EP3397831A2 - Bohrrohr sowie system und verfahren zum verlegen einer rohrleitung - Google Patents

Bohrrohr sowie system und verfahren zum verlegen einer rohrleitung

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Publication number
EP3397831A2
EP3397831A2 EP17714206.4A EP17714206A EP3397831A2 EP 3397831 A2 EP3397831 A2 EP 3397831A2 EP 17714206 A EP17714206 A EP 17714206A EP 3397831 A2 EP3397831 A2 EP 3397831A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drill pipe
drill
connection
drilling
ground
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17714206.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Steiner
Boris JUNG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Herrenknecht AG
Original Assignee
Herrenknecht AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102016014316.9A external-priority patent/DE102016014316A1/de
Application filed by Herrenknecht AG filed Critical Herrenknecht AG
Publication of EP3397831A2 publication Critical patent/EP3397831A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/046—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like with ribs, pins, or jaws, and complementary grooves or the like, e.g. bayonet catches
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/18—Pipes provided with plural fluid passages
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/08—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/08—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods
    • E21B19/086—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods with a fluid-actuated cylinder
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/16—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP 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

Definitions

  • the invention relates to a drill pipe for use in creating a hole in a soil from a starting point to a target point along a predetermined drilling line, in particular for laying near the ground cables or ground wires in the ground, the bore by means of a drilling device with a drilling tool for releasing the soil Advancing the drill pipes is driven up.
  • the invention relates to a device for moving at least one drill pipe into or out of a borehole, in particular when creating a hole in a ground near a surface from a starting point to a target point and / or when introducing a pipeline or ground wire or a ground cable in the Bottom from a start point to a target point or opposite, with at least one base, with at least one abutment, with at least one actuator for moving the at least one drill pipe, which is operatively connected to the base, with a transmission element, which is operatively connected to the actuator, for transferring the movement caused by the at least one actuator to the at least one drill pipe, and a system and method for making a hole from a starting point to a target point in the ground along a predetermined drilling line, in particular for laying underground cables or ground lines in the ground near the surface, w obei the bore is driven by means of a drilling device with a drilling tool for releasing the soil by advancing drill pipes.
  • housing lengths In order to keep the interventions in the nature during the construction phase and the construction costs low, it is necessary to reach large housing lengths. Attention is to be paid to housing lengths of up to 1500 m or more.
  • the problem with the near-surface laying is the low coverage of the line and possibly also the small distance between the individual holes to each other (both, for example, in each case only 2 to 6 m).
  • the diameter of the cables to be laid here is in a range of less than 500 mm, often less than 300 mm.
  • Trenchless drilling methods from pipeline construction are already available. (Microtunneling, HDD)
  • HDD high density desorption desorption
  • drilling methods already exist which can lay the desired diameter range, but for technical reasons these methods are limited to much shorter lengths, which is particularly due to the supply of drilling fluid.
  • a microtunnelling drilling system with a diameter of approx. 1000 mm would have to be used at present.
  • the space requirements of the construction site equipment and the costs increase significantly with increasing diameter. Therefore, this technique has not been economically viable.
  • pipes of microtunnelling are only plugged so that only pressure but no tensile forces can be transmitted.
  • the HDD method requires laying depths and thus coverages of more than 30 m.
  • the drill pipes of the pilot drill string are coupled to each other via a frictional connection by the drill pipes are bolted together directly via a screw thread connection. Over here also the connection with the drive of the so-called HDD Riggs takes place.
  • the screwing of the drill string elements requires corresponding set-up time.
  • the object of the invention is therefore to overcome the aforementioned disadvantages, in particular to reduce the set-up times and to make tensile forces transferable in the drill string.
  • a drill pipe in a first embodiment, characterized in that the drill pipe at its ends each at least one connecting portion for tensile releasably connecting to another element of a drill string, that the drill pipe at least element for producing a tensile connection with a corresponding element of a feed device for advancing and / or retracting the drill pipe into the borehole, and that an outer wall of the Drill tube is made in one piece.
  • a further solution of the problem with respect to the drill pipe in a second embodiment provides that the drill pipe has at least one connection section for tensile detachable connection to another element of a drill string at its ends, that the drill pipe at least element for producing a tensile connection with a corresponding Having element of a feed device for advancing and / or retracting the drill pipe in the wellbore, and that the drill pipe consists of at least two formwork elements which are axially connectable to the drill pipe.
  • the supply lines of the drilling device coupled as a hose package in a lower part of the formwork elements and to close with the other formwork elements like a cover.
  • the supply lines can therefore be provided, for example, drummed over the full bore length.
  • a fragmentation of the supply lines during microtunneling is eliminated or reduced, as a result of which set-up times are considerably reduced.
  • a further teaching of the invention provides that at least one connecting region of a formwork element is provided with at least one seal. In this way, a pressure tightness of the drill pipe can be provided in a simple manner.
  • a further teaching of the invention provides that the connection via the respective connection sections of the drill pipe with another element of the drill string in the form of a positive and / or non-positive Connection takes place.
  • a further teaching of the invention provides that the drill pipe has at its first end a first connection section and at its opposite second end a second connection section corresponding to the first connection section.
  • first connection section and the second corresponding connection section form a flange connection in the mounted state, which has connecting elements and / or bores for mounting a bolt connection. In this way can be easily and inexpensively provide a high-tensile connection between the drill pipes.
  • first connection section and the second corresponding connection section to form a tension-proof push-in connection, wherein one connection section is a spigot end and the other connection section is a sleeve corresponding thereto, which in each case has at least one corresponding recess in the opposite surface, that in the assembled state form a groove, in which at least one shearing element for producing the tensile strength holding connection can be used.
  • one connection section is a spigot end and the other connection section is a sleeve corresponding thereto, which in each case has at least one corresponding recess in the opposite surface, that in the assembled state form a groove, in which at least one shearing element for producing the tensile strength holding connection can be used.
  • a further teaching of the invention provides that the element for producing a tension-proof connection with the corresponding element of the feed device is a depression in the outer wall of the drill pipe. This makes it possible in a simple manner, a movement of the drill pipe via a moving device such as a press frame to allow tensile strength with a considerable set-up time reduction.
  • the recess can be provided with a cover. This is advantageous to avoid jamming of stones and the like in the recess in the ground.
  • the element for producing a tension-proof connection with the corresponding element of the feed device is an element of a tension-proof push-in socket connection. This makes it possible in a simple manner, a movement of the drill pipe via a moving device such as a press frame to allow tensile strength with a considerable set-up time reduction.
  • the drill pipe has at least one line section running parallel to the outer wall in the outer wall and / or in the interior of the drill pipe, the at least one line section each having at its ends a connection element for producing a connection between pipe sections of interconnected drill pipes or elements of the drill string has.
  • the lines are used for example for transporting bentonite, as a treble line for driving a pump, as a feed line for the removal of cuttings, for the introduction of electrical cables, as a high-pressure line or as a delivery line for the mixture of rinsing liquid and cuttings / dissolved soil.
  • the lines have, for example, a plug-in socket system with seals, if necessary, so that the lines can be inserted into one another.
  • the drill pipes according to the invention have a length of more than 8m. This also reduces set-up times considerably.
  • a further teaching of the invention provides that the drill pipe has at least one recess in its wall for establishing a connection with a feed device for advancing and / or retracting the drill pipe into the borehole. In this way, a positive connection for easier transfer of feed forces to the outer surface can be effected.
  • a further teaching of the invention provides that at least one handling element having an element for producing a connection with a formwork element, for example in the form of a gripping element, preferably in a recess in engages the surface of the formwork element, a magnetic element, or a suction or vacuum element.
  • a holding connection for lifting the formwork element can be provided in a simple manner.
  • a further solution of the invention with regard to the device for moving provides that a movable relative to the base and operatively connected to the transmission element guide member is provided, that the transmission element has at least one positive locking element for transmitting the movement, which is designed so that a tensile fixed releasable connection exists between transmission element and drill pipe.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one actuator is a hydraulic cylinder and / or a rack drive. These are advantageously simple actuators that are low in maintenance capable of providing the necessary forces.
  • the interlocking element has at least one engagement element which provides the tensile solid releasable connection by engagement in an engagement portion of the drill pipe, preferably on the outer wall thereof. It is advantageous that the at least one engagement element is designed so that it surrounds the drill pipe, wherein preferably the positive locking element has at least two engagement elements, which are particularly preferably arranged horizontally and / or vertically movable in the form-locking element. This makes it easy to provide a set-up time detachable connection for power transmission. In particular, by a horizontal / vertical movement of the engagement elements can be significantly save setup time.
  • connection section is a connection section corresponding to a connection section of the drill pipe. It is advantageous that the connection sections form a high-tensile socket connection, wherein the Engagement element is either a spigot or a spigot corresponding socket, each having in the opposing surfaces at least one corresponding recess, which form a groove in the assembled state, in which at least one shearing element for producing the tension-holding connection can be used. This makes it easy to provide a set-up time detachable connection for power transmission. In particular, the introduction or removal of the at least one shearing element can save considerable setup time.
  • a further teaching of the invention provides that a starting seal, preferably in conjunction with the base, is provided.
  • a further solution of the invention provides a device for mounting a drill pipe described above for use in creating a hole from a starting point to a target point in the ground along a predetermined drilling line, in particular for laying near the ground cables or ground lines in the ground, wherein the bore by means of a drilling device is driven by a drilling tool for releasing the soil by advancing the drill pipes, with a feed area for the formwork elements, with a mounting area for connecting the formwork elements, with handling elements for receiving, moving and positioning the formwork elements in the assembly area, with at least one feed element and / or at least a rotary member for positioning the shuttering elements in the mounting area.
  • formwork elements can be positioned about a supply line of the drilling device.
  • Another teaching of the invention provides that at least one handling element with a gripping element for producing a connection with a formwork element, which preferably engages in a recess in the surface of the formwork element.
  • the handling elements are movable horizontally and vertically so that the formwork elements can be moved from the feed region to the assembly region.
  • the drill pipes are the previously described drill pipes, and that a previously described feed device is provided for moving the drilling apparatus via the advancement of the drill string.
  • Another teaching of the invention provides that the drill pipes are arranged in the drill string so that the axial connection regions of the formwork elements are arranged offset from one another.
  • a further solution of the invention with regard to the method is that the previously described drill pipes are used, which are moved to a drill string mounted by means of a previously described feed device in the borehole.
  • the drill pipes are arranged in the drill string so that the axial connection regions of the formwork elements are arranged offset from one another.
