EP4350119A1 - Underwater drilling apparatus and method for constructing a casing under water - Google Patents

Underwater drilling apparatus and method for constructing a casing under water Download PDF

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EP4350119A1
EP4350119A1 EP22200104.2A EP22200104A EP4350119A1 EP 4350119 A1 EP4350119 A1 EP 4350119A1 EP 22200104 A EP22200104 A EP 22200104A EP 4350119 A1 EP4350119 A1 EP 4350119A1
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EP
European Patent Office
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support tube
drilling device
platform
drive
hole drilling
Prior art date
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Pending
Application number
EP22200104.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Finkenzeller
Jürgen Klippenstein
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to US18/471,972 priority patent/US20240117681A1/en
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Priority to JP2023164920A priority patent/JP2024055790A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/08—Underwater guide bases, e.g. drilling templates; Levelling thereof
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    • E21B7/208—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes using down-hole drives
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    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/52—Submerged foundations, i.e. submerged in open water
    • E02D27/525—Submerged foundations, i.e. submerged in open water using elements penetrating the underwater ground

Definitions

  • the invention relates to an underwater drilling device for creating a cased borehole under water with a lowerable platform, according to claim 1.
  • the invention further relates to a method for creating a cased borehole under water with such an underwater drilling device, according to claim 12.
  • a drilling device and a method for creating a foundation for a structure in water emerge.
  • a guide device is placed on the surface of a body of water.
  • a support pipe is arranged in the guide device.
  • a drilling device, which is inserted into the support pipe, is used to create a borehole into which the support pipe is lowered.
  • a foundation element can be inserted into the support pipe.
  • the support pipe is then pulled out, filling a gap between the borehole wall and the inserted foundation element.
  • a device and a method for creating an underwater foundation are developed.
  • a support pipe is also inserted into the ground, in which a down-the-hole drilling device is arranged.
  • the down-the-hole drilling device removes soil material, whereby the surrounding support pipe can be pushed axially.
  • EP 3 333 324 A1 Another known device and method for creating a foundation for a structure in water is known from EP 3 333 324 A1 out.
  • the invention is based on the object of specifying a drilling device and a method with which a cased borehole under water can be created particularly efficiently.
  • a first aspect of the invention is to provide at least one pipe drive for rotatingly driving the support pipe on the lowerable platform in an underwater drilling device, wherein the pipe drive is designed to rotately insert the support pipe into the waterbed.
  • the underwater drilling device with the pipe drive is designed in such a way that an in-hole drilling device arranged in the support tube is clamped to the support tube when the support tube is driven in rotation, so that the support tube rotates with the rotating support tube.
  • This allows efficient step-by-step drilling of the support tube and drilling device.
  • either the support tube or the drill head of the drilling device can advance. While the drill head is being driven in rotation, the drilling device can be clamped to the stationary support tube. After a drilling step with the drill head of the drilling device, the support tube can be inserted into the ground in a further advance step while the in-hole drilling device remains connected to the support tube in a rotationally fixed manner.
  • the drill head can remain stationary relative to the device base body.
  • the drill head can be driven in rotation at the same time, in the same or the opposite direction of rotation as the support tube.
  • the tube drive on the lowerable platform can be designed in any suitable way to drive the support tube in rotation.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that, to form the tube drive on the platform, a collet device for clamping the support tube is arranged on its outside in a rotatable or pivotable and axially movable manner, wherein a torque of the tube drive can be transmitted to the support tube.
  • the pipe drive can be designed similarly to a piping device, whereby the support pipe can be releasably gripped on the outside by means of a collet.
  • the collet can preferably be rotated around the longitudinal axis of the pipe by means of hydraulic cylinders.
  • the tube drive is designed to transmit a continuous rotary movement to the support tube.
  • This allows a continuous rotary drive to be provided.
  • two or more collets, each with a twisting cylinder, can be provided, with each arrangement with a collet carrying out a specific twist around a predetermined angular range.
  • sequential twisting by at least two such arrangements a continuous or quasi-continuous twisting of the support tube can be achieved.
  • the tube drive is designed to transmit an oscillating rotary movement to the support tube.
  • This oscillating or step-by-step rotary movement can be brought about in particular by an arrangement with a single collet device.
  • the down-hole drilling device can be suspended in the support tube via a support cable, so that a feed force can be applied solely by the weight of the down-hole drilling device.
  • the down-hole drilling device has an axial feed device with which the drill head can be axially displaced relative to the device base body.
  • the device base body can have a frame structure which can preferably be fixed in a rotationally fixed manner in the inner wall of the support tube via radially extendable hydraulic clamping cylinders.
  • the feed device can have one or more hydraulic actuating cylinders which are aligned in the axial direction. This allows a rotary-driven drill head to be axially displaced relative to the device base body.
  • the drill drive which can preferably have one or more hydraulic rotary motors, can be axially fixed to the base body, with a drill drive shaft being axially telescopic by means of corresponding spline teeth or another suitable shape. This allows torque to be transferred from the drill drive to the axially movable drill head.
  • the feed device can be designed in any suitable way. According to one embodiment of the invention, it is particularly advantageous that the feed device has at least one hydraulic feed cylinder.
  • the feed cylinder can be a one-way or two-way actuating cylinder.
  • the platform can be designed as a template for a predetermined arrangement of support pipes in a body of water.
  • a separate in-hole drilling device can be arranged in each support pipe.
  • a single in-hole drilling device can be provided, which is initially inserted into a first support tube to create a first bore. After the first bore has been created, the down-the-hole drilling device can be released and withdrawn from the first support tube and inserted into a second support tube to create a second cased bore. This can be repeated according to the number of support tubes present.
  • Pipe drives are preferably arranged on the platform according to the number of support tubes provided.
  • the down-the-hole drilling rig is connected to a supply unit, in particular a supply ship, on the water surface via one or more lines, in particular a so-called umbilical.
  • the one or more lines are used to transmit energy, in particular electrical energy and/or hydraulic energy.
  • the support tube is rotated together with the down-the-hole drilling rig attached to it, it must be ensured that the one or more lines do not become twisted.
  • the at least one line can be connected to the down-the-hole drilling rig using a corresponding rotary coupling in an upper area of the down-the-hole drilling rig.
  • a so-called rotary feedthrough can be provided in particular for the passage of hydraulic fluid.
  • a simplified embodiment of the invention for preventing the twisting of the at least one line consists in that at least one upper clamping device is arranged on the device base body and at least one lower clamping device is arranged on the drill head. This allows a targeted alternating clamping of the drill head and/or the device base body.
  • the at least one lower clamping device on the drill head when the support tube is driven in rotation, the at least one lower clamping device on the drill head is extended radially and the drill head is clamped to the support tube, and the at least one upper clamping device on the device base is retracted radially and released from the support tube.
  • the rotary drive can be uncoupled from the drill head or a freewheel can be selected.
  • the drill head can rotate when the support tube is driven in rotation, while the device base does not follow the rotary movement due to the selected freewheel of the drill drive. In this way, In this way, the device base with the cables connected to it can remain stationary while the drill head is rotated with the rotating support tube.
  • the device base can be clamped and fixed to the support tube so that the down-the-hole drilling device is screwed in with the support tube.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in that the platform has a supply device on the bottom of the water, which is connected to an above-water supply unit via at least one main supply line, and that the at least one pipe drive and the at least one down-the-hole drilling device are connected to the supply device of the platform for energy supply, in particular via supply lines.
  • the supply device on the platform can preferably store energy to a certain extent, for example electrical energy through provided accumulators or hydraulic energy through corresponding pressure accumulators.
  • the platform can thus be operated independently for a certain period of time, which may be necessary in rough weather conditions and the associated disconnection of the main supply line.
  • the supply device on the platform is connected to an above-water supply unit via the preferably detachable main supply line.
  • the above-water supply unit can in particular be a ship.
  • the invention further comprises a method for creating a cased borehole under water with an underwater drilling device according to the invention, wherein at least one support pipe is arranged on a platform of the underwater drilling device, at least one in-hole drilling device in which at least one support pipe is arranged, the platform is lowered to a body of water, the at least one support pipe is driven in rotation via a pipe drive on the platform and drilled into the body of water, prior to and/or following drilling of the support pipe, the drill head of the in-hole drilling device arranged in the support pipe is driven in rotation and is driven into the body of water to create the borehole drilled while the support tube is held rotationally fixed to the platform, and when the support tube is driven in rotation, the down-hole drilling rig remains in the support tube and is axially clamped to it.
