EP4013949B1 - Untertage-bohranlage und verfahren zu deren errichtung - Google Patents

Untertage-bohranlage und verfahren zu deren errichtung Download PDF

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EP4013949B1
EP4013949B1 EP20757547.3A EP20757547A EP4013949B1 EP 4013949 B1 EP4013949 B1 EP 4013949B1 EP 20757547 A EP20757547 A EP 20757547A EP 4013949 B1 EP4013949 B1 EP 4013949B1
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EP
European Patent Office
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mast
shaft
erecting
drilling rig
segment
Prior art date
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Active
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EP20757547.3A
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English (en)
French (fr)
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EP4013949A1 (de
Inventor
Jürgen VOLKERS
Arend Lödden
Achim Nordbeck
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.)
Bentec Drilling and Oilfield Systems GmbH
Original Assignee
Bentec Drilling and Oilfield Systems GmbH
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.)
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Publication date
Application filed by Bentec Drilling and Oilfield Systems GmbH filed Critical Bentec Drilling and Oilfield Systems GmbH
Publication of EP4013949A1 publication Critical patent/EP4013949A1/de
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C41/00Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
    • E21C41/16Methods of underground mining; Layouts therefor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C41/00Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
    • E21C41/16Methods of underground mining; Layouts therefor
    • E21C41/24Methods of underground mining; Layouts therefor for oil-bearing deposits
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B15/00Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/02Rod or cable suspensions
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/08Apparatus 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
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling

Definitions

  • the invention relates to a drilling rig constructed and operated underground, referred to below as an underground drilling rig, and to a method for constructing the same.
  • Drilling rigs namely drilling rigs for sinking deep boreholes in hydrocarbon deposits or for developing geothermal energy are known per se in principle.
  • Such drilling rigs are conventionally designed as land drilling rigs or as so-called offshore drilling rigs.
  • From the U.S. 2,331,072 , the U.S. 2,989,294 , the U.S. 8,343,132 and the EP 2 245 256 A1 a method and a device for sinking a deep well underground are known.
  • Operating a drilling rig underground has the advantage that the drilling rig does not appear visually or acoustically above ground and the drilling rig does not require any space above ground. In a particularly preferred embodiment, no structural measures above ground are required for setting up the drilling rig at the position of the deep well.
  • a tunnel is driven into the rock.
  • the term "mountains” is to be understood in the sense of the so-called miners' language and describes the material of the earth's crust, in particular rock, into which mines (shafts, tunnels, etc.) are driven.
  • the tunnel driven into the rock to set up the drilling rig comprises at least one horizontal section or at least a substantially horizontal section. This is referred to below as the production tunnel.
  • a vertical shaft descends from this production adit. This is referred to below as the mast shaft.
  • the mast shaft is preferably, but not necessarily, a blind shaft, ie a shaft that does not reach the surface.
  • the drilling rig is set up in the production tunnel and below the mast shaft and partly into the mast shaft.
  • the production tunnel and the mast shaft and their creation are not the subject of the innovation presented here.
  • the innovation is a method for erecting a drilling rig (underground drilling rig) in such a production tunnel and in the area of a mast shaft there, as well as a drilling rig constructed according to the method (underground drilling rig).
  • the subject method is a method for erecting a drilling rig (underground drilling rig) for sinking deep wells, sometimes referred to below as wells for short, namely deep wells on hydrocarbon deposits or for the development of geothermal energy or other valuable materials or deep wells for research purposes, in a for example by means of a Tunnel boring machine in a tunnel excavated in a mountain range.
  • the lug includes a horizontal or at least substantially horizontal section.
  • This is referred to as a production tunnel.
  • the production tunnel or at least a section of the production tunnel acts as a production line when the drilling rig is set up and during subsequent drilling operations.
  • the terms "horizontal section of adit", “production adit” and “production line” mean the same thing.
  • a vertical section/shaft extends from the production adit. This is referred to here and in the following and to distinguish it from the production tunnel as a mast shaft.
  • This variant relates to a drilling rig (underground drilling rig) in which the drilling string is raised and lowered by means of a hoist belonging to the drilling rig and a block and tackle system.
  • the block and tackle system includes the crown bearing and a crown block there, as well as a vertically movable block hanging under the crown block, the so-called traveling block.
  • the crown block and the traveling block act as the upper block and lower block of the pulley system.
  • this also applies to the drilling rig proposed here (underground drilling rig).
  • the drill string hangs directly or indirectly on the bottom block.
  • the crown bearing must be at a certain height above the so-called drill floor so that drill rods or drill string trains - here and below collectively referred to as drill rod element or drill rod elements - can be used when installing and removing the drill string above the drill floor.
  • this can be related to the drill rod elements intended for use in drilling operations, namely a single drill rod (so-called single) or drill rods combined to form drill rod trains (so-called doubles, triples, etc.):
  • the Distance (height) of the crown bearing from the drill floor at least large enough that between the drill floor and the crown bearing in each case one of the drill rod elements provided for use in the drilling rig, the respective drive device for rotating the drill string (drill string drive unit), in the case of a drilling rig with a so-called top drive, i.e.
  • the top drive, and the pulley system can be accommodated.
  • the distance is increased by a margin of safety and mobility (a measure of safety and mobility) to allow mobility of said units above the drill floor.
  • margin of safety and mobility a measure of safety and mobility
  • These conditions also apply to the drilling rig proposed here (underground drilling rig).
  • the necessary height of the crown bearing is achieved by means of a drilling mast (derrick).
  • the drill mast also absorbs the forces (weight of the drill string) that act on the bit bearing and the drill mast when drilling directs the occurring forces directly or indirectly into the subsoil in the area of the drilling rig.
  • mast structure is then erected in the mast shaft and the conditions basically result as in previous drilling rigs.
  • wind loads and the like do not have to be taken into account, so that the mast of the underground drilling rig can be designed in a correspondingly simpler manner in terms of statics. Since the mast can be supported along the mast shaft, operation with longer drill rod trains (quadruple or quintuple trains) is also possible. As a result, a reduction in the so-called setback area is advantageously possible.
  • a reduction in the setback area is particularly advantageous in a narrow mast shaft.
  • Longer drill strings are also advantageous for the so-called trip speed.
  • What is essential, however, is that for the first time in an underground drilling rig there is the possibility of doing without a mast to absorb the forces acting on the crown bearing.
  • the crown bearing is fixed in the mast shaft itself, for example, basically at the same height as when using a drilling mast, and reference is made to the above statements regarding the necessary distance between the crown bearing and the drill floor (height of the crown bearing above the drill floor).
  • the mast shaft acts as a kind of mast.
  • Another possibility is to hang the crown bearing in the mast shaft, so to speak.
  • the forces acting on the crown bearing are then absorbed by the crown bearing suspension.
  • the suspension (at least a steel cable or the like) extends from the crown bearing to the surface (above ground) and the suspension can, for example, lead through a ventilation shaft or the like starting from the mast shaft. Above ground, the suspension ends, for example, in a foundation there. Alternatively, the crown bearing can also be suspended from the ceiling of the mast shaft.
  • Each of the two variants outlined (fixation of the crown bearing in the mast shaft for dissipating the forces into the mast shaft wall; suspension of the crown bearing in the mast shaft and absorption of the forces by the suspension of the crown bearing) belongs - as a fundamentally optional partial aspect - to the innovation proposed here. Both variants can also be combined and such a combination is also part of the innovation proposed here - as a fundamentally optional partial aspect.
  • the focus is on attaching the crown bearing at the necessary height, i.e. at a necessary distance from the drill floor of an existing or possibly later erected substructure of the drilling rig. Due to the possibilities of attaching the crown bearing without a drilling mast, which are also outlined above, the possible erection of a drilling mast takes a back seat and the erection of a drilling mast is only optional. If a drilling mast is erected, this is preferably done together with the lifting of the crown bearing in the mast shaft or as a subsequent process step after the crown bearing has been raised in the mast shaft.
  • the crown bearing is lifted out of the production tunnel into the mast shaft.
  • the crown bearing is fixed in the mast shaft.
  • the fixation is at least a vertical fixation (fixation in the direction of the vertical axis of the mast shaft).
  • the vertical fixation takes place at a distance from a ceiling of the production gallery. This distance corresponds at least to the length of at least one drill rod of the drilling rig.
  • the distance related to the ceiling of the production tunnel i.e. the height of the crown bearing in the tower shaft related to the ceiling of the production tunnel, is a definition of the height without reference to the drill floor of the drilling rig that may arise later.
  • the level of the drillfloor will be in the production tunnel between the floor of the production tunnel and its ceiling.
  • the definition of the distance of the bit bed from the production adit ceiling (the height of the bit bed above the production adit ceiling) in relation to the length of at least one drill rod of the drilling rig is correct, because the height corresponds at least the length of at least one boring bar.
  • the height can also be greater than the length of exactly one drill rod, for example if the use of so-called doubles (two drill rods; a drill string comprising two drill rods) or triples (three drill rods; a drill string comprising three drill rods) etc. (drill strings with more than three drill rods) is provided.
  • the height can also be greater than the length of at least one drill rod for the reason that there is space for a pulley system and, for example, a top drive.
  • This required additional vertical height of the crown bearing over and above the height required due to the length of the at least one drill rod is taken into account by defining the distance from the roof of the production adit (height of the crown bearing above the roof of the production adit) with the word "at least” - " at least the lengthtinct of a boring bar”.
  • An exact definition of the required height of the bit bearing (either above the ceiling of the production tunnel or above the level of the drill floor) is not possible for any variant of an underground drilling rig and the specific height depends, for example, on whether a topdrive is used to rotate the drill string or another drill string drive unit is used, how large is the minimum distance between the upper block (crown bearing/crown block) and the lower block (travelling block) of the pulley system on which, for example, the topdrive hangs, and so on.
  • the crown bearing in the mast shaft can be raised, for example, with ropes guided in the mast shaft and in a ventilation shaft adjoining the mast shaft and with a hoist placed above ground or another pulling or lifting unit.
  • Alternative, fundamentally optional options for raising the crown bearing in the mast shaft are described below.
  • the method step of raising the crown bearing in the mast shaft it also includes the method step of erecting an erecting structure in the production gallery and below the mast shaft. The crown bearing is then raised from the erecting structure and into the mast shaft.
  • the lifting construction creates defined and safe conditions for the positioning of the crown bearing before lifting and during lifting.
  • the advantage of the proposed innovation consists in the fundamental possibility of constructing a drilling rig underground and the simple possibility of constructing such a drilling rig by placing the crown bearing of the drilling rig in the vertical mast shaft extending from the production tunnel. Following the proposed lifting and fixing of the crown bearing in the mast shaft, the construction of the drilling rig is continued with method steps that are basically known per se (from land drilling rigs or offshore drilling rigs).
  • a further variant of the method proposed here for setting up a drilling rig relates to a drilling rig in which the drilling string is raised and lowered without a lifting gear and block and tackle system. Then a drive device for rotating the drill string (drill string drive unit), for example a top drive, is vertical by means of a drive device and/or a lifting device emotional.
  • a rack and pinion drive or an electromagnetic linear drive can be considered as the drive device for the vertical movement of the drill string drive unit.
  • a hydraulic cylinder in particular a telescoping hydraulic cylinder, can be considered, for example, as a lifting device for the vertical movement of the drill string drive unit.
  • Such drive or lifting devices as well as the movement sequences resulting during drilling operation during the vertical movement of the respective drill string drive unit are known per se, so that no further explanation is necessary here and reference is made to the prior art.
  • the method for constructing such a drilling rig underground cannot be defined with reference to a crown stock.
  • the method for erecting it in a tunnel driven into a mountain which comprises a horizontal section functioning as a production tunnel and production line, from which a vertical section branches off as a mast shaft, is characterized characterized in that a mast structure (drilling mast structure) is erected in the mast shaft and from the production tunnel into the mast shaft (i.e.
  • the mast structure includes the plurality of mast segments as interconnected or interconnectable mast segments. In the case of mast segments connected to one another, these are already connected to one another when the mast structure is erected connected, for example hinged together. In the case of mast segments that can be connected to one another, these are connected to one another at the latest after the mast structure has been erected.
  • the mast structure acts as a guide and torque support for a drill string drive unit, for example a topdrive.
  • the mast structure can carry a crown bearing in a fundamentally optional manner.
  • the crown bearing, the crown block there and the so-called traveling block and the block and tackle system formed with it then act as a lifting device for the respective drill string drive unit.
  • a drilling rig underground drilling rig
  • the crown bearing in the mast shaft is raised and the crown bearing is vertically fixed and on the other hand, the construction of the mast structure takes place in the mast shaft.
  • the crown bearing can be raised during the erection of the mast structure and by means of the mast structure, such that the mast structure carries the crown bearing and the crown bearing is also raised when the mast structure is raised into the mast shaft. Raising the crown bearing and raising the mast structure into the mast shaft can also be done independently. Then the crown bearing is first raised in the mast shaft and fixed there vertically, and then the mast structure is raised into the mast shaft. Then the crown bearing and the mast structure can be connected to each other.
  • the connection is effected of the crown bearing and mast structure, that the mast structure absorbs at least part of the forces later acting on the crown bearing during drilling operation.
  • the mast structure acts as a guide and/or as a torque arm for the respective drill string drive unit.
  • the crown camp and the Mast structures can also remain independent of each other, so that - as described above - the forces acting on the crown bearing during drilling operations are diverted, for example, into the mast shaft wall.
  • the mast structure then functions essentially only as a guide and/or as a torque support for the respective drill string drive unit.
  • the advantage of the proposed innovation is the fundamental possibility of erecting a drilling rig underground and the simple possibility of erecting such a drilling rig by erecting a mast structure comprising several mast segments in the vertical mast shaft starting from the production tunnel.
  • the erection of the drilling rig is continued with method steps that are essentially known per se (from land drilling rigs or offshore drilling rigs).
  • the erecting structure is successively supplied with mast segments in a horizontal orientation on an input side of the erecting structure, that by means of the erecting structure in the area at least one mast segment is erected in a vertical orientation into the mast shaft or at least pointing into the mast shaft on an output side of the erecting structure, and that when further mast segments are fed in on the output side, the or each mast segment that has already been vertically erected is raised into the mast shaft.
  • the total number of mast segments successively fed on the input side naturally depends on the desired height of the mast structure and, for example, for a height of a mast structure for a drilling rig, six mast segments are successively fed to the erection construction and for a height of the mast structure for another drilling rig, the erection construction for example eight or nine mast segments are fed.
  • the stated numerical values are expressly to be understood as examples only.
  • a first mast segment fed to the erecting construction is erected by means of the erecting construction and initially remains in the erected alignment in/on the erecting construction.
  • a second mast segment supplied to the erecting structure comes into contact with the first, already erected mast segment at the latest when it is being erected, and to a certain extent displaces it from its previous position. This displacement causes the first, already vertically erected mast segment to be lifted into the mast shaft. This is repeated when further mast segments are successively fed in and in the course of their erection by means of the erection construction.
  • a mast segment newly fed to the erection construction pushes all the mast segments previously fed to the erection construction in front of it and causes these—if they are already erected—to be lifted into the mast shaft.
  • a drive device is provided for this purpose, which temporarily acts on that mast segment which pushes all the other mast segments previously fed to the erecting structure in front of it.
  • the erection structure acts as a guide for the or each mast segment or for the or each mast segment and acts for the mast segments like a rail system or in the manner of a rail system. The process is repeated until all mast segments have been raised into the mast shaft.
  • the drive device can itself have a pushing effect and is then implemented, for example, in the form of a hydraulic or pneumatic cylinder.
  • An implementation with a rack and pinion drive or the like is also possible.
  • the drive device can have a pulling effect.
  • a realization of the drive device in the form of a hydraulic or pneumatic cylinder, a rack and pinion drive, a pulley system or the like can also be considered in this case.
  • the or each mast segment already erected by means of the erecting construction is raised by means of a lifting device.
  • a lifting device For example, a hydraulic or pneumatic cylinder, a rack and pinion drive, a pulley system or the like functions as a lifting device.
  • the lifting device acts on the mast segment erected by means of the erecting construction or on the last mast segment erected by means of the erecting construction. In the first case, the lifting device raises this mast segment. In the latter case, the lifting device lifts a plurality of mast segments, namely all mast segments erected by means of the erecting structure.
  • the lifting by means of the lifting device is carried out until there is space underneath the or each mast segment raised in this way for the erection of a further mast segment by means of the erection construction. Then the newly erected mast segment is fixed in the erection construction. This connects, for example, directly to the or each previously raised mast segment and supports this in the fixed configuration and by means of the erecting structure. Then the lifting device can be disengaged from the or each previously lifted mast segment and, for example, brought into a starting position.
