NL2013688B1 - Samenstel van mantelbuizen voor gebruik tijdens een proces van horizontaal gestuurd boren, mantelbuis, en werkwijze. - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een samenstel van mantelbuizen voor gebruik tijdens een proces van horizontaal gestuurd boren. De uitvinding heeft tevens betrekking op een mantelbuis ten gebruike in een dergelijk samenstel. De uitvinding heeft vervolgens betrekking op een werkwijze voor het koppelen van mantelbuizen, in het bijzonder van mantelbuizen die deel uitmaken van het samenstel overeenkomstig de uitvinding.

Description

Samenstel van mantelbuizen voor gebruik tijdens een proces van horizontaal gestuurd boren, mantelbuis, en werkwijze

De uitvinding heeft betrekking op een samenstel van mantelbuizen voor gebruik tijdens een proces van horizontaal gestuurd boren. De uitvinding heeft tevens betrekking op een mantelbuis ten gebruike in een dergelijk samenstel. De uitvinding heeft vervolgens betrekking op een werkwijze voor het koppelen van mantelbuizen, in het bijzonder van mantelbuizen die deel uitmaken van het samenstel overeenkomstig de uitvinding.

In het verleden konden kabels en leidingen slechts worden aangelegd in open ontgravingen, hetgeen veel overlast veroorzaakte in stedelijke gebieden, en bovendien relatief duur was en verder was onderworpen aan meerdere praktische beperkingen. Door de komst van sleufloze technologie, waaronder ‘horizontaal gestuurd boren’ of ‘HDD’ (horizontal directional drilling), kan zonder het aanleggen van een sleuf een ondergrondse infrastructuur, in het bijzonder kabels en leidingen, worden aangelegd. Deze technologie maakt het bijvoorbeeld mogelijk om relatief eenvoudig kabels en leidingen aan te leggen onder een oppervlaktewater en/of onder wegen. Kenmerkend voor HDD is dat de boring vanaf maaiveld uitgevoerd kan worden. Ook kan de HDD-boring gestuurd worden met een zekere boogstraal. Het HDD-proces bestaat doorgaans uit drie fasen: het creëren van een boorgat (eerste fase), het verruimen van het boorgat (tweede fase), en het trekken van de productiepijp door het verruimde boorgat (derde fase). De eerste fase wordt tevens aangeduid als pilot-boring, waarbij door gebruikmaking van een roterende boorkop die onder tussenkomst van een boorstang gekoppeld is met een drilinrichting, tevens aangeduid als rig. Veelal wordt daarbij gebruik gemaakt van mantelbuizen die de boorstang omsluiten en daarmee beschermen, en die het bovendien mogelijk maken om boorvloeistof, veelal bentoniet, gecontroleerd te kunnen geleiden naar boorkop alsmede om los geboorde grond, veelal zand, en gebruikte spoelvloeistof op gecontroleerde te kunnen verwijderen uit het boorgat. De doorgaans metalen mantelbuizen hebben elk een typische lengte van circa 10 meter en een diameter van circa 0,5 meter. Met behulp van de drilinrichting worden de mantelbuizen opeenvolgend in het gecreëerde boorgat gestuwd, waarbij de mantelbuizen onderling worden gekoppeld door middel van een op locatie te realiseren las verbinding. Een dergelijke sterke verbinding is benodigd om de mantelbuizen na gebruik te kunnen verwijderen uit het boorgat, alsmede om de relatief grote krachten te kunnen weerstaan die tijdens het HDD-proces op de mantelbuizen en de verbinding daartussen worden uitgeoefend. Een nadeel van voornoemd HDD-proces is dat het lassen van de mantelbuizen een relatief tijdrovend en kostbaar proces is, waarbij de lassen bovendien verwijderd dienen te worden na gebruik van de mantelbuizen, hetgeen relatief omslachtig is en leidt tot aanvullende kosten.

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterde mantelbuis, die op relatief eenvoudige en goedkope wijze kan worden gekoppelde aan een andere mantelbuis.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterde werkwijze voor het realiseren van een samenstel van gekoppelde mantelbuizen.