  • the solutions according to the invention described above are not limited to the near-surface laying of pipelines, underground cables or ground lines in the ground. Rather, the above object is also used in the classic microtunneling with larger diameter, for example, concrete pipes. Again, can be reduced by the inventive solutions, the set-up times and eliminate the problem of supply line extension and installation of the feed pipes in the drilling area with respect to installations and supply lines substantially.
  • the drill pipe can at the same time also be a product pipe, which as such remains in the ground and is not removed again from the ground for drawing in the product pipe.
  • FIG. 1A, 1B show a side view of a first embodiment of a drill pipe according to the invention
  • FIG. 2A shows a first connection section of the invention
  • FIG. 2B shows a second connection section of the drill pipe according to the invention
  • FIG. 2C shows the connection section to FIG. 2A without cover
  • FIG. 2D shows a side view to FIG. 2C
  • FIG. 3A shows the connecting section of two interconnected drill pipes according to the invention
  • FIG. 3B is a sectional view of FIG. 3A
  • Figure 4A is a perspective view of a first embodiment of a device according to the invention for moving a drill pipe in a first position
  • Figure 4B is a three-dimensional view of the device according to the invention
  • FIG. 5A is a perspective view similar to FIG. 4A with the first embodiment of the drill pipe according to the invention
  • Figure 5B is a perspective view similar to Figure 4B with the first embodiment of the drill pipe according to the invention
  • FIG. 5C is a plan view of FIG. 5A
  • FIG. 5D is a plan view of FIG. 5B
  • Figure 6A is a side view of a first invention
  • Figure 6B is an analogous view to Figure 6A with inventive
  • Figure 7 is a schematic representation of a first invention
  • Figure 8 is a schematic representation in a three-dimensional view at the beginning of retraction of the line.
  • Figure 9 is a sectional view of a second invention
  • Embodiment of two interconnected inventive drill pipes in the second embodiment Embodiment of two interconnected inventive drill pipes in the second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic representation of a second embodiment of the system according to the invention in side view
  • FIG. 11 is a plan view of FIG. 10
  • FIG. 12 is a perspective view of FIG. 10,
  • Assembly steps, 20 shows a spatial schematic representation of a third embodiment of a drill pipe according to the invention.
  • Fig. 21 is a spatial schematic representation of two connected
  • Fig. 22 is a side view of Fig. 21, and
  • Fig. 23 is a spatial schematic representation of a formwork element.
  • FIG. 1A, 1B show a side view of a first embodiment of a drill pipe 10 according to the invention.
  • the drill pipe 10 has at its first end a first connection section 11 and at its opposite second end a second connection section 12, wherein the first connection section 11 is connected to the second Connecting portion 12 corresponds insofar as that they can be connected or plugged together.
  • the first connection section 1 1 and the second connection section 12 are provided so that they form a flange connection in a first embodiment according to the invention, the first connection section 1 1 having a support section 13 in which bores 14 are provided.
  • Behind the support portion 13, a recess 15 in the outer wall 16 of the drill pipe 10 is provided. (See Figures 2A to 2D).
  • Corresponding to the holes 14 15 recesses 17 are provided in the recess.
  • 13 bores 18 are provided in the support portion, which are designed so that centering pins 19, which are provided on the second connection portion 12, can engage in this.
  • the second connecting portion 12 also has a support member 20 on which either bolts 21 are fixed, or by holes 31 are provided which include a thread in the loose bolt 21 into the recesses 17 through the holes 14 in the threaded holes 31st be screwed in the support section 20.
  • the recess 15 can be closed with a cover 22.
  • the cover 22 is in the recess 15, for example by means of screws attached. The cover serves to ensure that no objects can collect in the recess 15 or in the recesses 17, while the drill pipe 10 moves in the borehole. Inside the drill pipe 10 several lines are fixed.
  • the lines are connected via a plug-in sleeve system, in which case the first connection section 1 1 has spigot ends 28 which are provided with seals, whereas the second connection section 12 has sleeves 29 in which the spigot ends 28 of the lines 23-26 and optionally 27 engage. This can be seen, for example, from FIG. 3B.
  • FIGS. 3A and 3B show a first drill pipe 10 which is connected to a second drill 10 'via a flange connection 30.
  • the first connection section 1 1 of the first drill pipe 10 is connected to the second connection section 12 of the drill pipe 10 '.
  • the carrier section 13 and the carrier section 20 touch each other.
  • the bolts 21 are screwed through the holes 14 in the threaded holes 31.
  • the bolts 21 are inserted into the recesses 17 and inserted into the bores 14 of the support portion 13 of the first connection portion 1 1.
  • the drill pipes 10, 10 ' are arranged relative to one another such that the centering pins 19 can be inserted into the corresponding bores 18.
  • the spigot ends 28 of the lines 23-27 should correspond to the sleeves 29 of the lines 23-26 and 27, respectively.
  • the drill pipes 10, 10 ' are pushed against each other, so that the spigot ends 28 engage in the sleeve 29.
  • the bolts 21 are inserted into the recesses 17 and pushed into the holes 14. The bolts 21 are then screwed into the threaded bores 31 of the support section 20 of the second connection section 12.
  • the drill pipe 1 1 'from the drill pipe 10 is then loosened by unscrewing the bolts 21 from the threaded holes 31 and removing the bolts 21 from the recesses 17. Thereafter, the drill pipe 10' can be removed from the drill string with the spigots 28 of the drill string Disconnect lines 23-26 and 27 from the sleeve 29 of the lines 23-26 and 27, respectively.
  • FIGS. 4A and 4B show a three-dimensional view of a device 40 according to the invention for moving at least one drill pipe into or out of a borehole, in particular when creating a hole in a floor 100 from a starting point 101 to a target point 102 and / or during insertion a pipeline, ground line or underground cable 105 into the ground 101 from a start 101 to a destination 102 or vice versa.
  • This is referred to below as press frame 40.
  • the press frame 40 has a base 41 which has a frame-shaped construction. On the base 41 rails 42 are provided on which guide elements 43 are provided, which are movable on the rails 42. On the guide elements 43, the transmission element 44 is arranged.
  • an abutment 45 is disposed on the abutment 45.
  • This two actuators 46 which are designed here as Doppelhubzylinder 47, connected.
  • a Doppelhubzylinder 47 has two hydraulic cylinders 48 which are interconnected via a plate 49.
  • the cylinders 48 are here designed as a telescopic cylinder.
  • the plate 49 is also connected to a guide element 43, so that the plate 49 can be moved and guided on the rails 42.
  • the Doppelhubzylinder 47 are designed so that they can move in the fully extended state, the transmission element 44 substantially to the front end of the base 41 on the opposite side of the abutment 45.
  • supports 50 are provided, on which a drill pipe 10 or another element of the drill string can be stored.
  • the supports 50 are erected vertically when a drill pipe 10 is to be placed on this.
  • the pads 50 are horizontally folded away. (See Figure 4B).
  • FIGS. 5A to 5D show a drill pipe 10 which points with its second connection section 12 in the direction of the bore.
  • a start-up seal (not shown) would also be provided at the end of the base 41 facing the borehole.
  • the first connection portion 1 1 or its recess 15 engages with an engagement element 53 of the transmission element 44 in a positive connection by the engagement element 53 engages in the recess to allow movement of the drill pipe 10.
  • the transmission element 44 has a connection plate 51, on which the double cylinders 47 engage.
  • the transmission element 44 has an opening 52 into which the drill pipe 10 is introduced.
  • a form-fitting element is provided, which in the present case has two engagement elements 53.
  • the engagement elements 53 are each connected to a hydraulic cylinder 54, which are aligned horizontally.
  • the engagement members 53 are provided horizontally movable with respect to the transfer member 44. Here, the movement preferably takes place through the hydraulic cylinders 54.
  • the engagement elements 53 can be moved from an open position (FIG. 6A) into a closed engagement position (FIG. 6B). In the engagement position shown here engage the engagement elements 53 in the wells 15 of the drill pipe 10 and thus create a positive connection between the drill pipe 10 and the press frame 40.
  • the transmission element 44 along the rails 42 toward the borehole or away from to be moved. Due to the positive connection of the Engagement elements 53 with the recess 15 can be applied both compressive and tensile forces, so that the drill pipe 10 can be moved out of or into the borehole.
  • the engagement elements 53 may also consist of a plurality of elements which are moved spatially, or in the case of two engagement elements 53, a vertical movement is alternatively possible.
  • connections 55 for the lines 23-26 and 27, respectively which act as quick connectors to the lines 23-26 and 27, respectively.
  • the channel 27 it may be necessary to manually introduce hoses or conduits into a new drill pipe to be connected prior to connection and couple them to the hoses of the previous drill pipe 10 'in the channel 27. This is also possible to keep couplings as low as possible by these lines or hoses are designed to be longer than a drill pipe 10.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of the system according to the invention in a three-dimensional representation.
  • a start pit 101 is provided in the bottom 100, from which a bore (not shown) to a target pit 102 is created.
  • a press frame 40 is provided in the starting pit 101.
  • the distance between a start pit 101 and a target pit 102 can be up to 1500 m and more.
  • FIG. 7 shows how a boring device 103 has arrived in the target pit 102.
  • the drilling apparatus 103 is then subsequently released from the drill string and removed from the target pit 102.
  • an adapter 104 is arranged, which is connected to a protective pipe 105 to be laid or, if this is not necessary, directly to the ground line or the underground cable.
  • the press frame 40 is turned over such that the abutment 45 is located at the drilling hole set point (not shown) and is supported here.
  • the press frame 40 is designed so that the necessary forces are available both in the extension direction of the hydraulic cylinder 48 and in the pull-in direction of the hydraulic cylinder 48, so that the press frame does not have to be rotated.
  • a drill pipe 10 is completely pulled out, it is separated from the drill string, for example, as described above and removed.
  • a plurality of drill pipes connected to a drill string section can also be dismantled.
  • the protective tube 105 and the ground line or the underground cable is introduced directly into the well in the ground 100.
  • a tension-proof push-in socket connection 32 for connecting two drill pipes 10, 10 'in the second embodiment in FIG. 9 is shown.
  • the tensile plug-in socket connection 32 has a spigot end 33 and a sleeve 34. These are shown connected in FIG.
  • the spigot end 33 has a connection surface 35 and the socket 34 has a connection surface 36.
  • In the connecting surface 35 is at least one recess 37 and in the connecting surface 36 is also correspondingly at least one recess 38 is provided. If the spigot 33 is inserted into the sleeve 34, the connecting surfaces 35, 36 and the recesses 37, 38 form a groove 39.