  • the or each previously raised mast segment is lowered onto the mast segment fixed in the erecting structure by means of the lifting device, so that in the course of the lowering a load is transferred to the mast segment fixed in the erecting structure and the erecting structure.
  • the lifting device can then also be disengaged from the or each previously raised and then lowered mast segment and, for example, brought into a starting position.
  • the newly erected mast segment can then be raised by means of the lifting device together with the or each mast segment that has already been raised, and the process is repeated until all mast segments have been raised into the mast shaft.
  • the erection structure acts as a guide for the or each mast segment or for the or each mast segment and like a rail system or in the manner of a rail system.
  • the mast structure erected in this way (first variant or second variant) is fixed in the mast shaft and functions at least as a torque support and/or as a guide for the respective drill string drive unit, for example a top drive.
  • the fixation in the mast shaft takes place in the direction of the vertical axis of the mast shaft and transverse to the vertical axis of the mast shaft.
  • this mast structure also carries the crown bearing of the drilling rig, whereby - as already mentioned - the crown bearing can be raised by means of the mast structure or independently of the erection of the mast structure in the mast shaft.
  • the erecting structure includes two devices which are spaced apart and arranged parallel to one another and each carry a guide profile.
  • the devices included in the erecting structure, which are arranged parallel to one another, are intended together for erecting at least one mast segment for a "two-legged" mast structure or an at least "two-legged" ("three", four-legged or "multi-legged") mast structure and are described below accordingly referred to as risers.
  • each mast segment provided for this also has two parallel sections, which later become part of the vertical sections of the mast structure.
  • Each mast segment also has a strut between these parallel sections, which represent the strut of the later mast structure.
  • Each hoisting frame of the hoisting structure accommodates one of these parallel sections of the mast segments.
  • each erecting frame allows a mast segment fed to the erecting structure to move along the guide profiles and causes such a mast segment to be guided transversely to a longitudinal extent of the respective guide profile.
  • a U-profile or the like which is connected to the righting frame or is formed in the righting frame and is open at the top or the side, acts as a guide profile.
  • a U-profile as a guide profile, it is preferably provided that its bottom has a friction-reducing layer, for example in the form of sliding plates (sliding pads) made of plastic or metal.
  • a friction-reducing layer for example in the form of sliding plates (sliding pads) made of plastic or metal.
  • any other profile can be used to guide transversely to a longitudinal extension of the respective guide profile suitable profile into consideration, for example an I-profile, an L-profile, a T-profile and so on.
  • a friction-reducing layer of the type mentioned above is preferably provided in the area in which the mast segment moved along the guide profile comes into contact with the profile.
  • a first section of the guide profiles is located at a first end of the righting trestles. It is aligned horizontally there. This first end of the righting jacks acts as the entry side of the righting structure.
  • a second section of the guide profiles is located at a second end of the righting trestle, opposite the first end. It is aligned vertically there. The vertical sections of the guide profiles below the mast shaft point into the mast shaft. At least the second end of the righting trestles of the righting structure erected in the production tunnel is therefore below the mast shaft. This second end of the righting jacks acts as the exit side of the righting structure.
  • the two sections of the guide profiles are connected to one another along the raising trestles, so that a continuous guide profile results, or at least a continuous guide profile for the sections of the mast segments to be guided by means of the guide profiles.
  • the guide profiles of the two lifting frames act like a rail system for the mast segments when they move from the input side to the output side. They ensure the guidance of each individual mast segment when moving along the guide profiles - for example by means of a pulling or pushing drive device or by means of a lifting device as described above. They also ensure correct alignment and positioning of consecutive mast segments relative to one another.
  • the erection of the mast structure in the mast shaft and, accordingly, this aspect of the method for erecting a drilling rig (underground drilling rig) can also be briefly described as follows:
  • the erection of the mast structure in the mast shaft is carried out by means of the erecting construction, by in each case at least one mast segment on an input side of the is pulled or pushed in the horizontal direction and/or lifted (pushed up/pushed up) in the vertical direction on an exit side of the erection construction in or on the erection construction.
  • the method proposed here for erecting a drilling rig and individual embodiments of the method do not define or define the complete erection of the drilling rig.
  • the erection of a drilling rig includes many other individual procedural steps which are known per se and do not contribute to the present invention.
  • the method steps proposed here are used to erect a drilling rig or—in a different formulation—when erecting a drilling rig of the type proposed here.
  • method of erecting a drilling rig should also be read with every phrase "method of erecting a drilling rig", with a “method of erecting a drilling rig” being a partial aspect of a “method of erecting a drilling rig”.
  • the innovation proposed here is, for example, the device already mentioned and referred to as erecting construction for erecting a drilling rig of the type mentioned above underground, namely a device for erecting a mast structure of the drilling rig that comprises a plurality of mast segments that are or can be connected to one another. At least one mast segment can be fed to the erecting structure on an input side in a horizontal orientation.
  • a mast segment fed to the erecting structure on its input side is moved - for example by means of a corresponding drive device - through the erecting structure or along the erecting structure to an output side of the erecting structure and is guided by the erecting structure and is correspondingly through the erecting structure or along the erecting structure to a location there Output side guidable.
  • a mast segment guided there can be erected and brought into a vertical alignment with the vertical axis of the mast shaft.
  • the innovation proposed here is, for example, a mast structure of a drilling rig for drilling deep boreholes underground, namely a drilling rig with a mast structure, the mast structure comprising a plurality of mast segments that are or can be connected to one another and the mast structure is erected underground by in each case at least one mast segment being erected in a vertical orientation into the mast shaft or at least pointing into the mast shaft and the or each already erected mast segment being raised into the mast shaft by means of further mast segments.
  • the totality of the mast segments essentially determines the height of the mast structure.
  • FIG. 1 shows a drilling rig 10 underground (underground drilling rig 10) in a highly simplified schematic form.
  • the drilling rig 10 is erected underground in a horizontal tunnel, referred to here and below as production tunnel 12, from which a vertical shaft, referred to below as mast shaft 14, branches off.
  • At least one ventilation shaft 16 extending to the surface above ground extends from the mast shaft 14 in a fundamentally optional manner.
  • a base 18 of the production tunnel 12 is formed in order to obtain a level or at least substantially level installation surface, for example by heaping up excavated material and/or attaching a standing surface that functions as a base 18, which optionally rests on heaped up excavated material.
  • a mast structure 20 ( Figure 1A ) and a crown bearing 22 ( Figure 1B, Figure 1C ) shown.
  • a crown bearing 22 connected to the mast structure 20 can be located at the upper end of the mast structure 20, or a crown bearing 22 independent of the mast structure 20 or connected to the mast structure 20 can be located above the mast structure 20, as in FIG Figure 1B, 1C shown.
  • FIG. 1A The representations in Figure 1A, Figure 1B and Figure 1C use the respective arrows to illustrate the derivation of the forces acting during drilling operation, in particular due to the weight of the drill string 24 (or so-called casing pipes).
  • the forces due to the mast structure 20 standing directly or indirectly on the base 18 of the production gallery 22 are conducted into the subsoil.
  • the crown bearing 22 is to a certain extent suspended in the mast shaft 14 at a distance from the production gallery 12 .
  • the crown bearing 22 is fixed in the mast shaft 14 along its vertical axis and transversely to its vertical axis by means of struts 26 emanating from the crown bearing 22 and reaching to the wall of the mast shaft 14 (mast shaft wall).
  • the crown bearing 22 in a configuration connected to a mast structure 20 or individually and without a connection to a mast structure 20) by means of a suspension 28 extending from the surface above ground, through the ventilation shaft 16 and up to the crown bearing 22 in the mast shaft 14 at least along its vertical axis fixed.
  • An additional fixation transverse to its vertical axis can be in accordance with Figure 1B be provided.
  • figure 2 shows an isometric representation of a section of the production tunnel 12 and the mast shaft 14 extending from the production tunnel 12 in the vertical direction.
  • FIGs in figure 3 show - from different perspectives - a drilling rig 10 erected in a production tunnel 12 and a mast shaft 14 extending from it.
  • the representation in figure 4 shows this drilling rig 10 in the area of the production tunnel 12 and a section of the mast shaft 14 directly adjacent to the production tunnel 12 in a view along the longitudinal axis of the production tunnel 12.
  • the drilling rig 10 includes, in addition to the mast structure 20 and the crown bearing 22, a substructure 30 with the so-called drill floor 32 as the upper end of the substructure 30.
  • the mast structure 20 of the drilling rig 10 is a “two-legged” mast structure 20.
  • On the drill floor 32 a plurality of drill pipe elements 34 are placed next to the mast structure 20 . These are held in a manner known per se by means of at least one holding structure extending from the mast structure 20, in particular a holding structure in the form of or in the manner of a so-called finger platform 36.
  • Drill rod elements 34 are parked there next to the mast structure 20 in a manner that is basically known per se.
  • drill rod elements 34 are received there in a manner that is basically known per se and are connected to the drill string 24 .
  • the drill rod elements 24 placed next to the mast structure 20 are each drill rod elements 24 combined from five individual drill rods (quintuple stands). Drill rod elements 24 with more or fewer than five individual drill rods are also conceivable and usable, especially in a drilling rig 10 with a correspondingly adjusted height of the mast structure 20 and/or a correspondingly adjusted vertical position at least one support structure extending from the mast structure 20.
  • the movement of drill rod elements 34 from and to the position above the borehole underground as well as from and to the position next to the mast structure 20 is carried out in the drilling rig 10 shown as an example by means of a drill string drive unit, in particular a so-called top drive 38 that functions as a drill string drive unit and is basically known per se
  • the drill string drive unit ie the top drive 38 in the situation shown, can be moved vertically along the mast structure 20 in a manner that is basically known per se.
  • the drill string 24 is rotated during drilling operation in a manner that is basically known per se.
  • the vertical movement of the drill string drive unit takes place in a manner known per se by means of a lifting gear 40 ( figure 4 ) and a basically known pulley system comprising the crown bearing 22 as the top block.
  • a machine that is basically known per se for this purpose is arranged in the production gallery 12 and aligned with the longitudinal axis of the production gallery 12 .
  • a so-called catwalk machine 42 is shown.
  • blow-out preventer 44 is located below the drilling rig 10 above the borehole in a manner known per se.
  • the production tunnel 12 below the drilling rig 10 and in the area of the borehole is correspondingly widened (deepened) like a cellar.
  • the blow-out preventer 44 Similar to the way in which a section extending from the production gallery 12 and extending beyond the edge contour of the production gallery is provided for the blow-out preventer 44, as is shown in the illustration in figure 4 shows - for the elevator 40 an optional outgoing from the production tunnel 12 lateral space provided.
  • the arrangement of the elevator 40 shown here is only exemplary and can also assume alternative positions.
  • FIG. 5 The representations in figure 5 ( Figure 5A , Figure 5B , Figure 5C , Figure 5D ) show a section of the production tunnel 12 and a section of the mast shaft 14 leading from it, as well as a mast structure erecting construction intended for erecting the mast structure 20 in the mast shaft 14 and referred to here and below as erecting construction (erecting unit) 50.
  • the representations in figure 5 also illustrate a method of erecting this erecting structure 50, which may also be referred to as an erecting device.
  • the raising structure 50 comprises two (see Figure 5D ) righting frames 52 aligned side by side and parallel to one another.
  • Each righting frame 52 comprises a guide for segments of the mast structure 20 to be raised by means of the righting frames 52 and, as a guide, guide profiles 54.
  • the guide and the guide profiles 54 located there are subdivided into at least three sections which adjoin one another and function as a continuous guide. Based on the illustrations in Figure 5C and Figure 5D and the viewing direction there of the righting frame 52 or the righting frames 52, these are—seen from approximately bottom left to approximately top right—a horizontal section 56, preferably a horizontal section 56 aligned with a longitudinal axis of the production tunnel 12, an adjoining arc-shaped section and a vertical section 58 adjoining it in turn.
  • the vertical section 58 extends into the mast shaft 14 and with its total height above the ceiling of the production shaft 12 .
  • the vertical section 58 is therefore erected into the mast well 14 . This is shown in the illustrations in Figure 5A and Figure 5B .
  • the representation in Figure 5A shows a snapshot of a righting frame 52 with an initially lowered (horizontally oriented) vertical section 58. Only part of the vertical section 58 to be erected of the righting frame 52 is under the mast shaft 14.
  • the representation in Figure 5B shows the righting frame 52 in a snapshot Figure 5A with a partially erected vertical portion 58. Erecting is done, for example, by means a hydraulic cylinder or the like acting on the one hand on the righting frame 52 and on the other hand on a boom extending from the vertical section 58 or by means of a separate lifting device.
  • FIG. 5C shows the righting frame 52 in a snapshot Figure 5B with an erected vertical section 58.
  • the vertical section 58 adjoins the arcuate section of the guide and the result is a continuous guide with an inlet-side horizontal section 56, an adjoining arcuate section and an in turn adjoining outlet-side vertical section 58.
  • the raising frame 52 is also moved further under the mast shaft 14 to complete the erection of the vertical section 58 .
  • FIG. 5C The situation shown shows that the righting frame 52 has already been partly moved beyond the area with the mast shaft 14.
  • the vertical section 58 protrudes into the mast shaft 14 and a longitudinal axis of the vertical section 58 is aligned with a vertical axis of the mast shaft 14.
  • FIG Figure 5B and Figure 5C it can be seen that the righting frame 52 has been moved "further to the right", ie further under the mast shaft 14 and partly beyond the area with the mast shaft 14 .
  • the representation in Figure 5D shows two righting stands 52 placed next to each other, each with upright vertical sections 58 as in FIG Figure 5C .
  • the representation in Figure 5D also shows a fundamentally optional extension of the horizontal sections 56 in front of the erecting stands 52 and aligned with a longitudinal axis of the production tunnel 12.
  • the representation in Figure 5D (but also other illustrations) also shows an optional crane system in an area above the horizontal sections 56 in front of the righting frames 52. This is attached to the ceiling of the production tunnel 12, for example. means
  • Such a crane system or a similar one can be placed on the horizontal sections 56 in front of the righting frames 52, for example in the production gallery 12 by means of a vehicle or the like that is driving there.
  • a crane system of this type or a similar one can optionally also or alternatively be used in other ways, for example to lower the BOP 44 into the area of the production tunnel 12 that is recessed like a cellar.
  • the designation of the individual sections 56, 58 of the guide as input side and output side refers to a direction of movement of segments of the mast structure 20 when erecting the mast structure 20 along the guide and thus overall in the erecting structure 50.
  • the erection of the mast structure is in figure 6 shown.
  • the representations in figure 6 show snapshots during the erection of the mast structure 20 of a drilling rig 10 according to FIG figure 3 and figure 4 .
  • the mast structure 20 is a "two-legged" mast structure 20 and is formed from individual mast segments 60 which are connected or can be connected to one another.
  • the "two-legged" mast structure 20 is only selected here as an example and can also have other embodiments, in particular a multi-leg mast structure 20 with three or more legs is possible, in which two adjacent legs form a support surface for placement in the erecting structure 50 .
  • the representation in Figure 6A shows a snapshot with a first mast segment 60 placed in the righting structure 50.
  • the mast segment 60 is placed in the area of the horizontal section 56 of the guide profiles 54 of the righting frames 52 (entrance side of the righting structure 50), here even in the area of the extension in front of the horizontal sections 56, for example on the local guide profiles 54.
  • the mast segment 60 placed on the guide profiles 54 includes the crown bearing 22.
  • This mast segment 60 is later the uppermost segment of the mast structure 20 when the mast structure 20 is erected, so that the crown bearing 22 is raised together with the erection of the mast structure 20.
  • the mast structure 20 is erected into the mast shaft 14 and with this erection the crown bearing 22 is also raised into the mast shaft 14 .
  • the crown bearing 22 is located at the top of the mast structure 20, i.e. in the area of the highest point of the mast structure 20.
  • a crown bearing 22 connected to a mast segment 60 is only an option and that erecting the mast structure 20 does not depend on whether a crown bearing 22 is connected to one of the mast segments 60 .
  • the crown bearing 22 is therefore no longer considered for the further description of the erection of the mast structure 20 .
  • a crown bearing 22 connected to a mast segment 60, in particular a crown bearing 22 connected to the first mast segment 60 placed on the erecting structure 50, and a crown bearing 22 raised when the mast structure 20 was erected are always to be read in the further description.
  • FIG. 6B shows a snapshot with a compared to the situation in Figure 6A along the raising structure 50 and the guide profiles 54 of the raising trestles 52, namely a mast segment 60 which is moved further in the direction of the arcuate sections adjoining the horizontal sections 56.
  • This movement takes place automatically or semi-automatically by means of a drive device not shown in the illustrations.
  • a drive device engages - as described above - for example in a pulling or pushing manner on the mast segment 60 and causes the movement along the guide profiles 54 of the righting frames 52 and thus overall along the righting structure 50 are mentioned above.
