DE102010049415B3

DE102010049415B3 - Device for horizontal bearing and providing of drilling rod in borehole in ground, has guiding rollers pressed at ends of drilling rod or portion of rod, and driven in symmetrical manner, where rod is protruded out from compartments

Info

Publication number: DE102010049415B3
Application number: DE201010049415
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2030-08-24

Abstract

The device has compartments (45) lying adjacent to each other, and comprising steering devices. One of the steering devices is axially movable to a drilling rod (1), and guiding rollers form a vertical square or quadrate. The guiding rollers are pressed at ends of the drilling rod or a portion of the drilling rod. The drilling rod is protruded out from the compartments. The guiding rollers are driven in a symmetrical manner. A guidance is mounted in front of the compartments that are fixed on a mounting plate, where the compartments are fixed on a cross beam (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur waagerechten Lagerung und Bereitstellung des Bohrgestänges in langen Teilen für anfangs nahezu waagerechten Bohrungen im Erdreich ohne Bohrturm.The invention relates to a device for horizontal storage and provision of the drill pipe in long parts for initially almost horizontal holes in the ground without derrick.

Die Erde trägt in ihrem Inneren ein sicheres, sauberes und umweltfreundliches Energiepotential, das unabhängig von Windenergie, von solar erzeugter elektrischer oder thermischer Energie sowie von auf der Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugter Energie ist. Das technische Problem ist die Bohrtiefe. Für die Erschließung der Erdwärme und auch für die Erkundung und Förderung von Rohstoffen sind effizientere Bohrverfahren erforderlich. Der Nachteil bekannter Verfahren sind das aufwendige Ziehen und die Demontage des gesamten Bohrgestänges, um verschlissene Bohrköpfe auswechseln oder Bohrkerne bergen zu können sowie die erneute Montage und das Wiedereinbringen des Bohrgestänges mit einem neuen Bohrkopf. Das gesamte Bohrgestänge wird stückweise gehoben, die jeweils oberste Bohrstange abgeschraubt und senkrecht im Bohrturm gelagert, bis der verschlissene Bohrkopf mit der letzten Bohrstange am Bohrloch erscheint und nun erst ausgewechselt werden kann. Danach geschieht alles Weitere in umgekehrter Reihenfolge. Bohrstange für Bohrstange werden miteinander verschraubt und herabgelassen bis die Bohrsohle erreicht ist. Es ist bekannt, dass mit zunehmender Tiefe eigentlich nur noch ein Ab und Auf des Bohrgestänges stattfindet, was letztendlich den hohen Zeitaufwand für Tiefenbohrungen verursacht.Inside, the earth carries a safe, clean and environmentally friendly energy potential that is independent of wind energy, of solar-generated electrical or thermal energy and of energy produced on the basis of renewable raw materials. The technical problem is the drilling depth. The development of geothermal energy as well as the exploration and production of raw materials requires more efficient drilling methods. The disadvantage of known methods are the complicated pulling and dismounting of the entire drill string, to replace worn drill bits or salvage cores, as well as the reassembly and reintroduction of the drill string with a new drill head. The entire drill pipe is lifted piece by piece, unscrewing the uppermost drill rod and stored vertically in the derrick, until the worn drill head with the last drill rod appears at the borehole and can now be replaced. Then everything else happens in reverse order. Boring bar for boring bar are screwed together and lowered until the bottom of the hole is reached. It is known that with increasing depth actually only a down and on of the drill string takes place, which ultimately causes the high time required for deep drilling.

Als Beispiel sei die Kontinentale Tiefbohrung KTB bei Windischeschenbach (Oberpfalz-Bayern) genannt. Für die Endtiefe von 9101 m wurden 1.468 Bohrtage benötigt.As an example, the Continental deep well KTB near Windischeschenbach (Upper Palatinate-Bavaria) is called. For the final depth of 9101 m 1,468 drilling days were needed.

