EP3599340B1

EP3599340B1 - Bohrvorrichtung

Info

Publication number: EP3599340B1
Application number: EP18185397.9A
Authority: EP
Inventors: Markus STRÄTER
Original assignee: Hazemag and EPR GmbH
Current assignee: Hazemag and EPR GmbH
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2020-12-23
Anticipated expiration: 2038-07-25
Also published as: EP3599340A1; PL3599340T3

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Bohrvorrichtung, aufweisend einen Führungsrahmen, einen Führungstisch, welcher an dem Führungsrahmen in eine Längsrichtung des Führungsrahmens bewegbar gelagert ist, und einen auf dem Führungstisch befestigten Bohrantrieb, welcher einen motorisch angetriebenen Spannkopf zum rotatorischen Antreiben eines Bohrgestänges und eine Gestänge-Durchführung, welche ein Hindurchziehen eines von dem Spannkopf freigegebenen Bohrgestänges durch den Bohrantrieb hindurch ermöglicht, umfasst.
Aus der EP 2 505 762 A2 ist eine Bohrvorrichtung zum Horizontalbohren bekannt, wobei die Bohrvorrichtung einen Bohrkopf, ein Bohrgestänge und eine Antriebseinrichtung umfasst, welche zum Drehantrieb und Vorschubantrieb des Bohrgestänges ausgebildet ist. Das Bohrgestänge weist ein Innengestänge und ein Außengestänge auf, zwischen denen ein Ringraum zum Leiten einer Spülflüssigkeit von einem Drehanschluss zu dem Bohrkopf ausgebildet ist. Das Innengestänge umfasst einen Richtraum, welcher sich von der Antriebseinrichtung bis zu einem bohrkopfseitigen Abschlusselement erstreckt. In dem Richtraum ist zumindest ein Teil einer Zieleinrichtung zur Richtungskontrolle des Bohrkopfes angeordnet.
Ferner ist aus der US 2017/328147 A1 eine Gestänge-Positionierungseinrichtung bekannt, die an einem Rahmen befestigt ist und ein Bohrgestänge aus einem Magazin in die Bohrachse bewegt, um das Bohrgestänge dann mit einem bereits in der Bohrachse angeordneten Bohrgestänge zu verbinden.
Darüber hinaus ist aus der DE 40 38 424 C1 eine Kellystangen-Bohrvorrichtung bekannt, die von einem Bohrkopf drehend angetrieben ist, wobei die Bohrvorrichtung mindestens eine äußere Kellystange aufweist, die nur unterhalb des Bohrkopfes angeordnet ist und die entweder von einem am Bohrkopf vorgesehenen mitdrehenden Übergangsstück oder von der nächstinneren Kellystange angetrieben ist. Mindestens die äußerste Kellystange verläuft nicht durch den Bohrkopf hindurch, so dass der Durchmesser des Bohrkopfes kleingehalten und dennoch eine große Bohrtiefe erreicht werden kann.
Schließlich ist aus der DE 10 2012 010199 A1 eine Bohrvorrichtung zum Erstellen eines Bohrloches in einem Boden bekannt, wobei ein Bohrgestänge über eine Antriebswelle eines Drehantriebs drehend angetrieben und zum Erstellen des Bohrloches in den Boden eingebracht wird. Durch das rohrförmige Bohrgestänge wird dem Bohrloch ein Fluid zugeführt, wobei ein Standrohr mittels des Drehantriebs des Bohrgestänges in einen oberen Bereich des Bodens drehend eingebracht wird. Das Standrohr umgibt das Bohrgestänge, wobei ein Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Standrohr gebildet ist. Das Standrohr wird von dem Drehantrieb entkoppelt und mittels einer Halteeinrichtung feststehend fixiert, wobei das Bohrgestänge zum Erstellen des Bohrloches durch das feststehende Standrohr hindurch in einen unteren Bereich des Bodens eingebracht wird. Aus dem Bohrloch aufsteigendes Fluid wird über den Ringraum aus dem Bohrloch abgeführt und über einen Auswurfkopf mit einer Auswurföffnung definiert abgeleitet.
