EP2150674A2 - Verfahren und vorrichtung zur überprüfung der umhüllung einer rohrleitung während des einzugs in ein mit flüssigkeit gefülltes bohrloch - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur überprüfung der umhüllung einer rohrleitung während des einzugs in ein mit flüssigkeit gefülltes bohrloch

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EP2150674A2
EP2150674A2 EP08773356A EP08773356A EP2150674A2 EP 2150674 A2 EP2150674 A2 EP 2150674A2 EP 08773356 A EP08773356 A EP 08773356A EP 08773356 A EP08773356 A EP 08773356A EP 2150674 A2 EP2150674 A2 EP 2150674A2
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EP
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pipeline
pulling head
pipe
electrically non
borehole
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Rüdiger KÖGLER
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Herrenknecht AG
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    • 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
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E21B7/046—Directional drilling horizontal drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E21B7/205—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes without earth removal

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device which can be used for checking the corrosion protection envelope of a steel pipeline while it is being drawn into a fluid-filled borehole.
  • HDD Horizontal Directional Drilling
  • this protective covering may be damaged, if e.g. Sharp-edged stones or other obstacles destroy them by pressure or shear. If such a damage has taken place, the pipeline can be adequately protected against corrosion by additional measures (keyword: active corrosion protection) if the damage is not too great. In case of major damage, however, the pipeline must be removed again from the borehole to repair the damaged areas. However, this retreatment of the pipe usually succeeds only if it takes place immediately after the pulling-in process, since otherwise the pipeline settles in the ground and can no longer be moved. In any case, such emergency measures are associated with considerable costs.
  • such measurements are made by exposing and cleaning the tubing at both ends so that the tubing does not have an electrically conductive connection to the bottom (e.g., via the drilling fluid).
  • To determine the polarizability of the negative pole of a DC voltage source is then connected to the pipe to be tested and the positive pole to a makeshift earth electrode. By switching the current on and off at certain time intervals as well as measuring the associated switch-on and switch-off potentials, it is possible to conclude the condition of the tube envelope.
  • the object of the present invention is to enable such measurements already during the laying process, in order to be able to interrupt the drawing process promptly in the event of damage to the casing and to withdraw the pipe from the borehole again.
  • This retraction process can be carried out at an earlier time than before, the economic consequences of such a disaster are mitigated and the technical risk that the pipeline may not be able to salvage due to a sedimentation, is reduced.
  • the object of the invention is achieved in that the tensile force of a drilling rig is transmitted via a drill pipe and a non-conductive portion having a pulling head on a pipe and during the Einziehvorgangs the integrity of the surrounding in the borehole of a liquid sheath of the pipe from a Measuring apparatus is checked. In this way, it is easy to make the review while retracting.
  • the measuring apparatus is located outside of the borehole and / or that the measuring device is arranged mobile and / or is moved during the collection of the pipeline substantially simultaneously with the pipeline.
  • a further teaching of the invention provides that the pipeline is stored outside the borehole on roller blocks, and / or that one end of the Pipeline electrically separated from the ground and / or the fluid-filled hole.
  • Another teaching of the invention provides that the tensile force of the drilling rig is transmitted via a shaft located in the pulling head, preferably made of steel, on a body, preferably made of steel, which is located in an electrically non-conductive portion within the pulling head and the introduced Traction over the electrically non-conductive portion transmits to a related to the pipeline bearing plate of the pulling head, whereby the pipe connected to the pulling head is subjected to the tensile force required for the pulling operation.
  • the electrically non-conductive portion contains an electrically non-conductive material, preferably concrete and / or plastic, with which the tensile force of the drilling device is transmitted to the pipeline.
  • an electrically non-conductive material preferably concrete and / or plastic, with which the tensile force of the drilling device is transmitted to the pipeline.