  • the method can be carried out in particular with the underwater drilling device according to the invention described above.
  • the advantages described in this context can be achieved.
  • the method according to the invention comprises the method steps specified in claim 1, but is not limited to a specific sequence of method steps. Individual method steps can also be carried out before or after other method steps.
  • FIG. 1 to 4 an embodiment of a down-hole drilling device 10 for forming an underwater drilling device 100 according to the invention is shown.
  • the down-hole drilling device 10 has a framework-like device base body 12, which comprises a first annular frame section 14.
  • a drilling drive 40 is arranged on the upper side of this plate-like first frame section 14, which in the embodiment shown is formed by three hydraulic rotary drives 42, which are arranged evenly distributed around a longitudinal or drilling axis of the down-hole drilling device 10.
  • the clamping device 50 is attached to the underside of the first frame section 14 and is designed for radial clamping and fixing of the down-hole drilling device 10 against a wall of a support tube and/or a borehole.
  • the ring-shaped clamping device 50 has six radially directed clamping cylinders (not shown), on the outside of which stamp-like clamping plates 52 are attached.
  • the clamping cylinders with the clamping plates 52 are arranged evenly distributed around the longitudinal or drilling axis of the down-hole drilling device 10.
  • An upper frame section 15 is arranged at the upper end of the frame 12. Between the upper frame section 15 and the underlying first frame section 14 there is arranged a plate-shaped, ring-like intermediate section 16 which is connected via vertically directed connecting struts 18 on the one hand to the first frame section 14 and on the other hand upwards to the upper frame section 15.
  • a connecting device 28 for a cable suspension of the down-the-hole drilling device 10 and two line feeds 29 are arranged in the middle on an upper side of the upper frame section 15.
  • the line feeds 29 serve on the one hand to feed a hydraulic hose line and on the other hand to feed and hold a drilling slurry discharge line.
  • Control components 19 can be arranged on the plate-like intermediate section 16.
  • the upper area of the device base body 12 with the first frame section 14, the upper frame section 15 and the intermediate section 16 can be constructed in a modular manner, so that the down-the-hole drilling device 10 can be easily adapted to different borehole sizes and areas of application.
  • the feed device 70 with hydraulic feed cylinders 72 is arranged below the clamping device 50 on the first frame section 14.
  • the feed cylinders 72 are attached to the first frame section 14 with their cylinder housings.
  • the feed cylinders 72 are connected to the extendable cylinder piston. on the other hand, to a second annular, plate-like second frame section 20.
  • the annular second frame section 20 is attached to an outside of a tubular bearing sleeve 24, in which a tubular drill string 38, which is only partially inserted into the Figures 3 and 4 is visible, rotatable but axially fixed.
  • a drill head 30 is attached to the lower end of the drill string 38.
  • the drill head 30 has a central pilot tip 32 and radially directed removal elements 34, which are designed to remove soil material.
  • the second frame section 20 is mounted axially adjustable relative to the first frame section 14.
  • a drive shaft 44 of the drill drive 40 extends into the tubular drill string 38.
  • the drive shaft 44 has outer, axially extending drive strips 46, which interact with corresponding inner drive strips on the inside of the tubular drill string 38 to transmit torque.
  • the drive shaft 44 drives the drill string 38 with the drill head 30 in rotation so that it can remove soil material.
  • the down-hole drilling device 10 is shown in a state in which the drill head 30 is axially retracted.
  • the down-hole drilling device 10 can be fixed in the borehole via the clamping device 50 by radially extending the clamping plates 52 against a support tube.
  • the feed device 70 can be actuated, with the feed cylinders 72 extending downwards.
  • the drill head 30 and/or the down-hole drilling device can be clamped or fixed when the support tube 8 is screwed in.
  • the tensioning by the tensioning device 50 can be released by retracting the tensioning plates 52.
  • the upper area of the device base body 12 can be guided downwards by retracting the feed cylinders 72 and releasing a support cable attached to the connecting device 28 until the axially retracted state is reached according to the Figures 1 and 2 is reached again.
  • a further drilling step can be carried out by clamping the device base body 12 using the clamping device 50.
  • the clamping plates 52 can be extended radially and remain fixed to the support tube 8.
  • the support tube 8 can then be screwed into the ground and guided.
  • the feed cylinders 72 can be retracted in the process.
  • Soil material that accrues during drilling can be removed through the frame 12 via the hollow drill string 38, the hollow drive shaft 44 by means of a suction pump 36 as a conveying device 35 and transported outside the borehole via a partially shown conveying line 37.
  • the second frame section 20 with the bearing sleeve 24 can have a third frame section 27, which can be mounted so that it can be moved linearly via linear guides 26 that are fixedly attached to the first frame section 14 and point downwards.
  • the guides 26 can absorb torsional forces in the circumferential direction, so that the feed cylinders 72 are relieved of transverse forces.
  • an underwater drilling device 100 has a lowerable platform 80 with a working platform 82, which is suspended from a cable arrangement 97, only partially shown, and which can be lowered and set down on a body of water 5 via this cable arrangement 97 with adjustable feet 88.
  • FIG.5 As shown, several support tubes 8 with in-hole drilling devices 10 inserted therein can be arranged on the work platform 82, of which in the side view in Fig.5 two in-hole drilling machines 10 can be seen.
  • Four in-hole drilling machines 10 can be arranged at the corners of the work platform 82 designed as a geometric rectangle or three in-hole drilling machines 10 can be arranged at the corners of the work platform designed as an equilateral triangle.
  • the down-hole drilling devices 10 are essentially identical in design, as previously described.
  • the down-hole drilling device 10 is used to insert a support pipe 8 into the water bed 5.
  • a sleeve-like linear guide 84 and a pipe drive 85 for each down-hole drilling device 10 or each borehole are arranged on the work platform 82.
  • the linear guide 84 guides the support pipe 8 vertically displaceably on the work platform 2.
  • the drilling unit 100 also has a Collet device 86 for the rotationally fixed fixing, twisting and/or axial displacement of the support tube 8 on the work platform 82.
  • This collet device 86 is arranged below the linear guide 84 on the work platform 82.
  • the collet device 86 can be designed, for example, as a hydraulic clamping device and also has means for axially fixing the support tube 8, i.e.
  • the collet device 86 can thus ensure that the support tube 8 maintains its rotational position, but also its axial position relative to the work platform 82 when the work platform 82 is lowered, but also during the drilling process.
  • the in-hole drilling device 10 is inserted.
  • a drill head 30 designed as a full-cut drill head or another suitable drill head equipped with roller chisels can be provided at the lower end of the in-hole drilling device 10.
  • the drill head 30 can protrude at the lower end of the support tube 8 so that the drill head 30 can clear soil material below the support tube 8.
  • the support tube 8 can be pushed axially along the in-hole drilling device 10 by rotating via the collet device 86.
  • the in-hole drilling device 10 can be clamped in the support tube 8 and thus moved along with it.
  • Energy can be supplied via a main supply line 92 to a central supply device 90 on the work platform 82.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Bohrvorrichtung mit einer absenkbaren Plattform, welche zum Absetzen auf einem Gewässergrund ausgebildet ist, mindestens einem Stützrohr, welches an der Plattform axial verschiebbar und drehbar gelagert ist, mindestens einem Rohrantrieb, welcher auf der Plattform angeordnet und zum drehenden Antreiben des Stützrohres ausgebildet ist, um das Stützrohr in den Gewässergrund drehend einzubringen, und einem Im-Loch-Bohrgerät, welches in dem Stützrohr angeordnet ist, wobei das Im-Loch-Bohrgerät aufweist: einen Gerätegrundkörper, mindestens eine Spanneinrichtung zum Verspannen und Festlegen des Im-Loch-Bohrgerätes in dem Stützrohr, und einen Bohrkopf, welcher axial verschiebbar und drehbar an dem Gerätegrundkörper gelagert und mittels eines Bohrantriebs drehend antreibbar ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem drehenden Antreiben des Stützrohrs das Im-Loch-Bohrgerät in dem Stützrohr angeordnet und daran axial festgespannt ist.

Figure imgaf001
The invention relates to an underwater drilling device with a lowerable platform which is designed to be placed on the bottom of a body of water, at least one support tube which is mounted on the platform so that it can be moved axially and rotated, at least one tube drive which is arranged on the platform and is designed to drive the support tube in rotation in order to insert the support tube into the bottom of the body of water in a rotating manner, and an in-hole drilling device which is arranged in the support tube, wherein the in-hole drilling device has: a device base body, at least one clamping device for clamping and securing the in-hole drilling device in the support tube, and a drill head which is mounted on the device base body so that it can be moved axially and rotated and can be driven in rotation by means of a drill drive. According to the invention, it is provided that when the support tube is driven in rotation, the in-hole drilling device is arranged in the support tube and is axially clamped thereto.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Bohrvorrichtung zum Erstellen einer verrohrten Bohrung unter Wasser mit einer absenkbaren Plattform, gemäß dem Anspruch 1.The invention relates to an underwater drilling device for creating a cased borehole under water with a lowerable platform, according to claim 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erstellen einer verrohrten Bohrung unter Wasser mit einer solchen Unterwasser-Bohrvorrichtung, gemäß dem Anspruch 12.The invention further relates to a method for creating a cased borehole under water with such an underwater drilling device, according to claim 12.

