DE69217072T2 - Vorrichtung und verfahren zum entfernen von bohrlochabfall - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft Steinbohrer im allgemeinen und im besonderen pneumatisch betriebene Schlagbohrer, die zum Einsatz in ein Bohrloch, das dadurch gebohrt wird, geeignet sind und die im allgemeinen als Tieflochbohrer ("down-the-hole" drills) oder (DHD) bekannt sind.
• Bei vielen Anwendungen von Tieflochbohrern müssen Fluide, wie Wasser oder andere Materialien, in die Bohrluftspeisung injiziert werden, um eine verbesserte Lochreinigung und Stabilisierung zu erreichen. Typischerweise bewegt sich die Menge der eingespritzten Flüssigkeiten von etwa 2,0 Gallonen (7,57 l) pro Minute bis ungefähr 15,0 Gallonen (56,78 l) pro Minute. Wenn in die Luftströmung für einen DHD Wasser eingespritzt wird, ergibt sich ein beträchtlicher Verlust beim Eindringfaktor für einen gegebenen Druck. Die Verringerung des Eindringfaktors kann abhängig von Fluidinjektionsfaktor und Druck zwischen 30% und 60% betragen. Der Verlust bei der Hammerleistung, die mit einer Fluidinjektion einhergeht, beeinträchligt in negativer Weise eine DHD-Herstellung und in vielen Fällen führt sie dazu, daß die Anwendung eines DHD unzweckmäßig ist.
• Ein Tieflochseparator zum Trennen von Bohrschlamm in Teile unterschiedlicher Dichte ist aus der US-A-4 688 650 bekannt.
• Gemäß einer ersten Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Entfernen von Abraum aus einem Bohrloch, das von einem fluidbetriebenen Tieflochschlagbohrwerkzeug (down-the-hole drill tool) gebohrt wird, vorgesehen, das dafür geeignet ist, an seinem oberen Ende an einem Bohrstrang mit einer Axialbohrung aufgehängt zu werden, wobei die Vorrichtung einen Einlaß aufweist, um fluidmäßig mit der Bohrstrangaxialbohrung zu kommunizieren und zur Aufnahme eines Stromes einer Mischung aus gasförmigem Schlagfluid und einer anderen Substanz aus der Bohrstrangaxialbohrung, gekennzeichnet durch eine in der Nähe des oberen Endes des Werkzeuges angeordnete Trenneinrichtung zur Aufnahme eines Stromes einer Mischung aus gasförmigem Schlagfluid und anderer Substanzen aus der Bohrstrangaxialbohrung, zum Trennen und Sammeln im wesentlichen der gesamten anderen Substanzen des gasförmigen Schlagfluides in einem Bodenende der Trenneinrichtung und zum darauffolgenden Überleiten des Schlagfluides durch die Vorrichtung zu dem Werkzeug, während simultan die gesammelten anderen Substanzen und wenigstens ein Teil des Schlagfluides aus der Trenneinrichtung in den Bohrlochring übergeleitet werden, zum Entfernen des Abraums, und einer Ablenkungseinrichtung zum Ablenken des Stromes des gasförmigen Schlagfluides in der Trenneinrichtung, und einen Durchgang, der sich durch die Ablenkungseinrichtung erstreckt, um zwischen der Bohrstrangaxialbohrung und dem oberen Ende des Werkzeugs eine Verbindung zu bilden, um zu ermöglichen, daß wenigstens ein Teil der Schlagfluidmischung die Ablenkungseinrichtung umgeht.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Entfernen von Abraum aus einem Bohrloch vorgeschlagen, wobei das Bohrloch von einem fluidbetriebenen Tieflochschlagbohrwerkzeug (down-the-hole drill tool) gebohrt wird, das dafür geeignet ist, an seinem oberen Ende an einem Bohrstrang mit einer Axialbohrung aufgehängt zu werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Trenneinrichtung zwischen dem oberen Ende des Bohrwerkzeugs und einem Bodenende des Bohrstranges angeordnet wird, daß in die Bohrung ein Strom einer Mischung aus einem gasförmigen Schlagfluid und einer weiteren Substanz injiziert wird, daß die Mischung nach unten in die Trenneinrichtung in dem Bohrloch übergeleitet wird, daß im wesentlichen die gesamten anderen Substanzen aus der Mischung als separate Phase entfernt wird, bevor das Schlagfluid in das Bohrwerkzeug eindringt, daß simultan die entfernten anderen Substanzen aus der Trenneinrichtung in das Bohrloch ausgestoßen werden, um den Abraum zu entfernen, und daß simultan ein Rückfluß des Abraums aus dem Bohrloch in die Trenneinrichtung verhindert wird, wenn der Strom der Mischung anhält, und daß simultan in das Bohrloch wenigstens ein Teil der Schlagfluidmischung injiziert wird, bevor die anderen Substanzen entfernt werden, um das Bohrwerkzeug zu befeuchten.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese ausgeführt werden kann, wird nun in beispielhafter Weise Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen.
• Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer Reinigungsvorrichtung zur Verwendung mit einem fluidbetriebenen Tieflochschlagwerkzeug.
• Fig. 2 ist eine horizontale Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1.
• Fig. 3 ist eine horizontale Schnittansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 1.
• Fig. 4 ist ein Längsschnitt eines Einwegventils, wobei Teile entfernt sind.
• Nach Fig. 1 ist ein Bohrloch 1 dargestellt, in dem eine Bohrlochreinigungsvorrichtung 3 angeordnet ist. Die Reinigungsvorrichtung 3 hat einen Kopfverbinder 5, der über konventionelle Einrichtungen wie Gewinde mit dem Bodenende 7 eines Bohrstranges 9 verbunden ist. Ein Bodenverbinder 11 verbindet die Vorrichtung 3 mit konventionellen Mitteln wie einem Gewinde mit einem Hinterkopf eines Tieflochbohrers 13. In gleicher Weise könnte der Bodenverbinder 11 mit einem anderen Bauteil im Bohrstrang 9 statt dem Bohrer 13 verbunden sein, solange sich die Vorrichtung 3 sich innerhalb des Bohrlochs 1 und in der Nähe des Bohrers 13 befindet. Wie bekannt ist, wird ein Fluid dazu gebracht, durch den Bohrstrang 9 hindurch zu fließen, um den Bohrer 13 anzutreiben. Diesem Beispiel ist der Bohrer 13 ein Tieflochschlagbohrer (percussive down-the-hole drill), der von einem pneumatischen Fluid, z. B. Luft betrieben wird. Schließlich verläßt das Fluid den Bohrerkopf und bewegt sich im Bohrloch nach oben, um Bohrabraum nach außen zu transportieren. Bohrabraum kann Teile von gebohrtem Flöz, in das Bohrloch sickerndes Wasser und weitere Substanzen enthalten, die in den Bohrer 13 über den Bohrstrang 9 eingebracht werden.
• Um die Abraumentfernung zu erhöhen, kann in das Fluid Wasser injiziert werden. Eine andere Substanz, beispielsweise Öl, kann zur Schmierung des Werkzeugkopfes injiziert werden. Zusätzlich können andere Substanzen wie Rostteilchen oder Ablagerungen, die vom Inneren des Bohrstranges abgelöst sind, vom Fluid transportiert werden. Damit kann das Schlagfluid eine Mischung aus Luft, Wasser, Öl und anderen Substanzen einschließlich festen Teilchen sein.
• Wie hier verwendet, betrifft der Ausdruck "Schlag-" die Art des Bohrers, der einen sich hin- und herbewegenden Kolben einsetzt, um Schlagkräfte auf einen Bohrkopf auszuüben, um ein Durchdringen des Flözes zu erreichen und bezieht sich nicht auf einen Drehbohrer, der eine Drehschleifaktion einsetzt, um ein Durchdringen zu erreichen.
• Ebenfalls betrifft der Begriff "Schlagfluid", wie er hier verwendet wird, das pneumatische Fluid, das dem Bohrkolben die Hin- und Herbewegung erteilt.
• Ein längliches Gehäuse 15 ist beispielsweise durch Schweißen mit dem Kopfverbinder 5 und dem Bodenverbinder 11 befestigt und stellt eine hohle Wirbelkammer 17 dar, die sich dazwischen axial erstreckt. Ein erster Einlaß 19 am Kopfverbinder 5 ist fluidmäßig axial zwischen einer Bohrstrangaxialbohrung 21 und der Wirbelkammer 17 verbunden. Ein erster Auslaß 23 am Bodenverbinder 11 ist fluidmäßig axial zwischen der Wirbelkammer 17 und einem Hinterkopf des Bohrers 13 verbunden angeordnet.