De uitvinding verschaft daartoe een samenstel van het in aanhef genoemde type, omvattende: ten minste één eerste mantelbuis die aan ten minste één uiteinde is voorzien van een mannelijk koppelelement, ten minste één tweede mantelbuis die aan ten minste één uiteinde is voorzien van een vrouwelijk koppelelement, waarbij het mannelijke koppelelement en het vrouwelijke koppelelement complementair zijn en zijn ingericht voor het realiseren van een losneembare koppeling tussen de eerste mantelbuis en de tweede mantelbuis, waarbij ten minste één koppelelement van voornoemde koppelelementen is voorzien van ten minste één uitkragende nok, en waarbij het complementaire koppelelement is voorzien van ten minste één borgstructuur voorzien van ten minste één buidelvormige opneemruimte voor opname van ten minste een deel van de nok, zodanig dat een in de opneemruimte opgenomen nok meerzijdig wordt omsloten door de borgstructuur, waardoor zowel onderlinge axiale rotatie alsook het uit elkaar bewegen van de mantelbuizen wordt begrensd. De mantelbuizen overeenkomstig de uitvinding zijn losneembaar koppelbaar op een relatief eenvoudig, praktische en goedkope wijze, waarbij de gerealiseerde koppeling de onderlinge rotatievrijheid van de gekoppelde mantelbuizen tegengaat, alsmede het (lineair) uit elkaar bewegen van de mantelbuizen begrensd, waardoor een relatief starre verbinding kan worden verkregen tussen de mantelbuizen. De buidelvormige opneemruimte fungeert daarbij als pocket voor het opnemen van de nok en het dientengevolge beperken van de bewegingsvrijheid van de nok en daarmee van de mantelbuizen onderling. Het realiseren van de koppeling geschiedt doorgaans door het mannelijk koppelelement te schuiven in het vrouwelijk koppelelement, waarna de koppelelementen onderling enigszins axiaal geroteerd worden, waarna - doorgaans - het mannelijk koppelelement deels uit het vrouwelijk koppelelement wordt getrokken, waardoor de ten minste ene nok in de ten minste ene opneemruimte wordt gepositioneerd en de verbinding tussen de koppelelementen en daarmee tussen de mantelbuizen is gerealiseerd. Ontkoppeling van de mantelbuizen geschiedt door voornoemde stappen in omgekeerde volgorde toe te passen. Doordat de mantelbuizen daarbij niet beschadigen, kunnen de mantelbuizen eenvoudig, zonder ingrijpende nabewerking, worden hergebruikt. Het samenstel van mantelbuizen wordt in ontkoppelde toestand - als kit of parts - geleverd, opgeslagen en getransporteerd.

Slechts bij het daadwerkelijk toepassen van de mantelbuizen worden de mantelbuizen aan de kopse zijden met elkaar verbonden.

Beperking van de rotatievrijheid van de mantelbuizen in gekoppelde toestand, wordt bij voorkeur gerealiseerd door het laten opsluiten van de ten minste ene nok in de ten minste ene buidelvormige opneemruimte, waarbij de borgstructuur is ingericht voor borging van de nok in beide tangentiële richtingen (rotatierichtingen). Het is tevens denkbaar dat ingeval meerdere nokken worden toegepast een deel van de nok begrensd wordt in één tangentiële richting en een overig deel in een tegengestelde tangentiële richting. Teneinde de onderlinge rotatievrijheid van de mantelbuizen in gekoppelde toestand zoveel mogelijk te beperken is het voordelig ingeval de borgstructuur in hoofdzaak aansluit op twee overliggende (tangentiele) langszijden van de nok, waardoor de nok nauwelijks of geen speling heeft in de opneemruimte. Daarbij is het denkbaar dat de nok onder klempassing wordt opgenomen in de buidelvormige opneemruimte, waarbij de breedte van de opneemruimte in hoofdzaak overeenkomt met de breedte van de nok.

Overliggende langszijden van de opneemruimte begrenzen doorgaans de bewegingsvrijheid van de nok in tangentiële richting. Een de opneemruimte begrenzende kopse zijde van de borgstructuur vormt bij voorkeur een aanslagvlak voor de nok tijdens het uit elkaar trekken van onderling gekoppelde mantelbuizen, en begrenst de bewegingsvrijheid van de nok in axiale richting. Optioneel is de borgstructuur verder voorzien van een op afstand van het aanslagvlak gelegen geleidingsvlak voor geleiding van de nok tijdens ontkoppeling van de mantelbuizen. Veelal zal dit geleidingsvlak gekromd zijn en/of een hoek insluiten met een dwarsdoorsnede van de mantelbuis, waardoor de nok relatief soepel uit de opneemruimte kan worden geleid bij ontkoppeling van de mantelbuizen.

Alhoewel de opneemruimte op diverse wijze kan worden vormgegeven, en zelfs niet-lineair kan zijn vormgegeven als sleuf, is het doorgaans het meest praktisch om een relatief eenvoudige buidelvormige opneemruimte toe te passen waarin de nok gedeeltelijk of volledig kan worden aangebracht voor het begrenzen van de bewegingsvrijheid van de mantelbuizen. De toegangsopening van de opneemruimte dient daarbij evenwel voldoende ruim te zijn om de nok daadwerkelijk te kunnen schuiven tot in de opneemruimte. Bij voorkeur is de opneemruimte voorzien van ten minste één toegangsopening voor de nok, waarbij de toegangsopening is afgekeerd van een nabij gelegen kopse uiteinde van de bijbehorende mantelbuis. Een dergelijke oriëntatie brengt met zich dat de nok eerst voorbij de opneemruimte dient te worden verschoven alvorens de nok via de toegangsopening althans deels tot in de opneemruimte kan worden gepositioneerd. Doorgaans zullen de koppelelementen hierbij tevens enigszins axiaal te worden geroteerd om de nok en de toegangsopening van de opneemruimte te kunnen uitlijnen. Tijdens het aanbrengen van de nok in de opneemruimte zal de borgstructuur daarbij ten opzichte van de nok (of vice versa) de volgende baan afleggen: lange axiale translatie - tangentiële translatie (rotatie) - korte axiale translatie. Deze baan kan tevens worden gevisualiseerd middels het symbool r of het symbool P. Deze achterhakende beweging vereist wel dat voldoende ruimte nabij de toegangsopening aanwezig is voor het kunnen verplaatsen van de nok tot in de opneemruimte. Bij voorkeur is de nok op afstand gepositioneerd van een kopse zijde van de mantelbuis, zodanig dat een deel van de van borgstructuur middels onderlinge axiale rotatie van de mantelbuizen kan worden gepositioneerd tussen de nok van voornoemde kopse zijde van de mantelbuis. Bij voorkeur omvat een de opneemruimte begrenzend deel van de borgstructuur ten minste één haakvormig element.