  • FIG. 6C shows the righting structure 50 and its righting trestles 52 as in FIG Figure 6A and Figure 6B , whereby now on the guide profiles 54 of the raising trestles 52 (and here partly also on the guide profiles 54 of Extension in front of the righting trestles 52) two more mast segments 60 are placed.
  • the previously described in the description of the representation in Figure 6B The aforementioned drive device acts on one of these new mast segments 60, in particular on the last new mast segment 60, and causes it to move along the guide profiles 54 in the direction of the vertical sections 58.
  • the mast segment 60 moved with the drive device pushes each mast segment in front of this mast segment in the direction of movement 60 situated mast segment 60 in front of him.
  • Which new mast segment 60 or which new mast segments 60 in the case of a plurality of new mast segments 60 is or are being moved along the erecting structure 50 by means of the drive device depends on the position of the drive device relative to the erecting structure 50 and also depends, for example, on whether the Mast segments 60 or at least the new mast segments 60 are connected to each other, for example - as shown - are hinged to each other.
  • the drive device which acts on a mast segment 60 placed in the area of the entry side of the erecting structure 50, preferably works in a clocked manner and moves, for example in the area of the entry side, i.e. in the area of the horizontal sections 56, alternately back and forth by a predetermined distance , in particular a section whose length is at least slightly greater than the length of a mast segment 60.
  • Each mast segment 60 comes into the effective range of the drive device as a result of being placed in the erecting structure 50 , is seized by the drive device, for example by a driver moved by the drive device, and is then moved in the direction of the vertical sections 58 .
  • FIG. 6D shows another snapshot during the erection of the mast structure 20 in the mast shaft 14.
  • another mast segment 60 has been erected and brought into a vertical alignment with the vertical axis of the mast shaft 14.
  • Struts 26 emanating from the mast segment 60 can be seen on the first, previously erected mast segment 60 , which brace the mast segment 60 and thus the mast structure 20 as a whole against the mast shaft 14 .
  • These struts 26 ensure that the mast structure 20 remains upright as the mast structure 20 is erected further in the mast shaft 14 and does not lean against the side wall of the mast shaft 14 .
  • the struts 26 support the mast structure 20 when it is erected and/or during subsequent drilling operations.
  • the mast structure 20 can be additionally or alternatively supported in the mast shaft 14 by bracing the mast structure 20 in the mast shaft 14 with steel cables or the like or by means of additional struts (not shown) along the mast structure 20 .
  • additional struts not shown along the mast structure 20 .
  • a group of struts two or more starting from the mast structure 20 and up to the mast shaft wall reaching struts into consideration.
  • Such a group of struts can emanate from each mast segment 60 of the mast structure 20 or from every second or every third or every fourth mast segment 60 of the mast structure 20 .
  • the struts 26 are shown as rigid struts 26 extending radially from a vertical axis of the mast structure 20 and reaching to a section of the side wall of the mast shaft 14, at the free ends of which are intended for contact with the mast shaft 14 a roller or the like is located.
  • Rigid struts 26 in the area of the crown bearing 22 and/or along the entire mast structure 20 with rollers or the like at their ends can be considered for a cylindrical or at least essentially cylindrical mast shaft 14, at least for a mast shaft 14, its geometry and its dimensions are known and do not change significantly along its vertical axis.
  • each strut 26 is then matched to the respective distance from the starting point of the strut 26 on the mast segment 60 to the mast shaft wall.
  • the length is of course determined in the direction of the intended orientation of the strut 26 in each case.
  • a roller or the like at the end of a strut 26 dimensioned in this way is preferably resiliently or elastically mounted in some other suitable manner for the purpose of tolerance compensation.
  • a waiver of the struts 26 (in the area of the crown bearing 22 and/or along the entire mast structure 20) is also conceivable.
  • the mast structure 20 is designed to be free-standing in the mast shaft 14 .
  • a downhole drilling rig 10 having a free-standing mast structure 20 is contemplated as encompassed by the description herein and any mention of a mast structure 20 erected in mast shaft 14 includes one supported in mast shaft 14 by struts 26 or the like and/or one by means of bracing or the like to read a mast structure 20 fixed in the mast shaft 14 and/or a free-standing mast structure.
  • the struts 26 struts 26 in the area of the crown bearing and/or struts 26 along the entire mast structure 20—can be automatically telescoped along their longitudinal axis.
  • the automatic telescoping takes place, for example, by means of a control which processes a signal from an inclination sensor (not shown) on the mast structure 20, in particular an inclination sensor on that mast segment 60 from which the respective strut 26 originates.
  • Automatic telescoping is advantageous if the mast shaft wall has an irregular surface. If such a strut 26 comes into contact with its free end with an inwardly curved section of the mast shaft wall, the strut 26 with its current length pushes the mast structure 20 to a certain extent to the side, so that it becomes inclined with respect to the vertical. This inclination can be detected by means of the inclination sensor and a sensor signal encoding the resulting inclination can be used to automatically adjust the length of the strut 26 . In the event of contact with an inwardly curved section of the mast shaft wall, this regulation leads to a shortening of the length of the strut 26. The lateral pressure on the mast structure 20 due to the strut 26 previously being too long for this section of the mast shaft 14 thus disappears.
  • such a regulation can also be superimposed with an automatic detection of a continuously existing contact of the free end of each strut 26 with the mast shaft wall.
  • a roller that is, for example, spring-mounted at the end of a strut 26 is connected to a sensor, for example a button, placed along the spring travel.
  • the sensor for example a button
  • FIG. 6E , Figure 6F and Figure 6G show further snapshots during the erection of the mast structure 20 by means of the erection construction 50 and into the mast shaft 14.
  • the representation in Figure 6G 12 shows a mast structure 20 having a height suitable for drilling operations (a height adapted to the length of drill string members 34 intended for use in drilling operations).
  • This height is achieved in that, when the mast structure 20 is erected by means of the erecting structure 50, mast segments 60 are fed to it on its input side, which push previously supplied mast segments 60 in front of them in the erecting structure 50, so that mast segments 60 that were originally supplied horizontally by means of the erecting structure 50 in Area of the output side are erected (are brought into alignment with the vertical axis of the mast shaft s14 orientation) and leave the erecting structure 50 there and erected mast segments 60 are raised into the mast shaft 14 inside.
  • a top drive 38 is also already shown in the mast structure 20 .
  • This hangs in a manner known per se on the pulley system emanating from the crown bearing 22 and is guided by the mast structure 20 (function of the mast structure 20 as a torque support and function of the mast structure 20 for guiding and centering the topdrive 38 above the borehole).
  • the mast structure 20 is designed, for example, with opposite and facing profiles, for example U-profiles. Rollers and/or sliding shoes or the like running from the top drive 38 run in such profiles.
  • the top drive 38 is thus vertically movable along the mast structure 20 and in the profiles there (in a manner which is basically known per se).
  • an upper end of the mast shaft 14 is shown as a disk.
  • This disk represents—schematically simplified—a closure of the mast shaft 14 to the surface (a closure of the mast shaft to the area above ground).
  • This disk is shown with an opening.
  • This opening represents - also schematically simplified - a ventilation shaft 16 (not designated in the figures mentioned; see, for example 1 ).
  • FIG 7 shows an enlargement of the upper end of a mast structure 20 erected by means of the erecting structure 50 and according to the method described above.
  • a mast segment 60 here a mast segment 60 with the crown bearing 22, forms the upper end of the mast structure 20.
  • support the mast structure 20 shows a configuration with exactly three struts 26 in the mast shaft 14 (during the drilling operation and beforehand when erecting the mast structure 20).
  • One of these struts 26 is oriented on one side of the plane defined by the mast structure 20 transverse to this plane.
  • the invention relates to an underground drilling rig 10 (drilling rig 10 for deep drilling underground) and a method for setting it up.
  • a crown bearing 22 of the drilling rig 10 is raised into a vertical shaft (mast shaft 14) extending from the installation site (production tunnel 12) (raised starting from the production tunnel 12 into the tower shaft 14; i.e. "from bottom to top ").
  • This lifting takes place either alone, in that only the crown bearing 22 in the mast shaft 14 is raised, or in that the crown bearing 22 is raised by means of the mast structure 20 when erecting a mast structure 20 of the drilling rig.
  • one embodiment of the method provides an erecting construction 50, which takes into account the fact that the mast structure 20 cannot be brought upright to the installation site of the drilling rig 10 in the production tunnel 12 and rather only assembled on site (underground). must.
  • the mast structure 20 is erected starting from the production tunnel 12 into the vertical mast shaft 14, ie "from the bottom up”.
  • the invention also relates to this erecting construction 50, a method for its operation, i.e.
  • the mast structure 20 can carry and/or lift a crown bearing 22.
  • a drilling rig 10 with such a mast structure 20 and without a crown bearing 22 is also possible.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine im Folgenden als Untertage-Bohranlage bezeichnete, unter Tage errichtete und unter Tage betriebene Bohranlage sowie ein Verfahren zu deren Errichtung.
  • Bohranlagen, nämlich Bohranlagen zum Abteufen von Tiefbohrungen auf Kohlenwasserstofflagerstätten oder zur Erschließung von Geothermie sind grundsätzlich an sich bekannt. Solche Bohranlagen werden herkömmlich als Landbohranlagen oder als sogenannte Offshore-Bohranlagen ausgeführt. Aus der US 2,331,072 , der US 2,989,294 , der US 8,343,132 und der EP 2 245 256 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abteufen einer Tiefbohrung unter Tage bekannt. Ein Betrieb einer Bohranlage unter Tage hat den Vorteil, dass die Bohranlage optisch und akustisch über Tage nicht in Erscheinung tritt und die Bohranlage über Tage keinen Platz benötigt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind für die Errichtung der Bohranlage an der Position der Tiefbohrung keinerlei bauliche Maßnahmen über Tage erforderlich.
  • Zur Errichtung der im Folgenden mitunter kurz als Bohranlage bezeichneten Untertage-Bohranlage unter Tage wird ein Stollen in das Gebirge getrieben. Der Ausdruck "Gebirge" ist dabei im Sinne der sogenannten Bergmannssprache zu verstehen und bezeichnet das Material der Erdkruste, insbesondere Gestein, in das Bergwerke (Schächte, Stollen etc.) getrieben werden. Der zur Errichtung der Bohranlage in das Gebirge getriebene Stollen umfasst zumindest einen horizontalen Abschnitt oder zumindest im Wesentlichen horizontalen Abschnitt. Dieser wird im Folgenden als Produktionsstollen bezeichnet. Von diesem Produktionsstollen geht ein vertikaler Schacht ab. Dieser wird im Folgenden als Mastschacht bezeichnet. Bei dem Mastschacht handelt es sich bevorzugt, aber nicht notwendig, um einen Blindschacht, also einen nicht bis zur Oberfläche reichenden Schacht. Die Errichtung der Bohranlage erfolgt im Produktionsstollen und unterhalb des Mastschachts sowie zum Teil in den Mastschacht hinein. Der Produktionsstollen und der Mastschacht sowie deren Erstellung sind nicht Gegenstand der hier vorgestellten Neuerung.
  • Die Neuerung ist ein Verfahren zum Errichten einer Bohranlage (Untertage-Bohranlage) in einem solchen Produktionsstollen und im Bereich eines dortigen Mastschachts sowie eine nach dem Verfahren errichtete Bohranlage (Untertage-Bohranlage).
  • Das gegenständliche Verfahren ist ein Verfahren zum Errichten einer Bohranlage (Untertage-Bohranlage) zum Abteufen von im Folgenden mitunter kurz als Bohrungen bezeichneten Tiefbohrungen, nämlich Tiefbohrungen auf Kohlenwasserstofflagerstätten oder zur Erschließung von Geothermie oder anderen Wertstoffen oder Tiefbohrungen zu Forschungszwecken, in einem zum Beispiel mittels einer Tunnelbohrmaschine in ein Gebirge getriebenen Stollen. Der Stollen umfasst einen horizontalen oder zumindest im Wesentlichen horizontalen Abschnitt. Dieser wird hier und im Folgenden zur Unterscheidung als Produktionsstollen bezeichnet. Der Produktionsstollen oder zumindest ein Abschnitt des Produktionsstollens fungiert beim Errichten der Bohranlage und beim späteren Bohrbetrieb als Produktionsstrecke. Die Begriffe "horizontaler Abschnitt des Stollens", "Produktionsstollen" und "Produktionsstrecke" bezeichnen dasselbe. Von dem Produktionsstollen geht ein vertikaler Abschnitt / ein vertikaler Schacht ab. Dieser wird hier und im Folgenden und zur Unterscheidung von dem Produktionsstollen als Mastschacht bezeichnet.
  • Bereits jetzt sei darauf hingewiesen, dass in der hier vorgelegten Beschreibung und den Ansprüchen Begriffe und Richtungsangaben wie "horizontal", "vertikal", "parallel", "fluchtend" und dergleichen stets als "horizontal oder zumindest im Wesentlichen horizontal", "vertikal oder zumindest im Wesentlichen vertikal" und so weiter zu lesen sind. Auf eine exakt horizontale oder eine exakt vertikale Orientierung oder eine exakt parallele oder eine exakt fluchtende Ausrichtung und so weiter kommt es bei der hier vorgeschlagenen Neuerung nicht an. Deshalb sind auch nur näherungsweise horizontale, vertikale, parallele, fluchtende und so weiter Ausrichtungen oder Orientierungen ausreichend. Im Interesse einer besseren Lesbarkeit der nachfolgenden Beschreibung wird diese mit kurzen Richtungs- und Orientierungsangaben, nämlich "horizontal", "vertikal", "parallel" und dergleichen fortgesetzt, wobei stets die oben formulierte allgemeine Form gemeint und entsprechend mitzulesen ist.
  • Das Errichten der Bohranlage (Untertage-Bohranlage) nach dem hier vorgeschlagenen Ansatz erfolgt im Produktionsstollen und im Bereich des dortigen Mastschachts. Im Mastschacht erfolgt beim Betrieb der Bohranlage die grundsätzlich an sich bekannte Handhabung von Bohrgestängeelementen. Zur Handhabung von Bohrgestängeelementen gehören das Verbinden von Bohrgestängeelementen mit dem Bohrstrang beim sogenannten Einbauen eines Bohrstrangs und das Lösen von Bohrgestängeelementen vom Bohrstrang beim sogenannten Ausbauen eines Bohrstrangs. Der Bohrbetrieb der Bohranlage erfolgt unter Tage grundsätzlich in der von Landbohranlagen oder Offshore-Bohranlagen bekannten Art und Weise und bedarf entsprechend hier keiner näheren Beschreibung. Zur allgemeinen Orientierung sei angemerkt, dass das Anheben oder Absenken des Bohrstrangs im Bohrloch in dem Mastschacht unter Tage bewirkt wird und dass eine Längsachse des Bohrstrangs oberhalb der Sohle des Produktionsstollens parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Hochachse/Vertikalachse des Mastschachts ist. Das hier vorgeschlagene Verfahren zum Errichten oder beim Errichten der Bohranlage (Untertage-Bohranlage) umfasst bei einer nicht beanspruchten Variante zumindest die folgenden Verfahrensschritte:
    • Anheben eines Kronenlagers der Bohranlage aus dem Produktionsstollen und in den Mastschacht sowie
    • vertikales Fixieren des Kronenlagers im Mastschacht in einem Abstand von einer Decke des Produktionsstollens,
    • wobei der Abstand zumindest der Länge mindestens einer Bohrstange der Bohranlage entspricht.