Aus der EP 2 930 275 B1 gehen eine Bohrvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Gründung für ein Bauwerk im Wasser hervor. Eine Führungsvorrichtung wird dabei auf einer Gewässergrundoberfläche abgesetzt. In der Führungsvorrichtung ist ein Stützrohr angeordnet. Mittels eines Bohrgerätes, welche in das Stützrohr eingesetzt wird, wird eine Bohrung erstellt, in welche das Stützrohr abgesenkt wird. Nach dem Entfernen des Im-Loch-Bohrgerätes kann ein Gründungselement in das Stützrohr eingesetzt werden. Das Stützrohr wird anschließend gezogen, wobei ein Zwischenraum zwischen der Bohrungswand und dem eingesetzten Gründungselement verfüllt wird.From the EP 2 930 275 B1 A drilling device and a method for creating a foundation for a structure in water emerge. A guide device is placed on the surface of a body of water. A support pipe is arranged in the guide device. A drilling device, which is inserted into the support pipe, is used to create a borehole into which the support pipe is lowered. After the in-hole drilling device has been removed, a foundation element can be inserted into the support pipe. The support pipe is then pulled out, filling a gap between the borehole wall and the inserted foundation element.

Aus der EP 2 615 239 B1 gehen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erstellung einer Unterwassergründung hervor. Hierbei wird ebenfalls ein Stützrohr in den Boden eingebracht, in welchem ein Im-Loch-Bohrgerät angeordnet wird. Das Im-Loch-Bohrgerät trägt Bodenmaterial ab, wobei das umgebende Stützrohr axial nachgeschoben werden kann.From the EP 2 615 239 B1 A device and a method for creating an underwater foundation are developed. Here, a support pipe is also inserted into the ground, in which a down-the-hole drilling device is arranged. The down-the-hole drilling device removes soil material, whereby the surrounding support pipe can be pushed axially.

Eine weitere bekannte Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Gründung für ein Bauwerk im Wasser gehen aus der EP 3 333 324 A1 hervor.Another known device and method for creating a foundation for a structure in water is known from EP 3 333 324 A1 out.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit welchen eine verrohrte Bohrung unter Wasser besonders effizient erstellt werden kann.The invention is based on the object of specifying a drilling device and a method with which a cased borehole under water can be created particularly efficiently.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen durch eine Unterwasser-Bohrvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention on the one hand by an underwater drilling device with the features of claim 1 and on the other hand by a method with the features of claim 12. Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Unterwasser-Bohrvorrichtung zum Erstellen einer verrohten Bohrung unter Wasser umfasst eine absenkbare Plattform, welche zum Absetzen auf einem Gewässergrund ausgebildet ist, mindestens ein Stützrohr, welches an der Plattform axial verschiebbar und drehbar gelagert ist, mindestens einen Rohrantrieb, welcher auf der Plattform angeordnet und zum drehenden Antreiben des Stützrohres ausgebildet ist, um das Stützrohr in den Gewässergrund drehend einzubringen, mindestens ein Im-Loch-Bohrgerät, welches in dem Stützrohr angeordnet ist, wobei das Im-Loch-Bohrgerät aufweist:

  • einen Gerätegrundkörper,
  • mindestens eine Spanneinrichtung zum Verspannen und Festlegen des Im-Loch-Bohrgerätes in dem Stützrohr,
  • einen Bohrantrieb am Gerätegrundkörper und
  • einen Bohrkopf, welcher axial verschiebbar und drehbar an dem Gerätegrundkörper gelagert und mittels des Bohrantriebs drehend antreibbar ist, wobei bei einem drehenden Antreiben des Stützrohrs das Im-Loch-Bohrgerät in dem Stützrohr angeordnet und daran axial festgespannt ist.
The underwater drilling device according to the invention for creating a piped borehole under water comprises a lowerable platform which is designed to be placed on a body of water, at least one support pipe which is mounted on the platform so as to be axially displaceable and rotatable, at least one pipe drive which is arranged on the platform and is designed to drive the support pipe in rotation in order to insert the support pipe into the body of water in a rotating manner, at least one in-hole drilling device which is arranged in the support pipe, the in-hole drilling device having:
  • a device body,
  • at least one clamping device for clamping and securing the down-hole drilling device in the support tube,
  • a drill drive on the device body and
  • a drill head which is mounted axially displaceably and rotatably on the device base body and can be driven in rotation by means of the drill drive, wherein when the support tube is driven in rotation the in-hole drilling device is arranged in the support tube and is axially clamped thereto.

Ein erster Aspekt der Erfindung liegt darin, bei einer Unterwasser-Bohrvorrichtung an der absenkbaren Plattform mindestens einen Rohrantrieb zum drehenden Antreiben des Stützrohres vorzusehen, wobei der Rohrantrieb ausgebildet ist, das Stützrohr in den Gewässergrund drehend einzubringen.A first aspect of the invention is to provide at least one pipe drive for rotatingly driving the support pipe on the lowerable platform in an underwater drilling device, wherein the pipe drive is designed to rotately insert the support pipe into the waterbed.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Unterwasser-Bohrvorrichtung mit dem Rohrantrieb so ausgebildet, dass ein im Stützrohr angeordnetes Im-Loch-Bohrgerät beim drehenden Antreiben des Stützrohres an diesem festgespannt ist, so dass dieses mit dem drehenden Stützrohr mitdreht. Es kann so ein effizientes schrittweises Abbohren von Stützrohr und Bohrgerät erfolgen. Je nach anstehender Bodenart kann dabei entweder das Stützrohr voreilen oder der Bohrkopf des Bohrgerätes. Während des drehenden Antreibens des Bohrkopfes kann das Bohrgerät am feststehenden Stützrohr festgespannt sein. Nach einem Bohrschritt mit dem Bohrkopf des Bohrgerätes kann das Stützrohr um einen weiteren Vortriebsschritt in den Boden drehend eingebracht werden, wobei das Im-Loch-Bohrgerät drehfest mit dem Stützrohr verbunden bleibt. Bei einem drehenden Antreiben des Stützrohres kann der Bohrkopf gegenüber dem Gerätegrundkörper stillstehen. Alternativ kann der Bohrkopf gleichzeitig drehend angetrieben sein, in die gleiche oder die entgegengesetzte Drehrichtung wie das Stützrohr.According to a further aspect, the underwater drilling device with the pipe drive is designed in such a way that an in-hole drilling device arranged in the support tube is clamped to the support tube when the support tube is driven in rotation, so that the support tube rotates with the rotating support tube. This allows efficient step-by-step drilling of the support tube and drilling device. Depending on the type of soil, either the support tube or the drill head of the drilling device can advance. While the drill head is being driven in rotation, the drilling device can be clamped to the stationary support tube. After a drilling step with the drill head of the drilling device, the support tube can be inserted into the ground in a further advance step while the in-hole drilling device remains connected to the support tube in a rotationally fixed manner. When the support tube is driven in rotation, the drill head can remain stationary relative to the device base body. Alternatively, the drill head can be driven in rotation at the same time, in the same or the opposite direction of rotation as the support tube.

Grundsätzlich kann der Rohrantrieb an der absenkbaren Plattform zum drehenden Antreibend des Stützrohres in jeder geeigneten Weise ausgebildet sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass zum Bilden des Rohrantriebes an der Plattform eine Spannzangeneinrichtung zum Spannen des Stützrohres an seiner Außenseite dreh- oder schwenkbar und axial bewegbar angeordnet ist, wobei ein Drehmoment des Rohrantriebes auf das Stützrohr übertragbar ist.In principle, the tube drive on the lowerable platform can be designed in any suitable way to drive the support tube in rotation. A preferred embodiment of the invention consists in that, to form the tube drive on the platform, a collet device for clamping the support tube is arranged on its outside in a rotatable or pivotable and axially movable manner, wherein a torque of the tube drive can be transmitted to the support tube.

Der Rohrantrieb kann dabei ähnlich einer Verrohrungsvorrichtung ausgebildet sein, wobei mittels einer Spannzange ein lösbares Fassen des Stützrohres an der Außenseite erfolgen kann. Vorzugsweise mittels Hydraulikzylindern kann ein Verdrehen der Spannzange um die Rohrlängsachse erfolgen.The pipe drive can be designed similarly to a piping device, whereby the support pipe can be releasably gripped on the outside by means of a collet. The collet can preferably be rotated around the longitudinal axis of the pipe by means of hydraulic cylinders.

Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung, dass der Rohrantrieb zum Übertragen einer kontinuierlichen Drehbewegung auf das Stützrohr ausgebildet ist. Hierdurch kann ein kontinuierlicher Drehantrieb vorgesehen sein. Weiterhin können zwei oder mehr Spannzangen mit jeweils einem Verdrehzylinder vorgesehen werden, wobei jede Anordnung mit einer Spannzange eine bestimmte Verdrehung um einen vorgegebenen Winkelbereich durchführt. Durch ein abgestimmtes, aufeinanderfolgendes Verdrehen durch mindestens zwei derartige Anordnungen kann eine kontinuierliche oder quasi kontinuierliche Verdrehung des Stützrohres erfolgen.According to one embodiment of the invention, it is particularly advantageous that the tube drive is designed to transmit a continuous rotary movement to the support tube. This allows a continuous rotary drive to be provided. Furthermore, two or more collets, each with a twisting cylinder, can be provided, with each arrangement with a collet carrying out a specific twist around a predetermined angular range. By means of coordinated, sequential twisting by at least two such arrangements, a continuous or quasi-continuous twisting of the support tube can be achieved.

Alternativ oder ergänzend ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Rohrantrieb zum Übertragen einer oszillierenden Drehbewegung auf das Stützrohr ausgebildet ist. Diese oszillierende oder schrittweise Drehbewegung kann insbesondere durch eine Anordnung mit einer einzelnen Spannzangeneinrichtung bewirkt werden.Alternatively or additionally, according to a further development of the invention, the tube drive is designed to transmit an oscillating rotary movement to the support tube. This oscillating or step-by-step rotary movement can be brought about in particular by an arrangement with a single collet device.

Das Im-Loch-Bohrgerät kann über ein Tragseil in dem Stützrohr aufgehängt sein, so dass ein Aufbringen einer Vorschubkraft allein durch die Gewichtskraft des Im-Loch-Bohrgerätes bewirkt werden kann. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, dass das Im-Loch-Bohrgerät eine axiale Vorschubeinrichtung aufweist, mit welcher der Bohrkopf relativ zum Gerätegrundkörper axial verschiebbar ist. Der Gerätegrundkörper kann dabei eine Rahmenstruktur aufweisen, welche vorzugsweise über radial ausfahrbare hydraulische Spannzylinder in der Innenwandung des Stützrohres drehfest festgelegt werden kann. Die Vorschubeinrichtung kann einen oder mehrere hydraulische Stellzylinder aufweisen, welche in axialer Richtung ausgerichtet sind. Hierdurch kann ein drehend angetriebener Bohrkopf gegenüber dem Gerätegrundkörper axial verschoben werden. Der Bohrantrieb, welcher vorzugsweise einen oder mehrere hydraulische Drehmotoren aufweisen kann, kann axial fest am Grundkörper vorgesehen sein, wobei eine Bohrantriebswelle mittels entsprechender Keilnutverzahnung oder einer anderen geeigneten Ausformung axial teleskopierbar ist. Hierdurch kann eine Drehmomentübertragung von dem Bohrantrieb auf den axial verschiebbaren Bohrkopf erfolgen.The down-hole drilling device can be suspended in the support tube via a support cable, so that a feed force can be applied solely by the weight of the down-hole drilling device. According to an advantageous embodiment of the invention, it is preferred that the down-hole drilling device has an axial feed device with which the drill head can be axially displaced relative to the device base body. The device base body can have a frame structure which can preferably be fixed in a rotationally fixed manner in the inner wall of the support tube via radially extendable hydraulic clamping cylinders. The feed device can have one or more hydraulic actuating cylinders which are aligned in the axial direction. This allows a rotary-driven drill head to be axially displaced relative to the device base body. The drill drive, which can preferably have one or more hydraulic rotary motors, can be axially fixed to the base body, with a drill drive shaft being axially telescopic by means of corresponding spline teeth or another suitable shape. This allows torque to be transferred from the drill drive to the axially movable drill head.

Grundsätzlich kann die Vorschubeinrichtung in jeder geeigneten Weise ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung, dass die Vorschubeinrichtung mindestens einen hydraulischen Vorschubzylinder aufweist. Der Vorschubzylinder kann dabei ein einseitig wirkender oder zweiseitig wirkender Stellzylinder sein.In principle, the feed device can be designed in any suitable way. According to one embodiment of the invention, it is particularly advantageous that the feed device has at least one hydraulic feed cylinder. The feed cylinder can be a one-way or two-way actuating cylinder.

Für ein effizientes Niederbringen einer verrohrten Bohrung ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, dass zwei oder mehr Stützrohre drehend und axial verschiebbar an der Plattform gelagert sind. Die Plattform kann dabei als eine Schablone für eine vorgegebene Anordnung von Stützrohren in einem Gewässergrund ausgebildet sein. Grundsätzlich kann in jedem Stützrohr ein eigenes Im-Loch-Bohrgerät angeordnet werden. Alternativ kann ein einzelnes Im-Loch-Bohrgerät vorgesehen sein, welches zunächst in einem ersten Stützrohr zum Erstellen einer ersten Bohrung eingesetzt wird. Nach Erstellen der ersten Bohrung kann das Im-Loch-Bohrgerät gelöst und aus dem ersten Stützrohr rückgezogen und in ein zweites Stützrohr zum Erstellen einer zweiten verrohrten Bohrung eingesetzt werden. Dies kann entsprechend der Anzahl der vorhandenen Stützrohres wiederholt werden. An der Plattform sind vorzugsweise entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Stützrohre Rohrantriebe angeordnet.For efficient drilling of a cased borehole, it is advantageous according to a further development of the invention that two or more support pipes are mounted on the platform in a rotating and axially displaceable manner. The platform can be designed as a template for a predetermined arrangement of support pipes in a body of water. In principle, a separate in-hole drilling device can be arranged in each support pipe. Alternatively, a single in-hole drilling device can be provided, which is initially inserted into a first support tube to create a first bore. After the first bore has been created, the down-the-hole drilling device can be released and withdrawn from the first support tube and inserted into a second support tube to create a second cased bore. This can be repeated according to the number of support tubes present. Pipe drives are preferably arranged on the platform according to the number of support tubes provided.

Das Im-Loch-Bohrgerät ist im Bohrbetrieb über eine oder mehrere Leitungen, insbesondere ein sogenanntes Umbilical, mit einer Versorgungseinheit, insbesondere einem Versorgungsschiff, an der Gewässeroberfläche verbunden. Über die eine oder mehreren Leitungen erfolgt insbesondere eine Übertragung von Energie, insbesondere von elektrischer Energie und/oder hydraulischer Energie. Bei einem Drehen des Stützrohres zusammen mit dem darin befestigten Im-Loch-Bohrgerät ist sicherzustellen, dass kein Verdrillen der einen oder mehreren Leitungen auftritt. Hierzu kann die mindestens eine Leitung mit einer entsprechenden Drehkupplung an einem oberen Bereich des Im-Loch-Bohrgerätes mit diesem verbunden sein. Zur Durchführung von Hydraulikfluid kann insbesondere eine sogenannte Drehdurchführung vorgesehen sein.During drilling, the down-the-hole drilling rig is connected to a supply unit, in particular a supply ship, on the water surface via one or more lines, in particular a so-called umbilical. The one or more lines are used to transmit energy, in particular electrical energy and/or hydraulic energy. When the support tube is rotated together with the down-the-hole drilling rig attached to it, it must be ensured that the one or more lines do not become twisted. For this purpose, the at least one line can be connected to the down-the-hole drilling rig using a corresponding rotary coupling in an upper area of the down-the-hole drilling rig. A so-called rotary feedthrough can be provided in particular for the passage of hydraulic fluid.

Eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung zum Vermeiden des Verdrillens der mindestens einen Leitung besteht darin, dass an dem Gerätegrundkörper mindestens eine obere Spanneinrichtung und an dem Bohrkopf mindestens eine untere Spanneinrichtung angeordnet sind. Hierdurch kann ein gezieltes wechselweises Verspannen des Bohrkopfes und/oder des Gerätegrundkörpers erfolgen.A simplified embodiment of the invention for preventing the twisting of the at least one line consists in that at least one upper clamping device is arranged on the device base body and at least one lower clamping device is arranged on the drill head. This allows a targeted alternating clamping of the drill head and/or the device base body.