Teneinde de koppeling tussen de mantelbuizen te verstevigen, is het voordelig ingeval ten minste één koppelelement is voorzien van meerdere nokken, en waarbij het complementaire koppelelement is voorzien van meerdere, bij voorkeur een corresponderend aantal, opneemruimtes voor het accommoderen en borgen van de nokken. Daarbij is het denkbaar dat ten minste een aantal nokken in axiale lijn ten opzichte van elkaar is gelegen. Deze axiale lijn loopt evenwijdig aan de lengteas van de mantelbuis, waardoor in lengterichting meerdere nokken achter elkaar zijn gepositioneerd. Daarbij is het denkbaar dat deze in lijn gelegen nokken door één enkele borgstructuur geborgd kunnen worden. Bij voorkeur is het complementaire koppelelement daarbij voorzien van ten minste één borgstructuur voorzien van meerdere opneemruimtes voor het simultaan borgen van meerdere in lijn gelegen nokken. Het is tevens denkbaar dat, al dan niet aanvullend, ten minste een aantal nokken is verdeeld over de omtrekszijde van het koppelelement. Doorgaans worden dergelijke nokken bij voorkeur geborgd door toepassing van meerdere borgstructuren elk voorzien van ten minste één opneemruimte voor het simultaan borgen van de nokken. De nokken zijn bij voorkeur in hoofdzaak gelijkmatig verdeeld over het koppelelement, waardoor een gelijkmatige borging en krachtverdeling kan worden gerealiseerd.

Bij voorkeur is het vrouwelijke koppelelement voorzien van de ten minste ene uitkragende nok, en is het complementaire mannelijke koppelelement voorzien van de ten minste ene borgstructuur. De borgstructuur kan integraal deel uitmaken van het koppelelement en bijvoorbeeld als sleuf zijn aangebracht in een omtreksoppervlak (omtrekswand) van het (vrouwelijke) koppelelement, doch kan tevens als uitkragende, eventueel separate, borgstructuur zijn aangebracht op een omtreksoppervlak van het (vrouwelijke) koppelelement. Ingeval de borgstructuur als separate component wordt toegepast dan zal deze doorgaans zijn verlijmd en/of mechanisch zijn verbonden met het omtreksoppervlak van het koppelelement.

Bij voorkeur is in een omtrekswand van ten minste één koppelelement, bij nadere voorkeur een omtrekswand van het vrouwelijke koppelelement, ten minste één injecteeropening is aangebracht voor het via de omtrekswand injecteren van spoelfluïdum, in het bijzonder een spoelvloeistof of een spoelgas, in een de tussen de koppelelementen gevormde ruimte. Hierdoor kunnen eventuele grondresten, in het bijzonder zand- en kleiresten, die zich in deze ruimte bevinden worden weggespoeld, hetgeen ontkoppeling van de koppelelementen aanzien kan vergemakkelijken. Bij voorkeur sluit daarbij ten minste één injecteeropening aan op een opneemruimte van ten minste één borgstructuur. Bij voorkeur sluit ten minste één injecteeropening aan op een deel van het contactoppervlak van het (vrouwelijke) koppelelement dat is ingericht voor samenwerking met de nok en/of de borgstructuur tijdens ontkoppeling van de mantelbuizen.

Bij voorkeur is iedere mantelbuis aan beide kopse zijden voorzien van star met de mantelbuis verbonden koppelelementen. De uitwendige diameter van het mannelijke koppelelementen zal daarbij doorgaans kleiner zijn dan de uitwendige diameter van de mantelbuis zelf, waardoor een flens ontstaat die als aanslag kan fungeren voor het vrouwelijke koppelelement. Vanwege de omtrekkende (achterhakende) beweging die tijdens het koppelproces bij voorkeur wordt gemaakt, zijn voomoemde flens en de vrije kopse zijde van het vrouwelijk koppelelement op afstand gelegen in de gekoppelde toestand van de mantelbuizen.

