EP3699390B1 - Erdbohrvorrichtung, system umfassend die erdbohrvorrichtung, verfahren zum herstellen einer erdbohrvorrichtung sowie verwendung einer erdbohrvorrichtung - Google Patents

Erdbohrvorrichtung, system umfassend die erdbohrvorrichtung, verfahren zum herstellen einer erdbohrvorrichtung sowie verwendung einer erdbohrvorrichtung Download PDF

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EP3699390B1
EP3699390B1 EP20158166.7A EP20158166A EP3699390B1 EP 3699390 B1 EP3699390 B1 EP 3699390B1 EP 20158166 A EP20158166 A EP 20158166A EP 3699390 B1 EP3699390 B1 EP 3699390B1
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EP
European Patent Office
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transmission element
force transmission
channel
drive train
drilling device
Prior art date
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Active
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EP20158166.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3699390A3 (de
EP3699390A2 (de
Inventor
Lucas Jostes
Stefan Hermes
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Tracto Technik GmbH and Co KG
Original Assignee
Tracto Technik GmbH and Co KG
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    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes

Definitions

  • the invention relates to an earth drilling device, a system comprising the earth drilling device, a method for producing an earth drilling device and a use of an earth drilling device.
  • a drill rod having rod sections is usually used, which is connected to a drive in order to be able to move the drill rod in a translatory, pushing or pressing manner and/or rotating about its longitudinal axis.
  • a drive that is axially connected to the drill rod is usually used.
  • Such a drive is known and its handling has proven itself; however, the complexity of constructing an earth drilling apparatus may increase if mud is to be passed through the interior of the drill string axis to aid in drilling the bore and/or a dual drill string is used for drilling the earth bore having an inner drill pipe and an outer drill pipe.
  • the invention is based on the object of creating an earth drilling device, a system comprising the earth drilling device, a method for producing an earth drilling device and a use of an earth drilling device in which a simpler construction of the earth drilling device and/or a more flexible construction of the earth drilling device is adapted to different requirements is possible.
  • the core idea of the invention is to form a channel to the drill string in a simple manner or to form a channel that can be easily accessed, by means of which in particular a supply of flushing fluid into the drill string, a supply of a cable for cable-guided drilling into the drill string and/or or a force application is made possible by means of a further drive train.
  • a power transmission element is used for this purpose, which is part of the drive train and through which the channel is at least partially formed, i.e. the channel protrudes through the power transmission element. So that the channel, which extends through the power transmission element, is not disturbed or has no excessively large obstacles, provision is made for the power transmission element to be driven radially in the drive train.
  • the radial drive of the force transmission element makes it possible to use a force acting radially from the outside to move the force transmission element.
  • An axial access or reaching through at least the section of the channel that extends through the force transmission means or the section of the channel that protrudes through the force transmission element is possible.
  • Such axial access simplifies the construction of the earth boring device.
  • the interior of a rod section or the interior of the drill rod can still be accessed axially, which means that room and space can remain for a flexible connection with flushing fluid and/or a further drive for a particularly further, in particular internal, drill rod .
  • the invention provides an earth drilling device with a drive train for rotating a drill string according to the content of claim 1.
  • an "earth drilling device” is any device which, in particular, moves a drill rod containing rod sections in an existing or to be created channel in the ground in order to create or widen a bore, in particular a horizontal bore (HD), or pipelines or other long bodies to sink into the ground.
  • the earth drilling device can in particular be an HD device, in which case the borehole or the channel or the pipeline can be arranged at least partially horizontally.
  • An earth drilling device can thus be a device that drives a drill rod, which can work in a soil-displacing manner and introduces the drill rod in a translatory and/or rotary manner in the longitudinal axial direction of the drill rod into the ground.
  • One Boreholes can be drilled into the ground by applying tension or pressure to the drill rods.
  • rod section in the sense of the description does not exclusively include rigid, individual force transmission elements that can be connected directly or indirectly to one another and that can be used in an earth drilling device.
  • a rod section can in particular be a section of a simple rod or a section of a double drill rod with outer drill rod and inner drill rod.
  • a front section of the drill pipe, which can be the first to come into contact with the ground, can be configured as a drill head or drilling tool.
  • the drill rod can have a probe housing, in particular in a front area.
  • a "drive train” within the meaning of the description includes elements or components that are present for rotating the drill rod in the ground.
  • the elements or components can in particular be elements or components that generate the power for the drive to rotate and transmit it to the drill string or to the end of the drill string that is spaced apart from the drill head, ie the end that protrudes from the ground .
  • the drive train can thus have a drive in the form of a motor; the engine can form a "beginning" of the drive train.
  • the drive train can have a component or an element that creates a form fit with the drill pipe or the last rod section of the drill rod can form.
  • the component or the element can be referred to as an adapter and can be connected axially, in particular directly, to the force transmission element. Provision can also be made for there to be no element or an additional element between the force transmission element and the drill pipe.
  • a further element, in particular in the form of an adapter enables wear-related replacement, which can be carried out more easily than replacing the force transmission element, and more flexible planning or production of an earth drilling device. Except for the adapter, the drive train can be designed in the same way for different linkages; only the adapter needs to be adapted to the power transmission element.