  • the object of the invention is achieved by a pulling head for transmitting a pulling force for pulling a pipeline into a hole filled with a liquid from a pulling device on the pipeline, on one side a connection with a drill pipe of a drilling rig for introducing a tensile force for drawing in the pipeline and on the opposite side has a connection possibility with the pipeline to be recovered, and wherein the pulling head has an electrically non-conductive portion which isolates both connection possibilities from each other.
  • the electrically non-conductive portion consists of an electrically non-conductive material
  • the electrically non-conductive material is pressure-resistant and / or tensile strength
  • the electrically non-conductive material concrete and / or a plastic is.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the electrically non-conductive portion is protected in the pulling direction by a cover against mechanical damage, wherein preferably the cover has no electrically conductive contact to the pulling head and / or to the pipeline.
  • a further teaching of the invention provides that the drawing head has a body connected to a shaft, preferably made of steel, preferably made of steel, and a bearing plate and that the electrically non-conductive portion of the body and the bearing plate when introduced via the shaft in such an operative connection causes the body to exert a pressure on the bearing plate and / or that the pulling head has a body connected to a shaft, preferably made of steel, preferably steel, and a rear bearing plate, and that the electrically non-conductive portion is the body and the rear bearing plate brings in pressure introduction via the pipe in an operative connection in such a way that the rear bearing plate exerts a pressure on the body.
  • the technical object is achieved by a device for checking a casing of a pipeline during a collection in a liquid-filled wellbore in which a previously described drawing head is provided, which transmits the pulling force of a drilling rig via a drill pipe to a pipeline and a measuring apparatus is provided which checks, during the drawing process, the integrity of the tubing casing surrounded by a liquid, the measuring device preferably being located outside the borehole.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the method according to the invention
  • Fig. 2a Basic embodiment of the invention
  • Fig. 3 Exemplary embodiment of the invention
  • Fig. 4 Exemplary embodiment of the invention
  • Fig. 1 the principle use of the method according to the invention and an apparatus thereby usable is shown.
  • a liquid well 7 filled hole 6 is first created according to the usual in the horizontal drilling techniques steps (pilot hole, expansion holes).
  • the drill string 13 is connected via a reamer 14, various fasteners 15 and the pulling head 2 with the pipe 3.
  • the pipeline 3 is mounted on roller blocks 19 outside the borehole.
  • the end of the pipe 3 is in air and is thereby electrically separated from the bottom 16 and the well 6 filled with liquid 7.
  • a measuring device 5 at the end of the pipeline 3.
  • this measuring device 5 is mobile and moves during the Einziehvorgangs substantially simultaneously with the pipe.
  • the measuring device 5 is connected to an earth electrode 20 and the pipeline 3. Between the earth electrode 20 and the pipe 3 is a electrical measurement performed. For this purpose, a voltage source (not shown) is provided. If the sheathing 4 of the pipeline 3 is damaged, then this can be detected by the electrical measured values.
  • FIG. 2a and Fig. 3 the basic structure of a device according to the invention is shown.
  • the tensile force of the drilling rig 1 is transmitted via the drill pipe 13 via a reamer 14 and various connecting elements 15 on a steel shaft 8.
  • a steel body 9 At the end of this steel shaft 8 is a steel body 9.
  • the steel shaft 8 is partially and the steel body 9 completely surrounded by a pressure-resistant, electrically non-conductive material 10.
  • Fig. 2b to Fig. 2g show sectional views through the pulling head 2 and its internal structure.
  • the front in the pulling direction of the pulling head 2 is protected in a preferred embodiment by a cover 12 against mechanical damage.
  • Steel shaft 8, steel body 9 and cover 12 are connected via the pressure-resistant, electrically non-conductive material 10.
  • the applied by the drilling rig 1 tensile force (see Fig. 4) is transmitted via the steel shaft 8 and the steel body 9 and the pressure-resistant, electrically non-conductive material 10 on a bearing plate 11.
  • This bearing plate 11 is connected directly to the outer jacket of the pulling head 2 and, in turn, to the pipeline 3.
  • the relevant surfaces are shown for power transmission.