Bij voorkeur wordt het vrouwelijk koppelelement en het mannelijk koppelelement onderling in hoofdzaak volledig vergrendeld ten opzichte van elkaar, teneinde abusievelijke ontkoppeling te kunnen tegengaan. Hierbij is het denkbaar dat deze onderlinge vergrendeling wordt gerealiseerd middels schroeven of andersoortige (verwijderbare) mechanische bevestigingselement. Echter, het is tevens denkbaar dat de ringvormige ruimte die doorgaans ontstaat tussen voomoemde flens en de vrije kopse zijde van het vrouwelijk koppelelement ten minste gedeeltelijk of zelfs volledig wordt opgevuld, waardoor de mantelbuizen ten opzichte van elkaar worden gefixeerd. Hiervoor kan bijvoorbeeld een ringvormig vergrendelelement worden toegepast. Dit ringvormige vergrendelelement omvat bij voorkeur meerdere onderling koppelbare of gekoppelde, bij voorkeur zwenkbaar verbonden, ringdelen of ringsegmenten. De ringsegmenten kunnen onderling bijvoorbeeld middels één of meerdere mechanische bevestigingselementen, zoals een klem of een moer en bout, ten opzichte van elkaar worden vergrendeld.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een mantelbuis ten gebruike in een samenstel overeenkomstig de uitvinding, waarbij de mantelbuis aan een uiteinde is voorzien van een mannelijk of een vrouwelijk koppelelement, waarbij het koppelelement is voorzien van ten minste één uitkragende nok en/of is voorzien van ten minste één borgstructuur voorzien van ten minste één buidelvormige opneemruimte voor opname van ten minste een deel van de nok. De mantelbuis kan aan overliggende kopse zijden zijn voorzien van in hoofdzaak identieke koppelelementen (mannelijk-mannelijk of vrouwelijk-vrouwelijk) dan wel van verschillende koppelelementen (mannelijk-vrouwelijk). Bij voorkeur is de mantelbuis aan een kopse uiteinde voorzien van een mannelijk koppelelement voorzien van ten minste één borgstructuur voorzien van ten minste één buidelvormige opneemruimte voor opname van ten minste een deel van een nok van een complementair vrouwelijk koppelelement van een naastgelegen mantelbuis. Bij voorkeur is de mantelbuis aan een uiteinde voorzien van een vrouwelijk koppelelement voorzien van ten minste één nok ingericht om op geborgde wijze te worden opgenomen in een opneemruimte van een borgstructuur van een complementair mannelijk koppelelement van een naastgelegen mantelbuis.

Een typische lengte voor de mantelbuis is gelegen tussen 5 en 15 meter. Een typische diameter van de mantelbuis is gelegen tussen 100 en 800 millimeter. Doorgaans is de mantelbuis ten minste in hoofdzaak vervaardigd uit metaal en/of kunststof. Het is tevens denkbaar om mantelbuizen toe te passen die een andere dimensionering bezitten en/of die zijn vervaardigd uit één of meerdere alternatieve materialen.

De uitvinding heeft vervolgens betrekking op een vrouwelijk koppelelement ten gebruike in een mantelbuis overeenkomstig de uitvinding. De uitvinding heeft daarnaast betrekking op een mannelijk koppelelement ten gebruike in een mantelbuis overeenkomstig de uitvinding. Deze koppelelementen kunnen los worden verhandeld en vervolgens worden verbonden met een mantelbuis.

De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het koppelen van mantelbuizen van een samenstel overeenkomstig de uitvinding, omvattende de stappen: A) het schuiven van ten minste een deel van een mannelijk koppelelement van een eerste mantelbuis in een vrouwelijk koppelelement van een tweede mantelbuis, Bjhet onderling axiaal roteren van de mantelbuizen, en C) het gedeeltelijk verplaatsen van de eerste mantelbuis in een van de tweede mantelbuis afgekeerde richting, zodanig dat ten minste één nok van één van de koppelelementen wordt gepositioneerd in een buidelvormige opneemruimte van een borgstructuur van het complementaire koppelelement, waardoor zowel onderlinge axiale rotatievrijheid alsook het verder uit elkaar bewegen van de mantelbuizen wordt begrensd, en in het bijzonder in hoofdzaak wordt verhinderd. Bij voorkeur omvat de werkwijze tevens stap D), omvattende het opvolgend op stap C) verder reduceren van de verplaatsingsvrijheid van de mantelbuizen in axiale richting door het aanbrengen van ten minste één ringvormig vergrendelelement in een ruimte gevormd tussen de vrije kopse zijde van het vrouwelijk koppelelement van de tweede mantelbuis en een van de eerste mantelbuis deel uitmakende flens.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: - figuur 1 schematisch een samenstel van mantelbuizen volgens de onderhavige uitvinding in ongekoppelde toestand; - figuur 2 schematisch een samenstel van mantelbuizen volgens de onderhavige uitvinding in deels gekoppelde toestand; - figuur 3 schematisch een samenstel van mantelbuizen volgens de onderhavige uitvinding in gekoppelde toestand; - figuur 4 schematisch een mantelbuis voorzien van een vrouwelijk koppelelement volgens de onderhavige uitvinding; - figuur 5 schematisch een mantelbuis voorzien van een mannelijk koppelelement volgens de onderhavige uitvinding, en - figuur 6 een perspectivisch aanzicht op een alternatief samenstel van mantelbuizen voor gebruik tijdens een proces van horizontaal gestuurd boren, omvattende

Figuur 1 toont schematisch een samen stel (1) voor mantelbuizen voor gebruik tijdens een proces van horizontaal gestuurd boren, omvattende een eerste mantelbuis (2) die aan ten minste één uiteinde (3) is voorzien van een mannelijk koppelelement (4), en een tweede mantelbuis (5) die aan ten minste één uiteinde (6) is voorzien van een vrouwelijk koppelelement (7). Het mannelijke koppelelement (4) en het vrouwelijke koppelelement (7) zijn complementair en zijn ingericht voor het realiseren van een losneembare koppeling tussen de eerste mantelbuis (2) en de tweede mantelbuis (5). Het vrouwelijke koppelelement (7) is voorzien van meerdere naar binnen toe uitkragende nokken (8), en het mannelijke koppelelement (4) is voorzien van meerdere borgstructuren (9) voorzien van buidelvormige opneemruimten (10), elk voor opname van ten minste een deel van een nok (8), zodanig dat een in de opneemruimte (10) opgenomen nok (8) meerzijdig wordt omsloten door de borgstructuur (9), waardoor zowel onderlinge axiale rotatie alsook het uit elkaar bewegen van de mantelbuizen (2, 5) wordt begrensd.