  • a shear element 60 is used for producing the tension-resistant connection.
  • a plurality of grooves 39 and shear elements 60 may be provided.
  • fixed lines / channels 23-27 can likewise be provided accordingly.
  • Push-fit connection 32 is provided.
  • 10 to 12 show a schematic representation of a further embodiment of the system according to the invention in side view.
  • a start pit 101' provided, from which in the microtunneling a bore 102 'from a starting point to a target point (not shown) is made.
  • a framework 104 ' is provided, which possibly acts as an expansion of the starting pit 101' and in which the components of the system according to the invention are provided.
  • a feed unit 103' for example, a Pipethruster or a press frame 40 is arranged, with a drill string 1 10 is pressed or pushed into the borehole 102 '.
  • a drilling device 106 is provided, with which the borehole 102' is created.
  • the drilling device 106 is supplied with energy and drilling suspension via supply lines 108 for the removal of the loosened cuttings.
  • the supply lines 108 are provided outside the start pit 101 ', for example, drilled (not shown), and are trimmed, bundled (position 109) and inserted into the wellbore as the bore progresses.
  • the drill string here consists of drill pipes 10 "in the third embodiment, which are shown in Fig. 20 to 23.
  • the drill pipe 10 "shown here by way of example consists of 2 shuttering elements 1 1 ', 12', which are preferably identical here, and it is readily possible to use more than two shuttering elements 1 1 ', 12', if this is advantageous.
  • the drill pipe 10 At its front end 13 'and at its rear end 14', the drill pipe 10 "has a connecting flange 15 'For this purpose depressions 17' are embedded in a wall 16 'of the shuttering element 1 1', 12 'corresponding to the depressions 17'. bores 18 'are provided, into which connecting bolts 20' can be inserted, which are screwed together with nuts 19 ', thereby producing a frictional connection between the individual drill pipes 10 ". In a recess 21 'provided in the flange 15' in the region of the bores 18 ', a seal (not shown) can be introduced.
  • connection of the drill pipes 10 "can take place in a form-fitting manner, for example by means of engagement elements.”
  • a simple release of the drill pipes from each other after removal is not readily possible 'Provided that serves as a point of application for the introduction of force for Voriden or retraction of the drill string 1 10 via the feed unit 103'.
  • the wall 16 'recesses 23' are provided which are bounded by a web 24 'on one side.
  • the web 24' holes 25 ' are provided in the recesses 23 'and the web 24' holes 25 'are provided. This is also a flange-like connection for the formwork elements 1 1 ', 12', which are arranged on top of each other.
  • a mounting device 400 This comprises, as shown in FIGS. 13 to 19, a frame 410 in which a feed region 430 and a mounting area 420 are provided.
  • the supply region 430 comprises an outer region 440 and an inner region 450.
  • a drill pipe 10 ", which consists of two formwork elements 1 1 ', 12' is assembled but not yet locked is arranged on a carriage 460, which is movable on the guide elements 470 from the outer region 440 in the inner region.This position is shown in Fig. 13.
  • the mounting device 400 here comprises two handling elements 500, 510.
  • the upper handling element 500 and the lower handling element 510 are each arranged to be vertically movable on the frame 410.
  • the upper handling element 500 comprises gripping elements 520 which grip the upper formwork element 12.
  • the lower handling element 510 comprises a support 530, on which the lower formwork element 1 1 'rests.
  • the drill pipe 10 is then possibly rotated, moved toward and connected to the drill hole 102 'against the drill string 110. All components of the apparatus 400 then release the drill pipe 10" and the drill string 110 is moved by the feed unit 103'. pressed into the borehole 102 '.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bohrrohr zum Einsatz beim Erstellen einer Bohrung in einem Boden von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt entlang einer vorgegebenen Bohrlinie, insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens beim Vorschieben der Bohrrohre aufgefahren wird, wobei das Bohrrohr an seinen Enden jeweils wenigstens einen Anschlussabschnitt zum zugfesten lösbaren Verbinden mit einem weiteren Element eines Bohrstrangs aufweist, dass das Bohrrohr wenigstens Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit einem korrespondierenden Element einer Vorschubeinrichtung zum Vorschieben und/oder Zurückziehen des Bohrrohrs in das Bohrloch aufweist, und dass eine Außenwandung des Bohrrohres einstückig ausgeführt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bewegen wenigstens eines Bohrrohrs in ein Bohrloch hinein oder aus diesem hinaus so wie ein System und ein Verfahren dazu.

Description

Bohrrohr sowie System und Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Bohrrohr zum Einsatz beim Erstellen einer Bohrung in einem Boden von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt entlang einer vorgegebenen Bohrlinie, insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens beim Vorschieben der Bohrrohre aufgefahren wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bewegen wenigstens eines Bohrrohrs in ein Bohrloch hinein oder aus diesem hinaus, insbesondere beim oberflächennahen Erstellen einer Bohrung in einem Boden von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt und/oder beim Einbringen einer Rohrleitung oder Erdleitung oder eines Erdkabels in den Boden von einem Start- zu einem Zielpunkt oder entgegengesetzt, mit wenigstens einer Basis, mit wenigstens einem Widerlager, mit wenigstens einem Aktuator zum Bewegen des wenigstens einen Bohrrohrs, der mit der Basis wirkverbunden ist, mit einem Übertragungselement, das mit dem Aktuator wirkverbunden ist, zum Übertragen der durch den wenigstens einen Aktuator hervorgerufenen Bewegung auf das wenigstens eine Bohrrohr, sowie ein System und ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt im Boden entlang einer vorgegebenen Bohrlinie insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens durch Vorschieben von Bohrrohren aufgefahren wird. Bei der Errichtung eines Stromnetzes beispielsweise bei der Erstellung einer 380 kV-Leitung ist es neben der Erstellung von Überlandleitungen auch notwendig, diese Leitungen im Boden zu verlegen. Bei einer oberflächennahen Verlegung von Erdkabeln, Erdleitungen und auch Rohrleitungen (wie beispielsweise Pipelines) kommt die offene Grabenbauweise zum Einsatz. Dies führt zum Teil zu erheblichen Eingriffen entlang der Trasse und ist mit einem nicht zu unterschätzenden Aufwand beim Grabenaushub und bei der Grabenwiederverfüllung verbunden. Für die Erstellung einer 380 kV Kabeltrasse sind beispielsweise zwei Grabenprofile mit jeweils 5,5 m Breite und 2,15 m Tiefe zu erstellen Als besonders aufwendig hat sich die Trennung der einzelnen Bodenschichten herausgestellt, die mehrere getrennte Mieten erforderlich macht. Dies ist notwendig, um bei der späteren Rückverfüllung des Grabens die Bodenqualität wieder in den ursprünglichen Zustand zurückzuversetzen. Des Weiteren ist während der Bauarbeiten eine Baubedarfsfläche von ca. 40 m freizuhalten während nach dem Abschluss der Bauarbeiten ein Kabelschutzstreifen von ca. 23 m zugänglich gehalten werden muss. Diese Eingriffe während der Bauphase und die Auswirkungen nach Abschluss der Arbeiten im Rahmen der offenen Verlegung begründen die Notwendigkeit der Entwicklung einer bedarfsgerechten unterirdischen Verlegemethode.
Um weiterhin die Eingriffe in die Natur während der Bauphase und die Errichtungskosten gering zu halten, ist es notwendig große Haltungslängen zu erreichen. Hierbei sind Haltungslängen von bis zu 1500 m oder mehr anzustreben. Problematisch bei der oberflächennahen Verlegung ist die geringe Überdeckung der Leitung und ggf. auch der geringe Abstand der einzelnen Bohrungen zueinander (beides beispielsweise u.U. jeweils lediglich 2 bis 6 m). Der Durchmesser der hier zu verlegenden Leitungen bewegt sich in einem Bereich kleiner 500 mm, oft auch kleiner 300 mm.
Es stehen bereits grabenlose Bohrverfahren aus dem Pipelinebau zur Verfügung. (Microtunneling, HDD) allerdings ist es nicht ohne weiteres bisher möglich, mit diesen Verfahren die notwendigen Parameter abzudecken. So existieren bereits Bohrverfahren, die den gewünschten Durchmesserbereich verlegen können, allerdings sind diese Verfahren aus technischen Gründen auf wesentlich kürzere Streckenlängen limitiert, was insbesondere an der Zufuhr mit Bohrflüssigkeit liegt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Microtunnelbohrtechnik bis 300 mm. Für eine Haltungslänge von bis zu mehr als 1 ,5 km müsste derzeit noch auf eine Microtunnelbohrtechnik mit einem Durchmesser von ca. 1000 mm zurückgegriffen werden. Allerdings erhöhen sich der Platzbedarf der Baustelleneinrichtung und die Kosten mit zunehmendem Durchmesser signifikant. Daher war diese Technik bisher nicht wirtschaftlich einsetzbar. Weiterhin sind Rohrleitungen der Microtunnelbohrtechnik nur gesteckt, so dass nur Druck- aber keine Zugkräfte übertragen werden können.