• Eine Ablenkungseinrichtung 25 ist im ersten Einlaß 19 dichtend befestigt. Wie in den Figuren 2 und 3 im Horizontalschnitt dargestellt ist, hat der Einlaß 19 sowie die Ablenkungseinrichtung 25 eine kreisförmige Figur, obwohl andere Gestaltungen der Geometrie verwendet werden können. Gemäß Fig. 1 hat die Ablenkungseinrichtung 25 eine Ablenkungsplatte 27, die sich quer über den ersten Einlaß 19 in einer Ebene, die quer und senkrecht zur Längsachsenrichtung der Wirbelkammer 17 und der Bohrung 21 verläuft. Diese Ebene der Ablenkungsplatte 27 wird hier als eine "Radial"-ebene oder -richtung bezeichnet. Die Ablenkungseinrichtung 25 lenkt eine Strömung einer Mischung aus Schlagfluid und anderen Substanzen aus einer nach unten weisenden Axialrichtung in eine Radial- und Tangentialrichtung wie im folgenden beschrieben werden wird.
• Ein hohles Fokusrohr 29 unterhalb der Ablenkungseinrichtung 25 erstreckt sich axial durch die Wirbelkammer 17 und hat ein unteres Ende 31, das mit dem Bodenverbinder 11 und einem oberen Ende 33, das in der Nähe der Ablenkungseinrichtung 25 in einem Fokusrohreinlaß 35 endet, dicht verbunden ist. Das Fokusrohr 29 definiert einen ersten Schlagfluiddurchgang 37 zwischen der inneren Oberfläche 39 des Gehäuses 15 und einer äußeren Oberfläche 41 des Fokusrohres 29. Das Fokusrohr 29 definiert auch einen zweiten Schlagfluiddurchgang 43 innerhalb des Fokusrohres 29, der eine Axialverbindung zwischen der Wirbelkammer 17 und dem ersten Auslaß 23 darstellt.
• Ein Prallblech 45 ist mit dem unteren Ende 47 des Fokusrohrs 29 verbunden und erstreckt sich radial in den ersten Schlagfluiddurchgang 37 und endet in einem Abstand von der inneren Oberfläche 39, um eine Strömungsumkehr des Schlagfluides zu bewirken, wie im folgenden beschrieben werden wird.
• Eine Sammelgalerie 49 ist unterhalb des Prallblechs 45 am unteren Ende 47 der Wirbelkammer 17 zum Sammeln anderer, vom Schlagfluid getrennter Substanzen gebildet, wie im folgenden beschrieben werden wird. Ein Sammelgalerieauslaß 51 steht mit der Bohrerlochbohrung und dem Inneren der Sammelgalerie 49 in Verbindung, um eine Strömung der darin gesammelten Substanzen plus eines Teiles des Schlagfluides nach außen in Ringbereich des Bohrlochs 1 zu ermöglichen. Der Auslaß 51 kann ein einfacher T-förmiger Nippel sein, der dort hindurchgehende Durchgänge 53 aufweist. Obwohl nur ein Auslaß 51 dargestellt ist, kann eine Vielzahl von Auslässen, die am Umfang um die Wirbelkammer 17 herum im Abstand angeordnet sind, eingesetzt werden.