  • channel in the sense of the description includes a passage that is closed in particular on the peripheral side, it being possible for the circumference of the passage to vary along its longitudinal extension. The variation can relate to the size and shape of the girth.
  • the passage can be round, elliptical or polygonal. In a particularly preferred embodiment, the passage is diametric round, in particular circular, designed.
  • channel includes in particular a passage whose cross-section or circumference over the length through the force-transmitting element up to the last rod section of the drill rod is not smaller than essentially the cross-section of the interior of the rod section which is connected to the force-transmitting element. can be.
  • the channel has an internal contour that can vary in the length of the channel and provides a perimeter of the channel in which other elements and/or irrigation fluid can be directed.
  • the term channel does not rule out the possibility of further channels being formed in the channel.
  • an "inner” channel can be formed in an “outer” channel, which in turn has an inner contour that is a boundary of the "inner” channel.
  • the term “force transmission element” includes an element with which a force, in particular a rotational force or a force for turning, is transmitted.
  • the force transmission element can be rotated and the applied force can be passed on in the direction in which the force is applied to the force transmission element from the outside.
  • the force transmission element can be connected at least indirectly to the drill pipe in the longitudinal direction.
  • the power transmission element can be connected at the end to the adapter and/or drill rod for power transmission.
  • the channel protrudes through the force transmission element, this means that the channel extends through the force transmission element or is at least partially formed in the force transmission element.
  • the force transmission element at least partially forms a section of the channel.
  • a further drive train is provided.
  • a section of the further drive train is designed to form a further channel between a further power transmission element of the further drive train and the drill rod.
  • the additional channel protrudes through the additional power transmission element and the additional power transmission element can be driven radially in the additional drive train. As a result, further access or further supply can take place.
  • the power transmission element can be at least partially penetrated by the additional drive train.
  • the further force transmission element can—just like the force transmission element—be penetrated by a channel for flushing liquid.
  • the further channel protrudes through the channel or is connected to it.
  • the force transmission element and the further force transmission element can be aligned coaxially with one another.
  • the power transmission element and/or—if a further drive train is present—the further power transmission element is a hollow shaft. Due to the design as a hollow shaft, axial access is possible and in the case of a hollow shaft, the selected type of drive results in an extension of the inventive idea radially from the outside.
  • the inventors have recognized that the use of a hollow shaft is possible despite the initially physically opposing consideration, namely the transmission of high forces. The inventors opposed the initially unrealistic approach of being able to use a hollow shaft.
  • a drive can be regarded as a hollow-shaft motor, by means of which the force-transmission element or the further force-transmission element, which can be designed in particular as hollow shafts, is accessed from the outside via teeth.
  • another form-fitting or non-positive connection or attachment or coupling can be possible, for example in the form of a polygonal profile or a feather key connection.
  • the hollow shaft motor can work according to a spindle (spindle) nut principle. It can be provided that an element arranged around the hollow shaft is driven by a motor and thus moves the hollow shaft.
  • the element can be a (further) hollow output shaft, for example with internal teeth, which—if internal teeth are present—meshes or engages with or on external teeth on the hollow shaft to be driven.
  • An element of the hollow shaft motor which is itself designed as a hollow shaft and which drives the hollow shaft, can extend around the hollow shaft, so that the driving element surrounds the hollow shaft.
  • a splined shaft/splined hub connection can be formed.
  • the driving element cannot be mounted laterally next to the hollow shaft.
  • the unit of the hollow shaft motor can be compact around the hollow shaft and can essentially have the same dimensions in the spatial directions without a significant extension in only one spatial direction—for example in the case of a spur gear.
  • the hollow shaft motor is designed as a hydraulically operated motor in order to be able to apply high torques for the rotary movement.
  • hydraulically operated motors are known in the field of earth drilling devices and are easy to handle.
  • an adapter is provided which is connected at one end to the power transmission member and at its other end is adapted to be connected to the last string section of the drill string.
  • the adapter also forms a section of the channel. Adapters enable flexible adaptation to different rod sections or rod section types.
  • the invention also provides a system comprising an earth boring device as described and at least one rod section.
  • the rod section is adapted to the power transmission element and/or to an adapter of the earth drilling device that may be present.
  • an “adapter” as used in the description comprises an element that can be adapted on one side to be connected to a rod section of the drill rod. The other end may be adapted for connection to the power transmission element.
  • the adapter provides the ability to connect to a rod section, so the adapter may also be referred to as a "connector".
  • connection and “adapter” can be used and understood synonymously.
  • the adapter In order to form a section of the channel or for the purpose of "not blocking" the channel, the adapter itself has a channel which can extend, in particular, in the longitudinal direction of the adapter.
  • the channel or the passage can in particular have a diameter which essentially corresponds to the diameter of the force transmission element.
  • An adapter can be connected to a power transmission element.
  • an adapter may be connected indirectly to a force transmission element, for example in order to bridge a greater length or spatial extent. This can be the case in particular when a further drive train is provided, which in turn protrudes through the force transmission element of the “first” drive train in order to extend through the channel of the “first” force transmission element.