  • a pipe with an outer diameter of 600 mm is chosen as an example.
  • the maximum assumed laying force when using the horizontal drilling technique is assumed to be approx. 2,500 kN. This value is already a special case, because the normal pull-in forces are usually only about 500 - 1,500 kN for very long holes for the considered pipe diameter.
  • the area available for the transmission of the forces introduced results from the sectional area of steel body 9 and bearing plate 11. In the example, this area is 141,573 mm 2 .
  • the pressure-resistant, electrically non-conductive material 10 has a compressive strength of, for example, 45 N / mm 2 (eg concrete C45 / 55), this results in a maximum possible power transmission of 6,371 kN and thus a multiple of the required 25 force of 2,500 kN.

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Abstract

Bei einem Verfahren sowie einer dabei einsetzbaren Vorrichtung zur Überprüfung der Umhüllung (4) einer Rohrleitung (3) wird während des Einzugs in ein mit Flüssigkeit (7) gefülltes Bohrloch (6) die Rohrleitung (3) über einen elektrisch nicht leitfähigen Ziehkopf (2) in das Bohrloch (6) eingezogen, wodurch während der Verlegung von einer Messapparatur (5) eine Überprüfung der Unversehrtheit der Umhüllung (4) der Rohrleitung (3) möglich ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Umhüllung einer Rohrleitung während des Einzugs in ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch.
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine dabei einsetzbare Vorrichtung zur Überprüfung der Korrosionsschutzumhüllung einer Stahlrohrleitung während des Einzugs in ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch.
Stand der Technik
Für die grabenlose Verlegung von Rohrleitungen (Pipelines) im Boden hat sich seit Jahrzehnten die so genannte Horizontalbohrtechnik (HDD = Horizontal Directional Drilling) bewährt. Bei diesem Verlege verfahren wird eine vormontierte Rohrleitung in ein Bohrloch eingezogen. Zum Schutz gegen Korrosion sind die meisten dieser Rohrleitungen durch entsprechend geeignete Umhüllungen (z.B. aus Polyethylen) geschützt.
Während des Einziehvorgangs kann es zu Beschädigungen dieser Schutzumhüllung kommen, wenn z.B. scharfkantige Steine oder andere Hindernisse diese durch Druck oder Scherung zerstören. Falls eine solche Beschädigung stattgefunden hat, kann die Rohrleitung durch zusätzliche Maßnahmen (Stichwort: aktiver Korrosionsschutz) ausreichend gegen Korrosion geschützt werden, wenn die Beschädigungen nicht zu groß sind. Bei großen Beschädigungen muss die Rohrleitung jedoch noch einmal aus dem Bohrloch entfernt werden, um die schadhaften Stellen zu reparieren. Dieser Rückzug der Rohrleitung gelingt jedoch in der Regel nur, wenn er unmittelbar nach dem Einziehvorgang erfolgt, da ansonsten die Rohrleitung im Boden einsedimentiert und nicht mehr bewegt werden kann. In jedem Fall sind solche Havariemaßnahmen mit erheblichen Kosten verbunden.
Ob solche Beschädigungen während des Einziehvorgangs aufgetreten sind oder nicht, lässt sich bisher erst nach Abschluss des Verlegevorgangs feststellen, indem entsprechende Messungen (Stichwort: Probeeinspeisung) durchgeführt werden, mit deren Hilfe die Polarisierbarkeit des Stahls und damit der Zustand der Umhüllung bestimmt werden kann.
Prinzipiell erfolgen solche Messungen, indem die Rohrleitung an beiden Enden freigelegt und gesäubert wird, so dass der Rohrstahl keine elektrisch leitfähige Verbindung zum Boden aufweist (z.B. über die Bohrflüssigkeit). Zur Feststellung der Polarisierbarkeit wird sodann der Minuspol einer Gleichspannungsquelle an die zu überprüfende Rohrleitung und der Pluspol an einen provisorischen Erder angeschlossen. Durch Ein- und Ausschalten des Stroms in bestimmten zeitlichen Intervallen sowie Messung der zugehörigen Ein- und Ausschaltpotentiale lässt sich auf den Zustand der Rohrumhüllung schließen.