Es sind verschiedene technische Lösungen bekannt, mit denen das Ziel verfolgt wird, Bohrverfahren effektiver zu gestalten, beispielhaft sei das Patent US 4,223,737 genannt. Es wird auf einen Bohrturm ganz verzichtet, der Drehtisch und weitere notwendige Vorrichtungen, wie Spülkopf, sind waagerecht angeordnet. Der Übergang in die Senkrechte erfolgt über ein gekrümmtes Futterrohr im oberen Erdreich oder unter Wasser. Der Flaschenzug und Spülkopf eines Bohrturms sind ersetzt durch eine axial bewegliche rollende oder schwimmende Vorrichtung, die nur ein Bohrgestänge bewegt. Im Patent US 3,677,345 wird der Bohrturm durch ein riesiges Führungsrohr oberhalb des Bohrlochs ersetzt, über das das Bohrgestänge zum Bohrloch in die Senkrechte geführt wird. Die einzelnen Bohrstangen werden in einem drehbaren Magazin gelagert. Im Patent US 3,724,567 wird der Bohrturm zusätzlich mit einer aufwendigen Bogenkonstruktion ergänzt, um die Anzahl der Kuppelvorgänge zu reduzieren. Das Patent DE 60314656 beschreibt eine Spannvorrichtung für längliche Glieder, die aus einer Endlosraupe mit einer Vielzahl von Zuggliedern besteht. Diese Vielzahl führt zu einem hohen mechanischen Aufwand und eine entsprechende Störanfälligkeit. Im Patent US 3.840.079 wird eine bohrturmlose Vorrichtung mit der waagerechte Lagerung des Bohrgestänges in Speicherrohren beschrieben, die aus einem hydraulisch bewegbaren Block und weiteren Blöcken besteht. Dieser Block wird hydraulisch so bewegt, dass das Bohrgestänge einer Greifervorrichtung axial zugeführt wird. Nachteilig ist hier die große Masse der Blöcke, die Speicherrohr und Bohrgestänge tragen und damit ihre Beweglichkeit in der Ebene senkrecht zum Bohrgestänge einschränken. Über die Speicherrohre wird die Spülflüssigkeit dem Bohrgestänge zugeführt. Die Bohrrohre haben wegen der Muffen verschiedene Durchmesser, damit wird die Abdichtung zwischen Speicherrohr und Bohrgestänge problematisch.Various technical solutions are known with the aim of making drilling procedures more effective, for example the patent US 4,223,737 called. It is completely dispensed with a derrick, the turntable and other necessary devices, such as rinsing, are arranged horizontally. The transition to the vertical takes place via a curved casing in the upper soil or under water. The pulley and flushing head of a derrick are replaced by an axially movable rolling or floating device that moves only one drill pipe. In the patent US 3,677,345 the derrick is replaced by a huge guide tube above the borehole, over which the drill pipe is led to the borehole in the vertical. The individual drill rods are stored in a rotatable magazine. In the patent US 3,724,567 In addition, the derrick is supplemented with an elaborate arch construction to reduce the number of dome operations. The patent DE 60314656 describes a tensioning device for elongate members, which consists of an endless bead with a plurality of tension members. This variety leads to a high mechanical complexity and a corresponding susceptibility to interference. In the patent US 3,840,079 a turretless device is described with the horizontal storage of the drill pipe in storage pipes, which consists of a hydraulically movable block and other blocks. This block is hydraulically moved so that the drill string is fed axially to a gripper device. The disadvantage here is the large mass of blocks that carry storage tube and drill pipe and thus restrict their mobility in the plane perpendicular to the drill pipe. About the storage pipes, the washing liquid is supplied to the drill pipe. The drill pipes have different diameters because of the sleeves, so that the seal between the storage tube and drill pipe is problematic.

Trotz dieser neuen Verfahren und Vorrichtungen ist letztendlich das aufwendige Ab und Auf des Bohrgestänges nicht zu vermeiden. Mit immer höheren Bohrtürmen und dadurch längeren Bohrstangengruppen wird die Anzahl der Kuppelvorgänge und Entkuppelvorgänge für einen Bohrkopfwechsel reduziert. Hinzu kommt der außergewöhnlich hohe Aufwand für die Errichtung des Bohrturmes. Der Bohrturm der KTB war 83 m hoch.Despite these new methods and devices ultimately the costly down and on the drill string is unavoidable. With increasingly high rigs and thus longer drill rod groups, the number of dome operations and uncoupling operations for a drill head change is reduced. Added to this is the exceptionally high expenditure on the erection of the derrick. The derrick of the KTB was 83 m high.

