EP1002906B1 - Brunnenrohr - Google Patents

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EP1002906B1
EP1002906B1 EP99121835A EP99121835A EP1002906B1 EP 1002906 B1 EP1002906 B1 EP 1002906B1 EP 99121835 A EP99121835 A EP 99121835A EP 99121835 A EP99121835 A EP 99121835A EP 1002906 B1 EP1002906 B1 EP 1002906B1
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EP
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well pipe
filter
well
polymer
pipe according
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EP99121835A
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EP1002906A2 (de
EP1002906A3 (de
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Willi Dipl.-Ing. Keul
Wilhelm Meyer
Thomas D. Bloomfield
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RWE Power AG
Original Assignee
Rheinbraun AG
Meyer Rohr and Schacht GmbH
Rheinische Braunkohlenwerke AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/06—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from underground
    • E03B3/08—Obtaining and confining water by means of wells
    • E03B3/16—Component parts of wells
    • E03B3/18—Well filters
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02—Subsoil filtering
    • E21B43/08—Screens or liners
    • E21B43/082—Screens comprising porous materials, e.g. prepacked screens

Definitions

  • the invention relates to a well pipe according to the preamble of Claim 1.
  • Such well pipes are using coupling members to a tensile pipe string composable to the Casing a well serves, with individual well pipes as Filter tubes may be formed, at least at intervals are arranged within the tubing.
  • DE-PS 13 01 300 discloses such a Filter tube with a support tube made of asbestos cement or plastic, its wall provided with holes on the outside by a wearing a gravel pack formed jacket-shaped filter layer. These holes are needed for that to go through the Filter layer flowing water into the interior of the support tube can occur.
  • These known well filter tubes have the disadvantage that attaching the holes in the walls considerable cost caused.
  • the free filter surface in these known pipes through the wall portions of the support tube, the between the holes of the same exist, a considerable Restriction experiences.
  • DE-OS 17 86 014 discloses a well filter tube, which having a skeleton or cage formed supporting body, which is provided with a circumferential jacket, which is used as gravel packing is trained. It is assumed that the ends of the cage at both ends of the filter tube from the gravel pack protrude to connect two consecutive pipes together to be able to.
  • This known well filter tube is relatively difficult because of the cage or the like. trained supporting body obviously made of metal. In addition, it has the Disadvantage of it being due to the presence of this scaffold can not be easily dredged. This property then comes a special meaning when the well filter tube for drainage purposes in surface mining, in particular lignite mining, used in areas later under Use for example of a bucket wheel excavator dredged become.
  • the invention is based on the object To design a well pipe of the type described in the introduction, that it has sufficient strength with light weight, which also allows a hanging well extension, without that asbestos cement should be used for its production. This is the production of the well pipe even if it is designed as a filter tube, at least not difficult and be more expensive than the known filter tubes.
  • This task is characterized by the combination of the characteristics of the Claim 1 listed features solved.
  • the well filter tube 10 has a relative at each end short connecting portion 12 made of polymer concrete and a intervening section 14 on, as a gravel adhesive filter is formed and made of filter kieses and polyester or Vinylesterharz exists. These resins can also act as binders be used for the polymer concrete.
  • the well filter tube 10 is made with resin-bonded glass fiber rods 16 provided between its end faces 18 extend and extend near the inner boundary wall 20. This is essentially due to the fact that in the embodiment the well filter tube 10 in the region of the connecting sections 12 has a much smaller wall thickness than in the area of the gravel filter 14.
  • the glass fiber rods 16 may for example be provided with a diameter of 3 - 9 mm. Such glass fiber rods may have a tensile strength of more than 100 n / mm 2 .
  • the glass fiber rod can be externally formed so that the emergence of a smooth surface is avoided. This can be achieved, for example, by spirally winding a wire or optionally also a glass fiber roving on the glass fiber rod in order to achieve a positive connection between glass fiber rod and polymer concrete or gravel filter.
  • the number of glass fiber rods depends on the particular conditions, including the diameter of the well filter tube from. In the majority of cases, about 20 to 25 such glass fiber rods will be distributed around the circumference at regular intervals.