Diese Messungen sind bisher nur nach der Verlegung möglich, da ansonsten das Bohrgerät über das Bohrgestänge im Bohrloch sowie den Ziehkopf mit der Rohrleitung derart verbunden ist, dass ein am Rohrleitungsende eingespeister Strom direkt durch diese metallischen Verbindungen wieder in den Boden fließen würde und dieser Stromfluss somit keinerlei Informationen zum Zustand der Rohrumhüllung liefern könnte.
Technische Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Messungen bereits während des Verlegevorgangs zu ermöglichen, um im Falle einer Beschädigung der Umhüllung den Einziehvorgang zeitnah zum Schadeneintritt unterbrechen zu können und die Rohrleitung wieder aus dem Bohrloch zurückzuziehen. Dadurch, dass dieser Rückziehvorgang zu einem früheren Zeitpunkt als bisher erfolgen kann, werden die wirtschaftlichen Folgen einer solchen Havarie gemindert und das technische Risiko, die Rohrleitung eventuell wegen eines Einsedimentierens gar nicht mehr bergen zu können, wird reduziert.
Lösung der technischen Aufgabe Die technische Aufgabe wird gelöst, indem die Rohrleitung über einen Ziehkopf mit dem Zuggestänge verbunden wird, der zwar Zug- und Druckkräfte übertragen kann, elektrisch jedoch nicht leitfähig ist. Dadurch lassen sich während des Einziehvorgangs Probeeinspeisungen vornehmen, die tatsächlich Rückschlüsse über den Zustand der Umhüllung zulassen.
Vorteile der Erfindung
Die wesentlichen Vorteile gegenüber der bisherigen Arbeitsweise sind:
• Zeitnahe Feststellung einer Beschädigung der Umhüllung während des Einziehvorgangs.
• Reduzierung des technischen Risikos (Festwerden der Rohrleitung).
• Reduzierung der mit der Reparatur einhergehenden Kosten.
• Einfache und damit kostengünstige Bauweise des Ziehkopfes.
• Keine oder nur sehr geringe Anpassung der Arbeitsweise für den Einziehvorgang erforderlich.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zugkraft einer Bohranlage über ein Bohrgestänge und einen einen elektrisch nicht leitfähigen Abschnitt aufweisenden Ziehkopf auf eine Rohrleitung übertragen wird und während des Einziehvorgangs die Unversehrtheit der im Bohrloch von einer Flüssigkeit umgebenen Umhüllung der Rohrleitung von einer Messapparatur überprüft wird. Auf diese Art wird es einfach möglich während des Einziehens die Überprüfung vorzunehmen.
Vorteilhaft ist dabei, dass sich die Messapparatur außerhalb des Bohrlochs befindet und/oder dass die Messvorrichtung mobil angeordnet ist und/oder während des Einzugs der Rohrleitung im Wesentlichen simultan mit der Rohrleitung bewegt wird.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Rohrleitung außerhalb des Bohrlochs auf Rollenböcken gelagert wird, und/oder dass ein Ende der Rohrleitung elektrisch vom Boden und/oder dem mit der Flüssigkeit gefüllten Bohrloch getrennt wird.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Überprüfung elektrisch durchgeführt wird.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Zugkraft der Bohranlage über eine im Ziehkopf befindliche Welle, bevorzugt aus Stahl, auf einen Körper, bevorzugt aus Stahl, übertragen wird, welcher sich in einem elektrisch nicht leitfähigen Abschnitt innerhalb des Ziehkopfes befindet und die eingeleitete Zugkraft über den elektrisch nicht leitfähigen Abschnitt auf eine mit der Rohrleitung in Verbindung stehende Lagerplatte des Ziehkopfes überträgt, wodurch die mit dem Ziehkopf verbundene Rohrleitung mit der für den Einziehvorgang erforderlichen Zugkraft beaufschlagt wird.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass der elektrisch nicht leitfähige Abschnitt ein elektrisch nicht leitfähiges Material enthält, bevorzugt Beton und/oder einen Kunststoff, mit dem die Zugkraft der Bohrvorrichtung auf die Rohrleitung übertragen wird. Durch diese Materialien lässt sich ein einfacher, gut isolierter und kostengünstiger Ziehkopf bereitstellen.