  • Diese Variante bezieht sich auf eine Bohranlage (Untertage-Bohranlage), bei der das Anheben und Absenken des Bohrstrangs mittels eines zur Bohranlage gehörenden Hebewerks und eines Flaschenzugsystems erfolgt. Zu dem Flaschenzugsystem gehören bei einer Bohranlage das Kronenlager und ein dortiger Kronenblock sowie ein unter dem Kronenblock hängender und vertikal beweglicher Block, der sogenannte travelling block. Der Kronenblock und der travelling block fungieren als Oberflasche bzw. Unterflasche des Flaschenzugsystems. Dies gilt bei einer entsprechenden Variante auch für die hier vorgeschlagene Bohranlage (Untertage-Bohranlage). An der Unterflasche hängt mittelbar oder unmittelbar der Bohrstrang. Das Kronenlager muss sich in einer gewissen Höhe über dem sogenannten drillfloor befinden, damit oberhalb des drillfloor eine übliche Handhabung von Bohrstangen oder Bohrgestängezügen - hier und im Folgenden zusammenfassend als Bohrgestängeelement oder Bohrgestängeelemente bezeichnet - beim Ein- und Ausbauen des Bohrstrangs möglich ist. Bei einer funktionalen Angabe der Höhe des Kronenlagers über dem drillfloor kann diese auf die zur Verwendung beim Bohrbetrieb vorgesehenen Bohrgestängeelemente, nämlich eine einzelne Bohrstange (sog. single) oder zu Bohrgestängezügen kombinierte Bohrstangen (sogenannte doubles, triples etc.) bezogen werden: Danach ist der Abstand (Höhe) des Kronenlagers vom drillfloor zumindest so groß, dass zwischen drillfloor und Kronenlager jeweils eines der bei der Bohranlage zur Verwendung vorgesehenen Bohrgestängeelemente, die jeweilige Antriebseinrichtung zum Drehen des Bohrstrangs (Bohrstrangantriebseinheit), bei einer Bohranlage mit einem sogenannten topdrive also der topdrive, sowie das Flaschenzugsystem Platz finden. Tatsächlich ist der Abstand noch um eine Sicherheits- und Beweglichkeitsmarge (ein Sicherheits- und Beweglichkeitsmaß) größer, um eine Beweglichkeit der genannten Einheiten über dem drillfloor zu ermöglichen. Diese Verhältnisse (notwendiger Abstand des Kronenlagers vom drillfloor) gelten auch bei der hier vorgeschlagenen Bohranlage (Untertage-Bohranlage). Bei bisherigen Bohranlagen (Landbohranlage, Offshore-Bohranlage) wird die notwendige Höhe des Kronenlagers mittels eines Bohrmasts (derrick) erreicht. Der Bohrmast nimmt auch die Kräfte (Gewicht des Bohrstrangs) auf, die beim Bohren auf das Kronenlager wirken und der Bohrmast leitet die auftretenden Kräfte mittelbar oder unmittelbar in den Untergrund im Bereich der Bohranlage. Bei einer Untertage-Bohranlage ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten für eine Ableitung dieser Kräfte. Bei einer Untertage-Bohranlage kann - wie bei bisherigen Bohranlagen - ein Mast (oder Derrick) zur Ableitung dieser Kräfte verwendet werden. Der Mast (weiter unten als Maststruktur bezeichnet) wird dann in dem Mastschacht errichtet und es ergeben sich grundsätzlich die Verhältnisse wie bei bisherigen Bohranlagen. Allerdings brauchen zum Beispiel Windlasten und dergleichen nicht berücksichtigt werden, sodass bei der Untertage-Bohranlage der Mast statisch entsprechend einfacher ausgeführt werden kann. Da der Mast sich entlang des Mastschachtes abstützen kann, ist auch ein Betrieb mit längeren Bohrgestängezügen (Vierfach- oder Fünffachzüge) möglich. Dadurch ist vorteilhaft eine Verkleinerung der sogenannten Setbackfläche möglich. Eine Verkleinerung der Setbackfläche ist speziell in einem engen Mastschacht vorteilhaft. Längere Bohrgestängezüge sind auch für die sogenannte Tripgeschwindigkeit vorteilhaft. Wesentlich ist aber, dass bei einer Untertage-Bohranlage erstmals die Möglichkeit besteht, auf einen Mast zur Aufnahme der am Kronenlager angreifenden Kräfte zu verzichten. Dafür wird das Kronenlager zum Beispiel im Mastschacht selbst fixiert, nämlich grundsätzlich auf derselben Höhe wie bei einer Verwendung eines Bohrmasts, und es wird insoweit bezüglich des notwendigen Abstands des Kronenlagers zum drillfloor (Höhe des Kronenlagers über dem drillfloor) auf die obigen Ausführungen verwiesen. Die Ableitung der auf das Kronenlager wirkenden Kräfte erfolgt bei einer solchen Anbringung im Mastschacht in die Mastschachtwand und das umgebende Gebirge; der Mastschacht fungiert gewissermaßen als Mast. Eine nochmals weitere Möglichkeit besteht darin, das Kronenlager im Mastschacht gewissermaßen aufzuhängen. Dann werden die auf das Kronenlager wirkenden Kräfte von der Aufhängung des Kronenlagers aufgenommen. Die Aufhängung (zumindest ein Stahlseil oder dergleichen) reicht dabei vom Kronenlager zur Oberfläche (über Tage) und die Aufhängung kann dabei zum Beispiel durch einen vom Mastschacht ausgehenden Bewetterungsschacht oder dergleichen führen. Über Tage endet die Aufhängung zum Beispiel in einem dortigen Fundament. Alternativ kann das Kronenlager auch an der Decke des Mastschachtes abgehangen werden.
  • Jede der beiden skizzierten Varianten (Fixierung des Kronenlagers im Mastschacht zur Ableitung der Kräfte in die Mastschachtwand; Aufhängung des Kronenlagers im Mastschacht und Aufnahme der Kräfte durch die Aufhängung des Kronenlagers) gehört - als grundsätzlich optionaler Teilaspekt - zur hier vorgeschlagenen Neuerung. Beide Varianten können auch kombiniert werden und auch eine solche Kombination gehört - als grundsätzlich optionaler Teilaspekt - zur hier vorgeschlagenen Neuerung.
  • Bei dem hier vorgeschlagenen oben skizzierten Verfahren zum Errichten einer Bohranlage (Untertage-Bohranlage) steht die Anbringung des Kronenlagers in der notwendigen Höhe, also in einem notwendigen Abstand vom drillfloor einer bereits bestehenden oder gegebenenfalls später errichteten Unterkonstruktion der Bohranlage, im Vordergrund. Aufgrund der ebenfalls oben skizzierten Möglichkeiten der Anbringung des Kronenlagers auch ohne einen Bohrmast tritt dabei die eventuelle Errichtung eines Bohrmasts in den Hintergrund und die Errichtung eines Bohrmasts erfolgt nur optional. Im Falle der Errichtung eines Bohrmasts erfolgt diese bevorzugt zusammen mit dem Anheben des Kronenlagers im Mastschacht oder als anschließender Verfahrensabschnitt nach dem Anheben des Kronenlagers im Mastschacht.
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird das Kronenlager aus dem Produktionsstollen in den Mastschacht angehoben. Beim Erreichen der notwendigen Höhe (notwendiger Abstand vom drillfloor wie oben beschrieben) wird das Kronenlager im Mastschacht fixiert. Die Fixierung ist zumindest eine vertikale Fixierung (Fixierung in Richtung der Hochachse des Mastschachts). Die vertikale Fixierung erfolgt in einem Abstand von einer Decke des Produktionsstollens. Dieser Abstand entspricht zumindest der Länge mindestens einer Bohrstange der Bohranlage.
  • Der auf die Decke des Produktionsstollens bezogene Abstand, also die auf die Decke des Produktionsstollens bezogene Höhe des Kronenlagers im Mastschacht, ist eine Definition der Höhe ohne Bezug auf den gegebenenfalls erst später entstehenden drillfloor der Bohranlage. Die Ebene des drillfloor wird im Produktionsstollen zwischen der Sohle des Produktionsstollens und dessen Decke liegen. Beim Ein- und Ausbauen des Bohrstrangs wird jeweils mindestens eine Bohrstange bewegt, also mit dem Bohrstrang verbunden oder vom Bohrstrang gelöst, beides jeweils mit einer vertikalen Orientierung der mindestens einen Bohrstange. Selbst bei einem deutlich unterhalb der Decke des Produktionsstollens liegenden drillfloor ist die Definition des Abstands des Kronenlagers von der Decke des Produktionsstollen (die Höhe des Kronenlagers über der Decke des Produktionsstollens) mit Bezug auf die Länge mindestens einer Bohrstange der Bohranlage korrekt, denn die Höhe entspricht zumindest der Länge mindestens einer Bohrstange. Die Höhe kann also nach der Definition auch größer als die Länge genau einer Bohrstange sein, zum Beispiel wenn die Verwendung sogenannter doubles (zwei Bohrstangen; ein zwei Bohrstangen umfassender Bohrgestängezug) oder triples (drei Bohrstangen; ein drei Bohrstangen umfassender Bohrgestängezug) usw. (Bohrgestängezüge mit mehr als drei Bohrstangen) vorgesehen ist. Die Höhe kann aber auch aus dem Grunde größer als die Länge mindestens einer Bohrstange sein, damit Platz für ein Flaschenzugsystem und zum Beispiel einen topdrive bleibt. Dieser benötigten zusätzlichen vertikalen Höhe des Kronenlagers über die aufgrund der Länge der mindestens einen Bohrstange benötigte Höhe hinaus wird durch die Definition des Abstands von der Decke des Produktionsstollens (Höhe des Kronenlagers über der Decke des Produktionsstollens) mit dem Wort "zumindest" Rechnung getragen - "zumindest der Länge [...] einer Bohrstange". Eine exakte Definition der benötigten Höhe des Kronenlagers (entweder über der Decke des Produktionsstollens oder über der Ebene des drillfloor) ist für jede beliebige Variante einer Untertage-Bohranlage nicht möglich und die konkrete Höhe hängt zum Beispiel davon ab, ob zum Drehen des Bohrstrangs ein topdrive oder eine andere Bohrstrangantriebseinheit verwendet wird, wie groß der minimale Abstand zwischen der Oberflasche (Kronenlager/Kronenblock) und der Unterflasche (travelling block) des Flaschenzugsystems, an welchem zum Beispiel der topdrive hängt, ist und so weiter.
  • Das Anheben des Kronenlagers im Mastschacht kann zum Beispiel mit im Mastschacht sowie in einem an den Mastschacht anschließenden Bewetterungsschacht geführten Seilen und einem über Tage platzierten Hebewerk oder einer anderen Zug- bzw. Hebeeinheit erfolgen. Alternative, grundsätzlich optionale Möglichkeiten zum Anheben des Kronenlagers im Mastschacht sind weiter unten beschrieben.
  • Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass dieses vor dem Verfahrensschritt des Anhebens des Kronenlagers im Mastschacht noch den Verfahrensschritt des Errichtens einer Aufrichtekonstruktion im Produktionsstollen und unterhalb des Mastschachts umfasst. Das Anheben des Kronenlagers erfolgt dann ausgehend von der Aufrichtekonstruktion und in den Mastschacht. Die Aufrichtekonstruktion schafft definierte und sichere Verhältnisse für die Positionierung des Kronenlagers vor dem Anheben und beim Anheben.
  • Der Vorteil der vorgeschlagenen Neuerung besteht in der grundsätzlichen Möglichkeit einer Errichtung einer Bohranlage unter Tage und der einfachen Möglichkeit einer Errichtung einer solchen Bohranlage durch Platzierung des Kronenlagers der Bohranlage in dem von dem Produktionsstollen ausgehenden vertikalen Mastschacht. Im Anschluss an das hier vorgeschlagene Anheben und Fixieren des Kronenlagers im Mastschacht erfolgt eine Fortsetzung der Errichtung der Bohranlage mit im Wesentlichen grundsätzlich an sich (von Landbohranlagen oder Offshore-Bohranlagen) bekannten Verfahrensschritten.
  • Oben war darauf hingewiesen worden, dass ein Flaschenzugsystem bei einer Bohranlage (Untertage-Bohranlage) nur eine Möglichkeit zum Anheben und Absenken des Bohrstrangs ist. Eine weitere Variante des hier vorgeschlagenen Verfahrens zum Errichten einer Bohranlage (Untertage-Bohranlage), bezieht sich auf eine Bohranlage, bei der das Anheben und Absenken des Bohrstrangs ohne Hebewerk und Flaschenzugsystem erfolgt. Dann wird eine Antriebseinrichtung zum Drehen des Bohrstrangs (Bohrstrangantriebseinheit), also zum Beispiel ein topdrive, mittels einer Antriebseinrichtung und/oder einer Hebeeinrichtung vertikal bewegt. Als Antriebseinrichtung für die Vertikalbewegung der Bohrstrangantriebseinheit kommt zum Beispiel ein Zahnstangenantrieb oder ein elektromagnetischer Linearantrieb in Betracht. Als Hebeeinrichtung für die Vertikalbewegung der Bohrstrangantriebseinheit kommt zum Beispiel ein Hydraulikzylinder, insbesondere ein teleskopierbarer Hydraulikzylinder, in Betracht. Solche Antriebs- oder Hebeeinrichtungen sowie die beim Bohrbetrieb resultierenden Bewegungsabläufe bei der Vertikalbewegung der jeweiligen Bohrstrangantriebseinheit sind für sich genommen an sich bekannt, so dass hier keine weitere Erläuterung notwendig ist und auf den Stand der Technik verwiesen wird.
  • Weil eine solche Bohranlage (Untertage-Bohranlage) ohne Flaschenzugsystem kein Kronenlager benötigt, kann das Verfahren zum Errichten einer solchen Bohranlage unter Tage nicht mit Bezug auf ein Kronenlager definiert werden. Bei einer solchen, zum Abteufen von Tiefbohrungen der weiter oben genannten Art bestimmten Bohranlage zeichnet sich das Verfahren zu deren Errichtung in einem in ein Gebirge getriebenen Stollen, welcher einen als Produktionsstollen und Produktionsstrecke fungierenden horizontalen Abschnitt umfasst, von dem als Mastschacht ein vertikaler Abschnitt abgeht, dadurch aus, dass mittels einer Aufrichtekonstruktion im Produktionsstollen und ausgehend vom Produktionsstollen eine Maststruktur (Bohrmaststruktur) in dem Mastschacht und vom Produktionsstollen in den Mastschacht hinein (also gewissermaßen "von unten nach oben") errichtet wird und dass die Maststruktur eine Mehrzahl von mittels der Aufrichtekonstruktion sukzessive aufrichtbaren / aufgerichteten Mastsegmenten umfasst. Die Aufrichtekonstruktion befindet sich im Produktionsstollen und wird dort - in einem einleitenden und optional zu dem hier vorgeschlagenen Verfahren gehörigen Verfahrensschritt - zum Beispiel auf der Sohle des Produktionsstollens errichtet. Die Maststruktur umfasst die Mehrzahl von Mastsegmenten als miteinander verbundene oder miteinander verbindbare Mastsegmente. Bei miteinander verbundenen Mastsegmenten sind diese bereits beim Errichten der Maststruktur miteinander verbunden, zum Beispiel gelenkig miteinander verbunden. Bei miteinander verbindbaren Mastsegmenten werden diese spätestens nach dem Errichten der Maststruktur miteinander verbunden. Die Maststruktur fungiert als Führung und als Drehmomentstütze für eine Bohrstrangantriebseinheit, also zum Beispiel für einen topdrive.
  • Die Maststruktur kann in grundsätzlich optionaler Art und Weise ein Kronenlager tragen. Das Kronenlager, der dortige Kronenblock sowie der sogenannte travelling block und das damit gebildete Flaschenzugsystem fungieren dann als Hebeeinrichtung für die jeweilige Bohrstrangantriebseinheit. Bei einer entsprechenden, grundsätzlich optionalen, vorteilhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Errichten einer Bohranlage (Untertage-Bohranlage) mit einer solchen Maststruktur und mittels einer Aufrichtekonstruktion ist vorgesehen, dass im Rahmen des Verfahrens einerseits das Anheben des Kronenlagers im Mastschacht und das vertikale Fixieren des Kronenlagers sowie andererseits die Errichtung der Maststruktur im Mastschacht erfolgt. Das Anheben des Kronenlagers kann im Zuge der Errichtung der Maststruktur und mittels der Maststruktur erfolgen, derart, dass die Maststruktur das Kronenlager trägt und beim Anheben der Maststruktur in den Mastschacht auch das Anheben des Kronenlagers erfolgt. Das Anheben des Kronenlagers und das Anheben der Maststruktur in den Mastschacht können auch unabhängig voneinander erfolgen. Dann wird zunächst das Kronenlager im Mastschacht angehoben und dort vertikal fixiert und daraufhin erfolgt das Anheben der Maststruktur in den Mastschacht. Anschließend können das Kronenlager und die Maststruktur miteinander verbunden werden. Wenn das Kronenlager mittels der Maststruktur angehoben wird und entsprechend von Anfang an mit der Maststruktur verbunden ist oder wenn das Kronenlager unabhängig von der Maststruktur in dem Mastschacht angehoben wird und erst nach dem Errichten der Maststruktur eine Verbindung des Kronenlagers mit der Maststruktur erfolgt, bewirkt die Verbindung von Kronenlager und Maststruktur jedenfalls, dass die Maststruktur zumindest einen Teil der später beim Bohrbetrieb auf das Kronenlager wirkenden Kräfte aufnimmt. Darüber hinaus fungiert die Maststruktur als Führung und/oder als Drehmomentstütze für die jeweilige Bohrstrangantriebseinheit. Das Kronenlager und die Maststruktur können auch unabhängig voneinander bleiben, sodass - wie oben beschrieben - die beim Bohrbetrieb auf das Kronenlager wirkenden Kräfte zum Beispiel in die Mastschachtwand abgeleitet werden. Die Maststruktur fungiert dann im Wesentlichen nur als Führung und/oder als Drehmomentstütze für die jeweilige Bohrstrangantriebseinheit.