  • the rod section is designed as a double-tube rod section.
  • the invention also provides a method of manufacturing an earth boring apparatus having a drive train for rotating a drill string.
  • the auger may be as described or any other type of auger act auger.
  • the method comprises the steps: providing a drive train, forming a channel between a power transmission element of the drive and a connection for the drill string, the channel being formed through the power transmission element. Furthermore, the method has the step that a radial force input is provided for the force transmission element.
  • the invention also provides a use of an earth boring device for earth boring.
  • the earth boring device has a drive train for rotating a drill string. At least a portion of the drive train is used to form a conduit between a power transmission member of the drive train and the drill string.
  • the force transmission element is projected through to form the channel and a radial force input is used to drive the force transmission element.
  • the invention is described by means of the aspects earth drilling device, system comprising the earth drilling device, method for producing an earth drilling device and use of an earth drilling device.
  • the explanations regarding the individual aspects complement one another, so that the explanations regarding the earth drilling device also apply to the other aspects relating to a system, a method and a use.
  • Features and configurations described with regard to one of the aspects are also disclosed in an analogous manner for the other aspects.
  • the earth drilling device 1 shows schematically an earth drilling device 1.
  • the earth drilling device 1 has a movable drilling rig 2, which serves as a guide for the drive 4.
  • a drill string which has rod sections, translatory, ie are pushed or pulled by means of a corresponding movement of the drive 4 on the drill carriage 2 through the ground.
  • the drive 4 is also designed for a rotary drive of the drill string.
  • a double drill rod which has a rod section, as in the 1 is shown schematically, are subjected to shearing or tensile forces.
  • the rod section which has an inner drill rod 5 and an outer drill rod 3 , can be loaded independently of one another with torques and/or speeds for the inner rod 5 and outer drill rod 3 by means of the rod adapter 6 .
  • the drive train 50 has a drive designed as a hydraulic motor 8 and a bearing housing 9 .
  • the hydraulic motor 8 is flanged to the bearing housing 9 .
  • the hydraulic motor 8 is designed as a hollow-shaft motor, which engages a force-transmitting element 11 designed as a hollow shaft via a toothing 10 .
  • the force transmission element 11 is connected to an adapter 20 .
  • the adapter 20 is mounted on the power transmission element 11 .
  • the adapter 20 is connected to the outer drill string 3 via the rod adapter 6 to transmit torque and rotary motion to the outer drill string 3 .
  • a channel is formed through the force transmission element 11 and through the adapter 20 connected to the force transmission element 11, inside which a supply to the drill rod can be established.
  • the supply is used both for driving the inner drill rod assembly 5 and for supplying flushing fluid, which will be described in more detail below.
  • a second hollow shaft motor 12 which is flanged to a second bearing housing 15 is provided as a drive for driving the inner drill rod assembly 5 .
  • the second hollow-shaft motor 12 uses a second toothing 13 to radially access a further force-transmitting element 14 , which is designed as a hollow shaft, from the outside.
  • the second force transmission element 14 is connected to an adapter 16 designed as an internal adapter.
  • the adapter 16 is in turn connected at the other end to the inner drill string 5 in order to transmit torque and rotary motion to the inner drill string 5 by means of the second drive train 51 independently of the drive of the outer drill string 3 .
  • a rotary feedthrough 17 is shown, which is mounted centrally on the further force transmission element 14 on the side spaced apart from the adapter 16 for the supply of rinsing liquid.
  • an asymmetric drill head can be used, which can be rotated via the outer drill string 3 in the drilling direction to be controlled.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Erdbohrvorrichtung, ein System umfassend die Erdbohrvorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer Erdbohrvorrichtung sowie eine Verwendung einer Erdbohrvorrichtung.
  • Um eine Erdbohrung in das Erdreich einbringen zu können, wird meist ein Gestängeschüsse aufweisendes Bohrgestänge verwendet, welches mit einem Antrieb verbunden wird, um das Bohrgestänge translatorisch schiebend oder drückend und/oder rotierend um seine Längsachse bewegen zu können. Hierzu wird meist ein axial mit dem Bohrgestänge verbundener Antrieb verwendet. Ein derartiger Antrieb ist bekannt und seine Handhabung hat sich bewährt; allerdings kann die Komplexität des Aufbaus einer Erdbohrvorrichtung zunehmen, wenn Spülflüssigkeit durch das Innere der Bohrgestängeachse geführt werden soll, um das Einbringen der Bohrung zu unterstützen, und/oder ein Doppelbohrgestänge für das Einbringen der Erdbohrung verwendet wird, welches ein Innenbohrgestänge und ein Außenbohrgestänge aufweist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erdbohrvorrichtung, ein System umfassend die Erdbohrvorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer Erdbohrvorrichtung sowie eine Verwendung einer Erdbohrvorrichtung zu schaffen, bei der bzw. dem eine einfachere Konstruktion der Erdbohrvorrichtung und/oder eine flexiblere Konstruktion der Erdbohrvorrichtung an unterschiedliche Erfordernisse möglich ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche und der Beschreibung.
