DE102014009630A1

DE102014009630A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erstellung eines Bohrlochs

Info

Publication number: DE102014009630A1
Application number: DE102014009630.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Rüdiger Kögler
Current assignee: A. HAK DRILLCON BV, NL
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2015-12-31
Also published as: WO2015197828A1

Abstract

Zur Erstellung eines besonders langen Bohrlochs (15) im Boden (14) sowie zur Verlegung einer Rohrleitung in dem Bohrloch (15) werden ein Verfahren und dabei einsetzbare Vorrichtungen vorgeschlagen, wobei das Verfahren aus den Schritten Vorfertigen (101) eines Außenrohrs (16) und eines Innenrohrs (9), Einführen (102) des vorgefertigten Innenrohrs (9) in das Außenrohr (16), Verbinden (103) des Innenrohrs (9) auf der hinteren Seite mit einer Zuleitung (12) für Bohrflüssigkeit und auf der vorderen Seite mit einem Bohrmotor (8) und des Außenrohrs (16) mit einem Steuerrohr (17), Zuführen (104) der im vorhergehenden Schritt Verbinden (103) zusammengestellten Elemente zu einer Vorschubvorrichtung (10) dergestalt, dass die Vorschubvorrichtung (10) Axialkräfte von außen auf das Außenrohr (16) ausüben kann, Erstellen (105) des Bohrlochs (15) in dem Boden (14) durch Verpumpen (106) von Bohrflüssigkeit durch die Zuleitung (12), das Innenrohr (9), den Bohrmotor (8), die Antriebswelle (6) und den Bohrkopf (1) und Vorschieben (107) des Außenrohrs (16) mittels einer Vorschubvorrichtung (10) und Bestimmen (108) der Position des Bohrkopfs (1) im Boden (15) mittels der mindestens einen Messsonde (3) und Steuern (109) des Verlaufs des Bohrlochs (15) durch das mindestens eine Steuerelement (4), in Abhängigkeit von der durch das Erstellen (105) erzielten Länge des Bohrlochs (15) in dem Boden (14) optional Verlängern (110) des Innenrohrs (9), des Kabels (7) und des Außenrohrs (16), Einbringen (111) der Rohrleitung mittels der Vorschubvorrichtung (10) in das Bohrloch (14) besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie dabei einsetzbare Vorrichtungen zur Erstellung eines Bohrlochs in einem Boden und zur Verlegung einer Rohrleitung in dem Bohrloch.
In der Vergangenheit wurden zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, um Rohrleitungen in Bohrlöchern im Boden zu verlegen und somit sensible Bereiche an der Geländeoberfläche zu unterqueren, für die eine Verlegung im offenen Rohrgraben aus beispielsweise technischen, ökologischen, rechtlichen und/oder wirtschaftlichen Gründen nicht möglich oder erwünscht ist.
Eine solche grabenlose Verlegung kann insbesondere dort sinnvoll sein, wo die Oberfläche im Verlegungsbereich mit schweren Baumaschinen nicht befahren werden kann (z. B. Moore, Gewässer), wo aus ökologischer Sicht keine Baugenehmigung erteilt werden kann (z. B. in Naturschutzgebieten) und/oder wo der Einsatz konventioneller Verlegetechniken zu teuer wäre (z. B. bei der Querung von Gewässern oder Eisenbahnlinien).
Unter den bekannten grabenlosen Rohrverlegetechniken, die heute zu Tage eingesetzt werden, repräsentiert die gesteuerte Horizontalbohrtechnik (Horizontal Directional Drilling, HDD) im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren den aktuellen Stand der Technik.
Beim HDD-Verfahren wird in drei Arbeitsschritten vorgegangen. Zunächst wird eine gesteuerte Pilotbohrung vom Startpunkt zum Zielpunkt einer Bohrung aufgefahren. Sodann wird diese Pilotbohrung quasi im „Rückwärtsgang” in einem oder mehreren Schritten auf einen so großen Durchmesser aufgeweitet, dass die für die Verlegung vorgesehene Rohrleitung im letzten Arbeitsschritt dann in das aufgeweitete Bohrloch eingezogen werden kann. Das Einziehen erfolgt in der Regel ebenfalls „rückwärts” vom Ziel- zum Startpunkt.
Mit dem HDD-Verfahren können Rohrleitungen bis ca. 1.400 mm Durchmesser und in Längen bis etwa 4.000 m in relativ geringen Tiefen (bis ca. 150 m) verlegt werden. Die beiden Maximalwerte hinsichtlich Länge und Durchmesser können jedoch nicht gleichzeitig realisiert werden; die maximalen Längen sind heute aus technischen Gründen noch auf Durchmesser bis ca. 800 mm beschränkt.