Weiterhin wird die Erfindungsgemäße Aufgabe durch einen Ziehkopf zum Übertragen einer Zugkraft zum Einzug einer Rohrleitung in ein mit einer Flüssigkeit gefülltes Bohrloch von einer Zugvorrichtung auf die Rohrleitung gelöst, wobei auf einer Seite eine Verbindungsmöglichkeit mit einem Bohrgestänge einer Bohranlage zum Einleiten einer Zugkraft zum Einziehen der Rohrleitung aufweist und auf der gegenüberliegenden Seite eine Verbindungsmöglichkeit mit der einzuziehenden Rohrleitung aufweist, und wobei der Ziehkopf einen elektrisch nicht leitfähigen Abschnitt aufweist, der beide Verbindungsmöglichkeiten voneinander isoliert.
Bei einem solchen Ziehkopf ist erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die Zugvorrichtung eine Bohrvorrichtung ist, der elektrisch nicht leitfähige Abschnitt aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material besteht, das elektrisch nicht leitfähige Material druckfest und/oder zugfest ist, und das elektrisch nicht leitfähige Material Beton und/oder ein Kunststoff ist. Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung vor, dass der elektrisch nicht leitfähige Abschnitt in Zugrichtung durch eine Abdeckung gegen mechanische Beschädigung geschützt ist, wobei bevorzugt die Abdeckung keinen elektrisch leitfähigen Kontakt zum Ziehkopf und/oder zu der Rohrleitung aufweist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Ziehkopf einen mit einer Welle, bevorzugt aus Stahl, verbundenen Körper, bevorzugt aus Stahl, und eine Lagerplatte aufweist und dass der elektrisch nicht leitfähige Abschnitt den Körper und die Lagerplatte bei Zugeinleitung über die Welle derart in eine wirkende Verbindung bringt, dass der Körper einen Druck auf die Lagerplatte ausübt und/oder dass der Ziehkopf einen mit einer Welle, bevorzugt aus Stahl, verbundenen Körper, bevorzugt aus Stahl, und eine rückwärtige Lagerplatte aufweist und dass der elektrisch nicht leitfähige Abschnitt den Körper und die rückwärtige Lagerplatte bei Druckeinleitung über die Rohrleitung derart in eine wirkende Verbindung bringt, dass die rückwärtige Lagerplatte einen Druck auf den Körper ausübt.
Weiterhin wird die technische Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Überprüfung einer Umhüllung einer Rohrleitung während eines Einzugs in ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch, bei der ein zuvor beschriebener Ziehkopf vorgesehen ist, der die Zugkraft einer Bohranlage über ein Bohrgestänge auf eine Rohrleitung überträgt und eine Messapparatur vorgesehen ist, mit der während des Einziehvorgangs die Unversehrtheit der im Bohrloch von einer Flüssigkeit umgebenen Umhüllung der Rohrleitung überprüft wird, wobei die Messvorrichtung sich bevorzugt außerhalb des Bohrlochs befindet.
Zeichnungen
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine dabei einsetzbare Vorrichtung werden 10 anhand von Zeichnungen dargestellt und nachfolgend erläutert, wobei die dort gezeigten Merkmale beispielhaften Charakter aufweisen. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 : Prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2a: Prinzipielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Fig. 2b bis 2g: Schnittansichten gemäß Fig. 2a,
Fig. 3: Beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung für eine Rohrleitung, und
Fig. 4: Beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung für eine Rohrleitung mit 600 mm Außendurchmesser mit Darstellung der für die Zugkrafteinleitung nutzbaren Flächen des druckfesten, elektrisch aber nicht leitfähigen Materials.