De mantelbuizen (2, 5) in figuur 1 bevinden zich in een toestand voor koppelen, waarbij het mannelijke koppelelement (2) van de eerste mantelbuis (2) net in het vrouwelijke koppelelement (7) is geïntroduceerd.

Figuur 2 toont schematisch het samenstel (1) van mantelbuizen (2, 5) uit figuur 1 in een situatie waarin de buizen (2, 5) verder naar elkaar toegeschoven zijn en een rotatie om de lengteas (L) hebben ondergaan, zodanig dat het mannelijke koppelelement (4) wordt omgeven door het vrouwelijke koppelelement (7). Wanneer in deze toestand één van de mantelbuizen (2) roteert, komen de borgstructuren (9) en nokken (8) met elkaar in contact, zodanig dat ook de andere mantelbuis (5) zal roteren. In lengterichting (L) zijn de mantelbuizen (2, 5) echter nog niet geborgd.

Figuur 3 toont schematisch het samen stel (1) van mantelbuizen (2, 5) uit figuur 2 in een situatie waarin de buizen (2, 5) na rotatie om de lengteas (L) in lengterichting uit elkaar bewogen zijn. Hierdoor worden de nokken (8) van het vrouwelijke koppelelement (4) meerzijdig omsloten door de borgstructuren (9), in de opneemruimten (10) van de borgstructuren (9). De mantelbuizen (2, 5) zijn hiermee zowel voor translatie in lengterichting (L) als rotatie om de lengterichting (L) geborgd. De afstand (A) waarover de buizen (2, 5) uit elkaar bewogen zijn kan eventueel met een vergrendelelement (11) worden op gevuld, zodanig dat de twee buizen (2, 5) in hoofdzaak spelingsvrij met elkaar gekoppeld zijn. Het vergrendelelement (11) bevindt zich bijvoorbeeld tussen een flens (12) van het mannelijke koppelelement (4) en het vrouwelijke koppelelement (7). Figuur 3 toont derhalve het samenstel in een gekoppelde toestand, waarbij de facto een koppelbus is gevormd.

Figuur 4 toont schematisch een mantelbuis (5) voorzien van een vrouwelijk koppelelement (7), welke is voorzien van meerdere uitkragende nokken (8). De nokken (8) zijn gehoekt uitgevoerd, en zijn verdeeld over de omtrekszijde (O) van het koppelelement (7). Een aantal nokken (8’, 8”) liggen axiaal in één lijn (B). Bij voorkeur is in de omtrekszijde (O), ook wel aangeduid als omtrekswand, van het vrouwelijke koppelelement (7) ten minste één injecteeropening aangebracht voor het via de omtrekswand injecteren van spoelfluïdum, in het bijzonder een spoelvloeistof of een spoelgas, in een de tussen de koppelelementen (4, 7) gevormde ruimte. Hierdoor kunnen eventuele grondresten, in het bijzonder zand- en kleiresten, die zich in deze ruimte bevinden worden weggespoeld, hetgeen ontkoppeling van de koppelelementen (4, 7) aanzien kan vergemakkelijken.

Figuur 5 toont schematisch een mantelbuis (2) voorzien van een mannelijk koppelelement (4) voorzien van meerdere borgstructuren (9) en buidelvormige opneemruimten (10), als ook van een flens (12). De borgstructuur (9) is voorzien van een kopse zijde (13) welke een aanslagvlak (13) vormt voor de nok (8) tijdens het uit elkaar trekken van gekoppelde mantelbuizen (2, 5). De getoonde borgstructuren (9) zijn elk voorzien van twee opneemruimten (10) en zijn dus ingericht voor het opnemen van twee nokken (8) van een vrouwelijk koppelelement (7).

Figuren 1, 2 en 3 tonen tevens schematisch verschillende stappen voor het koppelen van mantelbuizen (2, 5). Zo tonen figuur 1 en figuur 2 schematisch het schuiven van een deel van een mannelijk koppelelement (4) van een eerste mantelbuis (2) in een vrouwelijk koppelelement (7) van een tweede mantelbuis (5). Figuur 3 toont de mantelbuizen (2, 5) vervolgens nadat zij onderling axiaal zijn geroteerd om de lengteas (L) van de mantelbuizen (2, 5) en gedeeltelijk zijn verplaatst in een van de tweede mantelbuis (5) afgekeerde richting over een afstand A. De nokken (8) van het vrouwelijke koppelelement (7) worden hiermee gepositioneerd in de buidelvormige opneemruimten (10) van een borgstructuur (9) van het mannelijke, complementaire koppelelement (4), waardoor zowel onderlinge axiale rotatievrijheid alsook het verder uit elkaar bewegen van de mantelbuizen (2, 5) wordt begrensd, en in het bijzonder in hoofdzaak wordt verhinderd. De verplaatsingsvrijheid van de mantelbuizen (2, 5) in axiale richting kan opvolgend verder worden gereduceerd door het aanbrengen van ten minste één ringvormig vergrendelelement (11) in een ruimte gevormd tussen de vrije kopse zijde van het vrouwelijk koppeldeel (7) van de tweede mantelbuis (5) en een van de eerste mantelbuis (2) deel uitmakende flens (12).