  • Auch hier besteht der Vorteil der vorgeschlagenen Neuerung in der grundsätzlichen Möglichkeit einer Errichtung einer Bohranlage unter Tage und der einfachen Möglichkeit einer Errichtung einer solchen Bohranlage durch Errichtung einer mehrere Mastsegmente umfassenden Maststruktur in dem von dem Produktionsstollen ausgehenden vertikalen Mastschacht. Auch hier erfolgt im Anschluss an die hier vorgeschlagene Errichtung der Maststruktur im Mastschacht eine Fortsetzung der Errichtung der Bohranlage mit im Wesentlichen grundsätzlich an sich bekannten (von Landbohranlagen oder Offshore-Bohranlagen) bekannten Verfahrensschritten.
  • Aus der eingangs genannten US 8,343,132 ist ein Verfahren zum Errichten einer Bohranlage bekannt. Das Errichten der Bohranlage erfolgt dort allerdings - im Gegensatz zu dem Vorschlag gemäß der hier vorgelegten Beschreibung - über Tage und nicht "von unten nach oben", sondern mittels einer Art Aufzug. Bei der US 8,343,132 wird beim Errichten der dortigen Maststruktur diese mittels des jeweils durch den Aufzug beweglichen Mastsegments angehoben und ein nachfolgendes Mastsegment hängt unter dem mittels des Aufzugs beweglichen Mastsegment und die gesamte Maststruktur wird zusammen mit dem daran hängenden Mastsegment auf ein nächstfolgendes Mastsegment abgesenkt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist. Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass das hier angegebene Verfahren auch entsprechend der abhängigen Vorrichtungsansprüche weitergebildet sein kann und umgekehrt.
  • Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Errichten einer Bohranlage (Untertage-Bohranlage) unter Tage, welches auch die Errichtung einer Maststruktur umfasst, ist vorgesehen, dass der Aufrichtekonstruktion an einer Eingangsseite der Aufrichtekonstruktion sukzessive Mastsegmente in einer horizontalen Ausrichtung zugeführt werden, dass mittels der Aufrichtekonstruktion im Bereich einer Ausgangsseite der Aufrichtekonstruktion jeweils zumindest ein Mastsegment in eine vertikale Ausrichtung in den Mastschacht hinein oder zumindest in den Mastschacht hineinweisend aufgerichtet wird und dass beim eingangsseitigen Zuführen weiterer Mastsegmente ausgangsseitig das oder jedes bereits vertikal aufgerichtete Mastsegment in den Mastschacht hinein angehoben wird.
  • Die Anzahl der an der Eingangsseite insgesamt sukzessive zugeführten Mastsegmente hängt selbstverständlich von der gewünschten Höhe der Maststruktur ab und bei einer Höhe einer Maststruktur für eine Bohranlage werden der Aufrichtekonstruktion zum Beispiel sukzessive sechs Mastsegmente zugeführt und bei einer Höhe der Maststruktur für eine andere Bohranlage werden der Aufrichtekonstruktion zum Beispiel acht oder neun Mastsegmente zugeführt. Die genannten Zahlenwerte sind ausdrücklich nur als Beispiele zu verstehen.
  • Ein erstes der Aufrichtekonstruktion zugeführtes Mastsegment wird mittels der Aufrichtekonstruktion aufgerichtet und verbleibt zunächst in der aufgerichteten Ausrichtung in/an der Aufrichtekonstruktion. Ein zweites der Aufrichtekonstruktion zugeführtes Mastsegment kommt spätestens beim Aufrichten mit dem ersten, bereits aufgerichteten Mastsegment in Kontakt und verdrängt dieses gewissermaßen aus dessen bisheriger Position. Diese Verdrängung führt dazu, dass das erste, bereits vertikal aufgerichtete Mastsegment in den Mastschacht hinein angehoben wird. Dieses wiederholt sich beim sukzessiven Zuführen weiterer Mastsegmente und im Zuge von deren Aufrichtung mittels der Aufrichtekonstruktion.
  • Bei einer ersten Variante dieser Ausführungsform des Verfahrens schiebt gewissermaßen ein der Aufrichtekonstruktion neu zugeführtes Mastsegment alle der Aufrichtekonstruktion zuvor zugeführten Mastsegmente in der Aufrichtekonstruktion vor sich her und bewirkt, dass diese - soweit sie bereits aufgerichtet sind - in den Mastschacht hinein angehoben werden. Dafür ist eine Antriebsvorrichtung vorgesehen, welche temporär an demjenigen Mastsegment angreift, welches alle anderen, der Aufrichtekonstruktion zuvor zugeführten Mastsegmente vor sich her schiebt. Die Aufrichtekonstruktion fungiert dabei als Führung des oder jedes Mastsegments oder für das oder jedes Mastsegment und fungiert für die Mastsegmente wie ein Schienensystem oder nach Art eines Schienensystems. Der Vorgang wiederholt sich, bis alle Mastsegmente in den Mastschacht hinein angehoben sind.
  • Die Antriebsvorrichtung kann selbst schiebend wirken und ist dann zum Beispiel in Form eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders realisiert. Genauso kommt eine Realisierung mit einem Zahnstangenantrieb oder dergleichen in Betracht. Die Antriebsvorrichtung kann alternativ ziehend wirken. Auch dann kommt eine Realisierung der Antriebsvorrichtung in Form eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders, eines Zahnstangenantriebs, eines Flaschenzugsystems oder dergleichen in Betracht.
  • Bei einer zweiten Variante dieser Ausführungsform des Verfahrens wird das oder jedes mittels der Aufrichtekonstruktion bereits aufgerichtete Mastsegment mittels einer Hebeeinrichtung angehoben. Als Hebeeinrichtung fungiert zum Beispiel ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, ein Zahnstangenantrieb, ein Flaschenzugsystem oder dergleichen. Die Hebeeinrichtung greift an dem mittels der Aufrichtekonstruktion aufgerichteten Mastsegment oder den letzten mittels der Aufrichtekonstruktion aufgerichteten Mastsegment an. Im ersten Fall hebt die Hebeeinrichtung dieses Mastsegment an. Im letzteren Fall hebt die Hebeeinrichtung eine Mehrzahl von Mastsegmenten an, nämlich alle mittels der Aufrichtekonstruktion aufgerichtete Mastsegmente.
  • Das Anheben mittels der Hebeeinrichtung erfolgt so weit, bis unterhalb des oder jedes auf diese Weise angehobenen Mastsegments Platz für die Aufrichtung eines weiteren Mastsegments mittels der Aufrichtekonstruktion entsteht. Dann wird das neu aufgerichtete Mastsegment in der Aufrichtekonstruktion fixiert. Dieses schließt zum Beispiel unmittelbar an das oder jedes zuvor angehobene Mastsegment an und trägt dieses in der fixierten Konfiguration und mittels der Aufrichtekonstruktion. Dann kann die Hebeeinrichtung außer Eingriff mit dem oder jedem zuvor angehobenen Mastsegment gebracht und zum Beispiel in eine Ausgangsposition gebracht werden. Alternativ wird das oder jedes zuvor angehobene Mastsegment mittels der Hebeeinrichtung auf das in der Aufrichtekonstruktion fixierte Mastsegment abgesenkt, so dass im Zuge des Absenkens eine Lastübergabe an das in der Aufrichtekonstruktion fixierte Mastsegment und die Aufrichtekonstruktion erfolgt. Auch dann kann die Hebeeinrichtung außer Eingriff mit dem oder jedem zuvor angehobenen und anschließend abgesenkten Mastsegment gebracht und zum Beispiel in eine Ausgangsposition gebracht werden.
  • Anschließend kann das neu aufgerichtete Mastsegment mittels der Hebeeinrichtung zusammen mit dem oder jedem zuvor bereits angehobenen Mastsegment angehoben werden und der Vorgang wiederholt sich, bis alle Mastsegmente in den Mastschacht hinein angehoben sind. Auch hier fungiert die Aufrichtekonstruktion als Führung des oder jedes Mastsegments oder für das oder jedes Mastsegment und wie ein Schienensystem oder nach Art eines Schienensystems.
  • Die so (erste Variante oder zweite Variante) aufgerichtete Maststruktur wird im Mastschacht fixiert und fungiert zumindest als Drehmomentstütze und/oder als Führung für die jeweilige Bohrstrangantriebseinheit, also zum Beispiel einen topdrive. Die Fixierung im Mastschacht erfolgt in Richtung der Hochachse des Mastschachts sowie quer zur Hochachse des Mastschachts. Optional trägt diese Maststruktur auch das Kronenlager der Bohranlage, wobei - wie bereits erwähnt - das Kronenlager mittels der Maststruktur oder unabhängig von der Errichtung der Maststruktur im Mastschacht angehoben werden kann.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform eines Verfahrens zum Errichten einer Bohranlage (Untertage-Bohranlage), welches auch die Errichtung einer Maststruktur umfasst, ist vorgesehen, dass die Aufrichtekonstruktion zwei mit Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnete Einrichtungen umfasst, welche jeweils ein Führungsprofil tragen. Die von der Aufrichtekonstruktion umfassten, parallel zueinander angeordneten Einrichtungen sind zusammen zum Aufrichten jeweils zumindest eines Mastsegments für eine "zweibeinige" Maststruktur oder eine zumindest "zweibeinige" ("drei"-, vier- oder "mehrbeinige") Maststruktur bestimmt und werden im Folgenden entsprechend als Aufrichteböcke bezeichnet. Bei einer zweibeinigen oder zumindest zweibeinigen Maststruktur wie oben beschrieben umfasst diese zwei durchgehende, parallele vertikale und zur Lastaufnahme/Lastableitung dienende Abschnitte. Zwischen diesen besteht eine Verstrebung, welche die statische Stabilität der Maststruktur und den Abstand zwischen den vertikalen Abschnitten gewährleistet. Bei einer solchen Maststruktur weist jedes dafür vorgesehene Mastsegment ebenfalls zwei parallele Abschnitte auf, welche später Teil der vertikalen Abschnitte der Maststruktur werden. Jedes Mastsegment weist zwischen diesen parallelen Abschnitten ebenfalls eine Verstrebung auf, welche die Verstrebung der späteren Maststruktur darstellen. Jeder Aufrichtebock der Aufrichtekonstruktion nimmt jeweils einen dieser parallelen Abschnitte der Mastsegmente auf.
  • Das Führungsprofil jedes Aufrichtebocks erlaubt eine Bewegung eines der Aufrichtekonstruktion zugeführten Mastsegments entlang der Führungsprofile und bewirkt eine Führung eines solchen Mastsegments quer zu einer Längserstreckung des jeweiligen Führungsprofils. Als Führungsprofil fungiert zum Beispiel ein mit dem Aufrichtebock verbundenes oder im Aufrichtebock gebildetes und nach oben oder seitlich offenes U-Profil oder dergleichen.
  • Bei einem U-Profil als Führungsprofil ist bevorzugt vorgesehen, dass dessen Boden eine reibungsvermindernde Schicht aufweist, zum Beispiel in Form von Gleitplatten (Gleitpads) aus einem Kunststoff oder aus Metall. Anstelle eines U-Profils kommt grundsätzlich auch jedes andere zur Führung quer zu einer Längserstreckung des jeweiligen Führungsprofils geeignete Profil in Betracht, also zum Beispiel ein I-Profil, ein L-Profil, ein T-Profil und so weiter. Auch bei solchen Profilen ist bevorzugt in dem Bereich, in dem das entlang des Führungsprofils bewegte Mastsegment mit dem Profil in Kontakt kommt, eine reibungsvermindernde Schicht der oben genannten Art vorgesehen.
  • An einem ersten Ende der Aufrichteböcke befindet sich ein erster Abschnitt der Führungsprofile. Dieser ist dort horizontal ausgerichtet. Dieses erste Ende der Aufrichteböcke fungiert als Eingangsseite der Aufrichtekonstruktion. An einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Aufrichteböcke befindet sich ein zweiter Abschnitt der Führungsprofile. Dieser ist dort vertikal ausgerichtet. Die vertikalen Abschnitte der Führungsprofile unterhalb des Mastschachts weisen in den Mastschacht hinein. Zumindest das zweite Ende der Aufrichteböcke der im Produktionsstollen errichteten Aufrichtekonstruktion befindet sich also unterhalb des Mastschachts. Dieses zweite Ende der Aufrichteböcke fungiert als Ausgangsseite der Aufrichtekonstruktion.
  • Die beiden Abschnitte der Führungsprofile sind entlang der Aufrichteböcke miteinander verbunden, so dass sich ein kontinuierliches oder zumindest ein für die mittels der Führungsprofile zu führenden Abschnitte der Mastsegmente kontinuierliches Führungsprofil ergibt. Beim Errichten der Maststruktur in den Mastschacht hinein wird der Aufrichtekonstruktion jeweils ein Mastsegment im Bereich des dortigen ersten Abschnitts der Führungsprofile (Eingangsseite) übergeben. Das übergebene Mastsegment wird entlang der Führungsprofile bewegt und im Bereich der dortigen zweiten Abschnitte der Führungsprofile (Ausgangsseite) mittels der zweiten Abschnitte der Führungsprofile aufgerichtet.
  • Die Führungsprofile der beiden Aufrichteböcke fungieren wie ein Schienensystem für die Mastsegmente bei deren Bewegung von der Eingangsseite zur Ausgangsseite. Sie gewährleisten die Führung jedes einzelnen Mastsegments beim Bewegen entlang der Führungsprofile - zum Beispiel mittels einer ziehenden oder schiebenden Antriebseinrichtung oder mittels einer Hebeeinrichtung wie jeweils weiter oben beschrieben. Sie gewährleisten weiterhin eine korrekte Ausrichtung und Positionierung aufeinander folgender Mastsegmente zueinander.
  • Zusammenfassend kann das Errichten der Maststruktur im Mastschacht und entsprechend dieser Aspekt des Verfahrens zum Errichten einer Bohranlage (Untertage-Bohranlage) auch kurz wie folgt beschrieben werden: Das Errichten der Maststruktur im Mastschacht erfolgt mittels der Aufrichtekonstruktion, indem jeweils zumindest ein Mastsegment auf einer Eingangsseite der Aufrichtekonstruktion in der Aufrichtekonstruktion in horizontaler Richtung gezogen oder geschoben und/oder auf einer Ausgangsseite der Aufrichtekonstruktion in oder an der Aufrichtekonstruktion in vertikaler Richtung angehoben (hochgeschoben/hochgedrückt) wird.
  • Das hier vorgeschlagene Verfahren zum Errichten einer Bohranlage (Untertage-Bohranlage) und einzelne Ausführungsformen des Verfahrens definiert bzw. definieren nicht die vollständige Errichtung der Bohranlage. Zum Errichten einer Bohranlage gehören über die hier vorgeschlagenen Verfahrensschritte hinaus viele weitere einzelne Verfahrensschritte, die für sich genommen an sich bekannt sind und zur vorliegenden Erfindung nichts beitragen. Die hier vorgeschlagenen Verfahrensschritte werden allerdings zum Errichten einer Bohranlage oder - in einer anderen Formulierung - beim Errichten einer Bohranlage der hier vorgeschlagenen Art ausgeführt. Entsprechend ist bei jeder Formulierung "Verfahren zum Errichten einer Bohranlage" auch die Formulierung "Verfahren beim Errichten einer Bohranlage" mitzulesen, wobei ein "Verfahren beim Errichten einer Bohranlage" ein Teilaspekt eines "Verfahrens zum Errichten einer Bohranlage" ist.