Moderne Bohrvorrichtungen bestehen nicht mehr aus dem Stahlgerüst und der senkrechten Lagerung der Bohrstangen, sondern aus senkrechten Hydraulikzylindern mit einer Vorrichtung zur waagerechten Ablage der einzelnen Bohrstangen, was überwiegend automatisiert ist.Modern drilling devices no longer consist of the steel framework and the vertical mounting of the drill rods, but of vertical hydraulic cylinders with a device for horizontal storage of the individual drill rods, which is mostly automated.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung für Bohrungen im Erdreich ohne Bohrturm bereitzustellen, mit denen der Aufwand für den Wechsel eines Bohrkopfes wesentlich reduziert wird, ein schnelles Ziehen oder Senken des gesamten Bohrgestänges ermöglicht und die Anzahl der Koppelungen und Entkoppelungen der einzelnen Bohrrohre deutlich verringert wird, was zum Beispiel auf Basis der im Patent US 3,840,079 und US 4,223,737 beschriebenen Anordnungen mit dem Verzicht auf einen Bohrturm und der waagerechten Anordnung von Drehtisch, Spülkopf und weiterer Geräte erreicht werden soll.The object of the invention is therefore to provide a device for drilling in the ground without a derrick, with which the cost of changing a drill head is substantially reduced, allows rapid pulling or lowering of the entire drill pipe and the number of couplings and decoupling of the individual drill pipes significantly is reduced, for example, based on the patent US 3,840,079 and US 4,223,737 described arrangements with the abandonment of a derrick and the horizontal arrangement of turntable, rinsing head and other devices to be achieved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit der waagerechter Anordnung von Drehtisch, Antriebstange, Spülkopf und weiterer Geräte gemäß Anspruch 1 gelöst, bei der das Bohrgestänge oder Teile des Bohrgestänges beim Ziehen durch eine Zug-Schub-Vorrichtung und eine Leitvorrichtung in rollenbestückte Fächer der Traversen geleitet und dort gelagert werden und beim Senken über die gleiche Leitvorrichtung das Bohrgestänge oder Teile des Bohrgestänges aus den rollenbestückten Fächern der Traversen herausgezogen werden und durch die Zug-Schub-Vorrichtung dem Bohrloch zugeführt werden, wobei die Traversen hintereinander in der Ebene aufgestellt und ausgerichtet sind. Bei genügender Länge der Traversenstrecke kann der Bohrkopf nach einem Ziehen des gesamten Bohrgestänges ohne Demontage der Bohrstangen gewechselt werden. Die Traversenstrecke kann mit zunehmender Bohrtiefe stückweise verlängert werden. Zweckmäßig ist die Aufteilung des Bohrgestänges in Bohrstangengruppen, die durch die Leitvorrichtung in nebeneinander und auch übereinanderliegender liegende Fächer der Traversen geleitet, gelagert und herausgezogen werden.According to the invention the object is achieved by a device with the horizontal arrangement of turntable, drive rod, rinsing head and other devices according to claim 1, wherein the drill string or parts of the drill string when pulled by a train-thrust device and a guide device in roll-filled compartments of the trusses directed and stored there and when lowering the same guide the drill string or parts of the drill string are pulled out of the roll-stocked compartments of the trusses and fed through the train-thrust device the well, the trusses are placed one behind the other in the plane and aligned , With sufficient length of the truss section of the drill head can be changed after pulling the entire drill string without disassembly of the drill rods. The truss track can be lengthened piece by piece with increasing depth. It is expedient to divide the drill pipe into drill rod groups which are guided, supported and pulled out by the guide device into compartments of the traverses lying next to one another and also lying one above the other.

Der besondere Vorzug der Erfindung gemäß Anspruch 1 besteht darin, dass nach dem Ziehen des Bohrgestänges zum Wechseln des Bohrkopfes eine Entkopplung der einzelnen Bohrstangen nicht erforderlich ist und sehr lange Bohrstangengruppen gelagert und genutzt werden und somit eine wesentliche Verringerung der Anzahl der Kuppelvorgänge erreicht wird. Bei einer Bohrtiefe von 1.000 m sind bei einer Traversenstrecke von 100 m und damit 100 m langen Bohrstangengruppen noch 9 Kuppelvorgänge erforderlich.The particular advantage of the invention according to claim 1 is that after pulling the drill string to change the drill head decoupling of the individual drill rods is not required and stored very long drill rod groups and used and thus a significant reduction in the number of dome operations is achieved. With a drilling depth of 1,000 m, a trussing distance of 100 m and therefore 100 m long drill rod groups still require 9 coupling processes.

Im Folgenden soll die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung,Each show in a schematic representation,

1 die in der Waagerechten montierte erfindungsgemäße Anordnung; 1 the horizontally mounted inventive arrangement;

2 die hydraulische Zug-Schub-Vorrichtung; 2 the hydraulic pull-push device;

3 den Greiferblock und die Greifer; 3 the gripper block and the grippers;

4 die Leitvorrichtung; 4 the guiding device;

5a die Traversen; 5a the trusses;

5b die Anordnung der Fächer auf den Traversen; 5b the arrangement of the compartments on the trusses;

5c die Anordnung der Verbindungsstangen und die Führung; 5c the arrangement of the connecting rods and the guide;

6 die Varianten der Gestaltung der Fächer. 6 the variants of the design of the subjects.

1 zeigt die in der Waagerechten montierte erfindungsgemäße Anordnung. Das Bohrgestänge 1 wird in der Waagerechten bewegt, montiert und gelagert. Die Bohrung selbst erfolgt entsprechend dem möglichen Krümmungsradius R des Bohrgestänges 1 von anfangs waagerecht bis zum gewünschten senkrechten Bohrloch. Der Drehtisch 3b mit dem weiteren Zubehör, wie Antriebsstange, Koppelvorrichtungen und Spülschlauch, sind so aufgestellt, dass die einzelnen Bohrstangen des Bohrgestänges 1 waagerecht angeschraubt, abgeschraubt und das Bohrgestänge 1 angetrieben werden kann. Die Vorrichtung 3a dient nur dem Wechsel des Bohrkopfes. Die Zug-Schub-Vorrichtung 2 bewegt das Bohrgestänge 1 nach einem Bohrkopfwechsel und/oder einer Verlängerung des Bohrgestänges 1 durch Schub wieder in das Bohrloch bis die Bohrsohle wieder erreicht ist oder die Zug-Schub-Vorrichtung 2 bewegt das Bohrgestänge 1 durch Zug noch oben in die Waagerechte und über die Leitvorrichtung 4 in die Fächer 45 der Traversen 5. Die Lagervorrichtung, die durch die hintereinander aufgestellten Traversen 5 gebildet wird, kann beliebig lang sein. 1 shows the horizontally mounted inventive arrangement. The drill pipe 1 is moved horizontally, mounted and stored. The hole itself is made according to the possible radius of curvature R of the drill string 1 from the beginning horizontal to the desired vertical borehole. The turntable 3b with the additional accessories, such as drive rod, coupling devices and flushing hose, are positioned so that the individual drill rods of the drill string 1 screwed horizontally, unscrewed and the drill pipe 1 can be driven. The device 3a only serves to change the drill head. The train-thrust device 2 moves the drill pipe 1 after a drill head change and / or an extension of the drill string 1 back into the borehole until the bottom of the hole is reached again or the train-thrust device 2 moves the drill pipe 1 by train still up in the horizontal and on the guide 4 into the subjects 45 the trusses 5 , The bearing device, through the successively erected trusses 5 can be any length.