• Die Ablenkungsplatte 27 der Ablenkungseinrichtung 25 hat eine konusförmige obere Oberfläche 54, die sich innerhalb des ersten Einlasses 19 axial nach oben erstreckt. Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, hat der Verbinder 5 eine Mehrzahl von dort hindurchgehenden Öffnungen 55, die sich bezüglich der Axialrichtung der Kammer 17 in radialer Richtung erstrecken. Der Einlaß 19 ist in der Gestalt kreisförmig, wie im horizontalen Querschnitt zu sehen ist, und die Öffnungen 55 erstrecken sich bezüglich der inneren Oberfläche 57 des Einlasses 19 tangential und kommunizieren mit dem ersten Einlaß 19 und dem ersten Fluiddurchgang 37. Abgedichtet von der Platte 27 nach unten hängend ist ein hohles Abschirmungsrohr 59, das axial über den Fokusrohreinlaß 35 ausgefahren ist und sich über eine ausreichende Länge erstreckt, um das Hineingelangen der Schlagfluidmischung in den Fokusrohreinlaß 35 zu verhindern, bis nachdem die Schlagfluidmischung über die Länge der Wirbelkammer 17 nach unten gelangt ist, und ihre Richtung an der Schikane 45 umgekehrt hat. Eine einzelne Öffnung 61 erstreckt sich durch die Platte 27 axial nach unten, um einen Durchgang zu bilden, der eine Verbindung zwischen dem ersten Einlaß 19 und dem Fokusrohreinlaß 35 darstellt, um zu ermöglichen, daß wenigstens ein Teil der Schlagfluidmischung die Ablenkungseinrichtung umgeht, um dadurch zu erlauben, daß eine geringe Menge der Schlagfluidmischung, beispielsweise zur Schmierung, direkt in den Bohrwerkzeugkopf strömt. Es wäre ein Äquivalent, eine Mehrzahl von Öffnungen anstatt der einzelnen Öffnung 61 vorzusehen.
• Im ersten Einlaß 19 ist ein Einwegströmungsventil 63 dichtend angebracht, das so ausgestattet ist, daß hierdurch nur eine nach unten gerichtete Axialströmung der Schlagfluidmischung möglich ist. Während der Strömung des Schlagfluides ist das Ventil 63 normalerweise geöffnet. Wenn die Strömung des Schlagfluides zusammenbricht, schließt das Ventil 63. Das Ventil 63 wird deshalb benötigt, weil Wasser und anderer Abraum aus dem Bohrlochringbereich in die Sammelkammer 49 über die offenen Durchgänge 53 zurückfließen, wenn die Fluidströmung zusammenbricht. Ein solcher Rückfluß sammelt sich in der Kammer 17 und würde bis zum Fokusrohreinlaß 35 hochsteigen und daher in das Bohrwerkzeug fließen und die Beschädigung des Bohrers verursachen, wenn dieser seinen Betrieb wieder aufnimmt. Dieses Merkmal ist wichtig, da während der Zeiträume, in denen die Bedienungspersonen nicht arbeiten, der Bohrer unten im Bohrloch belassen wird.
• Wenn das Ventil 63 geschlossen ist, wird das Schlagfluid innerhalb der Reinigungseinrichtung 3 eingesperrt, und da Wasser und Abraum innerhalb der Wirbelkammer 17 ansteigen, wird das Schlagfluid komprimiert, bis dessen Druck dem Rückströmungsdruck gleich ist, und die Rückströmung bricht zusammen. Jedes konventionelle Einwegventil reicht hier aus.
• Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Ventiles 63 mit einem hohlen rohrförmigen Körper 65, der an einer Schulter 66 im ersten Einlaß 19 entfernbar angeordnet ist. Eine in einer Nut in einer äußeren Oberfläche des Körpers 65 angeordnete ringförmige elastische Dichtung 67 berührt dichtend die innere Oberfläche 57 des Einlasses 19. Der Körper 65 wird von einem Rückhaltering 69, der in einer entsprechenden Nut 71 angeordnet ist, in bekannter Art und Weise in Position gehalten. Ein hohler Ventilschaft 73, der ein kegelstumpfartiges konisches oberes Ende 75 hat, das sich axial nach oben in Richtung einer axialen Einlaßöffnung 77 des Körpers 65 erstreckt, ist gleitend innerhalb des hohlen Körpers 65 angeordnet. Der Körper 65 hat einen darin angeordneten nach unten abgeschrägten und zum Zusammenspiel mit dem konischen oberen Ende 75 gestalteten Dichtungssitz 79. Zum wechselweisen Dichten und Entdichten gegen das obere Ende 75 ist in der Sitzfläche 79 eine elastische Dichtungseinrichtung 81 angeordnet. Eine ringförmige elastische Federeinrichtung 83, die an einem Bodenflansch 85 des Körpers 65 anliegt, berührt das Bodenende des Schaftes 73 und drängt den Schaft 73 nach oben, um zu bewirken, daß das obere Ende 75 mit der Sitzfläche 79 und der Dichtung 81 dichtend in Berührung kommt. Damit ist das Ventil 63 normalerweise gegen eine Schlagfluidströmung geschlossen. Innerhalb des Schaftes 73 befindet sich eine hohle Einlaßkammer 87, die axial mit der Wirbelkammer 17 in Verbindung steht. Eine Mehrzahl von Fluiddurchgängen 89 erstreckt sich durch die Wand des Schaftes 73, wobei die Durchgänge 89 am Umfang der konischen Oberfläche 75 zueinander beabstandet angeordnet sind.