Eine Bohrvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art ist aus dem Stand der Technik bekannt und wird beispielsweise zur Durchführung von Kernbohrungen mit geeignetem Bohrgestänge eingesetzt. Bei sehr tiefen Kernbohrungen werden mehrere Bohrgestänge miteinander verbunden und bilden einen Bohrstrang. Von Nachteil bei dieser bekannten Bohrvorrichtung ist es, dass sich ein Austausch eines defekten Bohrkopfes sehr zeitaufwendig gestaltet, da aufgrund des begrenzten Verfahrweges des Führungstisches der aus mehreren Bohrgestängen bestehende Bohrstrang nur schubweise für jedes einzelne Bohrgestänge aus dem Bohrloch von der Bohrvorrichtung herausgezogen werden kann. Das Einführen des Bohrstranges nach dem Austausch des defekten Bohrkopfes gestaltet sich aufgrund des begrenzten Verfahrweges des Führungstisches ebenfalls sehr zeitaufwendig. Darüber hinaus können solche Bohrvorrichtungen nur begrenzt zur Vermessung von Bohrlöchern eingesetzt werden. Denn aufgrund des begrenzten Verfahrweges des Führungstisches und aufgrund der üblicherweise zu geringen Verfahrgeschwindigkeit des Führungstisches eignen sich die bekannten Bohrvorrichtungen kaum für beispielsweise Radarmessungen, da die Aufzeichnungsgeschwindigkeit unzureichend ist, um räumliche Strukturinformationen zur Geologie und Tektonik der Gesteine zu gewinnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Lösung zu schaffen, die auf konstruktiv einfache Weise eine verbesserte Bohrvorrichtung bereitstellt, mit welcher eine Vielzahl von zu einem Bohrstrang miteinander verbundenen Bohrgestängen zeitlich schnell und kontinuierlich aus dem Bohrloch herausgezogen oder in das Bohrloch eingeführt werden können und mit welcher eine kontinuierliche und für eine Vermessung der Gesteine geeignete Verfahrgeschwindigkeit des Bohrstrangs realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Gestänge-Schubeinrichtung an dem Führungsrahmen befestigt ist, welche mit dem Bohrgestänge kraftschlüssig verbindbar und das Bohrgestänge in Längsrichtung des Führungsrahmens bewegend ausgebildet ist.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Erfindung wird eine Bohrvorrichtung zur Verfügung gestellt, welche sich durch eine einfache und kostengünstige Konstruktion auszeichnet. Durch das erfindungsgemäße Bauteil der Gestänge-Schubeinrichtung ist es im Unterscheid zum Stand der Technik nun möglich, innerhalb kürzester Zeit einen aus mehreren Bohrgestängen bestehenden Bohrstrang in ein Bohrloch einzuführen oder aus einem Bohrloch zu bergen. Die Gestänge-Schubeinrichtung stellt eine zusätzliche Funktionseinheit an der Bohrvorrichtung dar und ist so konzipiert, dass gewisse Funktionen an der Bohrvorrichtung, wie zum Beispiel das Drehen des Bohrstranges mit Hilfe des Spannkopfes und das Ver- und Endschrauben von Gewindeverbindungen der Bohrgestänge, weiterhin gefahren werden können und dass die Gestänge-Schubeinrichtung an vorhandene Bohrvorrichtungen im Bereich des Führungsrahmens adaptiert werden kann. Folglich können vorhandene Bohrvorrichtungen mit der erfindungsgemäßen Gestänge-Schubeinrichtung nachgerüstet werden. Dabei liefert die kraftschlüssige Verbindung einen ausreichenden Reibungswert, um lange Bohrstränge für sehr tiefe Bohrungen zu transportieren.
Ein Verstellmechanismus sorgt dafür, dass trotz der Gestänge-Schubeinrichtung die herkömmlichen Funktionen an der Bohrvorrichtung gefahren werden können. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, dass die Gestänge-Schubeinrichtung wenigstens einen Antriebsmotor und wenigstens ein Paar von Transportrollen aufweist, von denen mindestens eine Transportrolle mit dem wenigstens einen Antriebsmotor antriebsverbunden ist, wobei wenigstens eine Transportrolle des wenigstens einen Paares von Transportrollen auf die andere Transportrolle des wenigstens einen Paares von Transportrollen zu bewegbar oder von der anderen Transportrolle des wenigstens einen Paares von Transportrollen weg bewegbar gelagert ist, wobei das wenigstens eine Paar von Transportrollen das Bohrgestänge zwischen sich kraftschlüssig einspannend oder freigeben ausgebildet ist.
Dabei ist es für den zuvor genannten Verstellmechanismus von Vorteil, wenn in Ausgestaltung der Erfindung die Gestänge-Schubeinrichtung wenigstens eine Druckkonsole aufweist, welche quer zur Längsrichtung des Führungsrahmens bewegbar ausgebildet ist und an welcher eine Transportrolle des wenigstens einen Paares von Transportrollen drehbar gelagert ist. Die wenigstens eine Druckkonsole kann beispielsweise mit Hilfe eines hydraulisch betriebenen Andruckzylinders quer zur Längsrichtung des Führungsrahmens bewegt werden.