  • the gravel filter 14 Since the gravel filter 14 must have a minimum permeability, which requires a pore volume of, for example, 36% is its Compressive strength significantly lower than that of polymer concrete, from which consist of the connecting portions 12. This is however of subordinate importance, as it essentially assures arrives that the pipe in vertical, so hanging installation, Is capable of absorbing and transmitting tractive forces.
  • the Connection to the adjacent pipe can be via a sleeve take place, the respective connecting section and the of the adjacent connecting portion of the adjoining tube encloses, wherein the positive connection between the not shown sleeve and the respective connection section 12 z. B. in a known manner by a wire rope or a polyamide rod takes place, the or in the outside of the respective Connecting portion 12 mounted groove 22 engages.
  • the in the from several pipes existing pipe string effective axial Tensile forces are due to these fasteners of pipe too Transfer tube. Within the individual tubes, the transfer takes place the axial tensile forces essentially by the resin-bonded Fiberglass rod
  • the production of the tubes takes place in a form that the outer and inner boundary of the tube defined.
  • a ring performing form are initially the glass fiber rods arranged and claimed on train, whereupon successively First, the material for the lower connection section 12, then the material for section 14 of filter gravel and then the material for the upper connecting portion be filled.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Brunnenrohr gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Brunnenrohre sind unter Verwendung von Kupplungsgliedern zu einem zugfesten Rohrstrang zusammensetzbar, der zur Verrohrung eines Brunnens dient, wobei einzelne Brunnenrohre als Filterrohre ausgebildet sein können, die zumindest in Abständen innerhalb des Rohrstranges angeordnet sind.
Aus der DE-OS 25 30 370 ist ein derartiges Brunnenrohr aus Asbestzement bekannt. Asbestzementrohre haben den Vorteil, daß sie einerseits verhältnismäßig leicht und andererseits in der Lage sind, die beim hängenden Einbau eines solchen Rohrsstranges in einem Brunnen auftretenden erheblichen Zugkräfte aufzunehmen und auf die Einrichtung zu übertragen, an welcher der Rohrstrang während des Einbaus im Brunnen hängt.
Es ist ferner bekannt, derartige Brunnenrohre aus Asbestzement auch mit einem Filterkörper zu versehen, um sie als Filterrohre verwenden zu können. Die DE-PS 13 01 300 offenbart ein derartiges Filterrohr mit einem Tragrohr aus Asbestzement oder Kunststoff, dessen mit Löchern versehene Wand außenseitig eine durch eine Kiespackung gebildete mantelförmige Filterschicht trägt. Diese Löcher sind erforderlich, damit das durch die Filterschicht fließende Wasser in das Innere des Tragrohres eintreten kann. Abgesehen von den bereits erwähnten Bedenken bezüglich der weiteren Verwendung von Rohren aus Asbestzement weisen diese bekannten Brunnen-Filterrohre den Nachteil auf, daß das Anbringen der Löcher in den Wandungen erhebliche Kosten verursacht. Hinzu kommt, daß die freie Filterfläche bei diesen bekannten Rohren durch die Wandbereiche des Tragrohres, die zwischen den Löchern desselben vorhanden sind, eine erhebliche Einschränkung erfährt.
Die DE-OS 17 86 014 offenbart ein Brunnenfilterrohr, welches einen als Skelett oder Käfig ausgebildeten Stützkörper aufweist, der mit einem umlaufenden Mantel versehen ist, der als Kiespakkung ausgebildet ist. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Enden des Käfigs an beiden Enden des Filterrohres aus der Kiespackung herausragen, um zwei aufeinanderfolgende Rohre miteinander verbinden zu können. Dieses bekannte Brunnenfilterrohr ist verhältnismäßig schwer, da der als Käfig oder dgl. ausgebildete Stützkörper offensichtlich aus Metall besteht. Zudem weist es den Nachteil auf, daß es aufgrund des Vorhandenseins dieses Stützgerüstes nicht ohne weiteres abbaggerbar ist. Dieser Eigenschaft kommt dann eine besondere Bedeutung zu, wenn das Brunnenfilterrohr zu Entwässerungszwecken im Tagebau, insbesondere im Braunkohlentagebau, in Bereichen verwendet wird, die später unter Verwendung beispielsweise eines Schaufelradbaggers abgebaggert werden.