• Im Betrieb wirkt das Schlagfluid auf die obere Oberfläche 75, um zu bewirken, daß der Schaft 73 sich axial nach unten bewegt und den Dichtungskontakt mit der Dichtung 81 verliert, wodurch es einen Fluiddurchgang zwischen der Axialbohrung 21, dem Einlaß 77, und der Einlaßkammer 87 über die Durchgänge 89 öffnet. Wenn der Schlagfluiddruck gleich Null ist, sowie wenn der Bohrer steht, drängt die Feder 83 den Schaft 73 mit dem Sitz 79 in Dichtungsverbindung, wodurch das Ventil 63 geschlossen wird. Die Elastizitätseigenschaften der Feder 83 werden vorzugsweise so ausgewählt, daß das Ventil geschlossen bleibt, wenn ein Schlagfluidrestdruck größer als Null und gleich hoch wie, jedoch nicht höher als der Druck innerhalb der Wirbelkammer 17 bei stehendem Bohrer ist.
• Eine brauchbare Alternative wäre, ein Einwegventil am Auslaß 51 statt innerhalb des Einlasses 19 anzuordnen.
• Im Betrieb fließt die Mischung aus Schlagfluid und anderen Substanzen axial nach unten in den ersten Einlaß 19 gegen die obere Oberfläche 54 und wird in eine tangentiale und radial nach außen zeigende Richtung in die Wirbelkammer 17 abgelenkt, um tangential gegen die innere Oberfläche 39 des Gehäuses 15 aufzutreffen. Danach fließt die Schlagfluidmischung nach unten und im Kreis in einer Verwirbelung durch den ersten Schlagfluiddurchgang 37 der Wirbelkammer 17, wobei eine Trennung wenigstens eines Teils der anderen Substanzen von der Schlagfluidmischung bewirkt wird. Derart separierte Substanzen fließen entlang der inneren Oberfläche 39 des Gehäuses 15 nach unten zur Sammelkammer 49. Am unteren Ende der Kammer 17 prallt die Schlagfluidmischung gegen die Schikane 45, kehrt ihre Strömung in eine nach oben zeigende Richtung um, wobei sie eine Trennung weiterer der anderen Substanzen aus der Schlagfluidmischung und eine Sammlung derselben in der Sammelgalerie 49 bewirkt. Das Schlagfluid fließt nun, nach Entfernung im wesentlichen aller anderen Substanzen, nach oben entlang der äußeren Oberfläche 41 des Fokusrohres 29 zum Fokusrohreinlaß 35, danach den zweiten Fluiddurchgang 43 entlang nach unten durch den Auslaß 23 in den Hinterkopf 13 des Bohrwerkzeugs und von hier dort hindurch zur Bohrerlochbohrung wie üblich.
• Im Betrieb bewirkte die vorliegende Erfindung bei Tests die Entfernung eines wesentlichen Teils der anderen Substanzen von der Schlagfluidmischung, einschließlich Wasser, Öl und feste Teilchen aus dem Inneren des Bohrstranges. Eine derartige Entfernung führte zu entscheidend verbesserter Eindringrate gegenüber der, die ohne Entfernung derartiger Substanzen erreicht wurde, während gleichzeitig die Vorteile der Abraumentfernung aufgrund des Vorhandenseins anderer Substanzen in der Bohrung des Bohrloches erhalten bleiben.
• Bei der Schlagfluidmischung kann Wasser im Bereich von etwa 0 bis 15 Gallonen (56,78 l) pro Minute injiziert werden, ein Luftströmungsfaktor kann zwischen 200 und 1100 Standardkubikfuß pro Minute (zwischen 94,38 und 519,09 l/s) liegen, und der Luftdruck kann sich zwischen 100 und 300 pound per square inch (zwischen 689,5 und 2068,5 kN/m²) bewegen.