  • Für die weitere Beschreibung gilt zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen, dass Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem gegenständlichen Verfahren sowie eventueller Ausgestaltungen beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit und im Hinblick auf eine zur Durchführung des Verfahrens bestimmte und eingerichtete Vorrichtung und umgekehrt gelten. Dementsprechend kann das Verfahren auch mittels einzelner oder mehrerer Verfahrensmerkmale fortgebildet sein, die sich auf von einer solchen Vorrichtung ausgeführte Verfahrensschritte beziehen, und genauso kann eine solche Vorrichtung durch Mittel zur Ausführung von im Rahmen des Verfahrens ausgeführten Verfahrensschritten fortgebildet sein. Folglich gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem gegenständlichen Verfahren und eventueller Ausgestaltungen beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit und im Hinblick auf eine zu dessen Durchführung bestimmte Vorrichtung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Insoweit ist die hier vorgeschlagene Neuerung zum Beispiel auch die bereits erwähnte und als Aufrichtekonstruktion bezeichnete Vorrichtung zum Errichten einer Bohranlage der eingangs genannten Art unter Tage, nämlich eine Vorrichtung zum Aufrichten einer eine Mehrzahl von miteinander verbundenen oder miteinander verbindbaren Mastsegmenten umfassenden Maststruktur der Bohranlage. Der Aufrichtekonstruktion ist an einer Eingangsseite zumindest ein Mastsegment in einer horizontalen Ausrichtung zuführbar. Ein der Aufrichtekonstruktion an deren Eingangsseite zugeführtes Mastsegment wird - zum Beispiel mittels einer entsprechenden Antriebsvorrichtung - durch die Aufrichtekonstruktion oder entlang der Aufrichtekonstruktion bis zu einer Ausgangsseite der Aufrichtekonstruktion bewegt und mittels der Aufrichtekonstruktion geführt und ist entsprechend durch die Aufrichtekonstruktion oder entlang der Aufrichtekonstruktion bis zu einer dortigen Ausgangsseite führbar. Im Bereich der Ausgangsseite ist ein dorthin geführtes Mastsegment aufrichtbar und wird in eine vertikale, mit der Hochachse des Mastschachts fluchtende Orientierung gebracht. Des Weiteren ist die hier vorgeschlagene Neuerung zum Beispiel auch eine Maststruktur einer Bohranlage zum Abteufen von Tiefbohrungen unter Tage, nämlich eine Bohranlage mit einer Maststruktur, wobei die Maststruktur eine Mehrzahl von miteinander verbundenen oder miteinander verbindbaren Mastsegmenten umfasst und wobei die Maststruktur unter Tage errichtet wird, indem jeweils zumindest ein Mastsegment in eine vertikale Ausrichtung in den Mastschacht hinein oder zumindest in den Mastschacht hineinweisend aufgerichtet wird und mittels weiterer Mastsegmente das oder jedes bereits aufgerichtete Mastsegment in den Mastschacht hinein angehoben wird. Es ergibt sich somit eine unter Tage "von unten" - nämlich ausgehend vom Produktionsstollen in einen Mastschacht hinein - errichtete Maststruktur aus mehreren Mastsegmenten. Die Gesamtheit der Mastsegmente bestimmt im Wesentlichen die Höhe der Maststruktur.
  • Die mit der hier vorgelegten Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Da speziell die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, diese oder noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarte Merkmalskombinationen zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen und - soweit mit Rücksicht auf die Übersichtlichkeit der Darstellungen möglich - auch in allen Figuren mit den jeweiligen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung durchaus auch Änderungen möglich, insbesondere solche, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.
  • Es zeigen
  • Fig. 1
    in stark schematisch vereinfachter Form unterschiedliche Varianten einer Ausführung einer Bohranlage unter Tage (Untertage-Bohranlage),
    Fig. 2
    einen Stollen in einem Gebirge mit einem horizontalen Abschnitt (Produktionsstollen) und einem davon abgehenden vertikalen Schacht (Mastschacht), wobei die Errichtung der Untertage-Bohranlage im Produktionsstollen und zumindest teilweise in den Mastschacht hinein erfolgt,
    Fig. 3
    und
    Fig. 4
    unterschiedlichen Ansichten/Teilansichten einer im Produktionsstollen errichteten Untertage-Bohranlage mit einer in den Mastschacht hineinreichenden Maststruktur,
    Fig. 5
    Momentaufnahmen bei der Installation einer zum Errichten der Maststruktur in den Mastschacht hinein bestimmten Aufrichtekonstruktion,
    Fig. 6
    Momentaufnahmen beim Errichten der Maststruktur in den Mastschacht hinein mittels der Aufrichtekonstruktion und
    Fig. 7
    eine vergrößerte Darstellung eines oberen Mastsegments der Maststruktur.
  • Die Darstellung in Fig. 1 (Fig. 1A, Fig. 1B, Fig. 1C) zeigt in schematisch stark vereinfachter Form eine Bohranlage 10 unter Tage (Untertage-Bohranlage 10). Die Bohranlage 10 wird unter Tage in einem hier und im Folgenden als Produktionsstollen 12 bezeichneten horizontalen Stollen errichtet, von dem ein im Folgenden als Mastschacht 14 bezeichneter vertikaler Schacht abgeht. Von dem Mastschacht 14 geht in grundsätzlich optionaler Art und Weise zumindest ein bis zur Oberfläche über Tage reichender Bewetterungsschacht 16 ab.
  • Im Produktionsstollen 12, der eine kreisförmige oder zumindest im Wesentlichen kreisförmige Querschnittskontur aufweist, ist zumindest in dem Bereich, der zur Errichtung der Bohranlage 10 bestimmt ist, zum Erhalt einer ebenen oder zumindest im Wesentlichen ebenen Aufstellfläche eine Sohle 18 des Produktionsstollens 12 gebildet, zum Beispiel durch Aufschütten von Abraummaterial und/oder Anbringen einer als Sohle 18 fungierenden Standfläche, welche gegebenenfalls auf aufgeschüttetem Abraummaterial aufliegt.
  • Bei der schematisch stark vereinfachten Darstellung der Bohranlage 10 sind von dieser eine Maststruktur 20 (Figur 1A) und ein Kronenlager 22 (Figur 1B, Figur 1C) gezeigt. Am oberen Ende der Maststruktur 20 kann sich ein mit der Maststruktur 20 verbundenes Kronenlager 22 oder oberhalb der Maststruktur 20 kann sich ein von der Maststruktur 20 unabhängiges oder mit der Maststruktur 20 verbundenes Kronenlager 22 wie in Figur 1B, 1C gezeigt befinden.
  • Die Darstellungen in Figur 1A, Figur 1B und Figur 1C veranschaulichen mittels der jeweiligen Pfeile die Ableitung der beim Bohrbetrieb wirkenden Kräfte insbesondere aufgrund des Gewichts des Bohrstrangs 24 (oder sogenannter Casingrohre). Bei der Situation in Figur 1A werden die Kräfte aufgrund der mittelbar oder unmittelbar auf der Sohle 18 des Produktionsstollens 22 stehenden Maststruktur 20 in den Untergrund geleitet. Bei der Situation in Figur 1B und Figur 1C ist das Kronenlager 22 mit Abstand vom Produktionsstollen 12 im Mastschacht 14 gewissermaßen aufgehängt. Bei der Situation in Figur 1B ist das Kronenlager 22 mittels vom Kronenlager 22 ausgehender und zur Wand des Mastschachts 14 (Mastschachtwand) reichender Streben 26 im Mastschacht 14 entlang von dessen Hochachse und quer zu dessen Hochachse fixiert. Bei der Situation in Figur 1C ist das Kronenlager 22 (in einer mit einer Maststruktur 20 verbundenen Konfiguration oder einzeln und ohne eine Verbindung mit einer Maststruktur 20) mittels einer von der Oberfläche über Tage, durch den Bewetterungsschacht 16 und bis zum Kronenlager 22 reichenden Aufhängung 28 im Mastschacht 14 zumindest entlang von dessen Hochachse fixiert. Eine zusätzliche Fixierung quer zu dessen Hochachse kann gemäß Figur 1B vorgesehen sein.
  • Figur 2 zeigt eine isometrische Darstellung eines Abschnitts des Produktionsstollens 12 und den vom Produktionsstollen 12 in vertikaler Richtung abgehenden Mastschacht 14.
  • Die Darstellungen in Figur 3 (Figur 3A, Figur 3B) zeigen - aus unterschiedlichen Blickrichtungen - eine in einem Produktionsstollen 12 und einen davon abgehenden Mastschacht 14 hinein errichtete Bohranlage 10. Die Darstellung in Figur 4 zeigt diese Bohranlage 10 im Bereich des Produktionsstollens 12 und eines unmittelbar an den Produktionsstollen 12 angrenzenden Abschnitts des Mastschachts 14 in einer Ansicht bei einem Blick entlang der Längsachse des Produktionsstollens 12.
  • Die Darstellungen in Figur 3 und in Figur 4 zeigen die Bohranlage 10 mit im Vergleich zu den Darstellungen in Figur 1 weiteren Einzelheiten. Danach umfasst die Bohranlage 10 neben der Maststruktur 20 und dem Kronenlager 22 einen Unterbau 30 mit dem sogenannten drillfloor 32 als oberen Abschluss des Unterbaus 30. Die Maststruktur 20 der Bohranlage 10 ist bei der gezeigten Ausführungsform eine "zweibeinige" Maststruktur 20. Auf dem drillfloor 32 sind neben der Maststruktur 20 eine Mehrzahl von Bohrgestängeelementen 34 abgestellt. Diese werden in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise mittels zumindest einer von der Maststruktur 20 ausgehenden Haltekonstruktion gehalten, insbesondere einer Haltekonstruktion in Form von oder nach Art einer sogenannten Fingerbühne 36. Beim Ausbauen des Bohrstrangs 24 aus dem Bohrloch unter Tage werden vom Bohrstrang 24 abgenommene Bohrgestängeelemente 34 dort in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise neben der Maststruktur 20 abgestellt. Beim Einbauen des Bohrstrangs 24 werden Bohrgestängeelemente 34 dort in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise aufgenommen und mit dem Bohrstrang 24 verbunden. Bei der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei den neben der Maststruktur 20 platzierten Bohrgestängeelementen 24 jeweils um aus fünf einzelnen Bohrstangen kombinierte Bohrgestängeelemente 24 (quintuple stands). Bohrgestängeelemente 24 mit mehr oder weniger als fünf einzelnen Bohrstangen sind ebenfalls denkbar und verwendbar, speziell bei einer Bohranlage 10 mit einer entsprechend angepassten Höhe der Maststruktur 20 und/oder einer entsprechend angepassten Vertikalposition zumindest einer von der Maststruktur 20 ausgehenden Haltekonstruktion.
  • Das Bewegen von Bohrgestängeelementen 34 von und zur Position über dem Bohrloch unter Tage sowie von und zu der Position neben der Maststruktur 20 erfolgt bei der beispielhaft gezeigten Bohranlage 10 mittels einer Bohrstrangantriebseinheit, insbesondere einem als Bohrstrangantriebseinheit fungierenden und grundsätzlich an sich bekannten sogenannten topdrive 38. Die Bohrstrangantriebseinheit, bei der gezeigten Situation also der topdrive 38, ist in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise entlang der Maststruktur 20 vertikal beweglich. Mittels der Bohrstrangantriebseinheit wird der Bohrstrang 24 beim Bohrbetrieb in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise gedreht. Die Vertikalbewegung der Bohrstrangantriebseinheit erfolgt in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise mittels eines Hebewerks 40 (Figur 4) und eines das Kronenlager 22 als Oberflasche umfassenden, grundsätzlich an sich bekannten Flaschenzugsystems.
  • Zum Zuführen von Bohrgestängeelementen 34 zum drillfloor 32 ist im Produktionsstollen 12 und mit der Längsachse des Produktionsstollens 12 fluchtend eine zu diesem Zweck grundsätzlich an sich bekannte Maschine angeordnet. Als Beispiel für eine solche Maschine ist in den Darstellungen in Figur 3A und Figur 3B eine sogenannte catwalk-Maschine 42 gezeigt.
  • Unterhalb der Bohranlage 10 befindet sich über dem Bohrloch in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise ein sogenannter blow-out-preventer 44 (BOP). Zu dessen Aufnahme ist der Produktionsstollen 12 unterhalb der Bohranlage 10 und im Bereich des Bohrlochs kellerartig entsprechend ausgeweitet (vertieft). Ähnlich wie für den blow-out-preventer 44 ein vom Produktionsstollen 12 abgehender und über die Randkontur des Produktionsstollens hinausreichender Abschnitt vorgesehen ist, ist - wie dies die Darstellung in Figur 4 zeigt - für das Hebewerk 40 ein optional vom Produktionsstollen 12 abgehender, seitlicher Raum vorgesehen. Die hier gezeigte Anordnung des Hebewerkes 40 ist nur beispielhaft und kann auch alternative Positionen annehmen.
  • Die Darstellungen in Figur 5 (Figur 5A, Figur 5B, Figur 5C, Figur 5D) zeigen einen Abschnitt des Produktionsstollens 12 und einen Abschnitt des von diesem abgehenden Mastschachts 14 sowie eine zum Errichten der Maststruktur 20 im Mastschacht 14 bestimmte und hier und im Folgenden kurz als Aufrichtekonstruktion (Aufrichte-Einheit) 50 bezeichnete Maststrukturaufrichtekonstruktion. Die Darstellungen in Figur 5 veranschaulichen ebenfalls ein Verfahren zum Errichten dieser Aufrichtekonstruktion 50, die auch als Aufrichtevorrichtung bezeichnet werden kann.
  • Die Aufrichtekonstruktion 50 umfasst bei der gezeigten Ausführungsform zwei (siehe Figur 5D) nebeneinander und parallel zueinander ausgerichtete Aufrichteböcke 52. Jeder Aufrichtebock 52 umfasst eine Führung für mittels der Aufrichteböcke 52 aufzurichtende Segmente der Maststruktur 20 und als Führung Führungsprofile 54.
  • Die Führung und die dortigen Führungsprofile 54 sind in zumindest drei aneinander anschließende und als durchgängige Führung fungierende Abschnitte unterteilt. Bezogen auf die Darstellungen in Figur 5C und Figur 5D und die dortige Blickrichtung auf den Aufrichtebock 52 bzw. die Aufrichteböcke 52 sind dies - von etwa links unten nach etwa rechts oben gesehen - ein horizontaler Abschnitt 56, bevorzugt ein mit einer Längsachse des Produktionsstollens 12 fluchtender horizontaler Abschnitt 56, ein daran anschließender kreisbogenförmiger Abschnitt und ein wiederum daran anschließender vertikaler Abschnitt 58. Der vertikale Abschnitt 58 reicht in den Mastschacht 14 hinein und mit seiner Gesamthöhe über die Decke des Produktionsschachtes 12 hinaus. Der vertikale Abschnitt 58 wird daher in den Mastschacht 14 hinein aufgerichtet. Dies zeigen die Darstellungen in Figur 5A und Figur 5B.
  • Die Darstellung in Figur 5A zeigt in einer Momentaufnahme einen Aufrichtebock 52 mit einem zunächst noch abgesenkten (horizontal orientieren) vertikalen Abschnitt 58. Der Aufrichtebock 52 befindet sich nur mit einem Teil des aufzurichtenden vertikalen Abschnitts 58 unter dem Mastschacht 14. Die Darstellung in Figur 5B zeigt in einer Momentaufnahme den Aufrichtebock 52 aus Figur 5A mit einem teilweise aufgerichteten vertikalen Abschnitt 58. Das Aufrichten erfolgt beispielsweise mittels eines einerseits am Aufrichtebock 52 und andererseits an einem von dem vertikalen Abschnitt 58 ausgehenden Ausleger angreifenden Hydraulikzylinders oder dergleichen oder mittels einer separaten Hebeeinrichtung. Beim Aufrichten des vertikalen Abschnitts 58 und zusammen mit dem Aufrichten wird der Aufrichtebock 52 weiter unter den Mastschacht 14 bewegt (beim Vergleich der Darstellungen in Figur 5A und Figur 5B erkennt man, dass der Aufrichtebock "nach rechts", also weiter unter den Mastschacht 14, bewegt worden ist).
  • Die Darstellung in Figur 5C zeigt in einer Momentaufnahme den Aufrichtebock 52 aus Figur 5B mit einem aufgerichteten vertikalen Abschnitt 58. Der vertikale Abschnitt 58 schließt an den kreisbogenförmigen Abschnitt der Führung an und es resultiert eine durchgehende Führung mit einem eingangsseitigen horizontalen Abschnitt 56, einem daran anschließenden kreisbogenförmigen Abschnitt und einem wiederum daran anschließenden ausgangsseitigen vertikalen Abschnitt 58.
  • Auch zum Abschluss des Aufrichtens des vertikalen Abschnitts 58 wird der Aufrichtebock 52 weiter unter den Mastschacht 14 bewegt. Bei der in Figur 5C gezeigten Situation erkennt man, dass der Aufrichtebock 52 zum Teil bereits über den Bereich mit dem Mastschacht 14 hinaus bewegt worden ist. Der vertikale Abschnitt 58 ragt in den Mastschacht 14 hinein und eine Längsachse des vertikalen Abschnitts 58 fluchtet mit einer Hochachse des Mastschachts 14. Beim Vergleich der Darstellungen in Figur 5B und Figur 5C erkennt man, dass der Aufrichtebock 52 "weiter nach rechts", also nochmals weiter unter den Mastschacht 14 und zum Teil über den Bereich mit dem Mastschacht 14 hinaus, bewegt worden ist.