Mit dem Horizontal Directional Drilling (HDD)-Verfahren wäre eine Verlegung bezüglich der Anforderungen für den Durchmesser und die Streckenlänge denkbar. Dieses Verfahren kommt bereits speziell bei der Unterquerung von Flussläufen oder Straßen zum Einsatz. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Pilotbohrung unter Verwendung eines rotierenden Bohrkopfes und Bohrgestänges vom Startpunkt in Richtung Zielpunkt erstellt. Die Lagegenauigkeit wird dabei durch ein Vermessungssystem sichergestellt, welches hinter dem Bohrkopf angebracht ist. Das abgebaute Material wird mit einer Bentonitsuspension zu Tage gefördert. Die Bentonitsuspension wird durch das Bohrgestänge direkt zu den am Bohrkopf angebrachten Düsen gepumpt. Die Suspension vermischt sich mit dem gelösten Boden und fließt durch den Ringraum zwischen Bohrgestänge und Boden zum Startpunkt zurück. Für einen sauberen Austrag des gelösten Bodens sind allerdings hohe Spülungsdrücke erforderlich. Um einen unerwünschten Spülungsaustritt an der Oberfläche zu verhindern, sind beim HDD-Verfahren aber in diesem Fall Verlegetiefen und damit Überdeckungen von mehr als 30m erforderlich. Die Bohrrohre des Pilotbohrstrangs sind miteinander über eine kraftschlüssige Verbindung miteinandergekoppelt, indem die Bohrrohre miteinander über einen Schraubgewindeanschluss direkt verschraubt sind. Hierrüber findet auch die Verbindung mit dem Antrieb des sogenannten HDD-Riggs statt. Das Verschrauben der Bohrstrangelemente erfordert entsprechend Rüstzeit. Durch Entwicklungen im Bereich Bohrtechnik und Pumptechnik im Hinblick auf die Versorgung der Bohrvorrichtung mit Antriebs- und Spülflüssigkeit ist es möglich geworden, die 1000 mm Durchmesserbarriere für den Einsatz beispielsweise von Microtunnelingverfahren zu überwinden. Allerdings ist das sukzessive Einbauen von Bohrrohren problematisch im Hinblick auf das regelmäßige Verlängern der Versorgungsleitungen für die Bohrvorrichtung und den Bohrkleinabtransport. Dieses bringt bei Verlegelängen von bis zu oder mehr als 1500 m erhebliche Leistungseinbußen durch Rüstzeiten mit sich. Weiterhin ist es im Hinblick auf das Verlegen von oberflächennahen Leitungen notwendig, nach bzw. bei dem Erstellen der Bohrung eine Rohrleitung, insbesondere vorteilhafter Weise aus Kunststoff (andere Materialien wie Polymerbeton, GFK oder dgl. sind auch möglich) in den Boden einzubringen, um in diese dann die Leitung zu verlegen. Hierbei ist problematisch, dass es nicht ohne weiteres möglich ist, die Bohrung direkt mit dem Einbringen von Kunststoff röhren in den Boden zu erstellen, da das Kunststoff roh r insbesondere bei großen Verlegelängen nicht geeignet ist, die notwendigen Kräfte beschädigungsfrei zu übertragen. Es ist daher notwendig, Bohrrohre zu verwenden, die geeignet sind, die notwendigen Kräfte bereitzustellen, die für das Bohren benötigt werden. Auch hier ist wieder das zuvor beschriebene sukzessive Einbringen problematisch.
Nach dem Erreichen des Zielpunktes wird die Bohrvorrichtung entfernt. Weiterhin werden die verlegten Bohrrohre wieder ausgebaut und das Kunststoff roh r wird zeitgleich oder zeitversetzt in den Boden eingebracht. Es ist dabei notwendig, Zugkräfte auf die und über die Bohrrohre zu übertragen und entsprechend nach Ausbau eines Bohrrohrs aus dem Bohrloch, diese vom Bohrstrang zu trennen, um sie entsprechend wieder verwenden zu können. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorgenannten Nachteile zu überwinden, insbesondere die Rüstzeiten zu verringern und Zugkräfte übertragbar im Bohrstrang zu machen.
Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich einer ersten Lösung durch ein Bohrrohr in einer ersten Ausführungsform dadurch, dass das Bohrrohr an seinen Enden jeweils wenigstens einen Anschlussabschnitt zum zugfesten lösbaren Verbinden mit einem weiteren Element eines Bohrstrangs aufweist, dass das Bohrrohr wenigstens Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit einem korrespondierenden Element einer Vorschubeinrichtung zum Vorschieben und/oder Zurückziehen des Bohrrohrs in das Bohrloch aufweist, und dass eine Außenwandung des Bohrrohres einstückig ausgeführt ist.
Es hat sich überraschen gezeigt, dass mit einem solchen Bohrrohr auf einfache Weise ein zugfester Bohrstrang bereitgestellt werden kann, das zum Vorschieben und/oder Zurückziehen ausgelegt ist.
Eine weitere Lösung der Aufgabe sieht hinsichtlich des Bohrrohres in einer zweiten Ausführungsform vor, dass das Bohrrohr an seinen Enden jeweils wenigstens einen Anschlussabschnitt zum zugfesten lösbaren Verbinden mit einem weiteren Element eines Bohrstrangs aufweist, dass das Bohrrohr wenigstens Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit einem korrespondierenden Element einer Vorschubeinrichtung zum Vorschieben und/oder Zurückziehen des Bohrrohrs in das Bohrloch aufweist, und dass das Bohrrohr aus wenigstens zwei Schalungselementen besteht, die axial zu dem Bohrrohr verbindbar sind.
Durch die Aufteilung des Bohrrohrs in Schalungselemente ist es möglich, die Versorgungsleitungen der Bohrvorrichtung gekoppelt als Schlauchpaket in einen unteren Teil der Schalungselemente zu legen und mit den weiteren Schalungselementen deckelartig zu verschließen. Die Versorgungsleitungen können daher beispielsweise aufgetrommelt über die volle Bohrlänge vorgesehen werden. Ein Stückeln der Versorgungsleitungen beim Microtunneling entfällt bzw. verringert, wodurch die Rüstzeiten erheblich reduziert werden. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Verbindungsbereich eines Schalungselements mit wenigstens einer Dichtung versehen ist. Hierdurch kann eine Druckdichtigkeit des Bohrrohres auf einfach Weise bereitgestellt werden.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Verbindung über die jeweiligen Anschlussabschnitte des Bohrrohres mit einem weiteren Element des Bohrstrangs in Form einer formschlüssigen und/oder einer kraftschlüssigen Verbindung erfolgt. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Bohrrohr an seinem ersten Ende einen ersten Anschlussabschnitt und an seinem gegenüberliegenden zweiten Ende einen zum ersten Anschlussabschnitt korrespondierenden zweiten Anschlussabschnitt aufweist.
Dabei ist vorteilhaft, dass der erste Anschlussabschnitt und der zweite korrespondierenden Anschlussabschnitt im montierten Zustand eine Flanschverbindung bilden, die Verbindungselemente und/oder Bohrungen zur Anbringung einer Bolzenverbindung aufweist. Auf diese Weise lässt sich einfach und kostengünstig eine zugfeste Verbindung zwischen den Bohrrohren bereitstellen.
Alternativ ist vorteilhaft, dass der erste Anschlussabschnitt und der zweite korrespondierenden Anschlussabschnitt eine zugfeste Steckmuffenverbindung bilden, wobei ein Anschlussabschnitt ein Spitzende und der andere Anschlussabschnitt eine dazu korrespondierende Muffe ist, die jeweils in der sich gegenüberliegenden Oberfläche wenigstens eine korrespondierende Vertiefung aufweisen, die im zusammengesetzten Zustand einen Nut bilden, in die wenigstens ein Scherelement zum Herstellen der zugfest haltenden Verbindung einsetzbar ist. Auf hier ist es auf einfache Weise möglich, auf einfache Weise eine zugfeste Verbindung zwischen den Bohrrohren bereitzustellen. Überraschender Weise hat sich gezeigt, dass eine solche Verbindung auch bei Bohrrohren einsetzbar ist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit dem korrespondierenden Element der Vorschubeinrichtung um eine Vertiefung in der Außenwandung des Bohrrohrs handelt. Hierdurch wird es auf einfache Weise möglich, ein Bewegen des Bohrrohrs über eine Bewegungsvorrichtung wie beispielsweise einen Pressenrahmen, mit einer erheblichen Rüstzeitreduzierung zugfest zu ermöglichen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Vertiefung mit einer Abdeckung versehbar ist. Dieses ist vorteilhaft, um ein Verklemmen von Steinen und dergleichen in der Vertiefung im Boden zu vermeiden. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit dem korrespondierenden Element der Vorschubeinrichtung um ein Element einer zugfesten Steckmuffenverbindung handelt. Hierdurch wird es auf einfache Weise möglich, ein Bewegen des Bohrrohrs über eine Bewegungsvorrichtung wie beispielsweise einen Pressenrahmen, mit einer erheblichen Rüstzeitreduzierung zugfest zu ermöglichen. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Bohrrohr wenigstens einen in der Außenwandung und/oder im Innenraum des Bohrrohrs an der Außenwandung angeordneten parallel entlang der Außenwandung verlaufenden Leitungsabschnitt aufweist, wobei der wenigstens eine Leitungsabschnitt an seinen Enden jeweils ein Verbindungselement zum Herstellen eine Verbindung zwischen Leitungsabschnitten miteinander verbundener Bohrrohre oder Elemente des Bohrstrangs aufweist. Die Leitungen dienen beispielsweise zum Transport von Bentonit, als Treibleitung für den Antrieb einer Pumpe, als Speiseleitung für den Abtransport von Bohrklein, für das Einbringen von Elektroleitungen, als Hochdruckleitung oder als Förderleitung für das Gemisch aus Spülflüssigkeit und Bohrklein/gelöstem Boden. Die Leitungen weisen beispielsweise ein Steckmuffensystem mit ggf. Dichtungen auf, so dass sich die Leitungen ineinander stecken lassen. Hierdurch lassen sich die Rüstzeiten beim Vorsehen der Versorgungsleitungen erheblich reduzieren. Vorteilhafter Weise weisen die erfindungsgemäßen Bohrrohre ein Länge von mehr als 8m auf. Dieses reduziert die Rüstzeiten ebenfalls erheblich.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Bohrrohr wenigstens eine Vertiefung in seiner Wandung zum Herstellen einer Verbindung mit einer Vorschubeinrichtung zum Vorschieben und/oder Zurückziehen des Bohrrohrs in das Bohrloch aufweist. Hierdurch kann ein Formschluss zum einfacheren Übertragen von Vorschubkräften auf die äußere Oberfläche bewirkt werden.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Handhabungselement mit einem Element zum Herstellen einer Verbindung mit einem Schalungselement aufweist, beispielsweise in Form eines Greifelements, das bevorzugt in eine Vertiefung in der Oberfläche des Schalungselements eingreift, eines Magnetelements, oder eines Saug- oder Vakuumelements. Hierdurch kann auf einfache Weise eine haltende Verbindung zum Anheben des Schalungselements bereitgestellt werden. Eine weitere Lösung der Erfindung sieht hinsichtlich der Vorrichtung zum Bewegen vor, dass ein gegenüber der Basis bewegbares und mit dem Übertragungselement wirkverbundenes Führungselement vorgesehen ist, dass das Übertragungselement wenigstens ein Formschlusselement zur Übertragung der Bewegung aufweist, das so ausgeführt ist, dass eine zugfeste lösbare Verbindung zwischen Übertragungselement und Bohrrohr besteht.