Die Erfindung sieht in weiterer Ausgestaltung vor, dass die Gestänge-Schubeinrichtung wenigstens ein Paar von Führungsrollen aufweist, wobei wenigstens eine Führungsrolle des wenigstens einen Paares von Führungsrollen auf die andere Führungsrolle des wenigstens einen Paares von Führungsrollen zu bewegbar oder von der anderen Führungsrolle des wenigstens einen Paares von Führungsrollen weg bewegbar gelagert ist, wobei das wenigstens eine Paar von Führungsrollen das Bohrgestänge zwischen sich führend ausgebildet ist. Die Führungsrollen unterstützen folglich eine genaue Führung eines von der Gestänge-Schubeinrichtung transportierten Bohrstranges und richten den Bohrstrang in Richtung des Bohrlochs und der Bohrachse aus, damit zum Transport des Bohrstranges keine unnötige Energie aufgebracht werden muss.
Dabei ist es in Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn die Gestänge-Schubeinrichtung wenigstens ein Druckstück aufweist, welches quer zur Längsrichtung des Führungsrahmens bewegbar ausgebildet ist und an welcher eine Führungsrolle des wenigstens einen Paares von Führungsrollen drehbar gelagert ist.
Zur Bewegung des wenigstens einen Druckstücks sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, dass die Gestänge-Schubeinrichtung wenigstens ein mechanisches Druckelement aufweist, welches eine das wenigstens eine Druckstück quer zur Längsrichtung des Führungsrahmens drängende und die Führungsrollen aufeinander zu bewegende Druckkraft ausübt. Konstruktiv besonders günstig ist es dabei, wenn das Druckelement als ein Federelement ausgeführt ist.
Damit beim Freigeben das Bohrgestänge durch das wenigstens eine Paar von Transportrollen auch das wenigstens eine Paar von Führungsrollen das Bohrgestänge freigibt, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die wenigstens eine Druckkonsole einen Mitnehmer aufweist, welcher an einem an dem wenigstens einen Druckstück ausgebildeten Kopplungsansatz derart anliegt, dass der Mitnehmer zur Freigabe des Bohrgestänges bei einer Bewegung der Transportrollen voneinander weg gegen die Druckkraft des wenigstens einen mechanischen Druckelements die Führungsrollen voneinander wegbewegend ausgebildet ist. Auf diese Weise üben die Führungsrollen lediglich dann eine den Bohrstrang führende Funktion aus, wenn die Transportrollen den Bohrstrang kraftschlüssig einspannen.
Die Erfindung sieht in weiterer Ausgestaltung der Bohrvorrichtung vor, dass die Gestänge-Schubeinrichtung einen Abstandshalter aufweist, welcher zwischen dem wenigstens einen Paar von Führungsrollen und parallel zu einer Bohrachse des Bohrgestänges angeordnet ist und welcher eine Bewegung des wenigstens einen Druckstücks über die Bohrachse hinweg blockiert. Die Bohrachse entspricht dabei der Richtung, in welche der Bohrstrang von der Gestänge-Schubeinrichtung transportiert wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dann vorgesehen, dass eine Gestänge-Abfangvorrichtung mit einer Einspannvorrichtung an dem Führungsrahmen befestigt ist, wobei das Bohrgestänge mit Hilfe der Einspannvorrichtung einspannbar ist. Die Gestänge-Abfangvorrichtung dient unter anderem dem Zweck, den Bohrstrang beim Bohrvorgang festzuhalten, wenn ein neues Bohrgestänge mit dem Bohrstrang verbunden wird, um das Bohrloch tiefer voranzutreiben.
Ferner sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, dass der Bohrantrieb zwischen der Gestänge-Abfangvorrichtung und der Gestänge-Schubeinrichtung angeordnet ist. Aus Richtung eines Bohrlochs betrachtet ist die Gestänge-Schubeinrichtung damit hinter dem Bohrantrieb angeordnet.
Zum Auseinanderbau des aus mehreren Bohrgestängen bestehenden Bohrstrangs sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, dass zwischen der Gestänge-Abfangvorrichtung und dem Bohrantrieb eine Gestänge-Brecheinrichtung angeordnet ist. Wenn die Gestänge-Abfangvorrichtung den Bohrstrang fixiert und die Spanneinrichtung sowie die Gestänge-Schubeinrichtung den Bohrstrang freigeben, so kann die Gestänge-Brecheinrichtung den Bohrstrang ebenfalls fixieren und dabei um 20° bis 30° um die Bohrachse drehen, um eine Gewindeverbindung zwischen zwei Bohrgestängen zu lösen, wenn die Gewindeverbindung zwischen der Gestänge-Abfangvorrichtung und der Gestänge-Brecheinrichtung angeordnet ist.