Insbesondere ist es dabei nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass bei einem drehenden Antreiben des Stützrohres die mindestens eine untere Spanneinrichtung an dem Bohrkopf radial ausgefahren und der Bohrkopf an dem Stützrohr festgespannt ist sowie die mindestens eine obere Spanneinrichtung an dem Gerätegrundkörper radial eingefahren und von dem Stützrohr gelöst ist. In diesem Zustand kann der Drehantrieb vom Bohrkopf entkuppelt sein oder ein Freilauf gewählt werden. Bei dieser Anordnung kann somit bei einem drehenden Antreiben des Stützrohres der Bohrkopf mitdrehen, während aufgrund des gewählten Freilaufes des Bohrantriebes der Gerätegrundkörper die Drehbewegung nicht mitvollzieht. Auf diese Weise kann also der Gerätegrundkörper mit den darin angeschlossenen Leitungen stillstehen, während der Bohrkopf mit dem drehend angetriebenen Stützrohr gedreht wird. Bei dieser Anordnung kann somit ein Verdrillen der mindestens einen angeschlossenen Leitung vermieden werden, ohne dass eine spezielle Leitungskupplung oder eine Drehdurchführung an der Leitung vorgesehen sein muss. Alternativ kann der Gerätegrundkörper an dem Stützrohr festgespannt und fixiert sein, so dass das Im-loch-Bohrgerät mit dem Stützrohr eingedreht wird.In particular, according to one embodiment of the invention, when the support tube is driven in rotation, the at least one lower clamping device on the drill head is extended radially and the drill head is clamped to the support tube, and the at least one upper clamping device on the device base is retracted radially and released from the support tube. In this state, the rotary drive can be uncoupled from the drill head or a freewheel can be selected. With this arrangement, the drill head can rotate when the support tube is driven in rotation, while the device base does not follow the rotary movement due to the selected freewheel of the drill drive. In this way, In this way, the device base with the cables connected to it can remain stationary while the drill head is rotated with the rotating support tube. With this arrangement, twisting of the at least one connected cable can be avoided without a special cable coupling or a rotary union having to be provided on the cable. Alternatively, the device base can be clamped and fixed to the support tube so that the down-the-hole drilling device is screwed in with the support tube.

Wird das Stützrohr nicht umlaufend, sondern oszillierend eingedreht, kann ebenfalls auf eine spezielle Leitungskupplung oder Drehdurchführung verzichtet werden.If the support tube is not screwed in all the way but in an oscillating manner, a special line coupling or rotary union is also not necessary.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass die Plattform am Gewässergrund eine Versorgungseinrichtung aufweist, welche über mindestens eine Hauptversorgungsleitung mit einer Überwasser-Versorgungseinheit verbunden ist, und dass der mindestens eine Rohrantrieb und das mindestens eine Im-Loch-Bohrgerät zur Energieversorgung, insbesondere über Versorgungsleitungen, an der Versorgungseinrichtung der Plattform angeschlossen sind. Die Versorgungseinrichtung an der Plattform kann vorzugsweise in gewissem Umfang Energie speichern, beispielsweise elektrische Energie durch vorgesehene Akkumulatoren oder hydraulische Energie durch entsprechende Druckspeicher. Die Plattform kann so für eine gewisse Zeit autark betrieben werden, was etwa bei rauen Wetterbedingungen und einem damit verbundenen Lösen der Hauptversorgungsleitung notwendig sein kann. Die Versorgungseinrichtung an der Plattform steht über die vorzugsweise lösbare Hauptversorgungsleitung mit einer Überwasser-Versorgungseinheit in Verbindung. Die Überwasser-Versorgungseinheit kann insbesondere ein Schiff sein.A further preferred embodiment of the invention consists in that the platform has a supply device on the bottom of the water, which is connected to an above-water supply unit via at least one main supply line, and that the at least one pipe drive and the at least one down-the-hole drilling device are connected to the supply device of the platform for energy supply, in particular via supply lines. The supply device on the platform can preferably store energy to a certain extent, for example electrical energy through provided accumulators or hydraulic energy through corresponding pressure accumulators. The platform can thus be operated independently for a certain period of time, which may be necessary in rough weather conditions and the associated disconnection of the main supply line. The supply device on the platform is connected to an above-water supply unit via the preferably detachable main supply line. The above-water supply unit can in particular be a ship.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Erstellen einer verrohrten Bohrung unter Wasser mit einer erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohrvorrichtung, wobei mindestens ein Stützrohr auf einer Plattform der Unterwasser-Bohrvorrichtung angeordnet wird, mindestens ein Im-Loch-Bohrgerät, in dem mindestens ein Stützrohr angeordnet wird, die Plattform auf einen Gewässergrund abgesenkt wird, das mindestens eine Stützrohr über einen Rohrantrieb an der Plattform drehend angetrieben und in den Gewässergrund abgebohrt wird, vorausgehend und/oder nachfolgend zum Abbohren des Stützrohrs wird der Bohrkopf des im Stützrohr angeordneten Im-Loch-Bohrgerätes drehend angetrieben und zum Erstellen der Bohrung in den Gewässergrund abgebohrt, während das Stützrohr drehfest an der Plattform gehalten wird, und bei einem drehenden Antreiben des Stützrohres das Im-Loch-Bohrgerät in dem Stützrohr verbleibt und daran axial festgespannt ist.The invention further comprises a method for creating a cased borehole under water with an underwater drilling device according to the invention, wherein at least one support pipe is arranged on a platform of the underwater drilling device, at least one in-hole drilling device in which at least one support pipe is arranged, the platform is lowered to a body of water, the at least one support pipe is driven in rotation via a pipe drive on the platform and drilled into the body of water, prior to and/or following drilling of the support pipe, the drill head of the in-hole drilling device arranged in the support pipe is driven in rotation and is driven into the body of water to create the borehole drilled while the support tube is held rotationally fixed to the platform, and when the support tube is driven in rotation, the down-hole drilling rig remains in the support tube and is axially clamped to it.

Das Verfahren kann insbesondere mit der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohrvorrichtung durchgeführt werden. Es können dabei die in diesem Zusammenhang beschriebenen Vorteile erzielt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte, ist aber nicht auf eine bestimmte Abfolge der Verfahrensschritte beschränkt. Es können einzelne Verfahrensschritte auch vor oder nach anderen Verfahrensschritten durchgeführt werden.The method can be carried out in particular with the underwater drilling device according to the invention described above. The advantages described in this context can be achieved. The method according to the invention comprises the method steps specified in claim 1, but is not limited to a specific sequence of method steps. Individual method steps can also be carried out before or after other method steps.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Imloch-Bohrgerätes mit eingefahrenem Bohrkopf;
Fig. 2
eine Seitenansicht des Imloch-Bohrgerätes im Zustand von Fig. 1;
Fig. 3
eine perspektivische Ansicht des Imloch-Bohrgerätes der Figuren 1 und 2 mit ausgefahrenem Bohrkopf;
Fig. 4
eine Seitenansicht des Imloch-Bohrgerätes im Zustand von Fig. 3; und
Fig. 5
eine Seitenansicht einer Plattform zum Bilden der erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohrvorrichtung.
The invention is described in more detail below with reference to preferred embodiments, which are shown schematically in the accompanying drawings. In the drawings:
Fig.1
a perspective view of a down-the-hole drilling device according to the invention with retracted drill head;
Fig.2
a side view of the down-the-hole drilling rig in the state of Fig.1 ;
Fig.3
a perspective view of the down-the-hole drilling rig of the Figures 1 and 2 with extended drill head;
Fig.4
a side view of the down-the-hole drilling rig in the state of Fig.3 ; and
Fig.5
a side view of a platform for forming the underwater drilling device according to the invention.

In den Figuren 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Im-Loch-Bohrgerät 10 zum Bilden einer erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohrvorrichtung 100 dargestellt. Das Im-Loch-Bohrgerät 10 weist einen gerüstartigen Gerätegrundkörper 12 auf, welcher einen ersten ringförmigen Rahmenabschnitt 14 umfasst. An der Oberseite dieses plattenartigen ersten Rahmenabschnitts 14 ist ein Bohrantrieb 40 angeordnet, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel durch drei hydraulische Drehantriebe 42 gebildet ist, welche gleichmäßig verteilt um eine Längs- oder Bohrachse des Im-Loch-Bohrgerätes 10 angeordnet sind.In the Figures 1 to 4 an embodiment of a down-hole drilling device 10 for forming an underwater drilling device 100 according to the invention is shown. The down-hole drilling device 10 has a framework-like device base body 12, which comprises a first annular frame section 14. A drilling drive 40 is arranged on the upper side of this plate-like first frame section 14, which in the embodiment shown is formed by three hydraulic rotary drives 42, which are arranged evenly distributed around a longitudinal or drilling axis of the down-hole drilling device 10.