Aus der DE-OS 17 84 288 ist ein Brunnenfilterrohr bekannt, welches, da es lediglich aus einer durch Kunstharz gebundenen körnigen Packung besteht, ohne weiters abbaggerbar ist. Dabei sind die beiden an den Enden des Rohres befindlichen verbindungsabschnitte mit einem größeren Anteil an Bindemittel versehen, so daß sie eine größere Festigkeit aufweisen. Außerdem sind an den Verbindungsabschnitten umlaufende Nuten angebracht, die im Zusammenwirken mit einer den Verbindungsabschnitten zweier benachbarter Rohre gemeinsamen Muffe jeweils einen Kanal bilden, in den ein Verbindungselement in Form eines ummantelten Drahtseilabschnittes eingeführt werden kann. Wenngleich diese Filterrohre ohne Schwierigkeiten abbaggerbar sind, ist ihre Beanspruchbarkeit auf Zug außerordentlich gering, so daß sie beim überwiegend angewendeten hängenden Ausbau eines Brunnens nicht verwendet werden können.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Brunnenrohr der einleitend beschriebenen Art so auszugestalten, daß es bei leichtem Gewicht eine ausreichende Festigkeit aufweist, die auch einen hängenden Brunnenausbau ermöglicht, ohne daß zu seiner Herstellung Asbestzement verwendet werden müßte. Dabei soll die Herstellung des Brunnenrohres auch dann, wenn es als Filterrohr ausgebildet ist, zumindest nicht schwieriger und aufwendiger sein als die bekannter Filterrohre.
Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Merkmale gelöst.
Die Anwendung von kunstharzgebundenen Glasfaserstäben ermöglicht es, Brunnenrohre mit großer Zugfestigkeit herzustellen, die kein wesentlich größeres Gewicht aufweisen als bekannte Brunnenrohre, z. B. aus Asbestezement, die ohne irgendwelche Verstärkungs- oder Stützeinlagen gefertigt sind. Zudem erfordern derartige Glasfaserstäbe keine zusätzlichen Maßnahmen zur Korrosionsvermeidung. Bei entsprechender Wahl des Kunstharzes für die Glasfaserstäbe einerseits und für den Polymerbeton sowie gegebenenfalls die Filterkiespackung andererseits kann eine kohäsive und/oder adhäsive Verbindung zwischen den Glasfaserstäben und den jeweiligen Abschnitten des Filterrohres herbeigeführt werden mit der Folge, daß ein als Filterrohr ausgebildetes Brunnenrohr in seiner Gesamtheit weniger heterogen ist als übliche Brunnenfilterrohre, die beispieslweise aus einer kunstharzgebundenen Kiesschicht und einem Skelett oder Rahmen aus Stahl bestehen. Diese weniger heterogene Beschaffenheit wirkt sich insbesondere dann günstig aus, wenn das Brunnenfilterrohr auf Zug vorgespannt wird, da aufgrund der homogenen Verbindungen zwischen den kunstharzgebundenen Glasfaserstäben und der Kiesfilterpackung bzw. dem Polymerbeton in den Verbindungabschnitten die Zugbeanspruchung gleichmäßiger auf das gesamte Brunnenfilterrohr verteilt werden kann, ohne daß die Gefahr eines Ablösens der den Rohrmantel bildenden Bestandteile vom Glasfaserstab besteht. Anzahl und Durchmesser der Glasfaserstäbe können so gewählt werden, daß bezüglich der insgesamt vorhandenen Umfangsfläche der Glasfaserstäbe und somit der Verbindungsfläche zwischen diesen und dem umgebenden Polymerbeton bzw. der umgebenden Filterkiespackung ein Optimum erzielbar ist.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Brunnenfilterrohr dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch ein Brunnenfilterrohr,
Fig. 2
einen den Endabschnitt des Brunnenfilterrohres dar stellenden Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab,
Fig. 3
einen Ausschnitt aus der Stirnansicht des Brunnenfil terrohres im Maßstab der Fig. 2.