Schließlich ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Spannkopf als eine Hohlspindel ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann das Bohrgestänge an einer beliebigen Stelle umfassend schonend eingespannt werden. Zudem ist beim Ein- und Ausbau des Bohrgestänges ein Durchziehen des Bohrgestänges durch den Bohrantrieb möglich, wodurch sich besonders der Ein- und Ausbau langer Bohrstränge vereinfacht.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehenden noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der ein beispielhaftes und bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht auf eine Gestänge-Abfangvorrichtung und eine Gestänge-Brecheinrichtung der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung,
Figur 4 eine perspektivische Detailansicht auf die Gestänge-Abfangvorrichtung aus Figur 3,
Figur 5 eine perspektivische Detailansicht auf die Gestänge-Brecheinrichtung aus Figur 3,
Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer Gestänge-Schubeinrichtung der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung,
Figur 7 eine Perspektivansicht auf die Gestänge-Schubeinrichtung aus Figur 6, wobei Gehäuseelemente entfernt sind, und
Figur 8 eine Schnittansicht der Gestänge-Schubeinrichtung aus Figur 6.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die Bohrvorrichtung 1 wird beispielsweise zur Durchführung von Kernbohrungen oder zur Vermessung eingesetzt, wobei dazu jeweils ein geeignetes Bohrgestänge 2 eingesetzt wird. In Figur 1 sind zwei Bohrgestänge 2 exemplarisch dargestellt, wobei mehrere Bohrgestänge 2 über jeweilige Gewindeverbindungen zu einem langen Bohrstrang für sehr tiefe Kernbohrungen miteinander verbunden werden können. Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 1 weist einen Führungsrahmen 3 und einen Führungstisch 4 auf, wobei der Führungstisch 4 an dem Führungsrahmen 3 in eine Längsrichtung 5 des Führungsrahmens 3 bewegbar gelagert ist. Ferner weist die Bohrvorrichtung 1 einen Bohrantrieb 6, eine Gestänge-Abfangvorrichtung 7, eine Gestänge-Brecheinrichtung 8 und eine Gestänge-Schubeinrichtung 9 auf. Die Bohrvorrichtung 1 ist auf einem Transportrahmen 10 angeordnet, wobei drei Hubzylinder 11 dazu dienen, den Transportrahmen 10 auszurichten. Eine mechanische Stütze 12 und Hydraulikzylinder 14 sind an dem Transportrahmen 10 angebracht, wobei über die mechanische Stütze 12 und die Hydraulikzylinder 14 die Bohrvorrichtung 1 in einem gewünschten Bohrwinkel positioniert werden kann. An dem Führungsrahmen 3 ist ferner eine Förderrinne 15 angebracht, die zur Aufnahme der bei Kernbohrungen gewonnenen Kerne dient.
Der Bohrantrieb 6 ist auf dem Führungstisch 4 befestigt und weist einen motorisch angetriebenen Spannkopf zum rotatorischen Antreiben des Bohrgestänges 2 und eine Gestänge-Durchführung 19 auf, die ansatzweise in Figur 2 gezeigt ist. Die Gestänge-Durchführung 19 ermöglicht ein Hindurchziehen eines von dem Spannkopf freigegebenen Bohrgestänges 2 durch den Bohrantrieb 6 hindurch, wobei zu diesem Zweck der Spannkopf als eine Hohlspindel ausgebildet ist. Der Bohrantrieb 6 umfasst ferner ein Stirnradgetriebe und einen Hydraulikmotor, welche in den Figuren nicht näher dargestellt sind, da sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Die Gestänge-Abfangvorrichtung 7 und die Gestänge-Brecheinrichtung 8 sind an dem Führungsrahmen 3 befestigt und in den Figuren 3 bis 5 näher dargestellt, wobei die Gestänge-Brecheinrichtung 8 zwischen dem Bohrantrieb 6 und der Gestänge-Abfangvorrichtung 7 angeordnet ist. Die Gestänge-Abfangvorrichtung 7 weist Führungsrollen 16, welche zur Führung des Bohrgestänges 2 beim Bohren dienen und von denen in Figur 4 lediglich drei der vier Führungsrollen 16 zu erkennen sind, und eine Einspannvorrichtung 17 (siehe zum Beispiel Figur 4) auf, die zum Festklemmen des Bohrgestänges 2 dient, wobei die Einspannvorrichtung 17 beim Bohren nicht in Betrieb ist, sondern das Bohrgestänge 2 freigibt. Demgegenüber weist die Gestänge-Brecheinrichtung 8 um eine Bohrachse 32 drehbare Klemmstücke 18 auf, welche beispielsweise zum Lösen einer Gewindeverbindung zwischen zwei Bohrgestängen 2 dient, indem die Einspannvorrichtung 17 der Gestänge-Abfangvorrichtung 7 ein erstes Bohrgestänge 2 festklemmt, die Klemmstücke 18 der Gestänge-Brechvorrichtung 8 ein zweites Bohrgestänge 2, welches über eine Gewindeverbindung mit dem ersten Bohrgestänge 2 verbunden ist, festklemmen und die Klemmstücke 18 relativ zu der Einspannvorrichtung 17 um die Bohrachse 32 gedreht werden, um die zwischen der Gestänge-Abfangvorrichtung 7 und der Gestänge-Brechvorrichtung 8 angeordnete Gewindeverbindung der beiden Bohrgestänge 2 zu lösen.