Auf diese Weise ist es einfach möglich, auf einen Bohrstrang unter anderem bestehend aus Bohrrohren, insbesondere wie zuvor beschrieben, Zugkräfte auf den Bohrstrang zu übertragen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem wenigstens einen Aktuator um einen Hydraulikzylinder und/oder einen Zahnstangenantrieb handelt. Hierbei handelt es sich um vorteilhaft einfache Aktuatoren, die wartungsarm in der Lage sind, die erforderlichen Kräfte bereitzustellen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Formschlusselement wenigstens ein Eingriffselement aufweist, das durch einen Eingriff in einen Eingriffsabschnitt des Bohrrohrs, bevorzugt an dessen Außenwandung, die zugfeste lösbare Verbindung bereitstellt. Vorteilhaft ist dabei, dass das wenigstens eine Eingriffselement so ausgeführt ist, das es das Bohrrohr umgreift, wobei bevorzugt das Formschlusselement wenigstens zwei Eingriffselemente aufweist, die besonders bevorzugt horizontal und/oder vertikal im Formschlusselement bewegbar angeordnet sind. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine rüstzeitarme lösbare Verbindung zur Kraftübertragung bereitzustellen. Insbesondere durch ein horizontales/vertikales Bewegen der Eingriffselemente lässt sich erheblich Rüstzeit einsparen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Eingriffselement ein zu einem Anschlussabschnitt des Bohrrohres korrespondierender Anschlussabschnitt ist. Vorteilhaft ist dabei, dass die Anschlussabschnitte eine zugfeste Steckmuffenverbindung bilden, wobei das Eingriffselement entweder ein Spitzende oder eine zum Spitzende korrespondierende Muffe ist, die jeweils in den sich gegenüberliegenden Oberflächen wenigstens eine korrespondierende Vertiefung aufweisen, die im zusammengesetzten Zustand einen Nut bilden, in die wenigstens ein Scherelement zum Herstellen der zugfest haltenden Verbindung einsetzbar ist. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine rüstzeitarme lösbare Verbindung zur Kraftübertragung bereitzustellen. Insbesondere durch das Einbringen bzw. Entnehmen des wenigstens einen Scherelements lässt sich erheblich Rüstzeit einsparen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass eine Anfahrdichtung, bevorzugt in Verbindung mit der Basis, vorgesehen ist.
Eine weitere Lösung der Erfindung sieht eine Vorrichtung zur Montage eines zuvor beschriebenen Bohrrohrs zum Einsatz beim Erstellen einer Bohrung von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt im Boden entlang einer vorgegebenen Bohrlinie insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden vor, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens durch Vorschieben der Bohrrohre aufgefahren wird, mit einem Zuführbereich für die Schalungselemente, mit einem Montagebereich zum Verbinden der Schalungselemente, mit Handhabungselementen zum Aufnehmen, Bewegen und Positionieren der Schalungselemente im Montagebereich, mit wenigstens einem Vorschubelement und/oder wenigstens einem Drehelement zum Positionieren der Schalungselemente im Montagebereich.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Schalungselemente um eine Versorgungsleitung der Bohrvorrichtung positionierbar sind.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Handhabungselement mit einem Greifelement zum Herstellen einer Verbindung mit einem Schalungselement aufweist, das bevorzugt in eine Vertiefung in der Oberfläche des Schalungselements eingreift.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Handhabungselemente horizontal und vertikal bewegbar sind, so dass die Schalungselemente vom Zuführbereich zum Montagebereich bewegbar sind. Eine weitere Lösung der Erfindung sieht hinsichtlich des Systems vor, dass es sich bei den Bohrrohren um die zuvor beschriebenen Bohrrohre handelt, und dass eine zuvor beschriebene Vorschubvorrichtung zum Bewegen der Bohrvorrichtung über das Vorschieben des Bohrstrangs vorgesehen ist.
Vorteilhaft ist beim Einsatz der zweiteiligen Bohrrohre dabei, dass eine zuvor beschriebene Vorrichtung zur Montage eines Bohrrohrs vorgesehen ist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Bohrrohre im Bohrstrang so angeordnet sind, das die axialen Verbindungsbereiche der Schalungselemente versetzt zueinander angeordnet sind.
Eine weitere Lösung der Erfindung sieht hinsichtlich des Verfahrens vor, dass die zuvor beschriebenen Bohrrohre verwendet werden, die zu einem Bohrstrang montiert mittels einer zuvor beschriebenen Vorschubvorrichtung im Bohrloch bewegt werden.
Vorteilhaft ist beim Einsatz der zweiteiligen Bohrrohre dabei, dass eine zuvor beschriebene Vorrichtung zur Montage eines Bohrrohrs verwendet wird.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Bohrrohre im Bohrstrang so angeordnet werden, dass die axialen Verbindungsbereiche der Schalungselemente versetzt zueinander angeordnet sind. Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Lösungen sind nicht auf das oberflächennahe Verlegen von Rohrleitungen, Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden beschränkt. Vielmehr stellt sich die oben genannte Aufgabe ebenfalls beim klassischen Microtunneling mit größerem Durchmesser beispielsweise mit Betonrohren einsetzbar. Auch hier lassen sich durch die erfindungsgemäßen Lösungen die Rüstzeiten reduzieren und die Problematik von Versorgungsleitungsverlängerung und Einbau der Vorschubrohre im Bohrbereich im Hinblick auf Installationen und Versorgungsleitungen im Wesentlichen beseitigen. Weiterhin kann es sich bei dem Bohrrohr gleichzeitig auch um ein Produktrohr handeln, dass als solches im Boden verbleibt und nicht wieder zum Einziehen des Produktrohrs aus dem Boden entfernt werden. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1A, 1 B eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrrohrs,
Figur 2A einen ersten Anschlussabschnitt des erfindungsgemäßen
Bohrrohrs,
Figur 2B einen zweiten Anschlussabschnitt des erfindungsgemäßen Bohrrohrs,
Figur 2C der Anschlussabschnitt zu Figur 2A ohne Abdeckung,
Figur 2D eine Seitenansicht zu Figur 2C,
Figur 3A der Verbindungsabschnitt zweier miteinander verbundener erfindungsgemäßer Bohrrohre,
Figur 3B eine Schnittansicht zu Figur 3A,
Figur 4A eine räumliche Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bewegen eines Bohrrohrs in einer ersten Position, Figur 4B eine räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Bewegen eines Bohrrohrs in einer zweiten Position,
Figur 5A eine räumliche Ansicht analog Figur 4A mit der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrrohr, Figur 5B eine räumliche Ansicht analog Figur 4B mit der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßem Bohrrohr
Figur 5C eine Draufsicht zu Figur 5A,
Figur 5D eine Draufsicht zu Figur 5B,
Figur 6A eine Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen
Übertragungselements der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Eingriffselementen in einer ersten Position,
Figur 6B eine analoge Ansicht zu Figur 6A mit erfindungsgemäßen
Eingriffselementen in einer zweiten Position,
Figur 7 eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen
Systems in räumlicher Ansicht nach Beendigung des Bohrvorgangs, Figur 8 eine schematische Darstellung in räumlicher Ansicht zu Beginn des Einziehens der Leitung, und
Figur 9 eine Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen
Ausführungsform zweier miteinander verbundener erfindungsgemäßer Bohrrohre in zweiter Ausführungsform.
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems in Seitenansicht, Fig. 11 eine Draufsicht zu Fig. 10,
Fig. 12 eine räumliche Ansicht zu Fig. 10,
Fig. 13 bis 19 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung mit den einzelnen
Montageschritten, Fig. 20 eine räumliche schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrrohres,
Fig. 21 eine räumliche schematische Darstellung zweier verbundener
Bohrrohre dazu,
Fig. 22 eine Seitenansicht zu Fig. 21 , und
Fig. 23 eine räumliche schematische Darstellung eines Schalungselements.
Figur 1A, 1 B zeigen in Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrrohr 10. Das Bohrrohr 10 weist an seinem ersten Ende einen ersten Anschlussabschnitt 1 1 und an seinem gegenüberliegenden zweiten Ende einen zweiten Anschlussabschnitt 12 auf, wobei der erste Anschlussabschnitt 1 1 mit dem zweiten Anschlussabschnitt 12 insofern korrespondiert, als dass diese miteinander verbunden bzw. ineinander gesteckt werden können. Der erste Anschlussabschnitt 1 1 und der zweite Anschlussabschnitt 12 sind dabei so vorgesehen, dass sie in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Flanschverbindung bilden, wobei der erste Anschlussabschnitt 1 1 einen Trägerabschnitt 13 aufweist, in dem Bohrungen 14 vorgesehen sind. Hinter dem Trägerabschnitt 13 ist eine Vertiefung 15 in der Außenwand 16 des Bohrrohrs 10 vorgesehen. (Siehe Figur 2A bis 2D). Korrespondierend zu den Bohrungen 14 sind in der Vertiefung 15 Aussparungen 17 vorgesehen. Weiterhin sind im Trägerabschnitt 13 Bohrungen 18 vorgesehen, die so ausgelegt sind, dass Zentrierstifte 19, die am zweiten Anschlussabschnitt 12 vorgesehen sind, in diese eingreifen können.
Der zweite Anschlussabschnitt 12 weist ebenfalls ein Trägerelement 20 auf, an dem entweder Bolzen 21 fest angeordnet sind, oder indem Bohrungen 31 vorgesehen sind, die ein Gewinde beinhalten, in die lose Bolzen 21 die in die Aussparungen 17 durch die Bohrungen 14 in die Gewindebohrungen 31 im Trägerabschnitt 20 eingeschraubt werden. Die Vertiefung 15 kann mit einer Abdeckung 22 verschlossen werden. Die Abdeckung 22 wird dabei in der Vertiefung 15 beispielsweise mittels Schrauben befestigt. Die Abdeckung dient dabei dazu, dass sich keine Gegenstände in der Vertiefung 15 oder in den Aussparungen 17 sammeln können, während das Bohrrohr 10 sich im Bohrloch bewegt. Im Inneren des Bohrrohrs 10 sind mehrere Leitungen fest angeordnet. Es handelt sich dabei um eine Förderleitung 23 zum Abfördern von gelöstem Boden oder Bohrklein in Verbindung mit Bohrspülung /Bohr-/ Bentonitsuspension, eine Verpressleitung 24, mit der beispielsweise eine Bentonitsuspension zum Einbringen als Schmiermittel zwischen Bohrrohren und Bohrlochwand eingebracht wird, eine Treibleitung 25, mit der beispielsweise Treibflüssigkeit zur Bohrvorrichtung transportiert wird, um eine gegebenenfalls dort vorhandene Strahlpumpe (nicht dargestellt) anzutreiben, eine Speiseleitung 26, mit der beispielsweise eine Bentonitsuspension zum Bohrkopf transportiert wird, mit dem dann das Bohrklein bzw. der gelöste Boden aus dem Bohrloch abtransportiert wird und die Ortsbrust vor dem Bohrwerkzeug gestützt wird, sowie ein Kanal 27, in dem beispielsweise Hochdruckleitungen für die Bedüsung der Schneidwerkzeuge oder Elektroleitungen zur Energieversorgung für die Bohrvorrichtung vorgesehen werden. Die Leitungen werden über ein Steckmuffensystem verbunden, wobei hier der erste Anschlussabschnitt 1 1 Spitzenden 28 aufweist, die mit Dichtungen versehen sind, wohingegen der zweite Anschlussabschnitt 12 Muffen 29 aufweist, in die die Spitzenden 28 der Leitungen 23-26 und gegebenenfalls 27 eingreifen. Dieses ist beispielsweise aus Figur 3B ersichtlich.