2 zeigt die hydraulische Zug-Schub-Vorrichtung. 2 shows the hydraulic train-push device.

Beim Ziehen des Bohrgestänges 1 hängt anfangs die gesamte Masse aller Bohrstangen an der Zug-Schub-Vorrichtung 2. Beispielsweise wiegt ein 7-inch-Bohrrohr (177,8 mm Außendurchmesser) je nach Innendurchmesser zwischen 17 lb/ft und 29 lb/ft oder 25,32 kg/m und 43,20 kg/m. Ein 7-inch-Bohrgestänge von 1.000 m Länge wiegt somit zwischen 25.320 kg und 43.200 kg. Diese Masse ist durch die Zug-Schub-Vorrichtung 2 sicher zu ziehen oder zu senken.When pulling the drill string 1 initially hangs the entire mass of all drill rods on the train-thrust device 2 , For example, a 7-inch drill pipe (177.8 mm OD) will weigh between 17 lb / ft and 29 lb / ft or 25.32 kg / m and 43.20 kg / m depending on the inside diameter. A 7-inch drill string of 1,000 m in length thus weighs between 25,320 kg and 43,200 kg. This mass is through the train-thrust device 2 safe to pull or lower.

Die Zug-Schub-Vorrichtung 2 besteht aus den vier Hydraulikzylindern 11 bis 14, die paarweise eine durch die Stangen 15 und 16 mit dem Greiferblock 19a und die Stangen 17 und 18 durch den Greiferblock 19b fest verbunden sind. Die Greiferblöcke 19a und 19b tragen die hydraulischen Greifer 20. Beim Ziehen des Bohrgestänges 1 umfassen die Greifer 20 des Greiferblockes 19a an der Position A das Bohrgestänge 1 und ziehen es in Richtung Leitvorrichtung 4 bis zur Position B, zwischenzeitlich fährt der Greiferblock 19b mit seinen geöffneten Greifern 20 aus der Position B in die Position A, schließt dort seine Greifer 20 und fährt, nach dem die Greifer 20 des Greiferblockes 19a geöffnet wurden, in die Position B. Gleichzeitig fährt der Greiferblock 19a mit geöffneten Greifern 20 in die Position A zurück. Wechselseitig fahren die geschlossenen Greifer 20 der Greiferblöcke 19a oder 19b von Position A zur Position B und ziehen das Bohrgestänge. Beim Senken des Bohrgestänges fahren die geschlossenen Greifer 20 der Greiferblöcke 19a oder 19b wechselseitig von Position B nach Position A und die geöffneten Greifer 20 von Position A nach Position B.The train-thrust device 2 consists of the four hydraulic cylinders 11 to 14 in pairs through the bars 15 and 16 with the gripper block 19a and the rods 17 and 18 through the gripper block 19b are firmly connected. The gripper blocks 19a and 19b carry the hydraulic grippers 20 , When pulling the drill string 1 include the grippers 20 of the gripper block 19a at position A the drill string 1 and pull it towards the directional device 4 up to position B, in the meantime the gripper block moves 19b with his claws open 20 from position B to position A, closes its gripper there 20 and drives, after which the grippers 20 of the gripper block 19a opened in position B. At the same time the gripper block moves 19a with opened claws 20 back to position A. The closed grippers move alternately 20 the gripper blocks 19a or 19b from position A to position B and pull the drill string. When lowering the drill string drive the closed gripper 20 the gripper blocks 19a or 19b alternately from position B to position A and the open gripper 20 from position A to position B.

3 zeigt einen Greiferblock und die Greifer. 3 shows a gripper block and the gripper.