In den letzten Jahren hat sich in der Industrie ein großes Interesse entwickelt, Rohrleitungen über größere Längen (z. B. von ca. 5 bis 15 km) grabenlos in einem Bohrloch zu verlegen. Diese Nachfrage entstand unter anderem auf Grund von Rohrleitungstrassen durch besonders schwierige, ausgedehnte Topographien (z. B. Sumpfgebiete) oder durch besonders schützenwerte Gebiete (z. B. Regenwälder) oder in besonders sabotagegefährdeten Gegenden.
Diese Anforderungen kann die bestehende Technik jedoch nicht erfüllen, da ihre Längenbegrenzung auf einen Wert unter 5 km es zurzeit unmöglich macht, die beschriebenen Projekte zu realisieren.
Die Begrenzung für die derzeit erreichbare Länge beim bekannten HDD-Verfahren zeigt sich darin, dass das Bohrgestänge unter der einwirkenden Kraft bricht oder knickt.
Hinzukommt, dass die Steuerbarkeit des Bohrkopfes mit zunehmender Länge des Bohrlochs schlechter wird. Einerseits begrenzt dies die Genauigkeit auch nur einer einzigen Bohrung und andererseits limitiert die schlechter werdende Steuerbarkeit die Möglichkeit, durch zwei einander entgegengerichtete Bohrungen, die einander treffen, eine Maximierung der Reichweite zu erhalten.
Aus verfahrenstechnischen Gründen (Steuerbarkeit der Bohrköpfe) ist es nach dem Stand der Technik dazu üblich, eines der Bohrlöcher in seiner maximal möglichen Länge zu erstellen (ca. 3 km) und das zweite Bohrloch – welches aufgrund der kürzeren Länge besser steuerbar ist – dann in das erste Bohrloch hineinzusteuern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren sowie dabei einsetzbare Vorrichtungen zu schaffen, mit denen die exakte Erstellung eines Bohrlochs von mehr als 5 km Länge und die Verlegung einer Rohrleitung in diesem Bohrloch ermöglicht wird, wobei der größte Teil des Bohrlochs horizontal im oberflächennahen Bereich bis maximal ca. 250 m Tiefe verlauft.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Erstellung eines Bohrlochs in einem Boden und zur Verlegung einer Rohrleitung in dem Bohrloch vor, mit den Schritten: Vorsehen eines Bohrkopfes, eines Antriebs für den Bohrkopf, eines oder mehrerer Steuerelemente und einer oder mehrerer Messsonden, Vorsehen eines Außenrohrs, mit einem darin aufgenommen und damit zumindest mittelbar verbundenem Innenrohr, wobei ein Zwischenraum zwischen Außenrohr und Innenrohr gegenüber dem Bohrloch abgedichtet ist und wobei das Außenrohr in in dem Bohrloch eingebrachter Bohrflüssigkeit einen Auftrieb erfährt, wobei die Erstellung des Bohrlochs und die Verlegung der Rohrleitung umfassen: Antreiben des Bohrkopfes und Zuführen von Bohrflüssigkeit zum Bohrkopf durch das Innenrohr, wobei die Bohrflüssigkeit mit anfallendem Bodenmaterial außerhalb des Außenrohrs abgeführt wird, Vortreiben des Außenrohrs mittels einer axial wirkenden und von außen auf das Außenrohr wirkenden Außenvortriebskraft unter Steuerung mittels des einen oder der mehreren Steuerelemente auf Basis von Positions- und/oder Lagedaten, die durch die eine oder die mehreren Messsonden aufgenommen werden, wobei auf der dem Bohrkopf gegenüberliegenden Seite das Innenrohr und das Außenrohr über eine Vorschubklemme und im Bereich des Bohrkopfes über ein Bohrlager verbunden sind, über die über das Innenrohr auf das Außenrohr ausgeübte axiale Kraft eine Zugspannung im Außenrohr erzeugt wird, die einer bei Vortreiben des Außenrohrs wirkenden Druckspannung entgegensetzt gerichtet ist, oder wobei beim Ausüben einer Vortriebskraft auf den Bohrkopf über das Innenrohr im Wesentlichen keine axiale Kraft vom Innenrohr auf das Außenrohr ausgeübt wird.