Claims (15)

1.Vorrichtung (3) zum Entfernen von Abraum aus einem Bohrloch (1), das von einem fluidbetriebenen Tieflochschlagbohrwerkzeug (down-the-hole drill tool) (13) gebohrt wird, das dafür geeignet ist, an seinem oberen Ende an einem Bohrstrang (9) aufgehängt zu werden, mit einer Axialbohrung (21), wobei die Vorrichtung einen Einlaß (19) aufweist, um fluidmäßig mit der Bohrstrangaxialbohrung (21) zu kommunizieren und zur Aufnahme eines Stromes einer Mischung aus gasförmigem Schlagfluid und einer anderen Substanz aus der Bohrstrangaxialbohrung, gekennzeichnet durch eine in der Nähe des oberen Endes des Werkzeugs (13) angeordnete Trenneinrichtung zur Aufnahme eines Stromes einer Mischung aus gasförmigem Schlagfluid und der anderen Substanz aus der Bohrstrangaxialbohrung (21), zum Trennen und Sammeln im wesentlichen der gesamten anderen Substanz des gasförmigen Schlagfluides in einem Bodenende (49) der Trenneinrichtung und zum darauffolgenden Überleiten des Schlagfluides durch die Vorrichtung (3) zu dem Werkzeug (13), während simultan die gesammelte andere Substanz und wenigstens ein Teil des Schlagfluides aus der Trenneinrichtung in den Bohrlochring übergeleitet wird, zum Entfernen des Abraumes und einer Ablenkungseinrichtung (25) zum Ablenken des Stromes des gasförmigen Schlagfluides in der Trenneinrichtung, und einen Durchgang (61), der sich durch die Ablenkungseinrichtung (25) erstreckt, um zwischen der Bohrstrangaxialbohrung (21) und dem oberen Ende des Werkzeugs eine Verbindung zu bilden, um zu ermöglichen, daß wenigstens ein Teil der Schlagfluidmischung die Ablenkungseinrichtung (25) umgeht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Ventil (63) in der Trenneinrichtung zum Abdichten der Trenneinrichtung gegen einen Rückfluß von Abraum in die Trenneinrichtung, wenn der Strom des gasförmigen Schlagfluides anhält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem oberen Verbinder (5) zum Verbinden der Vorrichtung (3) mit dem Bohrstrang (9) und mit einem Bodenverbinder (11) zum Verbinden der Vorrichtung mit einem Hinterende des Werkzeugs (13), wobei die Trenneinrichtung ein längliches Gehäuse (15) aufweist, das sich axial zwischen dem oberen Verbinder und dem Bodenverbinder erstreckt und eine hohle Wirbelkammer (17) und am Bodenverbinder (11) einen ersten Auslaß (23) definiert, der fluidmäßig axial zwischen der Wirbelkammer (17) und dem Hinterende kommuniziert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Ablenkungseinrichtung (25) so angeordnet ist, daß sie den Strom der Schlagfluidmischung aus einer nach unten gerichteten axialen Richtung in eine tangentiale nach außen weisende Richtung ablenkt, um zu bewirken, daß die Schlagfluidmischung tangential gegen eine innere Oberfläche (39) des Gehäuses (15) auftrifft und danach durch die Wirbelkammer (17) nach unten fließt, wodurch sie eine Trennung wenigstens eines Teils der anderen Substanz vom Schlagfluid bewirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Trenneinrichtung ein hohles Fokusrohr (29) unterhalb der Ablenkungseinrichtung (25) aufweist, das sich axial durch die Wirbelkammer (17) erstreckt, mit einem unteren Ende (31), das abdichtend mit dem Bodenverbinder (11) verbunden ist und mit einem oberen Ende, das in der Nähe der Ablenkungseinrichtung (25) in einem Fokusrohreinlaß (35) endet, wobei das Fokusrohr einen ersten Schlagfluiddurchgang (37) für zwischen der inneren Oberfläche (39) des Gehäuses und einer äußeren Oberfläche (41) des Fokusrohres und einen zweiten Schlagfluiddurchgang (43) innerhalb des Fokusrohres aufweist, wobei der zweite Schlagfluiddurchgang axial zwischen der Wirbelkammer (17) und dem ersten Auslaß (23) kommuniziert, mit einer Schikane (45), die mit dem unteren Ende des Fokusrohres (29) im ersten Schlagfluiddurchgang (37) angeordnet und von der inneren Oberfläche (39) des Gehäuses beabstandet ist, um einen nach unten gerichteten Strom der Schlagfluidmischung in einen nach oben gerichteten Strom zu dem Fokusrohreingang (35) hin umzukehren, um eine Trennung von mehr als der anderen Substanz der Schlagfluidmischung zu bewirken und um darüber hinaus eine Sammelgalerie (49) für die andere Substanz zu bilden, die von dem Schlagfluid getrennt ist, und mit einem Sammelgalerieauslaß (51), der einen Strom der anderen Substanz und wenigstens eines Teils des Schlagfluides aus der Sammelgalerie heraus in den Ring des Bohrloches ermöglicht, um eine Entfernung des Abraums zu bewirken.