Das Brunnenfilterrohr 10 weist an jedem Ende einen verhältnismäßig kurzen Verbindungsabschnitt 12 aus Polymerbeton und einen dazwischen befindlichen Abschnitt 14 auf, der als Kiesklebefilter ausgebildet ist und aus Filterkiesen und Polyester- oder Vinylesterharz besteht. Diese Harze können auch als Bindemittel für den Polymerbeton verwendet werden.
Das Brunnenfilterrohr 10 ist mit kunstharzgebundenen Glasfaserstäben 16 versehen, die sich zwischen seinen Stirnseiten 18 erstrecken und nahe der inneren Begrenzungswandung 20 verlaufen. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß beim Ausführungsbeispiel das Brunnenfilterrohr 10 im Bereich der verbindungsabschnitte 12 eine wesentlich geringere Wandstärke aufweist als im Bereich des Kiesfilters 14.
Die Glasfaserstäbe 16 können beispielsweise mit einem Durchmesser von 3 - 9 mm versehen sein. Derartige Glasfaserstäbe können eine Zugfestigkeit von mehr als 100 n/mm2 aufweisen. Für die bessere Verankerung des einzelnen Glasfaserstabes im Polymerbeton bzw. in der Filterpackung kann der Glasfaserstab außenseitig so ausgebildet sein, daß das Entstehen einer glatten Oberfläche vermieden wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß auf den Glasfaserstab ein Draht oder ggf. auch ein Glasfaserroving spiralförmig aufgewickelt ist, um so auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Glasfaserstab und Polymerbeton bzw. Kiesfilter zu erzielen. Die Anzahl der Glasfaserstäbe hängt von den jeweiligen Gegebenheiten, auch vom Durchmesser des Brunnenfilterrohres, ab. In der Mehrzahl der Fälle werden etwa 20 bis 25 derartiger Glasfaserstäbe in regelmäßigen Abständen um den Umfang herum verteilt angeordnet sein.
Da das Kiesfilter 14 eine Mindestdurchlässigkeit aufweisen muß, die ein Porenvolumen von beispielsweise 36% erfordert, ist seine Druckfestigkeit merklich geringer als die des Polymerbetons, aus welchem die Verbindungsabschnitte 12 bestehen. Dies ist jedoch von untergeordneter Bedeutung, da es im wesentlichen darauf ankommt, daß das Rohr bei vertikalem, also hängendem Einbau, Zugkräfte aufzunehmen und zu übertragen in der Lage ist. Die Verbindung zum jeweils benachbarten Rohr kann über eine Muffe erfolgen, die den jeweiligen Verbindungsabschnitt und den des benachbarten Verbindungsabschnittes des anschließenden Rohres umschließt, wobei die formschlüssige Verbindung zwischen der nicht dargestellten Muffe und dem jeweiligen Verbindungabschnitt 12 z. B. auf bekannte Weise durch ein Drahtseil oder einen Polyamidstab erfolgt, das bzw. der in die außen am jeweiligen Verbindungsabschnitt 12 angebrachte Nut 22 eingreift. Die in dem aus mehreren Rohren bestehenden Rohrstrang wirksamen axialen Zugkräfte werden durch diese Verbindungselemente von Rohr zu Rohr übertragen. Innerhalb der einzelnen Rohre erfolgt die Übertragung der axialen Zugkräfte im wesentlichen durch die kunstharzgebundenen Glasfaserstäbe.
Die Herstellung der Rohre erfolgt in einer Form, die die äußere und innere Begrenzung des Rohres definiert. In diese im Querschnitt einen Ring darstellende Form werden zunächst die Glasfaserstäbe angeordnet und auf Zug beansprucht, worauf dann aufeinanderfolgend zunächst das Material für den unteren Verbindungsabschnitt 12, dann das Material für den Abschnitt 14 aus Filterkies und dann das Material für den oberen Verbindungsabschnitt eingefüllt werden.