An der Unterseite des ersten Rahmenabschnitts 14 ist die Spanneinrichtung 50 angebracht, welche zum radialen Verspannen und Fixieren des Im-Loch-Bohrgerätes 10 gegenüber einer Wandung eines Stützrohres und/oder eines Bohrloches ausgebildet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die ringförmige Spanneinrichtung 50 sechs nicht ersichtliche, radial gerichtete Spannzylinder auf, an deren Außenseite stempelartige Spannplatten 52 angebracht sind. Die Spannzylinder mit den Spannplatten 52 sind gleichmäßig verteilt um die Längs- oder Bohrachse des Im-Loch-Bohrgerätes 10 angeordnet.The clamping device 50 is attached to the underside of the first frame section 14 and is designed for radial clamping and fixing of the down-hole drilling device 10 against a wall of a support tube and/or a borehole. In the exemplary embodiment shown, the ring-shaped clamping device 50 has six radially directed clamping cylinders (not shown), on the outside of which stamp-like clamping plates 52 are attached. The clamping cylinders with the clamping plates 52 are arranged evenly distributed around the longitudinal or drilling axis of the down-hole drilling device 10.

Am oberen Ende des Rahmens 12 ist ein oberer Rahmenabschnitt 15 angeordnet. Zwischen dem oberen Rahmenabschnitt 15 und dem darunterliegenden ersten Rahmenabschnitt 14 ist ein plattenförmiger ringartiger Zwischenabschnitt 16 angeordnet, welcher über vertikal gerichtete Verbindungsstreben 18 einerseits mit dem ersten Rahmenabschnitt 14 und andererseits nach oben mit dem oberen Rahmenabschnitt 15 verbunden ist.An upper frame section 15 is arranged at the upper end of the frame 12. Between the upper frame section 15 and the underlying first frame section 14 there is arranged a plate-shaped, ring-like intermediate section 16 which is connected via vertically directed connecting struts 18 on the one hand to the first frame section 14 and on the other hand upwards to the upper frame section 15.

An einer Oberseite des oberen Rahmenabschnitts 15 sind mittig eine Verbindungseinrichtung 28 für eine Seilaufhängung des Im-Loch-Bohrgerätes 10 sowie seitlich daran zwei Leitungszuführungen 29 angeordnet. Die Leitungszuführungen 29 dienen einerseits zum Zuführen einer Hydraulikschlauchleitung und andererseits zur Zuführung und Halterung einer Bohrsuspensionsabführleitung.A connecting device 28 for a cable suspension of the down-the-hole drilling device 10 and two line feeds 29 are arranged in the middle on an upper side of the upper frame section 15. The line feeds 29 serve on the one hand to feed a hydraulic hose line and on the other hand to feed and hold a drilling slurry discharge line.

Weitere Zuführungen für Druckluft für ein Lufthebeverfahren sowie von elektrischer Energie und Datenleitungen sowie weitere Versorgungsleitungen können vorgesehen sein.Additional supplies for compressed air for an air lifting process as well as electrical power and data lines as well as other supply lines can be provided.

Auf dem plattenartigen Zwischenabschnitt 16 können Steuerungskomponenten 19 angeordnet sein. Insgesamt kann der obere Bereich des Gerätegrundkörpers 12 mit dem ersten Rahmenabschnitt 14, dem oberen Rahmenabschnitt 15 und dem Zwischenabschnitt 16 modulartig aufgebaut sein, so dass das Im-Loch-Bohrgerät 10 in einfacher Weise an verschiedene Bohrlochgrößen und Einsatzbereiche anpassbar ist.Control components 19 can be arranged on the plate-like intermediate section 16. Overall, the upper area of the device base body 12 with the first frame section 14, the upper frame section 15 and the intermediate section 16 can be constructed in a modular manner, so that the down-the-hole drilling device 10 can be easily adapted to different borehole sizes and areas of application.

Unterhalb der Spanneinrichtung 50 an dem ersten Rahmenabschnitt 14 ist die Vorschubeinrichtung 70 mit hydraulischen Vorschubzylindern 72 angeordnet. Die Vorschubzylinder 72 sind mit ihren Zylindergehäusen an dem ersten Rahmenabschnitt 14 befestigt. Mit dem ausfahrbaren Zylinderkolben sind die Vorschubzylinder 72 andererseits an einem zweiten ringförmigen, plattenartigen zweiten Rahmenabschnitt 20 angelenkt. Der ringförmige zweite Rahmenabschnitt 20 ist an einer Außenseite einer rohrförmigen Lagerhülse 24 befestigt, in welcher ein rohrförmiger Bohrstrang 38, welcher nur teilweise in den Figuren 3 und 4 sichtbar ist, drehbar aber axial fest gelagert ist. Am unteren Ende des Bohrstrangs 38 ist ein Bohrkopf 30 befestigt. Der Bohrkopf 30 weist eine mittige Pilotspitze 32 und radial gerichtete Abtragselemente 34 auf, welche zum Abtragen von Bodenmaterial ausgebildet sind. Der zweite Rahmenabschnitt 20 ist gegenüber dem ersten Rahmenabschnitt 14 axial verstellbar gelagert.The feed device 70 with hydraulic feed cylinders 72 is arranged below the clamping device 50 on the first frame section 14. The feed cylinders 72 are attached to the first frame section 14 with their cylinder housings. The feed cylinders 72 are connected to the extendable cylinder piston. on the other hand, to a second annular, plate-like second frame section 20. The annular second frame section 20 is attached to an outside of a tubular bearing sleeve 24, in which a tubular drill string 38, which is only partially inserted into the Figures 3 and 4 is visible, rotatable but axially fixed. A drill head 30 is attached to the lower end of the drill string 38. The drill head 30 has a central pilot tip 32 and radially directed removal elements 34, which are designed to remove soil material. The second frame section 20 is mounted axially adjustable relative to the first frame section 14.

In einem oberen Endbereich des rohrförmigen Bohrstrangs 38 ragt eine Antriebswelle 44 des Bohrantriebes 40 in den rohrförmigen Bohrstrang 38 hinein. Die Antriebswelle 44 weist äußere, axial verlaufende Antriebsleisten 46 auf, welche zur Drehmomentübertragung mit korrespondierenden inneren Antriebsleisten an der Innenseite des rohrförmigen Bohrstrangs 38 zusammenwirken. Über die Antriebswelle 44 wird der Bohrstrang 38 mit dem Bohrkopf 30 rotierend angetrieben, so dass dieser Bodenmaterial abtragen kann.In an upper end region of the tubular drill string 38, a drive shaft 44 of the drill drive 40 extends into the tubular drill string 38. The drive shaft 44 has outer, axially extending drive strips 46, which interact with corresponding inner drive strips on the inside of the tubular drill string 38 to transmit torque. The drive shaft 44 drives the drill string 38 with the drill head 30 in rotation so that it can remove soil material.

In den Figuren 1 und 2 ist das Im-Loch-Bohrgerät 10 in einem Zustand dargestellt, in welchem der Bohrkopf 30 axial eingefahren ist. In diesem Zustand kann das Im-Loch-Bohrgerät 10 über die Spanneinrichtung 50 durch radiales Ausfahren der Spannplatten 52 gegen ein Stützrohr in dem Bohrloch fixiert werden. Anschließend kann bei rotierendem Bohrkopf 30 die Vorschubeinrichtung 70 betätigt werden, wobei die Vorschubzylinder 72 nach unten ausfahren. Hierdurch kann der zweite Rahmenabschnitt 20 mit der Lagerhülse 24 und dem daran gelagerten Bohrkopf 30 nach unten verfahren werden, um einen entsprechenden Vortrieb beim Abbohren zu bewirken. Alternativ kann der Bohrkopf 30 und/oder das Imloch-Bohrgerät verspannt oder fixiert sein, wenn das Stützrohr 8 eingedreht wird.In the Figures 1 and 2 the down-hole drilling device 10 is shown in a state in which the drill head 30 is axially retracted. In this state, the down-hole drilling device 10 can be fixed in the borehole via the clamping device 50 by radially extending the clamping plates 52 against a support tube. Then, with the drill head 30 rotating, the feed device 70 can be actuated, with the feed cylinders 72 extending downwards. This allows the second frame section 20 with the bearing sleeve 24 and the drill head 30 mounted thereon to be moved downwards in order to bring about a corresponding advance during drilling. Alternatively, the drill head 30 and/or the down-hole drilling device can be clamped or fixed when the support tube 8 is screwed in.