Figur 3A und Figur 3B zeigen ein erstes Bohrrohr 10, das mit einem zweiten Bohr 10' über eine Flanschverbindung 30 verbunden ist. Der erste Anschlussabschnitt 1 1 des ersten Bohrrohrs 10 ist dabei mit dem zweiten Anschlussabschnitt 12 des Bohrrohrs 10' verbunden. Der Trägerabschnitt 13 und der Trägerabschnitt 20 berühren sich dabei. Die Bolzen 21 sind durch die Bohrungen 14 in die Gewindebohrungen 31 eingeschraubt. Hierfür werden die Bolzen 21 in die Aussparungen 17 eingesetzt und in die Bohrungen 14 des Trägerabschnitts 13 des ersten Anschlussabschnitts 1 1 eingesetzt. Zum Verbinden des ersten Anschlussabschnitts 1 1 mit dem zweiten Anschlussabschnitt 12 werden die Bohrrohre 10, 10' so zueinander angeordnet, dass die Zentrierstifte 19 in die korrespondierenden Bohrungen 18 eingesetzt werden können. In diesem Fall sollten auch die Spitzenden 28 der Leitungen 23- 27 mit den Muffen 29 der Leitungen 23-26 bzw. 27 korrespondieren. Anschließend werden die Bohrrohre 10, 10' gegeneinander geschoben, sodass die Spitzenden 28 in den Muffe 29 einrasten. Anschließend werden die Bolzen 21 in die Aussparungen 17 eingeführt und in die Bohrungen 14 geschoben. Die Bolzen 21 werden dann in die Gewindebohrungen 31 des Trägerabschnitts 20 des zweiten Anschlussabschnitts 12 eingeschraubt.
Das Lösen des Bohrrohrs 1 1 ' vom Bohrrohr 10 erfolgt dann durch Herausschrauben der Bolzen 21 aus den Gewindebohrungen 31 und der Entnahme der Bolzen 21 aus den Aussparungen 17. Im Anschluss kann das Bohrrohr 10' vom Bohrstrang entfernt werden, wobei sich die Spitzenden 28 der Leitungen 23-26 bzw. 27 von den Muffe 29 der Leitungen 23-26 bzw. 27 trennen.
Figur 4A und Figur 4B zeigen eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 40 zum Bewegen wenigstens eines Bohrrohrs in ein Bohrloch hinein oder aus diesem heraus, insbesondere beim oberflächennahen Erstellen einer Bohrung in einem Boden 100 von einem Startpunkt 101 zu einem Zielpunkt 102 und/oder beim Einbringen einer Rohrleitung, Erdleitung oder eines Erdkabels 105 in den Boden 101 von einem Start- 101 zu einem Zielpunkt 102 oder entgegengesetzt. Diese wird nachfolgend als Pressenrahmen 40 bezeichnet. Der Pressenrahmen 40 weist eine Basis 41 auf, die einen rahmenförmigen Aufbau aufweist. Auf der Basis 41 sind Schienen 42 vorgesehen, auf denen Führungselemente 43 vorgesehen sind, die auf den Schienen 42 verfahrbar sind. An den Führungselementen 43 ist das Übertragungselement 44 angeordnet. Direkt bzw. wirkverbunden mit der Basis 41 ist ein Widerlager 45 an dem Widerlager 45 angeordnet. Damit sind zwei Aktoren 46, die hier als Doppelhubzylinder 47 ausgeführt sind, verbunden. Ein Doppelhubzylinder 47 weist zwei Hydraulikzylinder 48 auf, die über eine Platte 49 miteinander verbunden sind. Die Zylinder 48 sind hier vorliegend als Teleskopzylinder ausgeführt. Die Platte 49 ist ebenfalls mit einem Führungselement 43 verbunden, sodass damit die Platte 49 auf den Schienen 42 verfahrbar und geführt ist. Die Doppelhubzylinder 47 sind dabei so ausgelegt, dass sie im voll ausgefahrenen Zustand das Übertragungselement 44 im Wesentlichen bis zum vorderen Ende der Basis 41 auf der gegenüberliegenden Seite vom Widerlager 45 verfahren können.
An der Basis 41 sind Auflager 50 vorgesehen, auf denen ein Bohrrohr 10 oder ein anderes Element des Bohrstrangs ablegbar sind. Die Auflager 50 sind vertikal aufgerichtet, wenn ein Bohrrohr 10 auf diesem platziert werden soll. Während des Bewegens des Übertragungselements 44 in Bezug auf die Basis 41 werden die Auflagen 50 horizontal weggeklappt. (Siehe Figur 4B).
Figur 5A bis Figur 5D zeigen ein Bohrrohr 10, das mit seinem zweiten Anschlussabschnitt 12 in Richtung der Bohrung zeigt. Hier wäre an dem dem Bohrloch zugewandten Ende der Basis 41 auch eine Anfahrdichtung (nicht dargestellt) vorgesehen. Der erste Anschlussabschnitt 1 1 bzw. dessen Vertiefung 15 geht mit einem Eingriffelement 53 des Übertragungselements 44 eine formschlüssige Verbindung ein, indem das Eingriffelement 53 in die Vertiefung eingreift, um ein Bewegen des Bohrrohres 10 zu ermöglichen.
Das Übertragungselement 44 weist eine Anschlussplatte 51 auf, an der die Doppelzylinder 47 angreifen. Das Übertragungselement 44 weist eine Öffnung 52 auf, in die das Bohrrohr 10 eingebracht wird. Weiterhin ist ein Formschlusselement vorgesehen, dass vorliegend zwei Eingriffelemente 53 aufweist. Die Eingriffelemente 53 sind mit jeweils einem Hydraulikzylinder 54 verbunden, die horizontal ausgerichtet sind. Die Eingriffelemente 53 sind in Bezug auf das Übertragungselement 44 horizontal beweglich vorgesehen. Hier erfolgt bevorzugt die Bewegung durch die Hydraulikzylinder 54. Die Eingriffelemente 53 können von einer offenen Position (Figur 6A) in eine geschlossene Eingriffsposition (Figur 6B) bewegt werden. In der hier gezeigten Eingriffsposition greifen die Eingriffelemente 53 in die Vertiefungen 15 des Bohrrohres 10 ein und erzeugen damit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Bohrrohr 10 und dem Pressenrahmen 40. Über die Aktoren 46 kann das Übertragungselement 44 entlang der Schienen 42 hin zum Bohrloch oder weg von diesem bewegt werden. Durch die formschlüssige Verbindung der Eingriffelemente 53 mit der Vertiefung 15 können sowohl Druck- als auch Zugkräfte aufgebracht werden, sodass das Bohrrohr 10 aus dem Bohrloch heraus oder in dieses hinein bewegt werden kann. Alternativ können die Eingriffelemente 53 auch aus mehreren Elementen bestehen, die räumlich bewegt werden, bzw. bei zwei Eingriffselementen 53 ist auch eine vertikale Bewegung alternativ möglich.
Auf der Rückseite des Übertragungselements 44 sind Anschlüsse 55 für die Leitungen 23 - 26 bzw. 27 vorgesehen, die als Schnellverbinder mit den Leitungen 23 - 26 bzw. 27 fungieren. Im Hinblick auf den Kanal 27 kann es notwendig sein, händisch Schläuche oder Leitungen in ein neues zu verbindendes Bohrrohr vor dem Verbinden einzubringen und diese mit den Schläuchen bzw. Leitungen des vorherigen Bohrrohrs 10' im Kanal 27 zu koppeln. Hierbei ist auch möglich, um Kopplungen möglichst gering zu halten, indem diese Leitungen bzw. Schläuche länger als ein Bohrrohr 10 ausgeführt sind.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems in einer räumlichen Darstellung. Dabei ist im Boden 100 eine Startgrube 101 vorgesehen, von der aus eine Bohrung (nicht dargestellt) zu einer Zielgrube 102 erstellt wird. In der Startgrube 101 ist ein Pressenrahmen 40 vorgesehen. Der Abstand zwischen einer Startgrube 101 und einer Zielgrube 102 kann dabei bis zu 1500 m und mehr betragen. In Figur 7 ist zu sehen, wie eine Bohrvorrichtung 103 in der Zielgrube 102 angekommen ist. Die Bohrvorrichtung 103 wird dann anschließend vom Bohrstrang gelöst und aus der Zielgrube 102 entfernt. Am ersten Bohrrohr 10 des Bohrstrangs wird ein Adapter 104 angeordnet, der mit einem zu verlegenden Schutzrohr 105 oder, falls dieses nicht notwendig ist, direkt mit der Erdleitung oder dem Erdkabel verbunden wird. In der Startgrube wird in dieser Ausführungsform der Pressenrahmen 40 so umgedreht, dass sich das Widerlager 45 beim Bohrlochansatzpunkt (nicht dargestellt) befindet und hier abstützt. Alternativ ist es auch möglich, dass der Pressenrahmen 40 so ausgelegt ist, dass die notwendigen Kräfte sowohl in Ausfahrrichtung der Hydraulikzylinder 48 als auch in Einziehrichtung der Hydraulikzylinder 48 zur Verfügung stehen, sodass der Pressenrahmen nicht gedreht werden muss. Beim Erstellen der Bohrung werden einzelne Bohrrohre 10 oder auch mehrere bereits miteinander verbundene Bohrrohre mit dem Bohrstrang verbunden und werden in den Boden 100 durch den Pressenrahmen 40 eingeschoben. Das Ausbauen der Bohrrohre 10 erfolgt derart, dass diese durch den Pressenrahmen 40 aus dem Bohrloch herausgezogen werden. Ist ein Bohrrohr 10 vollständig herausgezogen, wird es vom Bohrstrang beispielsweise wie zuvor beschrieben getrennt und entfernt. Alternativ können auch mehrere zu einem Bohrstrangabschnitt verbundene Bohrrohre demontiert werden. Beim Herausziehen der Bohrrohre wird gleichzeitig das Schutzrohr 105 bzw. die Erdleitung oder das Erdkabel direkt in das Bohrloch im Boden 100 eingebracht.