  • Kerngedanke der Erfindung ist es, einen Kanal zum Bohrgestänge einfach auszubilden bzw. einen Kanal, auf den einfach zugegriffen werden kann, auszubilden, mittels dem insbesondere eine Zufuhr von Spülflüssigkeit in das Bohrgestänge, eine Zufuhr eines Kabels für ein kabelgeführtes Bohren in das Bohrgestänge und/oder eine Kraftbeaufschlagung mittels eines weiteren Antriebsstrangs ermöglicht wird. Dazu wird ein Kraftübertragungselement verwendet, das Teil des Antriebsstrangs ist und durch das der Kanal zumindest teilweise gebildet wird, d.h. der Kanal durchragt das Kraftübertragungselement. Damit der Kanal, der sich durch das Kraftübertragungselement erstreckt, nicht gestört wird bzw. keine übermäßig großen Hindernisse aufweist, ist vorgesehen, das Kraftübertragungselement radial im Antriebsstrang anzutreiben. Der radiale Antrieb des Kraftübertragungselements ermöglicht, eine radial von außen angreifende Kraft zum Bewegen des Kraftübertragungselements zu verwenden. Ein axialer Zugriff bzw. Durchgriff zumindest auf den Abschnitt des Kanals, der sich durch das Kraftübertragungsmittel erstreckt bzw. der Abschnitt des Kanals, der das Kraftübertragungselement durchragt, ist möglich. Ein derartiger axialer Zugriff vereinfacht die Konstruktion der Erdbohrvorrichtung. Trotz des in Eingriff stehenden Kraftübertragungsmittels kann auf das Innere eines Gestängeschusses bzw. das Innere des Bohrgestänges weiterhin axial zugegriffen werden, wodurch Platz und Raum für eine flexible Anbindung mit Spülflüssigkeit und/oder einen weiteren Antrieb für ein insbesondere weiteres, insbesondere innenliegendes, Bohrgestänge verbleiben kann.
  • Die Erfindung schafft eine Erdbohrvorrichtung mit einem Antriebsstrang zum Drehen eines Bohrgestänges gemäß dem Inhalt des Anspruchs 1.
  • Im Sinne der Beschreibung ist eine "Erdbohrvorrichtung" jedwede Vorrichtung, welche insbesondere ein Gestängeschüsse aufweisendes Bohrgestänge in einem bestehenden oder zu erstellenden Kanal im Erdreich bewegt, um eine Bohrung, insbesondere eine Horizontalbohrung (HD), zu erstellen oder aufzuweiten oder Rohrleitungen oder andere lange Körper in das Erdreich einzuziehen. Bei der Erdbohrvorrichtung kann es sich insbesondere um eine HD-Vorrichtung handeln, wobei die Bohrung bzw. der Kanal oder die Rohrleitung zumindest teilweise horizontal angeordnet sein kann. Eine Erdbohrvorrichtung kann damit eine ein Bohrgestänge antreibende Vorrichtung sein, die erdreichverdrängend arbeiten kann, und das Bohrgestänge translatorisch und/oder rotatorisch in längsaxialer Richtung des Bohrgestänges in das Erdreich einbringt. Eine Bohrung kann durch Zug- oder Druckbeaufschlagung auf das Bohrgestänge in das Erdreich eingebracht werden.
  • Der Begriff "Gestängeschuss" umfasst dabei im Sinne der Beschreibung nicht ausschließlich starre, einzelne miteinander mittelbar oder unmittelbar verbindbare Kraftübertragungselemente, die bei einer Erdbohrvorrichtung eingesetzt werden können. Ein Gestängeschuss kann insbesondere ein Abschnitt eines einfachen Gestänges oder ein Abschnitt eines Doppelbohrgestänges mit Außenbohrgestänge und Innenbohrgestänge sein. Ein vorderseitiger Abschnitt des Bohrgestänges, welcher als erster in Kontakt mit dem Erdreich gelangen kann, kann als Bohrkopf oder Bohrwerkzeug ausgestaltet sein. Ferner kann das Bohrgestänge, insbesondere in einem vorderseitigen Bereich, ein Sondengehäuse aufweisen.
  • Ein "Antriebsstrang" im Sinne der Beschreibung umfasst Elemente bzw. Komponenten, die für eine Drehung des Bohrgestänges im Erdreich vorhanden sind. Bei den Elementen bzw. Komponenten kann es sich insbesondere um Elemente bzw. Komponenten handeln, die die Leistung für den Antrieb zum Drehen generieren und bis zum Bohrgestänge bzw. zum zum Bohrkopf beabstandeten Ende des Bohrgestänges übertragen, d.h. dem Ende, welches aus dem Erdreich herausragt. Der Antriebsstrang kann damit einen Antrieb in Form eines Motors aufweisen; der Motor kann einen "Anfang" des Antriebsstrangs bilden. Insbesondere kann der Antriebsstrang beim Übergang zum Bohrgestänge bzw. zum letzten Gestängeschuss des Bohrgestänges (dem "Ende" des Antriebsstrangs), welcher beabstandet zum vorderseitigen Abschnitt des Bohrgestänges vorliegt, eine Komponente bzw. ein Element aufweisen, das einen Formschluss mit dem Bohrgestänge bzw. dem letzten Gestängeschuss des Bohrgestänges ausbilden kann. Die Komponente bzw. das Element kann als Adapter bezeichnet werden und mit dem Kraftübertragungselement axial, insbesondere direkt, verbunden sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Bohrgestänge kein oder ein weiteres Element vorhanden ist. Ein weiteres Element, insbesondere in Form eines Adapters ermöglicht zum einen einen verschleißbedingten Austausch, der einfacher vorgenommen werden kann als ein Austausch des Kraftübertragungselements, und zum anderen eine flexiblere Planung bzw. Herstellung einer Erdbohrvorrichtung. Der Antriebsstrang kann bis auf den Adapter für verschiedene Gestänge gleich ausgestaltet sein; lediglich der Adapter bedarf einer Anpassung an das Kraftübertragungselement.