Die Greiferblöcke 19a und 19b sichern zusammen mit den Schalen 21 eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen den Stangen 15 und 16 der Hauptzylinder 11 und 12 sowie zwischen den Stangen 17 und 18 der Hauptzylinder 13 und 14 und übertragen die Zug- oder Schubkräfte der Hauptzylinder über ein oder mehrere Greifer 20 auf das zu bewegende Bohrgestänge 1. Die Greiferblöcke 19a und 19b gleiten in den Führungsnuten 25 parallel zum Bohrgestänge 1. Die Führungsnuten 25 nehmen die Biegekräfte auf, die sonst auf die Stangen der Hydraulikzylinder wirkten.The gripper blocks 19a and 19b secure together with the cups 21 a positive and non-positive connection between the rods 15 and 16 the master cylinder 11 and 12 as well as between the bars 17 and 18 the master cylinder 13 and 14 and transmit the tensile or shear forces of the master cylinder via one or more grippers 20 on the drill pipe to be moved 1 , The gripper blocks 19a and 19b slide in the guide grooves 25 parallel to the drill pipe 1 , The guide grooves 25 absorb the bending forces that otherwise acted on the rods of the hydraulic cylinders.

Die Greifer 20 bestehen jeder aus der Plattform 26, den Greiferarmpaaren 22, der Beschichtung 23 und den Hydraulikzylindern 24. Die Hydraulikzylinder 24 drücken die Greiferarmpaare 22 kraftschlüssig auf das Bohrgestänge 1, wobei die elastische Beschichtung 23 auf den Innenseiten der Greiferarme 22 eine formschlüssige Unterstützung der Kraftübertragung bewirkt. Die Plattformen 26 sind mit den Greiferblöcken 19a und 19b lösbar verbunden.The grippers 20 each consist of the platform 26 , the gripper arm pairs 22 , the coating 23 and the hydraulic cylinders 24 , The hydraulic cylinders 24 press the gripper arm pairs 22 non-positively on the drill pipe 1 , wherein the elastic coating 23 on the inside of the gripper arms 22 a positive support of the transmission causes. The platforms 26 are with the gripper blocks 19a and 19b releasably connected.

4 zeigt die Leitvorrichtung: 4 shows the guide:

Das mittels der Zug- und Schub-Vorrichtung 2 bewegte Rohrgestänge 1 wird beim Ziehen mit Hilfe der Leitvorrichtung 4 in die neben- und auch übereinander liegenden rollenbestückten Fächer 45, die durch die Traversen 5 getragen werden, geleitet. Die Leitvorrichtung 4 entfällt, wenn die Traversen 5 nur aus einem rollenbestückten Fach bestehen. Die Rohre des Bohrgestänges 1 haben je Typ zwei Durchmesser, den des Nenndurchmessers und den etwas größeren Durchmesser im Bereich der Verschraubungen, z. B. beträgt der Nenndurchmesser 5 inch = 127 mm und der Durchmesser im Bereich der Verschraubungen 6½ inch = 165 mm.That by means of the pulling and pushing device 2 moving pipe string 1 when pulling with the help of the guide 4 in the juxtaposed and superposed roll-stocked compartments 45 passing through the trusses 5 to be carried. The guiding device 4 not applicable if the trusses 5 consist only of a roll-stocked tray. The pipes of the drill string 1 have ever type two diameters, the nominal diameter and the slightly larger diameter in the range of glands, z. B. is the nominal diameter 5 inch = 127 mm and the diameter in the area of the screw connections 6½ inch = 165 mm.

Die Leitvorrichtung 4 besteht mindestens aus den vier Lenkvorrichtungen 31, 32, 32 und 33. Die Lenkvorrichtung 31 dient der Aufnahme der Kräfte, die beim Lenken des Bohrgestänges 1 in die Fächer 45 der Traversen 5 entstehen. Es sind auch zwei oder drei Lenkvorrichtungen 31 in Reihe möglich. Die erste Lenkvorrichtung 32 bewirkt die erste Auslenkung des Bohrgestänges 1 in der Waagerechten und bei übereinanderliegenden Fächern 45 der Traversen 5 auch in der Senkrechten. Die zweite Lenkvorrichtung 32 drückt zusammen mit der Lenkvorrichtung 33 das Bohrgestänge 1 waagerecht und auch senkrecht wieder in eine Parallele zur ursprünglichen Achse des Bohrgestänges 1. Die Lenkvorrichtung 33 dient weiterhin der exakten Lenkung des Bohrgestänges 1 in das vorgesehene Fach 45. Die Lenkvorrichtung 33 schiebt das Ende der zu lagernde Bohrstangengruppe nur soweit in das Fach, dass die Bohrstangengruppe wieder entnommen werden kann, d. h. die Lenkvorrichtung 33 hat angetriebene Rollen 34 und wird dazu auch in axialer Richtung bewegt.The guiding device 4 consists of at least the four steering devices 31 . 32 . 32 and 33 , The steering device 31 serves to absorb the forces involved in steering the drill string 1 into the subjects 45 the trusses 5 arise. There are also two or three steering devices 31 possible in series. The first steering device 32 causes the first deflection of the drill string 1 in the horizontal and in superimposed subjects 45 the trusses 5 also in the vertical. The second steering device 32 pushes together with the steering device 33 the drill pipe 1 horizontally and vertically again in a parallel to the original axis of the drill string 1 , The steering device 33 continues to serve the exact steering of the drill string 1 in the designated compartment 45 , The steering device 33 Pushes the end of the stored Bohrstangengruppe only so far in the compartment that the Bohrstangengruppe can be removed again, ie the steering device 33 has powered rollers 34 and is also moved in the axial direction.