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist der Bohrantrieb 6 zwischen der Gestänge-Abfangvorrichtung 7 und der Gestänge-Schubeinrichtung 9 angeordnet, wobei die Gestänge-Schubeinrichtung 9 an einer Verlängerung des Führungsrahmens 3 befestigt ist und zwischen der Förderrinne 15 und dem Bohrantrieb 6 angeordnet ist. Die Gestänge-Schubeinrichtung 9 ist in den Figuren 6 bis 8 näher dargestellt und ist mit dem Bohrgestänge 2 kraftschlüssig verbindbar, wobei die Gestänge-Schubeinrichtung 9 das Bohrgestänge 2 in Längsrichtung 5 des Führungsrahmens 3 bewegend ausgebildet ist. Die Gestänge-Schubeinrichtung 9 weist eine Stützkonsole 20, über welche die Gestänge-Schubeinrichtung 9 an der Verlängerung des Führungsrahmens 3 befestigt ist, und ein Gehäuse 21 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf dem Gehäuse 21 zwei Antriebsmotoren 22a, 22b angeordnet (siehe Figur 6), wobei jeder der beiden Antriebsmotoren 22a bzw. 22b jeweils mit einer Transportrolle 23a bzw. 23b eines Paares von Transportrollen 23a, 23b antriebsverbunden ist. Die beiden Transportrollen 23a und 23b sind jeweils nach innen gewölbt, d.h. konkav, ausgebildet, so dass die Transportrollen 23a und 23b das Bohrgestänge 2 sicher zwischen sich erfassen (siehe zum Beispiel Figur 7). Es versteht sich, dass für eine alternative Ausgestaltung nur ein Antriebsmotor vorgesehen sein kann, der entweder mit beiden Transportrollen 23a und 23b oder nur mit einer der beiden Transportrollen 23a oder 23b antriebsverbunden ist. Die Gestänge-Schubeinrichtung 9 ist nur im Betrieb, um einen aus mehreren Bohrgestängen 2 bestehenden Bohrstrang aus einem Bohrloch oder in ein Bohrloch hinein zu transportieren, wobei dies bei einem Austausch eines defekten Bohrkopfes oder zu Messzwecken der Fall ist. Aus diesem Grund sind die Transportrollen 23a und 23b bewegbar gelagert, wobei die beiden Transportrollen 23a, 23b aufeinander zu (um den Bohrstrang einzuspannen) oder voneinander weg (um den Bohrstrang freizugeben) bewegbar gelagert sind. Alternativ ist es auch denkbar, dass nur eine Transportrolle 23a oder 23b quer zur Längsrichtung 5 des Führungsrahmens 3 bewegbar gelagert ist, so dass eine Transportrolle 23a oder 23b des Paares von Transportrollen 23a, 23b auf die andere Transportrolle 23a oder 23b des Paares von Transportrollen 23a, 23b zu bewegbar oder von der anderen Transportrolle 23a oder 23b des Paares von Transportrollen 23a, 23b weg bewegbar gelagert ist. Durch die Bewegbarkeit wenigstens einer der beiden Transportrollen 23a, 23b ist es möglich, dass das Paar von Transportrollen 23a, 23b das Bohrgestänge 2 zwischen sich kraftschlüssig einspannt oder freigibt, wobei beim Einspannen die Transportrollen 23a, 23b mit einer entsprechenden Radialkraft beaufschlagt werden, so dass ein ausreichend großer Reibwert entsteht, um lange Bohrstränge zu transportieren. Die Bewegbarkeit der in dem Ausführungsbeispiel gezeigten Transportrollen 23a oder 23 ist dadurch realisiert, dass die Gestänge-Schubeinrichtung 9 zwei Druckkonsolen 24a und 24b aufweist, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit in Figur 8 die Druckkonsolen 24a und 24b nicht gezeigt sind. Jede einzelne Druckkonsole 24a, 24b ist quer zur Längsrichtung 15 des Führungsrahmens 3 bewegbar, wobei an jeder Druckkonsole 24a, 24b jeweils eine Transportrolle 23a, 23b drehbar gelagert ist und von dem zugewiesenen Antriebsmotor 22a, 22b angetrieben werden kann. Jede Druckkonsole 24a, 24b ist jeweils mit Hilfe eines hydraulisch betriebenen Andruckzylinders 25a, 25b antriebsverbunden und bewegbar im Gehäuse 21 gelagert, wobei ein jeweiliger Andruckzylinder 25a, 25b eine zugeordnete Druckkonsole 24a, 24b in eine auf die andere Druckkonsole 24a, 24b hin oder von der anderen Druckkonsole 24a, 24b weg gerichtete Richtung bewegt.