Ausführunαsbeispiele
In Fig. 1 ist die prinzipielle Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer dabei einsetzbaren Vorrichtung gezeigt. Von einem Bohrgerät 1 wird zunächst gemäß den in der Horizontalbohrtechnik üblichen Arbeitsschritten (Pilotbohrung, Aufweitbohrungen) ein mit Flüssigkeit 7 gefülltes Bohrloch 6 erstellt. Für den die Rohrverlegung abschließenden Einziehvorgang wird sodann das Bohrgestänge 13 über einen Räumer 14, diverse Verbindungselemente 15 sowie den Ziehkopf 2 mit der Rohrleitung 3 verbunden.
Die Rohrleitung 3 ist außerhalb des Bohrlochs auf Rollenböcken 19 gelagert. Das Ende der Rohrleitung 3 befindet sich in Luft und ist dadurch elektrisch vom Boden 16 bzw. dem mit Flüssigkeit 7 gefüllten Bohrloch 6 getrennt. Dadurch können von einer Messvorrichtung 5 am Ende der Rohrleitung 3 entsprechende Messungen zur Überprüfung der Rohrumhüllung 4 durchgeführt werden. In einem bevorzugten Anwendungsfall ist diese Messvorrichtung 5 mobil und bewegt sich während des Einziehvorgangs im Wesentlichen simultan mit der Rohrleitung 3.
Die Messvorrichtung 5 ist mit einem Erder 20 und der Rohrleitung 3 verbunden. Zwischen dem Erder 20 und der Rohrleitung 3 wird eine elektrische Messung durchgeführt. Dafür ist eine Spannungsquelle (nicht dargestellt) vorgesehen. Ist die Umhüllung 4 der Rohrleitung 3 beschädigt, dann kann dieses durch die elektrischen Messwerte nachgewiesen werden.
In Fig. 2a und Fig. 3 ist der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die Zugkraft der Bohranlage 1 wird über das Bohrgestänge 13 über einen Räumer 14 und diverse Verbindungselemente 15 auf eine Stahlwelle 8 übertragen. Am Ende dieser Stahlwelle 8 befindet sich ein Stahlkörper 9. Die Stahlwelle 8 ist teilweise und der Stahlkörper 9 gänzlich von einem druckfesten, elektrisch nicht leitfähigen Material 10 umschlossen. Fig. 2b bis Fig. 2g zeigen Schnittansichten durch den Ziehkopf 2 und dessen inneren Aufbau.
Die in Zugrichtung vordere Seite des Ziehkopfes 2 ist in einem bevorzugten Ausführungsfall durch eine Abdeckung 12 gegen mechanische Beschädigungen geschützt. Stahlwelle 8, Stahlkörper 9 und Abdeckung 12 sind dabei über das druckfeste, elektrisch nicht leitfähige Material 10 verbunden.
Die von der Bohranlage 1 aufgebrachte Zugkraft (siehe Fig. 4) wird über die Stahlwelle 8 und den Stahlkörper 9 sowie das druckfeste, elektrisch nicht leitfähige Material 10 auf eine Lagerplatte 11 übertragen. Diese Lagerplatte 11 ist direkt mit dem Außenmantel des Ziehkopfes 2 und über diesen wiederum mit der Rohrleitung 3 verbunden. In Fig. 4 werden die relevanten Flächen für die Kraftübertragung dargestellt. Hierzu wird beispielhaft eine Rohrleitung mit einem Außendurchmesser von 600 mm gewählt.
Als maximal anzunehmende Verlegekraft bei Einsatz der Horizontalbohrtechnik ist von ca. 2.500 kN auszugehen. Dieser Wert stellt schon einen Sonderfall dar, weil die normalen Einzugskräfte auch bei sehr langen Bohrungen für den betrachteten Rohrdurchmesser in der Regel nur etwa 500 - 1.500 kN betragen.