5a zeigt die Traversen 5a shows the trusses

Die Traversen 5 bestehen aus dem Tragwerk 41, den Füssen 42, der Höhenverstellung 43, der Montageplatte 44 und den Fächern 45. Das Tragwerk 41 ist eine Stahlkonstruktion, die mit den Füßen 42 auf dem Erdboden ruht. Zur Ausrichtung in der Waagerechten sind zwischen den Füßen 42 und dem Tragwerk 41 Höhenverstellungen 43 angeordnet. Die Montageplatte 44 dient der Befestigung der Fächer 45. Die Fächer 45 nehmen das Bohrgestänge 1 auf. Die Traversen 5 sind hintereinander aufgestellt und ausgerichtet. Der Abstand der Traversen 5 ist so zu wählen, dass beim Schub das vordere Ende des Bohrgestänges 1 trotz der schwerkraftbedingten Durchbiegung nach unten noch auf die obere Hälfte tragenden Rolle 46 der Fächer 45 trifft, was durch die Führung 48 bewirkt wird.The trusses 5 consist of the structure 41 , the feet 42 , the height adjustment 43 , the mounting plate 44 and the subjects 45 , The structure 41 is a steel structure with the feet 42 resting on the ground. For alignment in the horizontal are between the feet 42 and the structure 41 height adjustments 43 arranged. The mounting plate 44 serves to fasten the compartments 45 , The subjects 45 take the drill pipe 1 on. The trusses 5 are placed one behind the other and aligned. The distance of the traverses 5 is to be chosen so that during thrust the front end of the drill string 1 despite the gravity-induced deflection down to the upper half-bearing role 46 the subjects 45 what happens through the leadership 48 is effected.

5b zeigt die Anordnung der Fächer auf den Traversen. 5b shows the arrangement of the compartments on the trusses.

Die auf der Montageplatte 44 befestigten Fächer 45 können in verschiedener Weise angeordnet werden, in Reihe nebeneinander oder in Reihe gegeneinander versetzt oder auch in mehreren Reihen übereinander oder um das mittlere Fach kreisförmig oder in mehreren Radien kreisförmig. Die versetzte Anordnung der Fächer führt zu einer Verringerung des Abstandes der Fächer und somit auch zur Verringerung der notwendigen Auslenkung durch die Leitvorrichtung 4. Der Vorteil der kreisförmigen Anordnung ist die immer gleiche Auslenkung für jeden Kreis.The on the mounting plate 44 attached compartments 45 can be arranged in various ways, in series next to each other or in series offset from each other or in several rows one above the other or around the middle tray circular or in several radii circular. The staggered arrangement of the compartments leads to a reduction of the distance of the compartments and thus also to reduce the necessary deflection by the guide 4 , The advantage of the circular arrangement is always the same deflection for each circle.

5c zeigt die Anordnung der Verbindungsstangen und die Führung. 5c shows the arrangement of the connecting rods and the guide.

Die Anordnung der Verbindungsstangen 49 zwischen den hintereinander aufgestellten und ausgerichteten Traversen 5 erfolgt kreuzweise und waagerecht. Die Verbindungsstangen 49 stabilisieren die Traversen 5 untereinander und sichern diese gegen jegliches Umkippen.The arrangement of connecting rods 49 between the trusses set up and aligned one behind the other 5 takes place crosswise and horizontally. The connecting rods 49 stabilize the trusses 5 with each other and secure them against any tipping over.

Diese Verbindungen bewirken die Stabilität der gesamten Traversenreihe.These compounds cause the stability of the entire row of trusses.

Die Führung 48 ermöglicht den Abstand der Traversen 5 zu vergrößern. Beim Ziehen wird das vordere Ende des Bohrgestänges 1, trotz der schwerkraftbedingten Durchbiegung nach unten, mittels der Führung 48 auf die obere Hälfte tragenden Rollen 46 der Fächer 45 geschoben.The leadership 48 allows the distance of the trusses 5 to enlarge. When pulling, the front end of the drill string is 1 , despite the gravity-induced downward deflection, by means of the guide 48 on the upper half carrying rolls 46 the subjects 45 pushed.

6 zeigt Varianten der Gestaltung der Fächer. 6 shows variants of the design of the subjects.