Wie den Figuren 6 bis 8 ferner zu entnehmen ist, weist die Gestänge-Schubeinrichtung 9 ein Paar von Führungsrollen 26a und 26b auf, welche drehbar an der Gestänge-Schubeinrichtung 9 gelagert und das Bohrgestänge 2 zwischen sich führend ausgebildet sind. Die Führungsrollen 26a, 26b sind wie die Transportrollen 23a, 23b aufeinander zu bewegbar gelagert, wobei es alternativ auch denkbar ist, dass nur eine Führungsrolle 26a oder 26b zu der anderen Führungsrolle 26a oder 26b hin oder von der anderen Führungsrolle 26a oder 26b weg bewegbar gelagert ist. Für die Führungsrollen 26a, 26b wird die Beweglichkeit quer zur Längsrichtung 5 des Führungsrahmens mit Hilfe von Druckstücken 27a, 27b realisiert. Die Druckstücke 27a und 27b sind quer zur Längsrichtung 5 des Führungsrahmens 3 bewegbar gelagert, wobei an jedem Druckstück 27a, 27b eine der Führungsrollen 26a, 26b des Paares von Führungsrollen 26a, 26b drehbar gelagert ist. Dabei ist jedem Druckstück 27a, 27b ein mechanisches Druckelement 28a, 28b (siehe Figur 8) zugewiesen, welches jeweils in Form einer Druckfeder ausgebildet ist und innerhalb einer zu dem Gehäuse 21 hin offenen Abdeckung angeordnet ist. Ein jeweiliges Druckelement 28a, 28b übt eine das zugeordnete Druckstück 27a, 27b quer zur Längsrichtung 5 des Führungsrahmens 3 drängende und die Führungsrollen 26a, 26b aufeinander zu bewegende Druckkraft aus. Damit die beiden Druckelemente 28a, 28b die Druckstücke 27a, 27b nicht dauerhaft mit dieser Druckkraft beaufschlagen und die Führungsrollen 26a, 26b in einer aufeinander zu bewegten Stellung halten, ist an jeder Druckkonsole 24a, 24b jeweils ein Mitnehmer 29a, 29b ausgebildet, wohingegen an jedem Druckstück 27a, 27b jeweils ein Kopplungsansatz 30a, 30b ausgebildet ist. Dabei liegt ein jeder der Mitnehmer 29a, 29b derart an dem ihm zugeordneten Kopplungsansatz 30a, 30b an, beim Freigeben des Bohrgestänges 2 durch die voneinander wegbewegten Transportrollen 23a, 23b auch die Führungsrollen 26a, 26b voneinander wegbewegt werden, indem die Mitnehmer 29a, 29b die Druckstücke 27a, 27b über den jeweiligen Kopplungsansatz 30a, 30b voneinander wegbewegen, wodurch sich die an dem jeweiligen Druckstück 27a, 27b drehbar gelagerten Führungsrolle 26a, 26b voneinander wegbewegen. Damit trotz erwünschter Führung durch die Führungsrollen 26a, 26b das Bohrgestänge 2 beispielsweise bei einem Einführen eines Bohrstrangs in ein sehr tiefes Bohrloch ausreichend ausgerichtet ist und nicht durch die Führungsrollen 23a, 23b fehlerhaft ausgerichtet ist, weist die Gestänge-Schubeinrichtung 9 einen Abstandshalter 31 auf, welcher dafür sorgt, dass beim Einspannen des Bohrgestänges 2 die Führungsrollen 23a, 23b in einem größeren Abstand zu dem Bohrgestänge 2 angeordnet sind als die an der entsprechenden Druckkonsole 24a, 24b gelagerten Transportrollen 23a, 23b. Der Abstandshalter 31 ist zwischen dem Paar von Führungsrollen 26a, 26b und parallel zu einer Bohrachse 32 des Bohrgestänges 2 angeordnet. Zusätzlich blockiert der Abstandshalter 31 eine Bewegung der Druckstücke 27a, 27b über die Bohrachse 32 hinweg (siehe zum Beispiel Figur 8).