  • Die Darstellung in Figur 5D zeigt zwei nebeneinander platzierte Aufrichteböcke 52 mit jeweils aufgerichteten vertikalen Abschnitten 58 wie in Figur 5C. Die Darstellung in Figur 5D zeigt zudem noch eine grundsätzlich optionale Verlängerung der horizontalen Abschnitte 56 vor den Aufrichteböcken 52 und fluchtend mit einer Längsachse des Produktionsstollens 12. Die Darstellung in Figur 5D (aber auch andere Darstellungen) zeigt des Weiteren in einem Bereich oberhalb der horizontalen Abschnitte 56 vor den Aufrichteböcken 52 noch eine optionale Krananlage. Diese ist zum Beispiel an der Decke des Produktionsstollens 12 angebracht. Mittels einer solchen oder eine ähnlichen Krananlage können zum Beispiel im Produktionsstollen 12 mittels eines dort fahrenden Fahrzeugs oder dergleichen angelieferte Mastsegmente 60 auf den horizontalen Abschnitten 56 vor den Aufrichteböcken 52 platziert werden. Eine solche oder ähnliche Krananlage ist optional zusätzlich oder alternativ auch anderweitig verwendbar, zum Beispiel zum Ablassen des BOP 44 in den kellerartig vertieften Bereich des Produktionsstollens 12.
  • Die Bezeichnung der einzelnen Abschnitte 56, 58 der Führung als eingangsseitig und ausgangsseitig bezieht sich auf eine Richtung einer Bewegung von Segmenten der Maststruktur 20 beim Errichten der Maststruktur 20 entlang der Führung und damit insgesamt in der Aufrichtekonstruktion 50. Das Errichten der Maststruktur ist in Figur 6 gezeigt.
  • Die Darstellungen in Figur 6 (Figur 6A, Figur 6B, Figur 6C usw.) zeigen Momentaufnahmen beim Errichten der Maststruktur 20 einer Bohranlage 10 gemäß Figur 3 und Figur 4. Die Maststruktur 20 ist eine "zweibeinige" Maststruktur 20 und ist aus einzelnen, miteinander verbundenen oder miteinander verbindbaren Mastsegmenten 60 gebildet. Die "zweibeinige" Maststruktur 20 ist hier nur beispielhaft gewählt und kann auch andere Ausführungsformen haben, insbesondere kommt eine mehrbeinige Maststruktur 20 mit drei oder mehr Beinen in Betracht, bei der zwei benachbarte Beine eine Auflagefläche für eine Platzierung in der Aufrichtekonstruktion 50 bilden.
  • Die Darstellung in Figur 6A zeigt eine Momentaufnahme mit einem ersten in der Aufrichtekonstruktion 50 platzierten Mastsegment 60. Das Mastsegment 60 ist im Bereich des horizontalen Abschnitts 56 der Führungsprofile 54 der Aufrichteböcke 52 platziert (Eingangsseite der Aufrichtekonstruktion 50), hier sogar beispielhaft im Bereich der Verlängerung vor den horizontalen Abschnitten 56 auf den dortigen Führungsprofilen 54.
  • Beim gezeigten Beispiel umfasst das auf den Führungsprofilen 54 platzierte Mastsegment 60 das Kronenlager 22. Dieses Mastsegment 60 ist später bei der aufgerichteten Maststruktur 20 das oberste Segment der Maststruktur 20, sodass das Kronenlager 22 zusammen mit dem Errichten der Maststruktur 20 angehoben wird. Das Errichten der Maststruktur 20 erfolgt dabei in den Mastschacht 14 hinein und mit diesem Errichten wird das Kronenlager 22 ebenfalls in den Mastschacht 14 hinein angehoben. Damit befindet sich das Kronenlager 22 nach dem Errichten der Maststruktur 20 oben an der Maststruktur 20, also im Bereich des höchsten Punkts der Maststruktur 20.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass ein mit einem Mastsegment 60 verbundenes Kronenlager 22 lediglich eine Option ist und dass es für das Errichten der Maststruktur 20 nicht darauf ankommt, ob mit einem der Mastsegmente 60 ein Kronenlager 22 verbunden ist. Für die weitere Beschreibung der Errichtung der Maststruktur 20 wird daher das Kronenlager 22 nicht mehr berücksichtigt. Ein mit einem Mastsegment 60 verbundenes Kronenlager 22, insbesondere ein mit dem ersten auf der Aufrichtekonstruktion 50 platzierten Mastsegment 60 verbundenes Kronenlager 22, und ein mit dem Errichten der Maststruktur 20 angehobenes Kronenlager 22 sind bei der weiteren Beschreibung gleichwohl stets mitzulesen.
  • Die Darstellung in Figur 6B zeigt eine Momentaufnahme mit einem im Vergleich zu der Situation in Figur 6A entlang der Aufrichtekonstruktion 50 und der Führungsprofile 54 der Aufrichteböcke 52 weiter bewegten Mastsegment 60, nämlich einem in Richtung auf die an die horizontalen Abschnitte 56 anschließenden kreisbogenförmigen Abschnitte weiter bewegten Mastsegment 60. Diese Bewegung erfolgt automatisch oder halbautomatisch mittels einer in den Darstellungen nicht gezeigten Antriebseinrichtung. Eine solche Antriebseinrichtung greift - wie weiter oben beschrieben - zum Beispiel ziehend oder schiebend an dem Mastsegment 60 an und bewirkt die Bewegung entlang der Führungsprofile 54 der Aufrichteböcke 52 und damit insgesamt entlang der Aufrichtekonstruktion 50. Als Antriebseinrichtung kommen Vorrichtungen in Betracht, wie sie beispielhaft ebenfalls weiter oben genannt sind.
  • Die Darstellung in Figur 6C zeigt die Aufrichtekonstruktion 50 und deren Aufrichteböcke 52 wie in Figur 6A und Figur 6B, wobei nunmehr auf den Führungsprofilen 54 der Aufrichteböcke 52 (und hier zum Teil auch auf den Führungsprofilen 54 der Verlängerung vor den Aufrichteböcken 52) zwei weitere Mastsegmente 60 platziert sind. Die zuvor bei der Beschreibung der Darstellung in Figur 6B erwähnte Antriebseinrichtung greift an einem dieser neuen Mastsegmente 60 an, insbesondere am letzten neuen Mastsegment 60, und bewirkt dessen Bewegung entlang der Führungsprofile 54 in Richtung auf die vertikalen Abschnitte 58. Dabei schiebt das jeweils mit der Antriebseinrichtung bewegte Mastsegment 60 jedes in Bewegungsrichtung vor diesem Mastsegment 60 befindliche Mastsegment 60 vor sich her. Dies hat bei der in Figur 6C gezeigten Momentaufnahme bewirkt, dass das zuerst in der Aufrichtekonstruktion 50 platzierte Mastsegment 60 bis in den Bereich der vertikalen Abschnitte 58 (Ausgangsseite der Aufrichtekonstruktion 50) bewegt wurde und dort aus der ursprünglich horizontalen Orientierung in eine vertikale Orientierung aufgerichtet worden ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung in Figur 6C eine Momentaufnahme beim Errichten der Maststruktur 20 ist und dass die Anzahl von genau zwei dort im Vergleich zu der Situation in Figur 6B gezeigten weiteren Mastsegmenten 60 keinen bestimmenden Faktor für das Verfahren zum Errichten der Maststruktur 20 darstellt. Es ist also nicht erforderlich, dass der Aufrichtekonstruktion 50 stets genau zwei neue Mastsegmente 60 zugeführt werden. Die Anzahl neuer Mastsegmente 60 kann größer oder kleiner sein. Welches neue Mastsegment 60 oder welche neuen Mastsegmente 60 bei einer Mehrzahl neuer Mastsegmente 60 mittels der Antriebseinrichtung entlang der Aufrichtekonstruktion 50 bewegt wird bzw. bewegt werden, hängt von der Position der Antriebseinrichtung relativ zur Aufrichtekonstruktion 50 ab und hängt zum Beispiel ebenso davon ab, ob die Mastsegmente 60 oder zumindest die neuen Mastsegmente 60 miteinander verbunden sind, zum Beispiel - wie gezeigt - gelenkig miteinander verbunden sind.
  • Die Antriebseinrichtung, welche an jeweils einem im Bereich der Eingangsseite der Aufrichtekonstruktion 50 platzierten Mastsegment 60 angreift, arbeitet bevorzugt getaktet und bewegt sich dabei zum Beispiel im Bereich der Eingangsseite, also im Bereich der horizontalen Abschnitte 56, jeweils alternierend um eine vorgegebene Strecke hin und her, insbesondere eine Strecke, deren Länge zumindest geringfügig größer ist als die Länge eines Mastsegments 60. Jedes Mastsegment 60, das dabei durch Platzierung in der Aufrichtekonstruktion 50 in den Wirkungsbereich der Antriebseinrichtung kommt, wird von der Antriebseinrichtung erfasst, zum Beispiel von einem von der Antriebseinrichtung bewegten Mitnehmer, und daraufhin in Richtung auf die vertikalen Abschnitte 58 bewegt.
  • Die Darstellung in Figur 6D zeigt eine weitere Momentaufnahme beim Errichten der Maststruktur 20 in dem Mastschacht 14. Jetzt ist mittels der vertikalen Abschnitte 58 der Führungsprofile 54 der Aufrichteböcke 52 ein weiteres Mastsegment 60 aufgerichtet und in eine mit der Hochachse des Mastschachts 14 fluchtende vertikale Orientierung gebracht. Am ersten, bereits zuvor aufgerichteten Mastsegment 60 sind vom Mastsegment 60 ausgehende Streben 26 erkennbar, welche das Mastsegment 60 und damit die Maststruktur 20 insgesamt gegen den Mastschacht 14 abstützen. Diese Streben 26 bewirken, dass die Maststruktur 20 beim weiteren Errichten der Maststruktur 20 im Mastschacht 14 aufrecht bleibt und sich nicht gegen die Seitenwand des Mastschachts 14 neigt. Bei einer - wie gezeigt - "zweibeinigen" Maststruktur 20 droht eine unerwünschte Neigung der Maststruktur 20 gegen die Seitenwand des Mastschachts 14 lediglich quer zu der durch die Maststruktur 20 definierten Ebene. Bei einer solchen Konfiguration sind zwei Streben 26 (oder jeweils zwei Streben 26 auf gleicher Höhe der Maststruktur 20) zur Stützung der Maststruktur 20 im Mastschacht 14 ausreichend und diese Streben 26 sind jeweils quer zu der durch die Maststruktur 20 definierten Ebene orientiert. Eine Notwendigkeit zur Beschränkung auf genau zwei Streben 26 besteht nicht und mehr als zwei Streben 26, zum Beispiel auf jeder Seite der Maststruktur 20 zwei oder mehr Streben 26, sind ebenso denkbar. Eine Stützung der Maststruktur 20 mittels genau zweier Streben 26 ist demnach nur eine von mehreren möglichen Optionen. Die Streben 26 stützen die Maststruktur 20 bei dessen Aufrichtung und/oder beim späteren Bohrbetrieb. Beim späteren Bohrbetrieb kann die Stützung der Maststruktur 20 im Mastschacht 14 zusätzlich oder alternativ auch mittels einer Verspannung der Maststruktur 20 im Mastschacht 14 mit Stahlseilen oder dergleichen oder mittels weiterer Streben (nicht gezeigt) entlang der Maststruktur 20 erfolgen. Bei solchen weiteren Streben entlang der Maststruktur 20 kommt zum Beispiel in unterschiedlichen Vertikalpositionen jeweils eine Gruppe von Streben (zwei oder mehr von der Maststruktur 20 ausgehende und bis zur Mastschachtwand reichende Streben) in Betracht. Eine solche Gruppe von Streben kann von jedem Mastsegment 60 der Maststruktur 20 oder von jedem zweiten oder jedem dritten oder jedem vierten Mastsegment 60 der Maststruktur 20 ausgehen. Alternativ zu einer solchen Gruppenbildung kommt zum Beispiel auch in Betracht, dass entlang der Maststruktur einzelne Mastsegmente 60, insbesondere aufeinander folgende Mastsegmente 60, jeweils in unterschiedliche radiale Richtungen weisende Streben aufweisen.
  • In der Darstellung in Figur 6D sind die Streben 26 als radial von einer Hochachse der Maststruktur 20 ausgehende und zu einem Abschnitt der Seitenwand des Mastschachts 14 reichende starre Streben 26 gezeigt, an deren zum Kontakt mit dem Mastschacht 14 bestimmten freien Enden sich jeweils eine Rolle oder dergleichen befindet. Starre Streben 26 (im Bereich des Kronenlagers 22 und/oder entlang der gesamten Maststruktur 20) mit Rollen oder dergleichen an deren Enden kommen für einen zylindrischen oder zumindest im Wesentlichen zylindrischen Mastschacht 14 in Betracht, jedenfalls für einen Mastschacht 14, dessen Geometrie und dessen Dimensionen bekannt sind und sich entlang von dessen Hochachse nicht wesentlich ändern. Die Länge einer jeden Strebe 26 ist dann auf den jeweiligen Abstand vom Ausgangspunkt der Strebe 26 am Mastsegment 60 bis zur Mastschachtwand abgestimmt. Die Länge wird selbstverständlich in Richtung der jeweils vorgesehenen Orientierung der Strebe 26 ermittelt. Eine Rolle oder dergleichen am Ende einer so bemessenen Strebe 26 ist zum Zwecke eines Toleranzausgleichs bevorzugt federnd oder in sonst geeigneter Art und Weise elastisch gelagert. Ein Verzicht auf die Streben 26 (im Bereich des Kronenlagers 22 und/oder entlang der gesamten Maststruktur 20) ist ebenfalls denkbar. Hierzu ist die Maststruktur 20 als im Mastschacht 14 frei stehend konstruiert. Eine Untertage-Bohranlage 10 mit einer freistehenden Maststruktur 20 ist als von der hier vorgelegten Beschreibung umfasst anzusehen und bei jeder Erwähnung einer im Mastschacht 14 errichteten Maststruktur 20 sind eine mittels Streben 26 oder dergleichen im Mastschacht 14 abgestützte und/oder eine mittels einer Verspannung oder dergleichen im Mastschacht 14 fixierte und/oder eine frei im Mastschacht stehende Maststruktur 20 mitzulesen.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform sind die Streben 26 - Streben 26 im Bereich des Kronenlagers und/oder Streben 26 entlang der gesamten Maststruktur 20 - entlang ihrer Längsachse automatisch teleskopierbar. Die automatische Teleskopierung erfolgt zum Beispiel mittels einer Regelung, welche ein Signal von einem Neigungssensor (nicht gezeigt) an der Maststruktur 20 verarbeitet, insbesondere einem Neigungssensor an demjenigen Mastsegment 60, von dem die jeweilige Strebe 26 ausgeht.
  • Eine automatische Teleskopierung ist vorteilhaft, wenn von einer unregelmäßigen Oberfläche der Mastschachtwand auszugehen ist. Wenn eine solche Strebe 26 mit ihrem freien Ende mit einem sich nach innen wölbenden Abschnitt der Mastschachtwand in Kontakt kommt, drückt die Strebe 26 mit ihrer momentanen Länge die Maststruktur 20 gewissermaßen zur Seite, sodass diese eine Neigung gegenüber der Vertikalen erhält. Diese Neigung ist mittels des Neigungssensors detektierbar und ein die resultierende Neigung kodierendes Sensorsignal kann zur automatischen Anpassung der Länge der Strebe 26 verwendet werden. Bei einem Kontakt mit einem sich nach innen wölbenden Abschnitt der Mastschachtwand führt diese Regelung zu einer Verkürzung der Länge der Strebe 26. Der seitliche Druck auf die Maststruktur 20 aufgrund der zuvor für diesen Abschnitt des Mastschachts 14 zu langen Strebe 26 verschwindet damit.
  • Für einen sich nach außen wölbenden Abschnitt der Mastschachtwand oder im Anschluss an einen sich zuvor nach innen wölbenden Abschnitt der Mastschachtwand gilt dasselbe entsprechend umgekehrt. Wenn bei einer solchen Wölbung die Strebe 26 den Kontakt zur Mastschachtwand verliert und dies zu einer Neigung der Maststruktur 20 führt, ist auch diese Neigung mittels des Neigungssensors detektierbar und auch hier kann ein entsprechendes Signal zur Anpassung der Länge der Strebe 26 verwendet werden. Hier führt diese Regelung zu einer Vergrößerung der Länge der Strebe 26. Sobald die zuvor für diesen Abschnitt des Mastschachts 14 zu kurze Strebe 26 wieder mit der Mastschachtwand in Kontakt ist, übernimmt die Strebe 26 wieder die Stützfunktion für die Maststruktur 20.