Die Fächer 45 nehmen das Bohrgestänge 1 oder Teile des Bohrgestänges 1 auf. Die Fächer 45, befestigt auf der Montageplatte 44, bestehen vorzugsweise aus zwei mit elastischem Material beschichteten Rollen 46, die einen nach oben offenen Winkel bilden, der das Bohrgestänge aufnimmt. Eine andere Variante besteht aus zwei senkrechten Rollen 46 zur Seitenführung des Bohrgestänges 1 und einer waagerechten Rolle 46, die die Last des Bohrgestänges 1 oder seiner Teile aufnimmt. Eine weitere Variante besteht aus einer Scheibenrolle 47, die durch zwei senkrechte Führungsrollen 46 ergänzt werden kann.The subjects 45 take the drill pipe 1 or parts of the drill string 1 on. The subjects 45 , fixed on the mounting plate 44 , preferably consist of two rollers coated with elastic material 46 that form an upwardly open angle that receives the drill pipe. Another variant consists of two vertical rollers 46 for lateral guidance of the drill string 1 and a horizontal role 46 that the load of the drill string 1 or its parts. Another variant consists of a disc roller 47 passing through two vertical guide rollers 46 can be supplemented.

Die Abmessungen der Fächer werden durch die Außendurchmesser an den Verschraubungen der vorgesehenen und benutzten Bohrrohre bestimmt, das Bohrrohr mit dem Nennmaß 6-5/8 inch hat einen Außendurchmesser des Rohres von 168,3 mm, der Außendurchmesser einer Verschraubungsart beträgt 8-1/4 inch = 209,55 mm. Der Mindestabstand der senkrechten Rollen 46 zur Seitenführung ist so zu wählen, dass ihre lichte Weite größer als der Außendurchmesser der Verschraubung, hier größer als 210 mm, ist.The dimensions of the compartments are determined by the outer diameters at the screw connections of the intended and used drill pipes, the drill pipe with the nominal size of 6-5 / 8 inch has an outer diameter of the pipe of 168.3 mm, the outer diameter of a gland type is 8-1 / 4 inch = 209.55 mm. The minimum distance of the vertical rollers 46 For side guidance, it must be chosen so that its clear width is greater than the outer diameter of the screw connection, here greater than 210 mm.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Bohrgestängedrill pipe
22: Zug-Schub-VorrichtungTrain thrust device
3a3a: Bohrkopfwechsel-VorrichtungDrill head exchange device
3b3b: Drehtisch, Antriebsstange, Kuppelvorrichtung, SpülschlauchTurntable, drive rod, coupling device, rinsing hose
33: Leitvorrichtungguide
44: Traversentrusses
11, 12, 13, 1411, 12, 13, 14: Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
15, 16, 17, 1815, 16, 17, 18: Stangen der HydraulikzylinderRods of the hydraulic cylinders
19a, 19b19a, 19b: Greiferblöckegripper blocks
2020: Greifergrab
2121: SchalenPeel
2222: GreiferarmpaareGreiferarmpaare
2323: Beschichtung der GreiferCoating the gripper
2424: Hydraulikzylinder der GreiferHydraulic cylinder of the gripper
2525: Führungsnuteguide groove
2626: Plattformplatform
31, 32, 3331, 32, 33: Lenkvorrichtungensteering devices
3434: Führungsrollenguide rollers
4141: TragwerkStructure
4242: Füße des TragwerkesFeet of the structure
4343: Höhenverstellungheight adjustment
4444: Montageplattemounting plate
4545: Fächersubjects
4646: Rollen der FächerRoles of the fans
4747: Scheibenrolledisc roller
4848: Führungguide
4949: Verbindungsstangenconnecting rods
RR: Krümmungsradiusradius of curvature