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ablenkungseinrichtung (25) eine Ablenkungsplatte (27) aufweist, die dichtend mit einer inneren Oberfläche (57) des Einlasses (19) verbunden ist, mit einer konusförmigen oberen Oberfläche (54), die sich axial innerhalb des Einlasses (19) nach oben erstreckt, mit einer Vielzahl von Öffnungen (55) durch die Ablenkungsplatte, wobei die Öffnungen, wenn sie in horizontalem Querschnitt gesehen werden, in bezug auf die innere Oberfläche (57) des Einlasses tangential angeordnet sind und eine Vielzahl von Schlagfluiddurchgängen bilden, die zwischen dem Einlaß (19) und der Trenneinrichtung kommunizieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, wobei ein Abschirmrohr (59) dichtend mit der Ablenkungsplatte (27) verbunden ist, wobei das Abschirmungsrohr (59) sich axial über die Ablenkungsplatte (27) hinaus erstreckt und über den Fokusrohreinlaß (35) über eine ausreichende Strecke ineinandergeschoben ist, um ein Eindringen der Schlagfluidmischung in das Fokusrohr (29) zu verhindern, solange bis die Schlagfluidmischung über die Länge des ersten Schlagfluiddurchgangs (37) gelangt ist.

8. Verfahren zum Entfernen von Abraum aus einem Bohrloch (1), wobei das Bohrloch von einem fluidbetriebenen Tieflochschlagbohrwerkzeug (down-the-hole drill tool) (13) gebohrt wird, das dafür geeignet ist, an seinem oberen Ende an einem Bohrstrang (9) aufgehängt zu werden, mit einer Axialbohrung (21), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Trenneinrichtung zwischen dem oberen Ende des Bohrwerkzeugs (13) und einem Bodenende des Bohrstranges (9) angeordnet wird, daß in die Bohrung (21) ein Strom einer Mischung aus einem gasförmigen Schlagfluid und einer weiteren Substanz eingebracht wird, daß die Mischung nach unten in die Trenneinrichtung in dem Bohrloch übergeleitet wird, daß im wesentlichen die gesamte andere Substanz aus der Mischung als separate Phase entfernt wird, bevor das Schlagfluid in das Bohrwerkzeug eindringt, daß simultan die entfernte andere Substanz aus der Trenneinrichtung in das Bohrloch ausgestoßen wird, um den Abraum zu entfernen, und daß simultan ein Rückfluß des Abraums aus dem Bohrloch in die Trenneinrichtung verhindert wird, wenn der Strom der Mischung anhält, und daß simultan in das Bohrloch (13) wenigstens ein Teil der Schlagfluidmischung injiziert wird, bevor die andere Substanz entfernt wird, um das Bohrloch zu benetzen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Schlagfluid Luft ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die andere Substanz im wesentlichen Wasser ist.

11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, bei dem die andere Substanz eine Mischung aus festen Teilchen aus der Axialbohrung des Bohrstranges und Wasser ist.

12. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, bei dem die andere Substanz eine Mischung aus festen Teilchen aus der Axialbohrung des Bohrstranges, Öl und Wasser ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem das Wasser in einer Menge von 0 bis 15 Gallonen (56.78 l) pro Minute injiziert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem der Luftströmungsanteil zwischen 200 und 1100 Standardkubikfuß pro Minute (zwischen 94,38 und 519,09 l/s) beträgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem der Luftdruck zwischen 100 und 300 Pound pro Quadratinch (zwischen 689.5 und 2068.5 kN/m²) liegt.