Zusammenfassend ist eine Bohrvorrichtung 1 mit einer Gestänge-Schubeinrichtung 9 vorstehend vorgestellt worden, wobei die Gestänge-Schubeinrichtung ein schnelles Einführen und Bergen von sehr langen Bohrsträngen von beispielsweise 50-100 Metern in- bzw. aus einem sehr tiefen Bohrloch ermöglicht. Die Gestänge-Schubeinrichtung 9 ist als zusätzliche Funktionseinheit an der Bohrvorrichtung 1 angebracht. Über ein oder zwei Antriebsmotoren 22a, 22b sind Transportrollen 23a, 23b angetrieben, wobei die Transportrollen 23a, 23b zum Transport eines Bohrstrangs mit einer entsprechenden Radialkraft beaufschlagt sind, so dass ein ausreichend großer Reibwert entsteht, um einen langen Bohrstrang zu transportieren. Durch die Drehbewegung der angetriebenen Transportrollen 23a, 23b wird der Bohrstrang in axialer Richtung (Längsrichtung 5 des Führungsrahmens 3) transportiert. Dabei kann über einen Drehgeber, der auf einer Achse der Transportrollen 23a, 23b befestigt ist, und eine mit dem Drehgeber verbundene Steuerung der Transportweg des Bohrgestänges gemessen und der Ausgabewert entsprechend verarbeitet werden. Zwei zusätzliche Führungsrollen 26a, 26b sorgen dafür, dass das Bohrgestänge 2 in der Bohrachse 32 der Bohrvorrichtung 1 gehalten ist.
Die Gestänge-Schubeinrichtung 9 ist so ausgebildet, dass der Bohrstrang immer im Zentrum der Bohrachse 32 bewegt wird. Über einen Verstellmechanismus kann der Andruck der Transportrollen 23a, 23b gelöst und auch wieder aufgebracht werden, so dass trotz angebauter Gestänge-Schubeinrichtung 9 gewisse Funktionen an der Bohrvorrichtung 1 gefahren werden können, wie zum Beispiel das Drehen des Bohrstrangs mit Hilfe eines Spannkopfes sowie das Ver- und Endschrauben der Gewindeverbindungen mit Hilfe eines Spannkopfes. Die Gestänge-Schubeinrichtung 9 ist so konzipiert, dass sie an vorhandenen Bohrvorrichtungen 1 im Bereich des Führungsrahmens 3 adaptiert werden kann.
Die beschriebene Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt. An der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform können zahlreiche, dem Fachmann entsprechend der beabsichtigten Anwendung naheliegende Abänderungen vorgenommen werden, ohne dass dadurch der Bereich der Erfindung verlassen wird. Es versteht sich, dass die Gestänge-Schubeinrichtung 9 auch mehrere Paare von Transportrollen und/oder mehrere Paare von Führungsrollen aufweisen kann, auch wenn in dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel nur ein Paar von Transportrollen 23a, 23b und von Führungsrollen 26a, 26b gezeigt ist. Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und/oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was abweichend von dem konkreten Ausführungsbeispiel für den Fachmann naheliegt.