Claims

Vorrichtung zur Durchführung von senkrechten Bohrungen im Erdreich ohne Bohrturm und mit einem anfangs waagerecht liegendem Bohrgestänge, das unter Nutzung der möglichen Krümmung des Bohrgestänges allmählich in die senkrechte Bohrung übergeht, umfassend eine Zug-Schub-Vorrichtung 2, eine Leitvorrichtung 4 und auf Traversen 5 angeordnete Fächer 45 für Bohrstangen, dadurch gekennzeichnet, • dass auf den Traversen 5 befestigten Fächer 45 in einer Reihe nebeneinander oder in einer Reihe nebeneinander versetzt oder in zwei oder mehreren Reihen übereinander oder ringförmig um ein mittleres Fach angeordnet sind, • dass die Leitvorrichtung 4 für die nebeneinander liegenden Fächer 45 aus einem oder zwei starren Lenkvorrichtungen 31, zwei oder drei waagerecht beweglichen Lenkvorrichtungen 32 und einer waagerecht und axial zum Bohrgestänge 1 beweglichen Lenkvorrichtung 33 besteht und die Führungsrollen 34 der Lenkvorrichtung 33 ein senkrechtes Viereck oder Quadrat bilden und die Führungsrollen 34 an die Enden des aus den Fächern 45 herausragenden Bohrgestänges 1 oder Teile des Bohrgestänges 1 angedrückt und symmetrisch angetrieben werden oder • dass die Leitvorrichtung 4 für neben- und übereinander liegenden Fächer 45 aus einem oder zwei starren Lenkvorrichtungen 31, zwei oder drei waagerecht und senkrecht beweglichen Lenkvorrichtungen 32 und einer waagerecht, senkrecht und axial zum Bohrgestänge 1 beweglichen Lenkvorrichtung 33 besteht und die Führungsrollen 34 der Lenkvorrichtung 33 ein senkrechtes Viereck oder Quadrat bilden und die Führungsrollen 34 an die Enden des aus den Fächern 45 herausragenden Bohrgestänges 1 oder Teile des Bohrgestänges 1 angedrückt und symmetrisch angetrieben werden.A device for performing vertical drilling in the ground without a derrick and with an initially horizontal drill string, which gradually merges into the vertical bore using the possible curvature of the drill string, comprising a train-push device 2 , a guiding device 4 and on traverses 5 arranged compartments 45 for boring bars, characterized in that • on the trusses 5 attached compartments 45 in a row next to each other or in a row next to each other, or arranged in two or more rows one above the other or in a ring around a central compartment, • that the guiding device 4 for the adjacent compartments 45 from one or two rigid steering devices 31 , two or three horizontally movable steering devices 32 and a horizontal and axial to the drill pipe 1 movable steering device 33 exists and the leadership roles 34 the steering device 33 form a vertical square or square and the guide rollers 34 to the ends of the fan 45 outstanding drill pipe 1 or parts of the drill string 1 pressed and symmetrically driven or • that the guide 4 for juxtaposed and superimposed subjects 45 from one or two rigid steering devices 31 , two or three horizontally and vertically movable steering devices 32 and one horizontal, vertical and axial to the drill string 1 movable steering device 33 exists and the leadership roles 34 the steering device 33 form a vertical square or square and the guide rollers 34 to the ends of the fan 45 outstanding drill pipe 1 or parts of the drill string 1 pressed and driven symmetrically.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hohenverstellbaren Traversen 5 in einer Ebene in einer Reihe mit gleichen Abständen aufgestellt, ausgerichtet und gegeneinander durch die Verbindungsstangen 49 stabilisiert werden, die teils oder gänzlich kreuzweise angeordnet sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that the height-adjustable trusses 5 placed in a plane in a row at equal intervals, aligned and against each other by the connecting rods 49 stabilized, which are arranged partly or wholly crosswise.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Montageplatten 44 der Traversen 5 befestigten Fächer 45 aus zwei im Winkel von 90°, zwei im Winkel von 90° bis 120° oder im Winkel von 120° nach oben offenen Rollen 46 gebildet sind oder aus einer waagerechten Rolle 46 flankiert von zwei senkrechten Rollen 46 gebildet sind oder aus einer Scheibenrolle 47 oder aus einer Scheibenrolle 47 flankiert von zwei senkrechten Rollen 46 bestehen und oben mit einer waagerechten Rolle abgedeckt sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that on the mounting plates 44 the trusses 5 attached compartments 45 from two at an angle of 90 °, two at an angle of 90 ° to 120 ° or at an angle of 120 ° open up rollers 46 are formed or from a horizontal role 46 flanked by two vertical rollers 46 are formed or from a disk roll 47 or from one disc roller 47 flanked by two vertical rollers 46 exist and are covered at the top with a horizontal roller.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor den auf den Montageplatten 44 der Traversen 5 befestigten Fächern 45 eine Führung 48 montiert ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that in front of the mounting plates 44 the trusses 5 attached compartments 45 a guide 48 is mounted.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zug-Schub-Vorrichtung 2 aus einem Paar gleicher Bewegungs- und Greifer-Vorrichtungen besteht und diese Vorrichtungen je mit einem oder zwei hydraulischen Zylindern 11 bis 14 oder einem oder zwei elektrischen Antrieben 11 bis 14 bestückt sind, dessen lineare Bewegungselemente form- und kraftschlüssig mit je einem in zwei Führungsnuten 25 gleitenden Greiferblock 19 verbunden sind, der die Greiferarmpaare 22 aufnimmt.Apparatus according to claim 1, characterized in that the train-thrust device 2 consists of a pair of identical movement and gripper devices and these devices each with one or two hydraulic cylinders 11 to 14 or one or two electric drives 11 to 14 are equipped, the linear movement elements positive and non-positive, each with one in two grooves 25 sliding gripper block 19 are connected, the gripper arm pairs 22 receives.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferblöcke 19a und 19b ein, zwei oder mehr Greiferarmpaare 22 tragen, dass die Greiferarmpaare 22 des Greiferblocks 19a sich soweit öffnen lassen, dass zwischen dem oberen und unteren Schenkel das das Bohrgestänge 1 umfassende Greiferarmpaar 22 des Greiferblockes 19b gleiten kann und umgekehrt und dass die Greiferarmpaare 22 innen mit einer elastischen Beschichtung 23 versehen sind.Apparatus according to claim 5, characterized in that the gripper blocks 19a and 19b one, two or more Greiferarmpaare 22 wear that gripper arm pairs 22 of the gripper block 19a can open so far that between the upper and lower leg of the drill pipe 1 comprehensive gripper arm pair 22 of the gripper block 19b can slide and vice versa and that the Greiferarmpaare 22 inside with an elastic coating 23 are provided.