der Arbeitsflüssig keit ist eine Druckverstärkung am Gerät nach Fig. 5 vorteilhaft, z. B. mit einer Erhöhung des Druckes im Gerät von 0,3 bar auf 10 bar. Das einge preßte Loch ist äußerst glatt und zusätzlich nach Fig. 14 abdichtbar. Möglich ist auch im nachhinein das Einbringen einer Schleuderbeton- oder Kunststoff-Schale. Ferngesteuert, z. B. mit hydraulischen Drucksignalen über Sender (14) und Empfänger (15), Ortungsgeräten und Steuerungseinrich tungen (25) und Lenkeinrichtungen zur Richtungskorrektur (28) (29) (30) sind die Pipelines richtungsmäßig beliebig auffahrbar, und zwar sehr schnell, ohne Erdarbeiten und sehr wirtschaftlich.

Fig. 17 zeigt, wie nach Einbringen eines Doppelloches gemäß Fig. 13 die ses durch eine weitere erfindungsgemäße, stationäre Ausstattung zur Entsorgung von Materialien nutzbar ist. Hierbei dient eines der einge brachten Löcher (6) der erfindungsgemäßen hydraulischen Energieübertra gung mittels Pendelströmung zum Antrieb (2) und zum Speicher (1). Der An trieb (2) wiederum treibt eine Hochdruckpumpe (37), deren Hochdruckflüs sigkeit, vorzugsweise Wasser, beispielsweise mit 1000 bar und mehr das Entsorgungsmaterial in tiefe, geeignete Schichten, die weniger fest sind, verpreßt und beispielsweise in 3000 m Tiefe dauerentsorgt mit einem Pendel-Arbeitsdruck von z. B. 10 bar über Tage und rd. 300 bar in 3000 m Tiefe. Das fließfähige aufbereitete Entsorgungsmaterial, z. B. radioaktive Abfälle, wird in die Aufgabe (32) eingegeben und fällt in dem 2. Loch, dem hydraulischen Falloch abwärts bis zur Dosierkammer (36) und wird hier mittels der Dosiereinrichtung (35) portionsweise vorgefüllt, ehe es wech selweise mit Hilfe der Hochdruckverpreßkammer (38) in die Einpreßebene (40) verpreßt wird. Die Verpreßkammer (38) besitzt selbstschließende Einrichtungen (34). Während der Füllphase ist die Hochdruckpumpe (37) außer Betrieb und die obere Selbstschlußeinrichtung (34) geöffnet, so daß Entsorgungsmaterial in die Kammer (38) fällt. Anschließend pumpt die Hochdruckpumpe (37) Hochdruckwasser in die Vorpreßkammer (38), das obere Ventil schließt, die untere Selbstschlußeinrichtung (34) öffnet. Das Entsorgungsmaterial wird verpreßt, bis die Hochdruckpumpe wieder aussetzt und die Kammer hochdruck-entlastet wird usw.

Fig. 18 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung für die untertägige Kohlevergasung. Aus Schächten, Strecken oder Bohrlöchern (6) werden in das entsprechende Flöz, auch in großen Tiefen von beispielsweise weit unter 1000 m, mit der erfindungsgemäßen Einrichtung hydraulische Gänge (6) eingepreßt. Dabei entwickelt das Gerät hydraulische Einpreßkräfte bis über 1000 bar, während die Kohlenfestigkeit nur 100 bis 400 bar Gegendruck entwickelt. Die Löcher werden im sogenannten Blockumströ mungsverfahren eingebracht und zwischen 2 Schächten oder Löchern (6) entwässert und im bekannten Vergasungsverfahren zwischen den Schächten genutzt, wobei in einem Loch die notwendigen Inertgase eingepreßt und aus dem anderen Loch die brennbaren Nutzgase abgezogen werden. Das Flöz wird zwischen zwei waagerechten Strecken oder Einpreßlöchern im Abstand bis über 1000 m mit schreitender Abbrandfront vergast. In der norddeutschen Tiefebene bis weit unter der Nordsee stehen hierzu Kohlenvorräte zur Verfügung, die den deutschen Energiebedarf wirtschaftlich über Jahrhunderte abdecken, jedoch in der konventionellen bergmänni schen Kohlenförderung in Tiefen bis zu 5000 m wirtschaftlich und tech nisch nicht gewinnbar sind.