  • Der Begriff "Kanal" im Sinne der Beschreibung umfasst einen insbesondere umfangsseitig geschlossenen Durchgang, wobei der Umfang des Durchgangs entlang seiner Längserstreckung variieren kann. Die Variation kann sich auf die Größe und Form des Umfangs beziehen. Der Durchgang kann rund, ellipsenförmig oder polygonförmig sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Durchgang im Durchmesser rund, insbesondere kreisförmig, ausgestaltet. Im Sinne der Beschreibung umfasst der Begriff "Kanal" insbesondere einen Durchgang, dessen Querschnitt bzw. Umfang über die Länge durch das Kraftübertragungselement bis zum letzten Gestängeschuss des Bohrgestänges nicht kleiner als im Wesentlichen der Querschnitt des Inneren des Gestängeschusses, der mit dem Kraftübertragungselement verbunden ist, sein kann. Der Kanal weist insbesondere eine Innenkontur auf, die sich in der Länge des Kanals verändern kann und eine äußere Begrenzung des Kanals bietet, in dem andere Elemente und/oder Spülflüssigkeit geleitet werden können. Der Begriff Kanal schließt nicht aus, dass in dem Kanal weitere Kanäle ausgebildet sein können. Beispielsweise kann in einem "äußeren" Kanal ein "innerer" Kanal gebildet sein, der seinerseits eine Innenkontur aufweist, die eine Begrenzung des "inneren" Kanals ist.
  • Der Begriff "Kraftübertragungselement" umfasst im Sinne der Beschreibung ein Element, mit dem eine Kraft, insbesondere eine Rotationskraft bzw. eine Kraft zum Drehen, übertragen wird. Insbesondere kann das Kraftübertragungselement gedreht werden und die aufgeprägte Kraft in der Richtung, in der die Kraft auf das Kraftübertragungselement von außen aufgeprägt wird, weitergeben. Dazu kann das Kraftübertragungselement in Längsrichtung mit dem Bohrgestänge zumindest mittelbar verbunden werden. Das Kraftübertragungselement kann endseitig zur Kraftübertragung mit Adapter und/oder Bohrgestänge verbunden werden.
  • Sofern ausgeführt ist, dass der Kanal das Kraftübertragungselement durchragt, so wird hierunter verstanden, dass sich der Kanal durch das Kraftübertragungselement erstreckt bzw. in dem Kraftübertragungselement zumindest teilweise ausgebildet ist. Das Kraftübertragungselement bildet zumindest teilweise einen Abschnitt des Kanals.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein weiterer Antriebsstrang vorgesehen. Ein Abschnitt des weiteren Antriebsstrangs ist zur Ausbildung eines weiteren Kanals zwischen einem weiteren Kraftübertragungselement des weiteren Antriebsstrangs und dem Bohrgestänge ausgestaltet. Der weitere Kanal durchragt das weitere Kraftübertragungselement und das weitere Kraftübertragungselement ist radial im weiteren Antriebsstrang antreibbar. Hierdurch kann ein weiterer Zugang bzw. eine weitere Zufuhr erfolgen.
  • Das Kraftübertragungselement kann von dem weiteren Antriebsstrang zumindest teilweise durchragt werden. Das weitere Kraftübertragungselement kann - ebenso wie das Kraftübertragungselement - von einem Kanal für Spülflüssigkeit durchragt werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform durchragt der weitere Kanal den Kanal bzw. ist mit diesem verbunden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können das Kraftübertragungselement und das weitere Kraftübertragungselement koaxial zueinander ausgerichtet sein.
  • Erfindungsgemäß ist das Kraftübertragungselement und/oder - sofern ein weiterer Antriebsstrang vorhanden ist - das weitere Kraftübertragungselement eine Hohlwelle. Durch die Ausbildung als Hohlwelle ist ein axialer Zugriff möglich und im Falle einer Hohlwelle ergibt sich bei der gewählten Antriebsart radial von außen eine Erweiterung des Erfindungsgedankens. Dabei haben die Erfinder erkannt, dass der Einsatz einer Hohlwelle trotz der zunächst physikalisch gegenläufigen Überlegung, des Übertragens hoher Kräfte, möglich ist. Dem zunächst widersinnigen Ansatz, eine Hohlwelle verwenden zu können, sind die Erfinder entgegengetreten.