Um die genannten 2.500 kN über die Stahlwelle 8 übertragen zu können, ist bei Verwendung eines Materials mit etwa 250 N/mm2 Streckgrenze ein Wellendurchmesser von ca. 113 mm erforderlich. Der Ringspalt zwischen Stahlwelle 8 und Lagerplatte 11 soll im Beispiel 50 mm betragen, so dass die Bohrung in der Lagerplatte 11 einen Durchmesser von 213 mm aufweist.
Bei einem Außendurchmesser der Rohrleitung 3 von 600 mm und einer Wandstärke von 12,5 mm verbleibt ein freier Querschnitt innerhalb des Ziehkopfes 2 von 575 mm. Wird der Stahlkörper 9 wiederum über einen 50 mm breiten Ringspalt von dem Mantel des Ziehkopfs 2 getrennt, so ergibt sich für den Stahlkörper 9 ein Außendurchmesser von 475 mm.
Die für die Übertragung der eingeleiteten Kräfte zur Verfügung stehende Fläche ergibt sich aus der Schnittfläche von Stahlkörper 9 und Lagerplatte 11. Im Beispiel beträgt diese Fläche 141.573 mm2.
Unter der Annahme, dass das druckfeste, elektrisch nicht leitfähige Material 10 eine Druckfestigkeit von z.B. 45 N/mm2 aufweist (z.B. Beton C45/55), ergibt sich eine maximal mögliche Kraftübertragung von 6.371 kN und damit ein mehrfaches der geforderten 25 Kraft von 2.500 kN.
Bezuqszeichenliste
1 Bohranlage
2 Ziehkopf, elektrisch nicht leitfähig
3 Rohrleitung
4 Umhüllung
5 Messvorrichtung
6 Bohrloch
7 Flüssigkeit
8 Stahlwelle
9 Stahlkörper
10 Druckfestes, elektrisch nicht leitfähiges Material
11 Lagerplatte
12 Abdeckung
13 Bohrgestänge (Zuggestänge)
14 Räumer
15 Verbindungselemente
16 Boden
17 Rückwärtige Abdeckung
18 Versteifung
19 Rollenböcke 0 Erder

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überprüfung einer Umhüllung einer Rohrleitung (3) während deren Einzugs in ein mit Flüssigkeit (7) gefülltes Bohrloch (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft einer Bohranlage (1) über ein Bohrgestänge (13) und einen einen elektrisch nicht leitfähigen Abschnitt aufweisenden Ziehkopf (2) auf eine Rohrleitung (3) übertragen wird und während des Einziehvorgangs die Unversehrtheit der im Bohrloch (6) von einer Flüssigkeit (7) umgebenen Umhüllung (4) der Rohrleitung (3) von einer Messapparatur (5) überprüft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Messapparatur (5) außerhalb des Bohrlochs (6) befindet und/oder dass die Messvorrichtung (5) mobil angeordnet ist und/oder während des Einzugs der Rohrleitung (3) im Wesentlichen simultan mit der Rohrleitung (3) bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (3) außerhalb des Bohrlochs (6) auf Rollenböcken (19) gelagert wird, und/oder dass ein Ende der Rohrleitung (3) elektrisch vom Boden (16) und/oder dem mit der Flüssigkeit (7) gefüllten Bohrloch (6) getrennt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung elektrisch durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft der Bohranlage (1) über eine im Ziehkopf (2) befindliche Welle (8), bevorzugt aus Stahl, auf einen Körper (9), bevorzugt aus Stahl, übertragen wird, welcher sich in einem elektrisch nicht leitfähigen Abschnitt innerhalb des Ziehkopfes (2) befindet und die eingeleitete Zugkraft über den elektrisch nicht leitfähigen Abschnitt auf eine mit der Rohrleitung (3) in Verbindung stehende Lagerplatte (11) des Ziehkopfes (2) überträgt, wodurch die mit dem Ziehkopf (2) verbundene Rohrleitung (3) mit der für den Einziehvorgang erforderlichen Zugkraft beaufschlagt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch nicht leitfähige Abschnitt ein elektrisch nicht leitfähiges Material (10) enthält, bevorzugt Beton und/oder einen Kunststoff, mit dem die Zugkraft der Bohrvorrichtung (1) auf die Rohrleitung (3) übertragen wird.