Fig. 19 zeigt eine Entsorgungsanlage, ähnlich Fig. 17, jedoch in einfacher Hubkolben-Plunger-Ausführung. Diese Anlage, wie auch die Anlage nach Fig. 17 ist auch für das Einpressen von Hochdruckwasser zur Erdwärmegewinnung geeignet. Antrieb (2) als Differentialkolben-Motor, Speicher (1) im Zylinder des Antriebes und Hochdruckplunger (41) bilden eine Einheit. Der Kolben (9) arbeitet im Takt der großvolumigen übertägigen Kolbenpumpe (4). Es genügt ein einziges Loch, das gleichzeitig die Pendelströmung und das fallende Entsorgungsmaterial oder Verpreßwasser aufnimmt. Die Verpreßkammer (38) arbeitet wie die in Fig. 17 und kann ebenfalls für Entsorgungszwecke mit einer Vordosierkammer versehen werden. Die abwärts gerichtete Pendel strömung im Loch (6) ist um die Verpreßmenge größer als die Aufwärts strömung. Für die Nutzung von Erdwärme in günstigen geologischen Berei chen, z. B. am Rhein, südlich des Rheins mit Erdwärmetemperaturen von über 100°C bei 2000 m Tiefe u. an anderen Stellen, eignet sich die erfindungs gemäße Anlage sowohl für das wirtschaftliche Einbringen der Löcher als auch für das Einpressen des aufzuheizenden Wassers nach Fig. 17 und 19.

Fig. 20 zeigt die Erfindung als Erdöl- oder Tiefenwasser-Förderanlage. Die Ventile bzw. Selbstschlußeinrichtungen 34 wirken umgekehrt gegen über der Fig. 17 und 19. Die übrige Ausstattung ist weitgehend identisch. Der Plunger (41) oder die Pumpe (37) saugen Erdöl oder Wasser an und pres sen es durch das Loch (6) nach über Tage. Damit können auch versiegende Erdölfelder ausgebeutet werden, ohne zusätzliche Bohrungen für das alter native Fluten. Fig. 21 zeigt eine ähnliche Anlage mit kontinuierlicher Förderung und Pendelströmung über einen Schlauch (18).

Es bedeutet:

1 Hydrospeicher, vorzugsweise gasbelasteter Blasenspeicher
2 Antrieb
3 Werkzeug
4 hydraulische Energiequelle, z. B. Pumpe
5 Umschaltvorrichtung
6 Rohr, Bohrloch oder Preßloch
7 Balg oder Blase mit Gasfüllung zum Teil 1
8 Blasenarmierung
9 Kolben
10 Drallmuffe
11 Drallbolzen
12 Hydropolster
13 Verspannlippen
14 äußerer Sender und Empfänger
15 innerer Sender und Empfänger
16 Schlauch- oder Folienspeicher
17 Signalleitung
18 dünner Schlauch oder Trennfolie
19 Schlauch- oder Foliendurchlaß
20 Strömungskanal zum erfindungsgemäßen Gerät
21 Strömungskanal nach außen
22 elastisches Zwischenstück
23 Kühler für Arbeitsflüssigkeit
24 Durchlaß
25 Meß- und Steuerungseinrichtungen
26 Getriebe und Schlagwerk
27 verspanntes Längsführungsmesser als Drehkraftwiderlager
28 Werkzeug-Anpreßpolster oder Zylinder zur Schneidrichtungsregelung
29 Kardangelenk oder elastische Welle
30 Drehlager zwischen Teil 28 und Teil 3
31 Rohrinkrustierung
32 Aufgabe für fließfähiges Entsorgungsmaterial
33 hydraulisches Falloch für Entsorgungsmaterial
34 Selbstschlußeinrichtung, z. B. Rückschlagklappe oder Ventil
35 Dosiereinrichtung für Entsorgungsmaterial
36 Dosierkammer
37 Hochdruckpumpe durch Teil 2 getrieben
38 Hochdruck-Verpreßkammer
39 Zylinder
40 Einpreßebene, Flöz
41 Plunger
42 Quelle oder Lager, z. B. Wasser oder Erdöl
43 Saug- und Druckkammer
44 Schwenkgelenk
45 druckgeregeltes Ventil
46 Dichtungsmanschette
47 Dosiereinrichtung für Zusatzstoffe