Alternativ zur Flanschverbindung 30 ist eine zugfeste Steckmuffenverbindung 32 zum Verbinden zweier Bohrrohre 10, 10' in zweiter Ausführungsform in Figur 9 gezeigt. Die zugfeste Steckmuffenverbindung 32 weist dabei ein Spitzende 33 und eine Muffe 34 auf. Diese sind in Figur 9 verbunden dargestellt. Das Spitzende 33 weist eine Verbindungsfläche 35 und die Muffe 34 weist eine Verbindungsfläche 36 auf. In der Verbindungsfläche 35 ist wenigstens eine Vertiefung 37 und in der Verbindungsfläche 36 ist ebenfalls korrespondierend wenigstens eine Vertiefung 38 vorgesehen. Wird das Spitzende 33 in die Muffe 34 eingeschoben, berühren sich die Verbindungsflächen 35, 36 und die Vertiefungen 37, 38 bilden eine Nut 39. In der Nut 39 ist zum Herstellen der zugfesten Verbindung ein Scherelement 60 eingesetzt. Alternativ können mehrere Nuten 39 und Scherelemente 60 vorgesehen sein. Zusätzlich ist es falls erforderlich möglich, zwischen den Verbindungsflächen 35, 36 wenigstens eine Dichtung 61 vorzusehen. Im Inneren der Bohrrohre 10, 10' mit zugfester Steckmuffenverbindung 32 können ebenfalls fest angeordnete Leitungen/Kanäle 23 - 27 entsprechend vorgesehen werden.
Je nachdem, welcher Anschlussabschnitt 1 1 , 12 mit dem Übertragungselement 44 verbunden werden soll, sieht eine alternative Ausführungsform im Zusammenhang mit dem Pressenrahmen 40 vor, dass als Übertragungselement 44 bzw. dessen Eingriffelement 53 entweder ein Spitzende 33 oder eine Muffe 34 zur Herstellung einer zugfesten Steckmuffenverbindung 32 vorgesehen wird. Fig. 10 bis 12 zeigen eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Systems in Seitenansicht. Im Boden 100' ist eine Startgrube 101 ' vorgesehen, von der aus im Microtunnelingverfahren eine Bohrung 102' von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt (nicht dargestellt) hergestellt wird. In der Startgrube ist ein Gerüst 104' vorgesehen, dass ggf. als Ausbau der Startgrube 101 ' fungiert und in dem die Komponenten des erfindungsgemäßen Systems vorgesehen sind.
In der Startgrube 101 ' ist eine Vorschubeinheit 103', beispielsweise ein Pipethruster oder ein Pressenrahmen 40 angeordnet, mit dem ein Bohrstrang 1 10 in das Bohrloch 102' gedrückt bzw. geschoben wird. An der Vorderseite 105' des Bohrstrangs 1 10 ist eine Bohrvorrichtung 106 vorgesehen, mit der das Bohrloch 102' erstellt wird. Die Bohrvorrichtung 106 wird über Versorgungsleitungen 108 mit Energie und Bohrsuspension für den Abtransport des gelösten Bohrkleins versorgt. Die Versorgungsleitungen 108 sind außerhalb der Startgrube 101 ' beispielsweise aufgetrommelt (nicht dargestellt) vorgesehen und werden abgetrommelt, gebündelt (Position 109) und in das Bohrloch eingebracht, während die Bohrung voranschreitet.
Der Bohrstrang besteht hier aus Bohrrohren 10" in dritter Ausführungsform, die in Fig. 20 bis 23 dargestellt sind.
Das hier beispielhaft dargestellte Bohrrohr 10" besteht aus 2 Schalungselementen 1 1 ', 12', die hier bevorzugt identisch ausgeführt sind. Es ist ohne weiteres möglich, mehr als zwei Schalungselemente 1 1 ', 12' einzusetzen, sollte dieses vorteilhaft sein.
An seinem vorderen Ende 13' und an seinem hinteren Ende 14' weist das Bohrrohr 10" einen Verbindungsflansch 15' auf. Hierfür sind in eine Wandung 16' des Schalungselements 1 1 ', 12' Vertiefungen 17' eingelassen. Korrespondierend zu den Vertiefungen 17' sind Bohrungen 18' vorgesehen, in die Verbindungsbolzen 20' einsetzbar sind. Diese werden mit Muttern 19' verschraubt. Hierdurch wird zwischen den einzelnen Bohrrohren 10" eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt. In einer im Flansch 15' im Bereich der Bohrungen 18' vorgesehenen Vertiefung 21 ' lässt sich eine Dichtung (nicht dargestellt) einbringen. Alternativ kann die Verbindung der Bohrrohre 10" beispielsweise über Eingriffselemente (nicht dargestellt) formschlüssig erfolgen. Stoffschluss ist ebenfalls möglich, allerdings ist dann ein einfaches Lösen der Bohrrohre voneinander nach dem Ausbau nicht ohne weiteres möglich. Weiterhin ist in der Wandung 16' eine Vertiefung 22' vorgesehen, die als Angriffspunkt für die Krafteinleitung zum Vorscheiben oder Zurückziehen des Bohrstrangs 1 10 über die Vorschubeinheit 103' dient. Weiterhin sind in der Wandung 16' Vertiefungen 23' vorgesehen, die von einem Steg 24' auf einer Seite begrenzt sind. In den Vertiefungen 23' und dem Steg 24' sind Bohrungen 25' vorgesehen. Hierbei handelt es sich ebenfalls um eine flanschartige Verbindungmöglichkeit für die Schalungselemente 1 1 ', 12', die aufeinander angeordnet sind. Hier sind ebenfalls Bolzen 26' einsetzbar, die mit Muttern 27' verschraubt werden. Hierdurch erfolgt ein axiales Verbinden der Schalungselemente 1 1 ', 12'. Entlang einer Verbindungslinie 28'. Im Steg 24' ist weiterhin eine Vertiefung 29' vorgesehen, in die ebenfalls eine Dichtung (nicht dargestellt) einsetzbar ist. Um ein besseres Positionieren der Bohrrohre 10" zueinander bzw. der Schalungselemente 1 1 ', 12' zueinander zu ermöglichen sind Bohrungen 30' und Positionierstifte 31 ' auf bzw. an dem Steg 24' oder dem vorderen bzw. hinteren Ende 13', 14' des Bohrrohres 10" angeordnet, die bei korrekter Positionierung ineinander greifen. Um eine bessere Stabilität des Bohrstrangs 1 10 zu bewirken werden die Bohrrohre 10" jeweils beispielsweise um 90 Grad versetzt zueinander angeordnet, wie dieses in Fig. 21 , 22 dargestellt ist.
Der Zusammenbau der Bohrrohre 10" und die anschließende Verbindung der Bohrrohre 10" untereinander zum Bohrstrang 1 10 erfolgt in einer Montagevorrichtung 400. Diese Umfasst, wie in den Fig. 13 bis 19 dargestellt ist, ein Gestell 410 in dem ein Zuführbereich 430 und ein Montagebereich 420 vorgesehen sind. Durch den Montagebereich 420 verlaufen die Versorgungsleitungen 108. Der Zuführbereich 430 umfasst einen äußeren Bereich 440 und einen inneren Bereich 450. Im äußeren Bereich 440 wird wie hier beispielhaft dargestellt ist, ein Bohrrohr 10", das aus zwei Schalungselementen 1 1 ', 12' zusammengesetzt aber noch nicht arretiert ist auf einem Wagen 460 angeordnet, der auf Führungselementen 470 vom äußeren Bereich 440 in den inneren Bereich verfahrbar ist. Diese Position ist in Fig. 13 dargestellt.
Die Montagevorrichtung 400 umfasst hier beispielhaft zwei Handhabungselemente 500, 510. Das obere Handhabungselement 500 und das untere Handhabungselement 510 sind jeweils vertikal verfahrbar am Rahmen 410 angeordnet. Das obere Handhabungselement 500 umfasst Greifelemente 520, die das obere Schalungselement 12 greifen. Das untere Handhabungselement 510 umfasst eine Auflage 530, auf der das untere Schalungselement 1 1 ' aufliegt.
In Fig. 14 ist das obere Handhabungselement 500 auf das obere Schalungselement 12' abgesenkt und die Greifer 520 befinden sich im Eingriff. Gleichzeitig wurde das untere Handhabungselement 510 angehoben, so dass das Bohrrohr 10" aus dem Wagen 460 heraustritt, damit dieser wieder in den äußeren Bereich 440 verfahren werden kann. Anschließend werden das obere Handhabungselement 500 zusammen mit dem oberen Schalungselement 12' angehoben und das untere das untere Handhabungselement 510 abgesenkt (Fig. 15). Anschließend werden beide Handhabungselemente 500, 510 vom Zuführbereich 430 in den Montagebereich 420 verfahren und so bewegt, dass die Schalungselemente 1 1 ', 12' wieder aufeinander sitzen. (Fig. 16). Die Schalenelemente 1 1 ', 12' des Bohrrohres 10" werden arretiert und dann miteinander verbunden. Das Bohrrohr 10" wird dann ggf. gedreht, zum Bohrloch 102' hin gegen den Bohrstrang 1 10 verfahren und mit diesem verbunden. Alle Komponenten der Vorrichtung 400 geben dann das Bohrrohr 10" frei, und der Bohrstrang 1 10 wird durch die Vorschubeinheit 103' ins Bohrloch 102' gedrückt.