7. Ziehkopf zum Übertragen einer Zugkraft zum Einzug einer Rohrleitung (3) in ein mit einer Flüssigkeit (7) gefülltes Bohrloch (6) von einer Zugvorrichtung auf die Rohrleitung (3), dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite eine Verbindungsmöglichkeit mit einem Bohrgestänge (13) einer Bohranlage (1) zum Einleiten einer Zugkraft zum Einziehen der Rohrleitung (3) aufweist und auf der gegenüberliegenden Seite eine Verbindungsmöglichkeit mit der einzuziehenden Rohrleitung (3) aufweist, und dass der Ziehkopf (2) einen elektrisch nicht leitfähigen Abschnitt aufweist, der beide Verbindungsmöglichkeiten voneinander isoliert.
8. Ziehkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugvorrichtung eine Bohrvorrichtung (1) ist.
9. Ziehkopf nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch nicht leitfähige Abschnitt aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material (10) besteht.
10. Ziehkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch nicht leitfähige Material (10) druckfest und/oder zugfest ist.
11. Ziehkopf nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch nicht leitfähige Material (10) Beton und/oder ein Kunststoff ist.
12. Ziehkopf nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch nicht leitfähige Abschnitt in Zugrichtung durch eine Abdeckung (12) gegen mechanische Beschädigung geschützt ist, wobei bevorzugt die Abdeckung (12) keinen elektrisch leitfähigen Kontakt zum Ziehkopf (2) und/oder zu der Rohrleitung (3) aufweist.
13. Ziehkopf nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehkopf (2) einen mit einer Welle (8), bevorzugt aus Stahl, verbundenen Körper (9), bevorzugt aus Stahl, und eine Lagerplatte (11) aufweist und dass der elektrisch nicht leitfähige Abschnitt den Körper (9) und die Lagerplatte (11) bei Zugeinleitung über die Welle (8) derart in eine wirkende Verbindung bringt, dass der Körper (9) einen Druck auf die Lagerplatte (10) ausübt.
14. Ziehkopf nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehkopf (2) einen mit einer Welle (8) , bevorzugt aus Stahl, verbundenen Körper (9) , bevorzugt aus Stahl, und eine rückwärtige Lagerplatte (17) aufweist und dass der elektrisch nicht leitfähige Abschnitt den Körper (9) und die rückwärtige Lagerplatte (17) bei Druckeinleitung über die Rohrleitung (3) derart in eine wirkende Verbindung bringt, dass die rückwärtige Lagerplatte (17) einen Druck auf den Körper (9) ausübt.
15. Vorrichtung zur Überprüfung einer Umhüllung einer Rohrleitung während eines Einzugs in ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ziehkopf (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 14 vorgesehen ist, der die Zugkraft einer Bohranlage (1) über ein Bohrgestänge (13) auf eine Rohrleitung (3) überträgt und eine Messapparatur (5) vorgesehen ist, mit der während des Einziehvorgangs die Unversehrtheit der im Bohrloch (6) von einer Flüssigkeit (7) umgebenen Umhüllung (4) der Rohrleitung (3) überprüft wird, wobei die Messvorrichtung (5) sich bevorzugt außerhalb des Bohrlochs (6) befindet.
EP08773356A 2007-06-02 2008-06-02 Verfahren und vorrichtung zur überprüfung der umhüllung einer rohrleitung während des einzugs in ein mit flüssigkeit gefülltes bohrloch Active EP2150674B1 (de)

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