  • Erfindungsgemäß ist ein Antrieb zum Antreiben des Kraftübertragungselements und/oder - sofern ein weiterer Antriebsstrang vorgesehen ist - der weitere Antrieb als Hohlwellenmotor ausgestaltet. Als Hohlwellenmotor kann insbesondere ein Antrieb angesehen werden, mittels dem von außen über eine Verzahnung auf das Kraftübertragungselement bzw. das weitere Kraftübertragungselement, welche insbesondere als Hohlwellen ausgestaltet sein können, zugegriffen wird. Zusätzlich oder alternativ kann neben oder statt der Verzahnung eine andere formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung bzw. Anbindung oder Kopplung möglich sein, beispielsweise in Form eines Polygonprofils oder einer Passfederverbindung.
  • Mittels eines im Sinne der Beschreibung ausgebildeten Hohlwellenmotors ist es möglich, auf ein Stirnradgetriebe zu verzichten, das sich seitlich zu der Hohlwelle oder einem anderen Abtriebselement erstreckt. Der Hohlwellenmotor kann nach einem Spindel-(Spindel-)Mutter-Prinzip arbeiten. Es kann vorgesehen sein, dass ein um die Hohlwelle angeordnetes Element von einem Motor angetrieben wird und damit die Hohlwelle bewegt. Bei dem Element kann es sich um eine (weitere) hohle Abtriebswelle, beispielsweise mit einer Innenverzahnung, handeln, die - sofern eine Innenverzahnung vorhanden ist - mit bzw. auf eine Außenverzahnung an der anzutreibenden Hohlwelle kämmt bzw. greift. Ein selbst als Hohlwelle ausgebildetes die Hohlwelle antreibendes Element des Hohlwellenmotors kann sich um die Hohlwelle erstrecken, so dass das antreibende Element die Hohlwelle umgibt. Es kann eine Keilwelle/Keilnabeverbindung ausgebildet werden. Insbesondere kann das antreibende Element nicht seitlich neben der Hohlwelle angebaut sein. Die Einheit des Hohlwellenmotors kann kompakt um die Hohlwelle vorliegen und kann im Wesentlichen in den Raumrichtungen gleiche Abmessungen aufweisen, ohne dass eine erhebliche Erstreckung in nur einer Raumrichtung - beispielweise bei einem Stirnradgetriebe - vorhanden ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hohlwellenmotor als hydraulisch arbeitender Motor ausgebildet, um hohe Drehmomente für die Drehbewegung aufbringen zu können. Ferner sind hydraulisch arbeitende Motoren auf dem Gebiet der Erdbohrvorrichtungen bekannt und gut handhabbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Adapter vorgesehen, der an einem Ende mit dem Kraftübertragungselement verbunden ist und an seinem anderen Ende ausgestaltet ist, um mit dem letzten Gestängeschuss des Bohrgestänges verbunden zu werden. Auch der Adapter bildet einen Abschnitt des Kanals aus. Adapter ermöglichen eine flexible Anpassung an unterschiedliche Gestängeschüsse bzw. Gestängeschussarten.
  • Die Erfindung schafft auch ein System umfassend eine beschriebene Erdbohrvorrichtung und mindestens einen Gestängeschuss. Insbesondere ist der Gestängeschuss an das Kraftübertragungselement und/oder an einen gegebenenfalls vorhandenen Adapter der Erdbohrvorrichtung angepasst.
  • Ein "Adapter" im Sinne der Beschreibung umfasst ein Element, das an einer Seite an die Anbindung an einen Gestängeschuss des Bohrgestänges angepasst sein kann. Das andere Ende kann an eine Verbindung mit dem Kraftübertragungselement angepasst sein. Der Adapter liefert die Möglichkeit eines Anschlusses an einen Gestängeschuss, so dass der Adapter auch als "Anschluss" bezeichnet werden kann. Insoweit können die Begriffe "Anschluss" und "Adapter" synonym verwendet und verstanden werden. Zur Ausbildung eines Abschnitts des Kanals bzw. Zwecke des "Nichtblockierens" des Kanals weist der Adapter seinerseits einen Kanal auf, der sich insbesondere in Längsrichtung des Adapters erstrecken kann. Der Kanal bzw. der Durchgang kann insbesondere einen Durchmesser aufweisen, der im Wesentlichen dem Durchmesser des Kraftübertragungselements entspricht. Ein Adapter kann mit einem Kraftübertragungselement verbunden werden. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Adapter mittelbar mit einem Kraftübertragungselement verbunden ist, beispielsweise, um eine größere Länge bzw. räumliche Erstreckung zu überbrücken. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn ein weiterer Antriebsstrang vorgesehen ist, der seinerseits das Kraftübertragungselement des "ersten" Antriebsstrangs durchragt, um sich durch den Kanal des "ersten" Kraftübertragungselements zu erstrecken.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gestängeschuss als Doppelrohrgestängeschuss ausgestaltet.
  • Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Erdbohrvorrichtung mit einem Antriebsstrang zum Drehen eines Bohrgestänges. Bei der Erdbohrvorrichtung kann es sich um eine beschriebene Erdbohrvorrichtung oder um eine andere Art der Erdbohrvorrichtung handeln. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Antriebsstrangs, Ausbilden eines Kanals zwischen einem Kraftübertragungselement des Antriebs und einem Anschluss für das Bohrgestänge, wobei der Kanal durch das Kraftübertragungselement hindurch gebildet wird. Ferner weist das Verfahren den Schritt auf, dass ein radialer Krafteintrag für das Kraftübertragungselement vorgesehen wird.
  • Die Erfindung schafft auch eine Verwendung einer Erdbohrvorrichtung zum Erdbohren. Die Erdbohrvorrichtung weist einen Antriebsstrang zum Drehen eines Bohrgestänges auf. Zumindest ein Abschnitt des Antriebsstrangs wird zur Ausbildung eines Kanals zwischen einem Kraftübertragungselement des Antriebsstrangs und dem Bohrgestänge verwendet. Das Kraftübertragungselement wird für eine Ausbildung des Kanals durchragt und für den Antrieb des Kraftübertragungselements wird eine radiale Krafteintragung verwendet.
  • Die Erfindung wird mittels der Aspekte Erdbohrvorrichtung, System umfassend die Erdbohrvorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer Erdbohrvorrichtung und Verwendung einer Erdbohrvorrichtung beschrieben. Die Ausführungen zu den einzelnen Aspekten ergänzen einander, so dass die Ausführungen hinsichtlich der Erdbohrvorrichtung auch für die anderen Aspekte betreffend ein System, ein Verfahren und eine Verwendung gelten. Im Hinblick auf einen der Aspekte beschriebene Merkmale und Ausgestaltungen sind auch für die anderen Aspekte in analoger Weise offenbart.
  • Die vorstehenden Ausführungen stellen ebenso wie die nachfolgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen keinen Verzicht auf bestimmte Ausführungsformen oder Merkmale dar.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Erdbohrvorrichtung von der Seite mit einem mit der Erdbohrvorrichtung verbundenen Doppelbohrgestängeschuss;
    Fig. 2
    eine Schnittdarstellung eines Bereichs eines Antriebsstrangs der in Fig. 1 gezeigten Erdbohrvorrichtung.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine Erdbohrvorrichtung 1. Die Erdbohrvorrichtung 1 weist eine verfahrbare Bohrlafette 2 auf, die als Führung für den Antrieb 4 dient. Mit dem Antrieb 4 kann ein Bohrgestänge, welches Gestängeschüsse aufweist, translatorisch, d.h. drückend oder ziehend mittels einer entsprechenden Bewegung des Antriebs 4 auf der Bohrlafette 2 durch das Erdreich bewegt werden. Der Antrieb 4 ist auch für einen rotatorischen Antrieb des Bohrgestänges ausgestaltet.
  • Über den Gestängeadapter 6 kann ein Doppelbohrgestänge, welches einen Gestängeschuss aufweist, wie er in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist, mit Schub- oder Zugkräften beaufschlagt werden. Der Gestängeschuss, der ein Innenbohrgestänge 5 und ein Außenbohrgestänge 3 aufweist, kann mittels des Gestängeadapters 6 jeweils unabhängig voneinander mit Drehmomenten und/oder Drehzahlen für Innengestänge 5 und Außenbohrgestänge 3 beaufschlagt werden.
  • Fig. 2 zeigt detaillierter zwei Antriebsstränge 50, 51 der in Fig. 1 gezeigten Erdbohrvorrichtung 1 mit dem Ende des auch in Fig. 1 dargestellten Doppelbohrgestängeschusses. Fig. 2 zeigt ferner den auf der Bohrlafette 2 translatorisch geführten Aufnahmerahmen 7, mit dem translatorische Bewegungen gegenüber der Bohrlafette 2 in Richtung der Bohrgestängeachse möglich sind. Der Aufnahmerahmen 7 ist dazu geeignet, Elemente der Antriebsstränge 50, 51 zu unterstützen. Der Antriebsstrang 50 weist einen als Hydraulikmotor 8 ausgestalteten Antrieb und ein Lagergehäuse 9 auf. Der Hydraulikmotor 8 ist an das Lagergehäuse 9 angeflanscht. Der Hydraulikmotor 8 ist als Hohlwellenmotor ausgeführt, der über eine Verzahnung 10 auf ein als Hohlwelle ausgestaltetes Kraftübertragungselement 11 greift. Das Kraftübertragungselement 11 ist mit einem Adapter 20 verbunden. Der Adapter 20 ist auf dem Kraftübertragungselement 11 montiert. Der Adapter 20 ist über den Gestängeadapter 6 mit dem Außenbohrgestänge 3 verbunden, um Drehmoment und Drehbewegung auf das Außenbohrgestänge 3 zu übertragen.