Bei Erreichen einer maximalen Ausfahrlänge der Vorschubzylinder 72 der Vorschubeinrichtung 70, was in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, kann durch Rückfahren der Spannplatten 52 die Verspannung durch die Spanneinrichtung 50 gelöst werden. Der obere Bereich des Gerätegrundkörpers 12 kann durch Einfahren der Vorschubzylinder 72 sowie Nachlassen eines an der Verbindungseinrichtung 28 befestigten Tragseils nach unten nachgeführt werden, bis der axial eingefahrene Zustand gemäß den Figuren 1 und 2 wieder erreicht ist. Nunmehr kann nach einem erneuten Verspannen des Gerätegrundkörpers 12 mittels der Spanneinrichtung 50 ein weiterer Bohrschritt durchgeführt werden. Alternativ können die Spannplatten 52 radial ausgefahren und am Stützrohr 8 fixiert bleiben. Das Stützrohr 8 kann so in den Boden eingedreht und nachgeführt werden. Die Vorschubzylinder 72 können dabei eingefahren werden.When the maximum extension length of the feed cylinder 72 of the feed device 70 is reached, which is Figures 3 and 4 As shown, the tensioning by the tensioning device 50 can be released by retracting the tensioning plates 52. The upper area of the device base body 12 can be guided downwards by retracting the feed cylinders 72 and releasing a support cable attached to the connecting device 28 until the axially retracted state is reached according to the Figures 1 and 2 is reached again. Now, after a new A further drilling step can be carried out by clamping the device base body 12 using the clamping device 50. Alternatively, the clamping plates 52 can be extended radially and remain fixed to the support tube 8. The support tube 8 can then be screwed into the ground and guided. The feed cylinders 72 can be retracted in the process.

Beim Bohren anfallendes Bodenmaterial kann über den hohlen Bohrstrang 38, die hohle Antriebswelle 44 mittels einer Absaugpumpe 36 als Fördereinrichtung 35 durch den Rahmen 12 hindurch abgeführt und über eine teilweise dargestellte Förderleitung 37 nach außerhalb des Bohrloches abtransportiert werden. Der zweite Rahmenabschnitt 20 mit der Lagerhülse 24 kann einen dritten Rahmenabschnitt 27 aufweisen, welcher über am ersten Rahmenabschnitt 14 fest angebrachte lineare Führungen 26, welche nach unten gerichtet sind, linear verschiebbar gelagert sein kann. Die Führungen 26 können Torsionskräfte in Umfangsrichtung aufnehmen, so dass die Vorschubzylinder 72 von Querkräften entlastet werden.Soil material that accrues during drilling can be removed through the frame 12 via the hollow drill string 38, the hollow drive shaft 44 by means of a suction pump 36 as a conveying device 35 and transported outside the borehole via a partially shown conveying line 37. The second frame section 20 with the bearing sleeve 24 can have a third frame section 27, which can be mounted so that it can be moved linearly via linear guides 26 that are fixedly attached to the first frame section 14 and point downwards. The guides 26 can absorb torsional forces in the circumferential direction, so that the feed cylinders 72 are relieved of transverse forces.

Wie Fig. 5 zeigt, weist eine erfindungsgemäße Unterwasser-Bohrvorrichtung 100 eine absenkbare Plattform 80 mit einer Arbeitsbühne 82 auf, welche an einer nur teilweise dargestellten Seilanordnung 97 aufgehängt ist, und welche über diese Seilanordnung 97 mit Stellfüßen 88 auf einen Gewässergrund 5 absenkbar und absetzbar ist.How Fig.5 shows, an underwater drilling device 100 according to the invention has a lowerable platform 80 with a working platform 82, which is suspended from a cable arrangement 97, only partially shown, and which can be lowered and set down on a body of water 5 via this cable arrangement 97 with adjustable feet 88.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, können an der Arbeitsbühne 82 mehrere Stützrohre 8 mit darin eingesetzten Im-Loch-Bohrgeräten 10 angeordnet sein, von denen in der Seitenansicht in Fig. 5 zwei Im-Loch-Bohrgeräte 10 erkennbar sind. Es können vier Im-Loch-Bohrgeräten 10 an den Ecken der als ein geometrisches Rechteck ausgebildeten Arbeitsbühne 82 oder auch drei Im-Loch-Bohrgeräte 10 an den Ecken der als gleichseitiges Dreieck ausgebildeten Arbeitsbühne angeordnet sein.As in Fig.5 As shown, several support tubes 8 with in-hole drilling devices 10 inserted therein can be arranged on the work platform 82, of which in the side view in Fig.5 two in-hole drilling machines 10 can be seen. Four in-hole drilling machines 10 can be arranged at the corners of the work platform 82 designed as a geometric rectangle or three in-hole drilling machines 10 can be arranged at the corners of the work platform designed as an equilateral triangle.

Die Im-Loch-Bohrgeräte 10 sind im Wesentlichen gleich ausgebildet, so wie dies zuvor beschrieben wurde.The down-hole drilling devices 10 are essentially identical in design, as previously described.

Das Im-Loch-Bohrgerät 10 dient zum Einbringen eines Stützrohres 8 in den Gewässergrund 5. An der Arbeitsbühne 82 ist eine hülsenartige Linearführung 84 und ein Rohranrieb 85 für jedes Im-Loch-Bohrgerät 10 oder jedes Bohrloch angeordnet. Die Linearführung 84 führt das Stützrohr 8 vertikal verschiebbar an der Arbeitsbühne 2. Die Bohreinheit 100 weist ferner zum Bilden des Rohrantriebes 85 eine Spannzangeneinrichtung 86 zum drehfesten Festlegen, Verdrehen und/oder axialen Verschieben des Stützrohres 8 an der Arbeitsbühne 82 auf. Diese Spannzangeneinrichtung 86 ist unterhalb der Linearführung 84 an der Arbeitsbühne 82 angeordnet. Die Spannzangeneinrichtung 86 kann beispielsweise als hydraulische Klemmeinrichtung ausgebildet sein und weist auch Mittel zum axialen Festlegen des Stützrohres 8 auf, das heißt Mittel zum Sichern gegen eine Verschiebung in vertikaler Richtung. Die Spannzangeneinrichtung 86 kann somit gewährleisten, dass etwa das Stützrohr 8 beim Absenken der Arbeitsbühne 82, aber auch beim Bohrvorgang, seine Drehposition, aber auch seine Axialposition relativ zur Arbeitsbühne 82 beibehält.The down-hole drilling device 10 is used to insert a support pipe 8 into the water bed 5. A sleeve-like linear guide 84 and a pipe drive 85 for each down-hole drilling device 10 or each borehole are arranged on the work platform 82. The linear guide 84 guides the support pipe 8 vertically displaceably on the work platform 2. The drilling unit 100 also has a Collet device 86 for the rotationally fixed fixing, twisting and/or axial displacement of the support tube 8 on the work platform 82. This collet device 86 is arranged below the linear guide 84 on the work platform 82. The collet device 86 can be designed, for example, as a hydraulic clamping device and also has means for axially fixing the support tube 8, i.e. means for securing it against displacement in the vertical direction. The collet device 86 can thus ensure that the support tube 8 maintains its rotational position, but also its axial position relative to the work platform 82 when the work platform 82 is lowered, but also during the drilling process.

Zum Herstellen einer Bohrung, in welche das Stützrohr 8 eingebracht wird, ist in dieses das Im-Loch-Bohrgerät 10 eingesetzt. Am unteren Ende des Im-Loch-Bohrgerätes 10 kann ein als Vollschnittbohrkopf ausgebildeter Bohrkopf 30 oder ein anderer geeigneter Bohrkopf vorgesehen sein, der mit Rollmeißeln ausgestattet ist. Der Bohrkopf 30 kann dabei am unteren Ende des Stützrohres 8 vorstehen, so dass der Bohrkopf 30 unterhalb des Stützrohres 8 Bodenmaterial abräumen kann. Das Stützrohr 8 kann über die Spannzangeneinrichtung 86 drehend dem Im-Loch-Bohrgerät 10 axial nachgeschoben werden. Beim Verschieben des Stützrohres 8 kann das Im-Loch-Bohrgerät 10 im Stützrohr 8 verspannt sein und so mit nachgeführt werden. Eine Energieversorgung kann über eine Hauptversorgungsleitung 92 zu einer zentralen Versorgungseinrichtung 90 an der Arbeitsbühne 82 erfolgen.To create a borehole into which the support tube 8 is inserted, the in-hole drilling device 10 is inserted. A drill head 30 designed as a full-cut drill head or another suitable drill head equipped with roller chisels can be provided at the lower end of the in-hole drilling device 10. The drill head 30 can protrude at the lower end of the support tube 8 so that the drill head 30 can clear soil material below the support tube 8. The support tube 8 can be pushed axially along the in-hole drilling device 10 by rotating via the collet device 86. When the support tube 8 is moved, the in-hole drilling device 10 can be clamped in the support tube 8 and thus moved along with it. Energy can be supplied via a main supply line 92 to a central supply device 90 on the work platform 82.