Claims

Bohrvorrichtung (1), aufweisend einen Führungsrahmen (3), einen Führungstisch (4), welcher an dem Führungsrahmen (3) in eine Längsrichtung (5) des Führungsrahmens (3) bewegbar gelagert ist, und einen auf dem Führungstisch (4) befestigten Bohrantrieb (6), welcher einen motorisch angetriebenen Spannkopf zum rotatorischen Antreiben eines Bohrgestänges (2) und eine Gestänge-Durchführung (19), welche ein Hindurchziehen eines von dem Spannkopf freigegebenen Bohrgestänges (2) durch den Bohrantrieb (6) hindurch ermöglicht, umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Gestänge-Schubeinrichtung (9) an dem Führungsrahmen (3) befestigt ist, welche mit dem Bohrgestänge (2) kraftschlüssig verbindbar und das Bohrgestänge (2) in Längsrichtung (5) des Führungsrahmens (3) bewegend ausgebildet ist.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestänge-Schubeinrichtung (9) wenigstens einen Antriebsmotor (22a, 22b) und wenigstens ein Paar von Transportrollen (23a, 23b) aufweist, von denen mindestens eine Transportrolle (23a, 23b) mit dem wenigstens einen Antriebsmotor (22a, 22b) antriebsverbunden ist, wobei wenigstens eine Transportrolle (23a, 23b) des wenigstens einen Paares von Transportrollen (23a, 23b) auf die andere Transportrolle (23a, 23b) des wenigstens einen Paares von Transportrollen (23a, 23b) zu bewegbar oder von der anderen Transportrolle (23a, 23b) des wenigstens einen Paares von Transportrollen (23a, 23b) weg bewegbar gelagert ist, wobei das wenigstens eine Paar von Transportrollen (23a, 23b) das Bohrgestänge (2) zwischen sich kraftschlüssig einspannend oder freigeben ausgebildet ist.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestänge-Schubeinrichtung (9) wenigstens eine Druckkonsole (24a, 24b) aufweist, welche quer zur Längsrichtung (5) des Führungsrahmens (3) bewegbar ausgebildet ist und an welcher eine Transportrolle (23a, 23b) des wenigstens einen Paares von Transportrollen (23a, 23b) drehbar gelagert ist.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestänge-Schubeinrichtung (9) wenigstens ein Paar von Führungsrollen (26a, 26b) aufweist, wobei wenigstens eine Führungsrolle (26a, 26b) des wenigstens einen Paares von Führungsrollen (26a, 26b) auf die andere Führungsrolle (26a, 26b) des wenigstens einen Paares von Führungsrollen (26a, 26b) zu bewegbar oder von der anderen Führungsrolle (26a, 26b) des wenigstens einen Paares von Führungsrollen (26a, 26b) weg bewegbar gelagert ist, wobei das wenigstens eine Paar von Führungsrollen (26a, 26b) das Bohrgestänge (2) zwischen sich führend ausgebildet ist.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestänge-Schubeinrichtung (9) wenigstens ein Druckstück (27a, 27b) aufweist, welches quer zur Längsrichtung (5) des Führungsrahmens (3) bewegbar ausgebildet ist und an welcher eine Führungsrolle (26a, 26b) des wenigstens einen Paares von Führungsrollen (26a, 26b) drehbar gelagert ist.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestänge-Schubeinrichtung (9) wenigstens ein mechanisches Druckelement (28a, 28b) aufweist, welches eine das wenigstens eine Druckstück (27a, 27b) quer zur Längsrichtung (5) des Führungsrahmens (3) drängende und die Führungsrollen (26a, 26b) aufeinander zu bewegende Druckkraft ausübt.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Druckkonsole (24a, 24b) einen Mitnehmer (29a, 29b) aufweist, welcher an einem an dem wenigstens einen Druckstück (27a, 27b) ausgebildeten Kopplungsansatz (30a, 30b) derart anliegt, dass der Mitnehmer (29a, 29b) zur Freigabe des Bohrgestänges (2) bei einer Bewegung der Transportrollen (23a, 23b) voneinander weg gegen die Druckkraft des wenigstens einen mechanischen Druckelements (28a, 28b) die Führungsrollen (26a, 26b) voneinander wegbewegend ausgebildet ist.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestänge-Schubeinrichtung (9) einen Abstandshalter (31) aufweist, welcher zwischen dem wenigstens einen Paar von Führungsrollen (26a, 26b) und parallel zu einer Bohrachse (32) des Bohrgestänges (2) angeordnet ist und welcher eine Bewegung des wenigstens einen Druckstücks (27a, 27b) über die Bohrachse (32) hinweg blockiert.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gestänge-Abfangvorrichtung (7) mit einer Einspannvorrichtung (17) an dem Führungsrahmen (3) befestigt ist, wobei das Bohrgestänge (2) mit Hilfe der Einspannvorrichtung (17) einspannbar ist.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrantrieb (6) zwischen der Gestänge-Abfangvorrichtung (7) und der Gestänge-Schubeinrichtung (9) angeordnet ist.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gestänge-Abfangvorrichtung (7) und dem Bohrantrieb (6) eine Gestänge-Brecheinrichtung (8) angeordnet ist.
Bohrvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkopf als eine Hohlspindel ausgebildet ist.