Das eingefüllte Material wird, bevor es beginnt auszuhärten, durch einen Rüttler verdichtet, wobei dabei, soweit es das Kiesfilter betrifft, das angestrebte Porenvolumen zu beachten ist.
Zur Herstellung von Brunnenrohren, die ohne Filterpackung und somit durchgehend aus Polymerbeton hergestellt sind, wird eine Form verwendet, die über die gesamte Länge einen konstanten Außendurchmesser aufweist, der beispielsweise dem in den Endbereichen 12 des in den Fig. 1 - 3 dargestellten Brunnenfilterrohres entspricht. Da das Rohr über seine gesamte Länge aus Polymerbeton besteht, wird demzufolge auch ausschließlich Polymerbeton in die Form eingefüllt, nachdem zuvor darin die Glasfaserstäbe angeordnet und auf Zug beansprucht sind.
In beiden Fällen, also beim normalen Brunnenrohr mit geschlossener Wandung und dem Brunnenfilterrohr übernehmen die Glasfaserstäbe die axialen Zugbelastungen, so daß das Brunnenrohr gemäß der Erfindung dort einsetzbar sind, wo auch bekannte Brunnenrohre eingesetzt werden können, zumal es den Vorteil der Abbaggerbarkeit aufweist. Das Brunnenrohr ist jedoch auch ohne weiteres mit Vorteil dort einsetzbar, wo diese Eigenschaft keine Rolle spielt.

Claims (11)

  1. Brunnenrohr (10), dessen Wandung aus mit Polymer gebundenen kiesartigen Körnern hergestellt ist, das an jedem seiner Enden einen Verbindungsabschnitt (12) für wenigstens ein Kupplungsglied aufweist, mittels welchem das Brunnenrohr (10) mit anderen Brunnenrohren zu einer zugfesten Rohrleitung zusammensetzbar ist, wobei die beiden Verbindungsabschnitte (12) aus Polymerbeton bestehen und zwischen diesen beiden Verbindungsabschnitten (12) ein als Filter (14) ausgebildeter Abschnitt angeordnet ist, der ebenfalls aus mit Polymer gebundenen kiesartigen Körnern hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung verlaufende kunstharzgebundene Glasfaserstäbe (16) auf Zug vorgespannt in die Wandung eingebettet und kohäsiv und/oder adhäsiv mit dieser verbunden sind.
  2. Brunnenrohr (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es über seine gesamte Länge aus Polymerbeton besteht.
  3. Brunnenrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymeranteil an den Verbindungsabschnitten (12) größer ist als in dem zwischen diesen befindlichem Filterabschnitt (14), der als Kiespackung ausgebildet ist.
  4. Brunnenrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine derartige Ausgestaltung der Oberfläche der Stäbe (16), dass zumindest ein teilweiser Formschluss zwischen Oberflächen der Stäbe und dem das Brunnenrohr bzw. die Verbindungsabschnitte (12) bildenden Polymerbeton und/oder gegebenenfalls dem Filtermantel (14) entsteht.
  5. Brunnenrohr nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass als Polymer-Bindemittel ein Polyesterharz verwendet wird.
  6. Brunnenrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Polymer-Bindemittel ein Vinylesterharz verwendet wird.
  7. Brunnenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymeranteil in den Verbindungsabschnitten (12) etwa 10% - 15% und im Filtermantel (14) 4% - 7% beträgt.
  8. Brunnenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Brunnenrohres im Bereich des Filterabschnitts (14) größer ist als im Bereich der beiden Verbindungsabschnitte (12).
  9. Brunnenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kunstharzgebundenen Glasfaserstäbe (16) auch mit der Filterpackung (14) kohäsiv oder adhäsiv verbunden sind.
  10. Brunnenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (16) sich zwischen den beiden stirnseitigen Begrenzungen (18) des Brunnenrohres (10) erstrecken.
  11. Brunnenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsabschnitte (12) mit umlaufenden nutförmigen Vertiefungen (22) zur Aufnahme eines Verbindungselementes versehen sind.
EP99121835A 1998-11-18 1999-11-04 Brunnenrohr Expired - Lifetime EP1002906B1 (de)

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