Claims

1. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät zur Erstellung von Bohrungen und Einpreßlöchern beliebiger Tiefe und Richtung, zum Verpressen und Entsorgen und zum Reinigen und Ausbohren verkrusteter Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät Hydrospeicher (1), einen oder mehrere hydraulische Antriebe (2), Werkzeuge (3) und andere betriebene Einrichtungen und außer halb des Loches oder Bohrung eine Umschaltvorrichtung (5) sowie eine hydraulische Energiequelle (4), vorzugsweise Pumpe, aufweist, wobei in dem Hydrospeicher (1), der vorzugsweise als gasbelasteter Blasenspeicher ausgebildet ist, wechselweise und pulsierend hydraulische Druckflüssigkeit gespeichert und entspeichert wird und der wechselnde Flüssigkeitsstrom hydraulische Antriebe (2) und mit diesen Werkzeuge und/oder andere Einrichtungen treibt und der hydraulische Strom aus der Energie-Quelle (4) in das Loch oder das Rohr (6) bzw. der Rücklauf aus dem Loch (6) oder Rohr jeweils wechselweise gesperrt oder geöffnet wird.

2. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherblase oder der Balg (7) Armierungen aufweist, vorzugsweise ringförmige Verstärkungen zur Einschnürung des Blasendurchmessers, zur Druckaufnahme und für einen axialen Ausdehnungshub.

3. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den An sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Be wegungen des Speicherbalges (7) und des Antriebes (2) begrenzt sind und das plötzliche Abbremsen der hydraulischen Füllung in dem Loch oder Rohr zusätzlich einen Druckstoß auf das Werkzeug (3) ausübt und damit das Werkzeug zusätzlich vorwärts treibt.

4. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den An sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Zylinder (39), in dem der Kolben (9) gleitet, Verspannlippen (13) und ein Hydropolster (12) aufweist, die die Vortreibkraft auf das Werk zeug (3) verstärken, wobei der durch die Volumenänderung des Speichers hin- und herbewegte Kolben (9) mit der kleinen Kolben stufe auf das Hydropolster (12) mit verstärktem Druck wirkt, die Verspannlippen (13) und den Zylinder (39) hydraulisch gegen die Lochwandung verspannt und festsetzt und das Werkzeug (3) mit großer Kraft vorwärts treibt. Bei der entgegengesetzten Kolbenbewegung werden die Vorspannlippen gelöst und der Zy linder (39) zum Werkzeug (3) zu durch Unterdruck zurückbewegt.

5. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den An sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es elastisch angepreßte Längsführungsmesser (27), einen Drallbolzen mit Gewinde und eine Drallmuffe (10) oder Drallmutter mit Gewinde aufweist und die axialen Bewegungen des Balges (7) vorzugs weise über den Hydrospeicher (1) auf die Drallmuffe (10) über tragen werden und dort über einen Drallbolzen (11) in Drehbe wegungen dem Werkzeug (3) zugeführt werden und das Gegendreh moment der Drallmuffe (11) durch Längsführmesser (27) aufgefangen wird, die gegen das Loch oder Rohr verspannt sind und vorzugs weise das Werkzeug (3) als Schlagbohrer arbeitet, wobei zusätz lich zu der Drehkraft die hydraulischen Druckschläge in der Hubbegrenzung des Antriebes (2) das Werkzeug (3) treiben.

6. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den An sprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es einström seitig einen dünnwandigen Schlauch (18) oder eine dünne Trenn wandung oder Folie (18), einen Schlauch- oder Folienspeicher (16) und einen Strömungskanal (21) nach außen aufweist, wobei die aus der hydraulischen Energiequelle (4) durch den Schlauch im Schlauch speicher (16) und den Schlauch (18) und den Strömungskanal (20) zum erfindungsgemäßen Gerät strömende hydraulische Flüssigkeit den gleichen hydraulischen Druck aufweist, wie die gesperrte Flüssigkeit im Loch, Rohr (6) oder Strömungskanal (21), bzw. nach Umschaltung der Umschaltvorrichtung (5) den gleichen hydraulischen Druck besitzt wie die abgesperrte Flüssigkeit in dem dünnen Schlauch (20) bzw. im Strömungskanal (20), weiterhin gekennzeichnet durch einen Schlauch- oder Foliendurchlaß (19) aus dem Loch oder Rohr (6).

7. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den An sprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen dem Werkzeug (3) und dem Antrieb (2) ein Kardangelenk (29) und Werk zeuganpreßpolster (28) oder Vorrichtungen zur Schneidrichtungs regelung auf Drehlager (30) besitzt, womit die Schneid- und Preß richtung des Gerätes steuerbar ist.

8. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den An sprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es Meß- und Steuerungseinrichtungen aufweist, die Messungen vornehmen und die Vortriebsrichtung steuern, über ein Umschaltventil den hy draulischen Strom vor die Werkzeuge (3) umleiten und damit eine selbständige Rückfahrt des erfindungsgemäßen Gerätes aus dem Loch oder Rohr ermöglichen und über innere Sender und Empfänger (15) und äußere Sender und Empfänger (14) Signale erhalten und senden, wobei die Signale vorzugsweise über Signalleitungen (17) in Verbindung mit dem Schlauch (18) oder der Folie (18) oder über hydraulische Signale, vorzugsweise Drucksignale, übermittelt werden.

9. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den An sprüchen 1 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2) vorzugsweise als Drehantrieb, z. B. als Drehkolbenmotor, ausge bildet ist, der das Preß-, Bohrwerkzeug, Vorschubeinrichtungen und andere Betätigungen, vorzugsweise auch eine Hochdruckpumpe (37) treibt und die Gegendrehmomente durch Längsführungsmesser (13) einer Vorschubschnecke oder anderen Einrichtungen mit Pressung und Drehkraftabstützung im Loch- oder Rohrmantel abgefangen werden und die Auslösung der unterschiedlichen Funktionen durch die Steuer- und Signaleinrichtungen (14) (15) (25) erfolgt.

10. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Energie quelle (4) als Kolbenpumpe mit großem Hubvolumen ausgestattet ist und die Umschaltvorrichtung (5) als Kurbel der Kolbenpumpe wirkt und das Arbeitsvolumen des Hydrospeichers (1) auf das Hubvolumen der Kolbenpumpe (4) abgestimmt ist, so daß die Kolbenhubzahl der Pumpe und die Schlagzahl des Gerätes identisch sind.

11. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Einrichtungen zur Dichteregulierung der Arbeitsflüssigkeit, vorzugsweise einen Kühler (23), ausgestattet ist, die durch Dichteerhöhung der zum Gerät strömenden Flüssigkeit, vorzugsweise durch Abkühlung, die Dicke der rückfließenden, mit Bohrklein behafteten Flüssigkeit erreicht.

12. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Mehrfach-Bohr- und Preßeinrichtungen versehen ist zum Eintreiben von mindestens 2 parallelen Löchern mit separater Führung der ein- und ausströ menden Flüssigkeit in den Löchern.

13. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach den Ansprüchen 1, 2, 6, 8, 9, 10, dadurch gekennzeichnet, daß es Selbstschlußeinrich tungen (34), eine Hochdruckverpreßkammer (38) oder eine Saug- und Druck kammer (43) mit Verpreßlippen (34) oder anderer Arretierung und eine Hochdruckpumpe (37) (41) aufweist, die es gestatten, einerseits Flüssig keiten und Materialien unter Druck vorzugsweise in weiche Erdfor mationen zu verpressen und andererseits Flüssigkeiten vorzugsweise aus Lagerstätten oder Quellen durch ein Loch (6) oder Rohr (6) zutage zu fördern, wobei die Arbeitsleistung des erfindungsgemäßen Gerätes auf eine Hochdruckpumpe (37) übertragen wird, die wechselweise in einer Hochdruck-Verpreßkammer (38) mit Selbstschlußeinrichtungen (34) die Materialien und Flüssigkeiten unter hohem Druck verpreßt oder in einer Saug- und Druckkammer (43) Flüssigkeiten, z. B. Erdöl, ansaugt und nach über Tage preßt, wobei die Hochdruckpumpe (37) vorzugsweise als Plungerpumpe (41) ausgebildet ist.

14. Gestängefreies Bohr-, Preß- und Reinigungsgerät nach Anspruch 1 und Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es in mehrfacher Ausführung vorhanden ist und an ein Einrohr-Energieverteilernetz eingebunden ist, das von einer einzigen Energiequelle (4) und Umschaltvorrichtung (5) gespeist wird und jedes der Geräte über einen separaten Speicher (1) und Antrieb (2) hydraulische Energie nach Bedarf entnehmen und vorzugsweise an unterschiedlichen Stellen des Rohrnetzes zu unter schiedlichen Zwecken, beispielsweise für Schaltungen oder Arbeitsge räte, verwenden.