Bezugszeichenliste
10,10',10" Bohrrohr 27 Kanal
1 1 erster Anschlussabschnitt 27' Mutter
1 1 'Schalungselement 28 Spitzende
12 zweiter Anschlussabschnitt 28' Verbindungslinie
12' Schalungselement 29 Muffe
13 Trägerabschnitt 29' Vertiefung
13' vorderes Ende 30 Flanschverbindung
14 Bohrung 30'Bohrung
14' hinteres Ende 31 Gewindebohrung
15 Vertiefung 31 'Positionierstifte
15' Verbindungsflansch 32 zugfeste Steckmuffenverbindung
16 Außenwand 33 Spitzende
16' Wandung 34 Muffe
17 Aussparung 35 Verbindungsfläche
17' Vertiefung 36 Verbindungsfläche
18, 18' Bohrung 37 Vertiefung
19 Zentrierstift 38 Vertiefung
19'Mutter 39 Nut
20 Trägerabschnitt 40 Vorrichtung/Pressenrahmen
20' Verbindungsbolzen 41 Basis
21 Bolzen 42 Schiene
21 ' Vertiefung 43 Führungselement
22 Abdeckung 44 Übertragungselement
22' Vertiefung 45 Widerlager
23 Förderleitung 46 Aktor
23' Vertiefung 47 Doppelhubzylinder
24 Verpressleitung 48 Zylinder
24' Steg 49 Platte
25 Treibleitung 50 Auflager
25' Bohrung 51 Anschlussplatte
26 Speiseleitung 52 Öffnung
26' Bolzen 53 Eingriffelement Hydraulikzylinder
Anschluss
Scherelement
, 100' Boden
, 101 ' Startgrube
Zielgrube
' Bohrung/Bohrloch
Bohrvorrichtung
' Vorschubeinheit
Adapter
' Gerüst
Schutzrohr/Erdkabel/Erdleitung ' Vorderseite
Bohrvorrichtung
Versorgungsleitungen
Position
Bohrstrang
Montagevorrichtung
Gestell, Rahmen
0 Montagebereich
0 Zuführbereich
0 äußerer Bereich
0 innerer Bereich
0 Wagen
0 Führungselement
0 oberes Handhabungselement unteres Handhabungselement Greifelement
Auflage

Claims

Patentansprüche
1 . Bohrrohr zum Einsatz beim Erstellen einer Bohrung in einem Boden von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt entlang einer vorgegebenen Bohrlinie, insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens beim Vorschieben der Bohrrohre aufgefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrrohr an seinen Enden jeweils wenigstens einen Anschlussabschnitt zum zugfesten lösbaren Verbinden mit einem weiteren Element eines Bohrstrangs aufweist, dass das Bohrrohr wenigstens Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit einem korrespondierenden Element einer Vorschubeinrichtung zum Vorschieben und/oder Zurückziehen des Bohrrohrs in das Bohrloch aufweist, und dass eine Außenwandung des Bohrrohres einstückig ausgeführt ist.
2. Bohrrohr zum Einsatz beim Erstellen einer Bohrung in einem Boden von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt entlang einer vorgegebenen Bohrlinie, insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens beim Vorschieben der Bohrrohre aufgefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrrohr an seinen Enden jeweils wenigstens einen Anschlussabschnitt zum zugfesten lösbaren Verbinden mit einem weiteren Element eines Bohrstrangs aufweist, dass das Bohrrohr wenigstens Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit einem korrespondierenden Element einer Vorschubeinrichtung zum Vorschieben und/oder Zurückziehen des Bohrrohrs in das Bohrloch aufweist, und dass das Bohrrohr aus wenigstens zwei Schalungselementen besteht, die axial zu dem Bohrrohr verbindbar sind.
3. Bohrrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verbindungsbereich eines Schalungselements mit wenigstens einer Dichtung versehen ist.
4. Bohrrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung über die jeweiligen Anschlussabschnitte des Bohrrohres mit einem weiteren Element des Bohrstrangs in Form einer formschlüssigen und/oder einer kraftschlüssigen Verbindung erfolgt.
5. Bohrrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrrohr an seinem ersten Ende einen ersten Anschlussabschnitt und an seinem gegenüberliegenden zweiten Ende einen zum ersten Anschlussabschnitt korrespondierenden zweiten Anschlussabschnitt aufweist.
6. Bohrrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlussabschnitt und der zweite korrespondierenden Anschlussabschnitt im montierten Zustand eine Flanschverbindung bilden, die Verbindungselemente und/oder Bohrungen zur Anbringung einer Bolzenverbindung aufweist.
7. Bohrrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlussabschnitt und der zweite korrespondierenden Anschlussabschnitt eine zugfeste Steckmuffenverbindung bilden, wobei ein Anschlussabschnitt ein Spitzende und der andere Anschlussabschnitt eine dazu korrespondierende Muffe ist, die jeweils in der sich gegenüberliegenden Oberfläche wenigstens eine korrespondierende Vertiefung aufweisen, die im zusammengesetzten Zustand einen Nut bilden, in die wenigstens ein Scherelement zum Herstellen der zugfest haltenden Verbindung einsetzbar ist.
8. Bohrrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit dem korrespondierenden Element der Vorschubeinrichtung um eine Vertiefung in der Außenwandung des Bohrrohrs handelt.
9. Bohrrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vertiefung mit einer Abdeckung versehbar ist.
10. Bohrrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Element zum Herstellen einer zugfesten Verbindung mit dem korrespondierenden Element der Vorschubeinrichtung um ein Element einer zugfesten Steckmuffenverbindung handelt.
1 1 . Bohrrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrrohr wenigstens einen in der Außenwandung und/oder im Innenraum des Bohrrohrs an der Außenwandung angeordneten parallel entlang der Außenwandung verlaufenden Leitungsabschnitt aufweist, wobei der wenigstens eine Leitungsabschnitt an seinen Enden jeweils ein Verbindungselement zum Herstellen eine Verbindung zwischen Leitungsabschnitten miteinander verbundener Bohrrohre oder Elemente des Bohrstrangs aufweist.
12. Vorrichtung zum Bewegen wenigstens eines Bohrrohrs, insbesondere in Form eines Bohrrohres nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , in ein Bohrloch hinein oder aus diesem hinaus, insbesondere beim oberflächennahen Erstellen einer Bohrung in einem Boden von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt und/oder beim Einbringen einer Rohrleitung, Erdleitung oder eines Erdkabels in den Boden von einem Start- zu einem Zielpunkt oder entgegengesetzt, mit wenigstens einer Basis, mit wenigstens einem Widerlager, mit wenigstens einem Aktuator zum Bewegen des wenigstens einen Bohrrohrs, der mit der Basis wirkverbunden ist, mit einem Übertragungselement, das mit dem Aktuator wirkverbunden ist, zum Übertragen der durch den wenigstens einen Aktuator hervorgerufenen Bewegung auf das wenigstens eine Bohrrohr, dadurch gekennzeichnet, dass ein gegenüber der Basis bewegbares und mit dem Übertragungselement wirkverbundenes Führungselement vorgesehen ist, dass das Übertragungselement wenigstens ein Formschlusselement zur Übertragung der Bewegung aufweist, das so ausgeführt ist, dass eine zugfeste lösbare Verbindung zwischen Übertragungselement und Bohrrohr besteht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wenigstens einen Aktuator um einen Hydraulikzylinder und/oder einen Zahnstangenantrieb handelt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement wenigstens ein Eingriffselement aufweist, das durch einen Eingriff in einen Eingriffsabschnitt des Bohrrohrs die zugfeste lösbare Verbindung bereitstellt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Eingriffselement so ausgeführt ist, das es das Bohrrohr umgreift, wobei bevorzugt das Formschlusselement wenigstens zwei Eingriffselement aufweist, die besonders bevorzugt horizontal und/oder vertikal im Formschlusselement bewegbar angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Eingriffselement ein zu einem Anschlussabschnitt des Bohrrohres korrespondierender Anschlussabschnitt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die
Anschlussabschnitte eine zugfeste Steckmuffenverbindung bilden, wobei das Eingriffselement entweder ein Spitzende oder eine zum Spitzende korrespondierende Muffe ist, die jeweils in den sich gegenüberliegenden Oberflächen wenigstens eine korrespondierende Vertiefung aufweisen, die im zusammengesetzten Zustand einen Nut bilden, in die wenigstens ein Scherelement zum Herstellen der zugfest haltenden Verbindung einsetzbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anfahrdichtung, bevorzugt in Verbindung mit der Basis, vorgesehen ist.
19. Vorrichtung zur Montage eines Bohrrohrs nach einem der Ansprüche 2 bis 1 1 zum Einsatz beim Erstellen einer Bohrung von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt im Boden entlang einer vorgegebenen Bohrlinie insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens durch Vorschieben der Bohrrohre aufgefahren wird, mit einem Zuführbereich für die Schalungselemente, mit einem Montagebereich zum Verbinden der Schalungselemente, mit Handhabungselementen zum Aufnehmen, Bewegen und Positionieren der Schalungselemente im Montagebereich, mit wenigstens einem Vorschubelement und/oder wenigstens einem Drehelement zum Positionieren der Schalungselemente im Montagebereich, wobei die Schalungselemente um eine Versorgungsleitung der Bohrvorrichtung positionierbar sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Handhabungselement mit einem Element zum Herstellen einer Verbindung mit einem Schalungselement aufweist, beispielsweise in Form eines Greifelements, das bevorzugt in eine Vertiefung in der Oberfläche des Schalungselements eingreift, eines Magnetelements, oder eines Saug- oder Vakuumelements.
21 . Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungselemente horizontal und vertikal bewegbar sind, so dass die Schalungselemente vom Zuführbereich zum Montagebereich bewegbar sind.
22. System zum Einsatz beim Erstellen einer Bohrung von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt im Boden entlang einer vorgegebenen Bohrlinie insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens durch Vorschieben von Bohrrohren aufgefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Bohrrohren um Bohrrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 handelt, und dass eine Vorschubvorrichtung zum Bewegen der Bohrvorrichtung über das Vorschieben des Bohrstrangs nach einem der Ansprüche 12 bis 18 vorgesehen ist.
23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Montage eines Bohrrohrs nach einem der Ansprüche 19 bis 21 vorgesehen ist.
24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bohrrohre im Bohrstrang so angeordnet sind, dass die axialen Verbindungsbereiche der Schalungselemente versetzt zueinander angeordnet sind.
25. Verfahren zum Erstellen einer Bohrung von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt im Boden entlang einer vorgegebenen Bohrlinie insbesondere zum oberflächennahen Verlegen von Erdkabeln oder Erdleitungen im Boden, wobei die Bohrung mittels einer Bohrvorrichtung mit einem Bohrwerkzeug zum Lösen des Bodens durch Vorschieben von Bohrrohren aufgefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 verwendet werden, die zu einem Bohrstrang montiert mittels einer Vorschubvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18 im Bohrloch bewegt werden.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Montage des Bohrrohrs nach einem der Ansprüche 19 bis 21 verwendet wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bohrrohre im Bohrstrang so angeordnet werden, dass die axialen Verbindungsbereiche der Schalungselemente versetzt zueinander angeordnet sind.
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