Figuur 6 toont een perspectivisch aanzicht op een samenstel (20) van mantelbuizen (21, 22) voor gebruik tijdens een proces van horizontaal gestuurd boren (HDD). Het samenstel (20) wordt in figuur 6 getoond in gekoppelde toestand. De mantelbuizen (21 22) zijn in dit uitvoeringsvoorbeeld vervaardigd uit roestvrij staal (rvs). De naar elkaar toe gekeerde kopse uiteinden van de mantelbuizen (21, 22) zijn met een mannelijk koppelelement (23) respectievelijk een vrouwelijk koppelelement (24). Een substantieel deel van het mannelijk koppelelement (23) is opgenomen in het vrouwelijk koppelelement (24). Het mannelijk koppelelement (23) is onder tussenkomst van een lateraal uitkragende flens (25). De flens (25) kan daarbij integraal deel uitmaken van de mantelbuis (21) of het mannelijk koppelelement (23), doch kan tevens als separate component zijn verbonden met zowel de mantelbuis (21) en het mannelijke koppelelement (23). Het mannelijke koppelelement (23) is doorgaans middels een lasverbinding verbonden met de mantelbuis (21), optioneel onder tussenkomst van de flens (25). Het is derhalve voordelig ingeval de mantelbuis (21), het mannelijke koppelelement (23) en de flens (25) uit in hoofdzaak hetzelfde materiaal zijn vervaardigd.

Het vrouwelijk koppelelement (23) wordt gevormd door een buisvormig lichaam aan een binnenste omtrekszijde (binnenzijde) waarvan meerdere uitkragende (vergrendel)nokken (26) zijn aangebracht. De nokken (26) zijn in meerdere omtreksrijen, in het bijzonder twee omtreksrijen, verdeeld over de omtrekszijde. Een distaai uiteinde (26a) van iedere nok (26) is in hoofdzaak vlak uitgevoerd. Het distale uiteinde (26a) van iedere nok (26) staat in hoofdzaak loodrecht om een lengteas van de mantelbuis (21). Een proximaal uiteinde (26b) van iedere nok (26) is tevens in hoofdzaak vlak uitgevoerd. Het proximaal uiteinde (26b) van iedere nok (26) sluit een hoek in met de lengteas van de mantelbuis (21), hetgeen ontkoppeling van de mantelbuizen (21, 22) doorgaans vergemakkelijkt. Het schuine proximale uiteinde (26b) van de nok (26) laat daarbij ruimte voor het (plaatsselectief) spoelen van een tussen het mannelijke koppelelement (23) en het vrouwelijk koppelelement (24), teneinde ontkoppeling (verdergaand) te faciliëren. Het vrouwelijke koppelelement (24) is tevens bij voorkeur middels een lasverbinding verbonden met de mantelbuis (22).

Het mannelijk koppelelement (24) wordt gevormd door een buisvormig lichaam, waarbij aan een vrij uiteinde van het mannelijke koppelelement (23) twee ringvormige groeven (27) zijn aangebracht, waarin of waarop twee rubberelastische O-ringen (28) zijn gepositioneerd. Deze O-ringen (28) grijpen onder voorspanning aan op een binnenste omtrekszijde van het vrouwelijk koppelelement (24), hetgeen de afdichting tussen beide koppelelementen (23, 24) verbetert. In plaats van twee afdichtingsringen (28) kunnen tevens één of meer dan twee afdichtingsringen (28) worden toegepast. Een buitenste omtrekszijde (buitenzijde) van het mannelijke koppelelement (24) is voorzien van meerdere koppelstrips of borgstrips, ook wel aangeduid als borg structuren (29). Iedere borgstructuur (29) omvat een borgrug (30) en twee met de borgrug (30) verbonden haakvormige elementen (31). De afstand tussen de borg structuren (29) is groter dan de breedte van een nok (26), zodat de nokken (26) tussen de borg structuren (29) door kunnen worden geschoven. Ieder haakvormige element (31) en bijbehorende borgrug (30) sluit een opneemruimte (32) in voor opname van ten minste een deel van een nok (26). In de opneemruimte (32) wordt de nok (26) geborgd in beide tangentiële richtingen alsook in een axiale richting, waardoor rotatievrijheid van de koppelelementen (23, 24) wordt verhinderd, alsook het uit elkaar trekken van de koppelelementen (23, 24) wordt verhinderd. Zoals getoond in figuur 6 is een rugzijde van ieder distaai gelegen haakvormig element (31) schuin vormgegeven, waarbij deze zijde een hoek insluit met de lengteas van de mantelbuis (22). Deze hoek is tegenovergesteld aan de hoek die de proximale zijde van de tegenoverliggende nok (26), waardoor in gekoppelde toestand een V-vormige wig (33) ontstaat tussen de distaai gelegen nok (26) en het proximaal gelegen haakvormige element (31), hetgeen ontkoppeling vergemakkelijkt. Nabij de proximale zijde van iedere nok (26) is het vrouwelijk koppelelement (24) voorzien van een spoelgat (34) via welke spoelvloeistof of spoelgas in de tussenruimte gevormd tussen beide koppelelementen (23, 24) kan worden geleid, waardoor zandresten et cetera kunnen worden weggespoeld, teneinde ontkoppeling te vergemakkelijken. Het koppelen van de koppelelementen (23, 24) is relatief eenvoudig; het mannelijke koppelelement (23) wordt (volledig) in het vrouwelijke koppelelement (24) geschoven, waarbij de nokken (26) tot voorbij de (bijbehorende) haakvormige elementen (31) worden geschoven. Na deze - doorgaans lineaire - beweging vindt een onderlinge axiale rotatie plaats, tot de nokken (26) tegen de borgrug (30) komt aan te liggen, gevolgd door een tegenovergestelde axiale verplaatsing, waarbij de koppelelementen (23, 24) uit elkaar worden getrokken, totdat de nokken (26) in de opneemruimte (32) komt te liggen . Door laatstgenoemde axiale verplaatsing ontstaat een ruimte tussen de flens (25) en het kopse uiteinde van het vrouwelijk koppelelement (25). Deze ruimte wordt na koppeling opgevuld middels een vergrendelbare borgring (35) die doorgaans uit meerdere, onderlinge vergrendelbare ringsegmenten is opgebouwd. Vergrendeling van de borgring (35) geschiedt doorgaans via een haaksluiting. Het aanbrengen van de borgring (35) voorkomt dat het mannelijk koppelelement (23) verder in het vrouwelijk koppelelement (24) kan worden verplaatst, hetgeen ongewenste ontkoppeling tegengaat.

Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies legio varianten mogelijk zijn, die voor de vakman op dit gebied voor de hand zullen liggen.

Claims (35)

1. Samenstel van mantelbuizen voor gebruik tijdens een proces van horizontaal gestuurd boren, omvattende: ten minste één eerste mantelbuis die aan ten minste één uiteinde is voorzien van een mannelijk koppelelement, ten minste één tweede mantelbuis die aan ten minste één uiteinde is voorzien van een vrouwelijk koppelelement, waarbij het mannelijke koppelelement en het vrouwelijke koppelelement complementair zijn en zijn ingericht voor het realiseren van een losneembare koppeling tussen de eerste mantelbuis en de tweede mantelbuis, waarbij ten minste één koppelelement van voomoemde koppelelementen is voorzien van ten minste één uitkragende nok, en waarbij het complementaire koppelelement is voorzien van ten minste één borgstructuur voorzien van ten minste één buidelvormige opneemruimte voor opname van ten minste een deel van de nok, zodanig dat een in de opneemruimte opgenomen nok meerzijdig wordt omsloten door de borgstructuur, waardoor zowel onderlinge axiale rotatie alsook het uit elkaar bewegen van de mantelbuizen wordt begrensd.

2. Samenstel volgens conclusie 1, waarbij de borgstructuur is ingericht voor borging van de nok in beide tangentiële richtingen.

3. Samenstel volgens conclusie 1 of 2, waarbij de borgstructuur in hoofdzaak aansluit op twee overliggende tangentiele zijden van de nok.

4. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de breedte van de opneemruimte in hoofdzaak overeenkomt met de breedte van de nok.

5. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een de opneemruimte begrenzende kopse zijde van de borgstructuur een aanslagvlak vormt voor de nok tijdens het uit elkaar trekken van onderling gekoppelde mantelbuizen.

6. Samenstel volgens conclusie 5, waarbij de borgstructuur is voorzien van een op afstand van het aanslagvlak gelegen geleidingsvlak voor geleiding van de nok tijdens ontkoppeling van de mantelbuizen.

7. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de opneemruimte is voorzien van ten minste één toegangsopening voor de nok, waarbij de toegangsopening is afgekeerd van een nabij gelegen kopse uiteinde van de bijbehorende mantelbuis.

8. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de nok op afstand is gepositioneerd van een kopse zijde van de mantelbuis, zodanig dat een deel van de van borgstructuur middels onderlinge axiale rotatie van de mantelbuizen kan worden gepositioneerd tussen de nok van voornoemde kopse zijde van de mantelbuis.

9. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de ten minste ene opneemruimte van de borgstructuur wordt bepaald door ten minste één van de borgstructuur haakvormig element.

10. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste één koppelelement is voorzien van meerdere nokken, en waarbij het complementaire deel is voorzien van een corresponderend aantal opneemruimtes.

11. Samenstel volgens conclusie 10, waarbij ten minste een aantal nokken is in axiale lijn met elkaar is gelegen.

12. Samenstel volgens conclusie 11, waarbij het complementaire koppelelement is voorzien van ten minste één borgstructuur voorzien van meerdere opneemruimtes voor het simultaan borgen van meerdere in lijn gelegen nokken.

13. Samenstel volgens een der conclusies 10-12, waarbij ten minste een aantal nokken is verdeeld over de omtrekszijde van het koppelelement.

14. Samenstel volgens conclusie 13, waarbij het complementaire koppelelement is voorzien van meerdere borgstructuren elk voorzien van ten minste één opneemruimte voor het simultaan borgen van meerdere nokken.

15. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste een deel van ten minste één nok gehoekt is vormgegeven.

16. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het vrouwelijke koppelelement is voorzien van de ten minste ene uitkragende nok, en waarbij het complementaire mannelijke koppelelement is voorzien van de ten minste ene borgstructuur.

17. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij in een omtrekswand van ten minste één koppelelement, bij voorkeur een omtrekswand van het vrouwelijke koppelelement, ten minste één injecteeropening is aangebracht voor het via de omtrekswand injecteren van spoelvloeistof of spoelgas in een de tussen de koppelelementen gevormde ruimte.

18. Samenstel volgens conclusie 17, waarbij ten minste één injecteeropening aansluit op een opneemruimte van ten minste één borgstructuur.

19. Samenstel volgens conclusie 17 of 18, waarbij ten minste één injecteeropening aansluit op een deel van het contactoppervlak van het vrouwelijke koppelelement dat is ingericht voor samenwerking met de nok tijdens ontkoppeling van de mantelbuizen.

20. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het mannelijk koppelelement aan een van het vrije kopse uiteinde afgekeerde uiteinde wordt begrensd door een flens.

21. Samenstel volgens conclusie 20, waarbij in gekoppelde toestand van de eerste mantelbuis en de tweede mantelbuis de flens en de vrije kopse zijde van het vrouwelijk koppelelement op afstand zijn gelegen.

22. Samenstel volgens conclusie 21, waarbij het samenstel ten minste één ringvormig vergrendelelement omvat ingericht om, in gekoppelde toestand van de eerste mantelbuis en de tweede mantelbuis, te worden opgenomen in de ruimte tussen de flens en de vrije kopse zijde van het vrouwelijk koppelelement voor onderlinge vergrendeling van de mantelbuizen.

23. Samenstel volgens conclusie 22, waarbij het ringvormig vergrendelelement uit meerdere onderling zwenkbaar verbonden ringdelen omvat.

24. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de lengte van iedere mantelbuis is gelegen tussen 5 en 15 meter.

25. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de diameter van iedere mantelbuis is gelegen tussen 100 en 800 millimeter.

26. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij iedere mantelbuis ten minste in hoofdzaak is vervaardigd uit metaal en/of kunststof.

27. Samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij iedere mantelbuis aan overliggende kopse zijden is voorzien van in hoofdzaak identieke koppelelementen.

28. Samenstel volgens een der conclusies 1-26, waarbij iedere mantelbuis aan overliggende kopse zijden is voorzien van complementaire koppelelementen.

29. Mantelbuis ten gebruike in een samenstel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de mantelbuis aan een uiteinde is voorzien van een mannelijk of een vrouwelijk koppelelement, waarbij het koppelelement is voorzien van ten minste één uitkragende nok of is voorzien van ten minste één borgstructuur voorzien van ten minste één buidelvormige opneemruimte voor opname van ten minste een deel van de nok.

30. Mantelbuis volgens conclusie 29, waarbij de mantelbuis aan overliggende kopse zijden is voorzien van in hoofdzaak identieke koppelelementen.

31. Mantelbuis volgens conclusie 29, waarbij de mantelbuis aan overliggende kopse zijden is voorzien van in hoofdzaak identieke koppelelementen.

32. Mantelbuis volgens een der conclusies 29-31, waarbij de mantelbuis aan een uiteinde is voorzien van een mannelijk koppelelement voorzien van ten minste één borgstructuur voorzien van ten minste één buidelvormige opneemruimte voor opname van ten minste een deel van een nok van een complementair vrouwelijk koppelelement van een naastgelegen mantelbuis.

33. Mantelbuis volgens een der conclusies 29-32, waarbij de mantelbuis aan een uiteinde is voorzien van een vrouwelijk koppelelement voorzien van ten minste één nok ingericht om op geborgde wijze te worden opgenomen in een opneemruimte van een borgstructuur van een complementair mannelijk koppelelement van een naastgelegen mantelbuis.

34. Werkwijze voor het koppelen van mantelbuizen van een samenstel volgens een der conclusies 1-28, omvattende de stappen: A) het schuiven van ten minste een deel van een mannelijk koppelelement van een eerste mantelbuis in een vrouwelijk koppelelement van een tweede mantelbuis, B) het onderling axiaal roteren van de mantelbuizen, en C) het gedeeltelijk verplaatsen van de eerste mantelbuis in een van de tweede mantelbuis afgekeerde richting, zodanig dat ten minste één nok van één van de koppelelementen wordt gepositioneerd in een buidelvormige opneemruimte van een borgstructuur van het complementaire koppelelement, waardoor zowel onderlinge axiale rotatievrijheid alsook het verder uit elkaar bewegen van de mantelbuizen wordt begrensd, en in het bijzonder in hoofdzaak wordt verhinderd.

35. Werkwijze volgens conclusie 34, waarbij de werkwijze tevens stap D) omvat, omvattende het opvolgend op stap C) verder reduceren van de verplaatsingsvrijheid van de mantelbuizen in axiale richting door het aanbrengen van ten minste één ringvormig vergrendelelement in een ruimte gevormd tussen de vrije kopse zijde van het vrouwelijk koppelelement van de tweede mantelbuis en een van de eerste mantelbuis deel uitmakende flens.