  • Durch das Kraftübertragungselement 11 hindurch sowie durch den mit dem Kraftübertragungselement 11 verbundenen Adapter 20 hindurch wird ein Kanal ausgebildet, in dessen Inneren eine Zufuhr zum Bohrgestänge etabliert werden kann. Die Zufuhr wird sowohl für einen Antrieb des Innenbohrgestänges 5 als auch die Zufuhr von Spülflüssigkeit genutzt, was nachfolgend näher beschrieben wird.
  • Für den Antrieb des Innenbohrgestänges 5 ist ein zweiter Hohlwellenmotor 12 als Antrieb vorgesehen, der an ein zweites Lagergehäuse 15 angeflanscht ist. Der zweite Hohlwellenmotor 12 greift über eine zweite Verzahnung 13 auf ein weiteres Kraftübertragungselement 14, welches als Hohlwelle ausgestaltet ist, radial von außen zu. Das zweite Kraftübertragungselement 14 ist mit einem als Innenadapter ausgestalteten Adapter 16 verbunden. Der Adapter 16 ist seinerseits am anderen Ende mit dem Innenbohrgestänge 5 verbunden, um mittels des zweiten Antriebsstrangs 51 unabhängig vom Antrieb des Außenbohrgestänges 3, Drehmoment und Drehbewegung auf das Innenbohrgestänge 5 zu übertragen.
  • Ferner ist in der Fig. 2 eine Drehdurchführung 17 dargestellt, die für die Zuführung von Spülflüssigkeit zentrisch am weiteren Kraftübertragungselement 14 an der von dem Adapter 16 beabstandeten Seite angebracht ist.
  • Zur Richtungssteuerung des Bohrgestänges kann ein asymmetrischer Bohrkopf verwendet werden, der über das Außenbohrgestänge 3 in die zu steuernde Bohrrichtung gedreht werden kann. In der Steuerposition ist es erforderlich, das Kraftübertragungselement 11 mit dem angeschlossenen Außenbohrgestänge 3 und dem Bohrkopf gegen Verdrehen zu sichern. Dies erfolgt bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform mittels einer Halterbremse 18, die über eine Passfeder 19 mit dem Kraftübertragungselement 11 verbunden ist.

Claims (9)

  1. Erdbohrvorrichtung (1) mit einem Antriebsstrang (50) zum Drehen eines Bohrgestänges, wobei zumindest ein Abschnitt des Antriebsstrangs (50) zur Ausbildung eines Kanals in Form eines Durchgangs zwischen einem Kraftübertragungselement (11) des Antriebsstrangs (50) und dem Bohrgestänge ausgestaltet ist, wobei der Kanal das Kraftübertragungselement (11) durchragt, so dass sich der Kanal durch das Kraftübertragungselement (11) erstreckt und in dem Kraftübertragungselement (11) zumindest teilweise ausgebildet ist, und das Kraftübertragungselement (11) radial im Antriebsstrang (50) antreibbar ist, wobei das Kraftübertragungselement (11) als Hohlwelle ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein Hohlwellenmotor (8, 12) ist.
  2. Erdbohrvorrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Antriebsstrang (51), und ein Abschnitt des weiteren Antriebsstrangs (51) zur Ausbildung eines weiteren Kanals zwischen einem weiteren Kraftübertragungselement (14) des weiteren Antriebsstrangs (51) und dem Bohrgestänge ausgestaltet ist, wobei der weitere Kanal das weitere Kraftübertragungselement (14) durchragt und das weitere Kraftübertragungselement (51) radial im weiteren Antriebsstrang (51) antreibbar ist.
  3. Erdbohrvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Kraftübertragungselement (14) eine Hohlwelle ist.
  4. Erdbohrvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, sofern von Anspruch 2 abhängig, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Antrieb als Hohlwellenmotor (8, 12) ausgestaltet ist.
  5. Erdbohrvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlwellenmotor (8, 12) als hydraulisch arbeitender Motor ausgebildet ist.
  6. Erdbohrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Adapter (20), der an einem Ende mit dem Kraftübertragungselement (11) verbunden ist und an seinem anderen Ende ausgestaltet ist, um mit dem letzten Gestängeschuss (3) verbunden zu werden, und einen Abschnitt des Kanals ausbildet.
  7. System umfassend die Erdbohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und mindestens einen Gestängeschuss (4).
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gestängeschuss als Doppelrohrgestängeschuss ausgestaltet ist.
  9. Verwendung einer Erdbohrvorrichtung (1) zum Erdbohren, wobei die Erdbohrvorrichtung (1) einen Antriebsstrang (50) zum Drehen eines Bohrgestänges aufweist, wobei zumindest ein Abschnitt des Antriebsstrangs (50) zur Ausbildung eines Kanals in Form eines Durchgangs zwischen einem Kraftübertragungselement (11) des Antriebsstrangs und dem Bohrgestänge verwendet wird, wobei das Kraftübertragungselement (11) für eine zumindest teilweise Ausbildung des Kanals verwendet wird und sich der Kanal durch das Kraftübertragungselement (11) erstreckt, so dass das Kraftübertragungselement von diesem durchragt wird und für den Antrieb des Kraftübertragungselements (11), welches als Hohlwelle ausgestaltet ist, eine radiale Krafteintragung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb ein Hohlwellenmotor (8, 12) verwendet wird.
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