  • Optional kann eine solche Regelung noch mit einer automatischen Detektion eines kontinuierlich bestehenden Kontakts des freien Endes einer jeden Strebe 26 mit der Mastschachtwand überlagert werden. Dafür ist eine am Ende einer Strebe 26 zum Beispiel federnd gelagerte Rolle mit einem entlang des Federwegs platzierten Sensor, zum Beispiel einem Taster, verbunden. Solange die Strebe 26 mit ihrer Rolle mit der Mastschachtwand in Kontakt ist, ist die Rolle leicht eingefedert und der Sensor liefert ein Signal, welches den Kontakt der Rolle mit der Mastschachtwand kodiert. Sobald die Rolle den Kontakt mit der Mastschachtwand verliert, federt diese nach außen und das Sensorsignal verschwindet. Beim Verschwinden des Sensorsignals wird automatisch eine Teleskopierung der Strebe 26 zum Erhalt einer größeren Länge der Strebe 26 ausgelöst, bis die Rolle mit der Mastschachtwand wieder in Kontakt kommt und das Sensorsignal wieder erscheint.
  • Die Darstellungen in Figur 6E, Figur 6F und Figur 6G zeigen weitere Momentaufnahmen beim Errichten der Maststruktur 20 mittels der Aufrichtekonstruktion 50 und in den Mastschacht 14 hinein. Die Darstellung in Figur 6G zeigt eine Maststruktur 20 mit einer für den Bohrbetrieb passenden Höhe (einer an die Länge der beim Bohrbetrieb zur Verwendung vorgesehenen Bohrgestängeelemente 34 angepassten Höhe). Diese Höhe wird erreicht, indem beim Errichten der Maststruktur 20 mittels der Aufrichtekonstruktion 50 dieser auf ihrer Eingangsseite jeweils Mastsegmente 60 zugeführt werden, welche zuvor zugeführte Mastsegmente 60 in der Aufrichtekonstruktion 50 vor sich her schieben, sodass ursprünglich horizontal zugeführte Mastsegmente 60 mittels der Aufrichtekonstruktion 50 im Bereich von deren Ausgangsseite aufgerichtet werden (in eine mit der Hochachse des Mastschacht s14 fluchtend Orientierung gebracht werden) und dort die Aufrichtekonstruktion 50 verlassen und aufgerichtete Mastsegmente 60 in den Mastschacht 14 hinein angehoben werden.
  • Bei der Darstellung in Figur 6G ist in der Maststruktur 20 auch bereits ein topdrive 38 gezeigt. Dieser hängt in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise an dem vom Kronenlager 22 ausgehenden Flaschenzugsystem und wird von der Maststruktur 20 geführt (Funktion der Maststruktur 20 als Drehmomentstütze und Funktion der Maststruktur 20 zur Führung und zur Zentrierung des topdrive 38 über dem Bohrloch). Dafür ist die Maststruktur 20 beispielsweise mit gegenüberliegenden und einander zugewandten Profilen, zum Beispiel U-Profilen, ausgeführt. In solchen Profilen laufen vom topdrive 38 ausgehende Rollen und/oder Gleitschuhe oder dergleichen. Damit ist der topdrive 38 entlang der Maststruktur 20 und in den dortigen Profilen (in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise) vertikal beweglich.
  • Speziell in der Darstellung in Figur 6G (aber auch schon in den Darstellungen in Fig. 3A, Fig. 3B, Fig. 6F) ist ein oberes Ende des Mastschachts 14 als Scheibe gezeigt. Diese Scheibe stellt - schematisch vereinfacht - einen Abschluss des Mastschachts 14 zur Oberfläche (einen Abschluss des Mastschachts zum Bereich über Tage) dar. Diese Scheibe ist mit einer Öffnung gezeigt. Diese Öffnung stellt - ebenfalls schematisch vereinfacht - einen Bewetterungsschacht 16 (in den genannten Figuren nicht bezeichnet; siehe zum Beispiel Fig. 1) dar. Anhand des zum Bereich über Tage geschlossenen oder zumindest im Wesentlichen geschlossenen Mastschachts 14 wird klar, dass das hier vorgeschlagene Errichten einer Untertage-Bohranlage 10 oder der jeweiligen Komponenten der Untertage-Bohranlage 10 ausgehend vom einem als Produktionsstollen 12 fungierenden horizontalem Tunnel in den (vertikalen) Mastschacht 14 hinein, also "von unten nach oben", erfolgt.
  • Die Darstellung in Figur 7 zeigt in einer Vergrößerung das obere Ende einer mittels der Aufrichtekonstruktion 50 und nach dem Verfahren wie vorstehend beschrieben aufgerichteten Maststruktur 20. Ein Mastsegment 60, hier ein Mastsegment 60 mit dem Kronenlager 22, bildet das obere Ende der Maststruktur 20. Hier ist zur Abstützung der Maststruktur 20 im Mastschacht 14 (beim Bohrbetrieb und zuvor beim Errichten der Maststruktur 20) eine Konfiguration mit genau drei Streben 26 gezeigt. Eine dieser Streben 26 ist auf einer Seite der durch die Maststruktur 20 definierten Ebene quer zu dieser Ebene orientiert. Auf der gegenüberliegenden Seite der durch die Maststruktur 20 definierten Ebene befinden sich zwei Streben 26. Diese schließen mit einer gedachten Ebene, welche entlang der Hochachse der Maststruktur 20 auf der durch die Maststruktur 20 definierten Ebene senkrecht steht, jeweils einen Winkel ein. Beide Winkel sind gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich und der vom Ausgangspunkt der Streben 26 vom Mastsegment 60 bis zu dieser Ebene gemessene Abstand ist bei beiden Streben 26 ebenfalls gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich. Es ergibt sich damit eine radiale oder zumindest im Wesentlichen radiale Orientierung der Streben 26 (dies gilt für die einzelne Strebe 26 wie auch für die beiden Streben 26) und mit einer solchen radialen Orientierung kommt auch eine Konfiguration mit weiteren Streben 26, zum Beispiel beidseitig jeweils zwei Streben 26, beidseitig jeweils drei Streben 26, auf einer Seite eine oder zwei Streben 26, auf der anderen Seite drei Streben 26 usw. in Betracht.
  • Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereichten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Die Erfindung betrifft eine Untertage-Bohranlage 10 (Bohranlage 10 für Tiefbohrungen unter Tage) und ein Verfahren zu deren Errichtung. Bei der Errichtung wird bei einer Ausführungsform des Verfahrens ein Kronenlager 22 der Bohranlage 10 in einen vom Aufstellungsort (Produktionsstollen 12) abgehenden vertikalen Schacht (Mastschacht 14) hinein angehoben (ausgehend vom Produktionsstollen 12 in den Mastschacht 14 hinein angehoben; also "von unten nach oben"). Dieses Anheben erfolgt entweder alleine, indem nur das Kronenlager 22 im Mastschacht 14 angehoben wird, oder indem das Kronenlager 22 beim Errichten einer Maststruktur 20 der Bohranlage mittels der Maststruktur 20 angehoben wird. Zum Errichten der Maststruktur 20 ist bei einer Ausführungsform des Verfahrens eine Aufrichtekonstruktion 50 vorgesehen, welche der Tatsache Rechnung trägt, dass die Maststruktur 20 nicht aufrecht zum Aufstellungsort der Bohranlage 10 im Produktionsstollen 12 gebracht werden kann und vielmehr erst vor Ort (unter Tage) montiert werden muss. Das Errichten der Maststruktur 20 erfolgt ausgehend vom Produktionsstollen 12 in den vertikalen Mastschacht 14 hinein, also "von unten nach oben". Insoweit betrifft die Erfindung auch diese Aufrichtekonstruktion 50, ein Verfahren zu deren Betrieb, also ein Verfahren zum Aufrichten einer Maststruktur 20 einer Bohranlage 10 in einen am Aufstellungsort der Bohranlage 10 vom Produktionsstollen 12 abgehenden, vertikalen Mastschacht 14 hinein, sowie eine nach dem Verfahren errichtete Maststruktur 20 sowie eine Bohranlage 10 (Untertage-Bohranlage 10) mit einer solchen Maststruktur 20. Die Maststruktur 20 kann ein Kronenlager 22 tragen und/oder anheben. Eine Bohranlage 10 mit einer solchen Maststruktur 20 und ohne Kronenlager 22 ist ebenfalls möglich.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Untertage-Bohranlage, Bohranlage
    12
    Produktionsstollen
    14
    Mastschacht
    16
    Bewetterungsschacht
    18
    Sohle (Produktionsstollen)
    20
    Maststruktur
    22
    Kronenlager
    24
    Bohrstrang
    26
    Strebe
    28
    Aufhängung (im Mastschacht)
    30
    Unterbau
    32
    drillfloor
    34
    Bohrgestängeelement
    36
    Fingerbühne
    38
    topdrive
    40
    Hebewerk
    42
    catwalk-Maschine
    44
    blow-out-preventer
    50
    Aufrichtekonstruktion
    52
    Aufrichtebock
    54
    Führungsprofil
    56
    horizontaler Abschnitt (des Führungsprofils / der Aufrichtebock)
    58
    vertikaler Abschnitt (des Führungsprofils / der Aufrichtebock)
    60
    Mastsegment

Claims (11)

  1. Verfahren zum Errichten einer Bohranlage (10) zum Abteufen von Bohrungen auf Kohlenwasserstofflagerstätten oder zur Erschließung von Geothermie oder anderen Wertstoffen oder zu Forschungszwecken in einem in ein Gebirge getriebenen Stollen, welcher einen als Produktionsstollen (12) und Produktionsstrecke fungierenden horizontalen Abschnitt umfasst, von dem als Mastschacht (14) ein vertikaler Abschnitt abgeht,
    gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    Errichten einer Maststruktur (20) in dem Mastschacht (14) mittels einer Aufrichtekonstruktion (50) im Produktionsstollen (12),
    wobei die Maststruktur (20) eine Mehrzahl von miteinander verbundenen oder miteinander verbindbaren Mastsegmenten (60) umfasst,
    wobei der Aufrichtekonstruktion (50) auf einer Eingangsseite der Aufrichtekonstruktion (50) sukzessive Mastsegmente (60) in einer horizontalen oder zumindest im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung zugeführt werden,
    wobei mittels der Aufrichtekonstruktion (50) jeweils zumindest ein Mastsegment (60) auf einer Ausgangsseite der Aufrichtekonstruktion (50) in eine vertikale oder zumindest im Wesentlichen vertikale Ausrichtung in den Mastschacht (14) hinein oder zumindest in den Mastschacht (14) hineinweisend aufgerichtet wird und
    wobei beim Zuführen weiterer Mastsegmente (60) auf der Eingangsseite der Aufrichtekonstruktion (50) das oder jedes an der Ausgangsseite der Aufrichtekonstruktion (50) bereits vertikal aufgerichtete Mastsegment (60) in den Mastschacht (14) hinein angehoben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    wobei die Aufrichtekonstruktion (50) zwei mit Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnete Aufrichteböcke (52) umfasst und wobei jeder Aufrichtebock (52) ein Führungsprofil (54) für Mastsegmente (60) trägt,
    wobei ein erster Abschnitt (56) der Führungsprofile (54) an einem ersten Ende der Aufrichteböcke (52) horizontal oder zumindest im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist,
    wobei ein zweiter Abschnitt (58) der Führungsprofile (54) an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Aufrichteböcke (52) vertikal oder zumindest im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist,
    wobei die vertikalen oder zumindest im Wesentlichen vertikalen Abschnitte (58) der Führungsprofile (54) unterhalb des Mastschachts (14) in den Mastschacht (14) hineinweisen,
    wobei jeweils ein Mastsegment (60) der Aufrichtekonstruktion (50) im Bereich der dortigen ersten Abschnitte (56) der Führungsprofile (54) übergeben und in den Führungsprofilen (54) geführt wird und
    wobei das übergebene Mastsegment (60) entlang der Führungsprofile (54) bewegt wird und im Bereich der dortigen zweiten Abschnitte (58) der Führungsprofile (54) mittels der zweiten Abschnitte (58) der Führungsprofile (54) aufgerichtet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die Mastsegmente (60) gelenkig miteinander verbunden sind.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    wobei das Errichten der Maststruktur (20) im Mastschacht (14) mittels der Aufrichtekonstruktion (50) erfolgt, indem jeweils zumindest ein Mastsegment (60) in der Aufrichtekonstruktion (50) in horizontaler oder zumindest im wesentlichen horizontaler Richtung gezogen oder geschoben und/oder in vertikaler oder zumindest im wesentlichen vertikaler Richtung angehoben wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    wobei das Kronenlager (22) mittels der Maststruktur (20) im Mastschacht (14) angehoben wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    wobei das Kronenlager (22) mittels einer Hebeeinrichtung im Mastschacht (14) angehoben wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
    wobei das Kronenlager (22) im Mastschacht (14) quer zu einer Hochachse des Mastschachts (14) im Mastschacht (14) fixiert wird und
    wobei diese Fixierung mittels zumindest einer als Kronenlagerfixierungsstrebe fungierenden Strebe (26) erfolgt, welche vom Kronenlager (22) zur Wand des Mastschachts (14) reicht.
  8. Vorrichtung zum Errichten einer Bohranlage (10) zum Abteufen von Bohrungen auf Kohlenwasserstofflagerstätten oder zur Erschließung von Geothermie oder anderen Wertstoffen oder zu Forschungszwecken in einem in ein Gebirge getriebenen Stollen, welcher einen als Produktionsstollen (12) und Produktionsstrecke fungierenden horizontalen Abschnitt umfasst, von dem als Mastschacht (14) ein vertikaler Abschnitt abgeht,
    wobei die Vorrichtung als Aufrichtekonstruktion (50) für eine Maststruktur (20) der Bohranlage (10) fungiert,
    wobei die Maststruktur (20) eine Mehrzahl von miteinander verbundenen oder miteinander verbindbaren Mastsegmenten (60) umfasst,
    wobei der Aufrichtekonstruktion (50) an einer Eingangsseite zumindest ein Mastsegment (60) in einer horizontalen oder zumindest im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung zuführbar ist,
    wobei ein der Aufrichtekonstruktion (50) an deren Eingangsseite zugeführtes Mastsegment (60) durch die Aufrichtekonstruktion (50) oder entlang der Aufrichtekonstruktion (50) bis zu einer Ausgangsseite der Aufrichtekonstruktion (50)
    führbar ist,
    wobei das Mastsegment (60) im Bereich der Ausgangsseite aufrichtbar ist und in eine vertikale oder zumindest im Wesentlichen vertikale Orientierung in den Mastschacht (14) hineinweisend gebracht wird,
    wobei ein durch die Aufrichtekonstruktion (50) oder entlang der Aufrichtekonstruktion (50) geführtes Mastsegment (60) jedes der Aufrichtekonstruktion (50) zuvor zugeführte Mastsegment (60) durch die Aufrichtekonstruktion (50) oder entlang der Aufrichtekonstruktion (50) vor sich herschiebt und,
    wobei mittels eines mittels der Aufrichtekonstruktion (50) aufgerichteten Mastsegments (60) jedes bereits mit der Aufrichtekonstruktion (50) aufgerichtete Mastsegment (60) in den Mastschacht (14) hinein anhebbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    wobei die Aufrichtekonstruktion (50) zwei mit Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnete Aufrichteböcke (52) umfasst und wobei jeder Aufrichtebock (52) ein Führungsprofil (54) trägt,
    wobei ein erster Abschnitt (56) des Führungsprofils (54) an einem ersten Ende der Aufrichteböcke (52) horizontal oder zumindest im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist,
    wobei ein zweiter Abschnitt (58) des Führungsprofil (54) an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Aufrichteböcke (52) vertikal oder zumindest im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist,
    wobei die vertikalen oder zumindest im Wesentlichen vertikalen Abschnitte (58) der Führungsprofile (54) unterhalb des Mastschachts (14) in den Mastschacht (14) hineinweisen.
  10. Maststruktur (20) einer Bohranlage (10) zum Abteufen von Bohrungen auf Kohlenwasserstofflagerstätten oder zur Erschließung von Geothermie oder anderen Wertstoffen oder zu Forschungszwecken in einem in ein Gebirge getriebenen Stollen, welcher einen als Produktionsstollen (12) und Produktionsstrecke fungierenden horizontalen Abschnitt umfasst, von dem als Mastschacht (14) ein vertikaler Abschnitt abgeht,
    wobei die Maststruktur (20) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 errichtet ist und/oder mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8oder 9 errichtet ist.
  11. Bohranlage (10) zum Abteufen von Bohrungen auf Kohlenwasserstofflagerstätten oder zur Erschließung von Geothermie oder anderen Wertstoffen oder zu Forschungszwecken in einem in ein Gebirge getriebenen Stollen, welcher einen als Produktionsstollen (12) und Produktionsstrecke fungierenden horizontalen Abschnitt umfasst, von dem als Mastschacht (14) ein vertikaler Abschnitt abgeht, und mit einer Maststruktur (20) nach Anspruch 10.
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