Claims (12)

Unterwasser-Bohrvorrichtung zum Erstellen einer verrohrten Bohrung unter Wasser mit - einer absenkbaren Plattform (80), welche zum Absetzen auf einem Gewässergrund (5) ausgebildet ist, - mindestens einem Stützrohr (8), welches an der Plattform (80) axial verschiebbar und drehbar gelagert ist, - mindestens einem Rohrantrieb (85), welcher auf der Plattform (80) angeordnet und zum drehenden Antreiben des Stützrohres (8) ausgebildet ist, um das Stützrohr (8) in den Gewässergrund (5) drehend einzubringen, - mindestens ein Im-Loch-Bohrgerät (10), welches in dem Stützrohr (8) angeordnet ist, wobei das Im-Loch-Bohrgerät (10) aufweist: -- einen Gerätegrundkörper (12), -- mindestens eine Spanneinrichtung (50) zum Verspannen und Festlegen des Im-Loch-Bohrgerätes (10) in dem Stützrohr (8), -- einen Bohrantrieb (40) am Gerätegrundkörper (12) und -- einen Bohrkopf (30), welcher axial verschiebbar und drehbar an dem Gerätegrundkörper (12) gelagert und mittels des Bohrantriebs (40) drehend antreibbar ist, - wobei bei einem drehenden Antreiben des Stützrohrs (8) das Im-Loch-Bohrgerät (10) in dem Stützrohr (8) angeordnet und daran axial festgespannt ist. Underwater drilling device for creating a cased borehole under water with - a lowerable platform (80) which is designed to be placed on a water bed (5), - at least one support tube (8) which is mounted axially displaceably and rotatably on the platform (80), - at least one pipe drive (85) which is arranged on the platform (80) and is designed to drive the support pipe (8) in a rotating manner in order to insert the support pipe (8) into the water bed (5) in a rotating manner, - at least one down-hole drilling device (10) which is arranged in the support tube (8), the down-hole drilling device (10) comprising: -- a device base body (12), -- at least one clamping device (50) for clamping and securing the in-hole drilling device (10) in the support tube (8), -- a drill drive (40) on the tool body (12) and -- a drill head (30) which is mounted axially displaceably and rotatably on the device base body (12) and can be driven in rotation by means of the drill drive (40), - wherein, when the support tube (8) is driven in rotation, the in-hole drilling device (10) is arranged in the support tube (8) and is axially clamped thereto. Unterwasser-Bohrvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Bilden des Rohrantriebes (85) an der Plattform (80) eine Spannzangeneinrichtung (86) zum Spannen des Stützrohres (8) an seiner Außenseite dreh- oder schwenkbar und axial bewegbar angeordnet ist, wobei ein Drehmoment des Rohrantriebs (85) auf das Stützrohr (8) übertragbar ist.Underwater drilling device according to claim 1,
characterized,
that to form the tube drive (85) on the platform (80) a collet device (86) for clamping the support tube (8) is arranged on its outside so as to be rotatable or pivotable and axially movable, wherein a torque of the tube drive (85) can be transmitted to the support tube (8). Unterwasser-Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrantrieb (85) zum Übertragen einer kontinuierlichen Drehbewegung auf das Stützrohr (8) ausgebildet ist.Underwater drilling device according to claim 1 or 2,
characterized,
that the tube drive (85) is designed to transmit a continuous rotary movement to the support tube (8). Unterwasser-Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrantrieb (85) zum Übertragen einer oszillierenden Drehbewegung auf das Stützrohr (8) ausgebildet ist.Underwater drilling device according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the tube drive (85) is designed to transmit an oscillating rotary movement to the support tube (8). Unterwasser-Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Im-Loch-Bohrgerät (10) eine axiale Vorschubeinrichtung (70) aufweist, mit welcher der Bohrkopf (30) relativ zum Gerätegrundkörper (12) axial verschiebbar ist.Underwater drilling device according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that the in-hole drilling device (10) has an axial feed device (70) with which the drill head (30) can be axially displaced relative to the device base body (12). Unterwasser-Bohrvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorschubeinrichtung (70) mindestens einen hydraulischen Vorschubzylinder (72) aufweist.Underwater drilling device according to claim 5,
characterized,
that the feed device (70) has at least one hydraulic feed cylinder (72). Unterwasser-Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass an einem oberen Abschnitt des Gerätegrundkörpers (12) mindestens eine Versorgungsleitung an dem Im-Loch-Bohrgerät (10) angeschlossen ist.Underwater drilling device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that at least one supply line is connected to the down-hole drilling device (10) at an upper section of the device base body (12). Unterwasser-Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei oder mehr Stützrohre (8) dreh- und axial verschiebbar an der Plattform (80) gelagert sind.Underwater drilling device according to one of claims 1 to 7,
characterized,
that two or more support tubes (8) are mounted on the platform (80) so as to be rotatable and axially displaceable. Unterwasser-Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Gerätegrundkörper (12) mindestens eine obere Spanneinrichtung (50) und an dem Bohrkopf (30) mindestens eine untere Spanneinrichtung angeordnet sind.Underwater drilling device according to one of claims 1 to 8,
characterized,
that at least one upper clamping device (50) is arranged on the device base body (12) and at least one lower clamping device is arranged on the drill head (30). Unterwasser-Bohrvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem drehenden Antreiben des Stützrohres (8) die mindestens eine untere Spanneinrichtung an dem Bohrkopf (30) radial ausgefahren und der Bohrkopf (30) an dem Stützrohr (8) festgespannt ist sowie die mindestens eine untere Spanneinrichtung (50) an dem Gerätegrundkörper (12) radial eingefahren und von dem Stützrohr (8) gelöst ist.Underwater drilling device according to claim 9,
characterized,
that when the support tube (8) is driven in a rotating manner, the at least one lower clamping device on the drill head (30) is extended radially and the drill head (30) is clamped firmly to the support tube (8) and the at least one lower clamping device (50) on the device base body (12) is retracted radially and is released from the support tube (8). Unterwasser-Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (80) am Gewässergrund (5) eine Versorgungseinrichtung (90) aufweist, welche über mindestens eine Hauptversorgungsleitung (92) mit einer Überwasser-Versorgungseinheit verbunden ist, und dass der mindestens eine Rohrantrieb (85) und das mindestens eine Im-Loch-Bohrgerät (10) zur Energieversorgung, insbesondere über Versorgungsleitungen, an der Versorgungseinrichtung (90) der Plattform (80) angeschlossen sind. Underwater drilling device according to one of claims 1 to 10,
characterized, that the platform (80) has a supply device (90) on the water bed (5) which is connected to a surface supply unit via at least one main supply line (92), and that the at least one pipe drive (85) and the at least one down-the-hole drilling device (10) are connected to the supply device (90) of the platform (80) for energy supply, in particular via supply lines. Verfahren zum Erstellen einer verrohrten Bohrung unter Wasser mit einer Unterwasser-Bohrvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei - mindestens ein Stützrohr (8) auf einer Plattform (80) der Unterwasser-Bohrvorrichtung (100) angeordnet wird, - mindestens ein Im-Loch-Bohrgerät (10) in dem mindestens einen Stützrohr (8) angeordnet wird, - die Plattform (80) auf einen Gewässergrund (5) abgesenkt wird, - das mindestens eine Stützrohr (8) über einen Rohrantrieb (84) an der Plattform (80) drehend angetrieben und in den Gewässergrund (5) abgebohrt wird, - vorausgehend und/oder nachfolgend zum Abbohren des Stützrohrs (8) der Bohrkopf (30) des im Stützrohr (8) angeordneten Im-Loch-Bohrgeräts (10) drehend angetrieben und zum Erstellen der Bohrung in den Gewässergrund (5) abgebohrt wird, während das Stützrohr (8) drehfest an der Plattform (80) gehalten wird, und - bei einem drehenden Antreiben des Stützrohrs (80) das Im-Loch-Bohrgerät (10) in dem Stützrohr (8) verbleibt und daran axial fest gespannt ist. A method for creating a cased borehole under water with an underwater drilling device (100) according to one of claims 1 to 11, wherein - at least one support tube (8) is arranged on a platform (80) of the underwater drilling device (100), - at least one down-the-hole drilling device (10) in which at least one support tube (8) is arranged, - the platform (80) is lowered onto a water bed (5), - at least one support pipe (8) is driven in rotation via a pipe drive (84) on the platform (80) and drilled into the water bed (5), - prior to and/or subsequent to drilling the support tube (8), the drill head (30) of the in-hole drilling device (10) arranged in the support tube (8) is driven in rotation and is drilled into the bottom of the water body (5) to create the borehole, while the support tube (8) is held in a rotationally fixed manner on the platform (80), and - when the support tube (80) is driven in rotation, the in-hole drilling device (10) remains in the support tube (8) and is axially firmly clamped thereto.
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