Die Erfindung sieht auch eine Vorrichtung zum Erstellen eines Bohrlochs in einem Boden und zur Verlegung einer Rohrleitung in dem Bohrloch vor, mit: einem Bohrkopf, einem Antrieb für den Bohrkopf, einem oder mehreren Steuerelementen und einer oder mehrerer Messsonden, Mitteln zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr gegenüber dem Bohrloch, so dass das Außenrohr in in dem Bohrloch eingebrachter Bohrflüssigkeit einen Auftrieb erfahren kann und die Bohrflüssigkeit mit anfallendem Bodenmaterial außerhalb des Außenrohrs abgeführt werden kann, und einer Vorschubvorrichtung, die zum Vortreiben des Außenrohrs mittels einer axial wirkenden und von außen auf das Außenrohr wirkenden Außenvortriebskraft ausgestaltet ist, ferner mit einer Vorschubklemme, die für ein Verbinden des Innenrohrs und des Außenrohrs auf der dem Bohrkopf gegenüberliegenden Seite ausgestaltet ist, so dass über eine über das Innenrohr über ein Bohrlager auf das Außenrohr ausgeübte axiale Kraft eine Zugspannung im Außenrohr erzeugt werden kann, die einer bei Vortreiben des Außenrohrs wirkenden Druckspannung entgegensetzt gerichtet ist, oder mit einer weiteren Vorschubvorrichtung und einem Bohrlager, die ein Ausüben einer axialen Kraft über das Innenrohr auf den Bohrkopf im Wesentlichen ohne axiale Kraftwirkung auf das Außenrohr erlauben.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung erlaubt eine Steigerung der Verlege-Reichweite, die insbesondere durch eine Nutzung des knickbeständigeren Außenrohrs zum Vortrieb und eine ergänzende Entlastung des Außenrohrs durch eine über die Vorschubklemme bewirkte Zugspannung oder eine Trennung von Kraftwirkung auf das Außenrohr und Andruckkraft auf den Bohrkopf erreicht wird.
Bevorzugt erfolgt das Erstellen des Bohrlochs quasi-kontinuierlich, also mit wesentlich längeren Sektionen als dies im Stand der Technik beim HDD-Verfahren üblich ist (z. B. 500 bis 1000 m Länge anstelle von 9 bis 10 m Länge).
Die Erfindung sieht bevorzugt vor, dass das Drehmoment für den Bohrkopf nur durch den Bohrmotor aufgebracht wird, das Innenrohr selbst also nicht gedreht wird. Ebenso erfolgt vorzugsweise keine Rotation des Außenrohrs.
Der Auftrieb der erfindungsgemäßen Anordnung im Bohrloch bzw. in der Bohrflüssigkeit wird dadurch erreicht, dass die Kombination von entsprechend dimensioniertem Innenrohr und Außenrohr einen Hohlraum vorsieht, der vorzugsweise mit Luft gefüllt ist (andere Gase oder Füllungen sind ebenfalls möglich, sofern der gewünschte Auftrieb erreicht wird).
Insbesondere angesichts der nicht vorgesehen Rotation von Innen- und Außenrohr kann der dazwischen gebildete Hohlraum in vorteilhafter Weise zur Aufnahme eines oder mehrerer Kabel zur Verbindung zwischen Übertage und Steuerrohr (insb. Messsonde und Steuerelemente) genutzt werden.
Der Antrieb für den Bohrkopf muss nicht notwendigerweise über einen über die Bohrflüssigkeit angetriebenen Bohrmotor erfolgen. Alternativ oder ergänzend ist auch eine elektrische, hydraulische, pneumatische oder sonstige Variante möglich.
Vorteilhafterweise kann zwischen dem (normalerweise recht schweren) Bohrmotor und dem Bohrkopf eine Welle vorgesehen sein, mit der der Schwerpunkt des Steuerrohrs vom Bohrkopf weiter entfernt angeordnet werden kann. Dies erlaubt eine bessere Steuerung, da ansonsten das Gewicht des Bohrkopfs zu einer Tendenz nach unten führen würde. Hinzu kommt, dass die Welle einen im Vergleich zum Bohrmotor geringeren Querschnitt aufweist, so dass im Steuerrohr in der Nähe des Bohrkopfes mehr Platz für die Messsonde(n) und das/die Steuerelement(e) bleibt. Die Erfindung erlaubt mit der Verwendung der Welle, den Bohrmotor außerhalb des Steuerrohrs (d. h. im Außenrohr) vorzusehen.
Gründe für die Längenbegrenzung bei Verfahren nach dem Stand der Technik sind insbesondere darin zu sehen, dass das relativ dünne Bohrgestänge ab einer bestimmten Länge des Bohrlochs nicht mehr genügend Vorschubkraft übertragen kann, um sowohl die im Bohrloch auftretende Reibung zu überwinden als auch die für den Andruck des Bohrkopfs erforderliche Kraft bereitzustellen. Im Ergebnis bricht oder knickt dann das Bohrgestänge und das Bohrloch ist in der Regel verloren.
Bei der Reibung im Bohrloch kann unterschieden werden zwischen der Reibung zwischen Bohrgestänge und Bohrlochwand (Bodenreibung) sowie der Reibung zwischen Bohrgestänge und der umgebenden Bohrflüssigkeit im Bohrloch (Flüssigkeitsreibung).
Die Bodenreibung ist neben materialspezifischen Faktoren (Rauigkeit) besonders vom effektiven Gewicht des Bohrgestänges im Bohrloch abhängig. Dieses effektive Gewicht (Eigengewicht plus Innenfüllung minus Auftrieb) wiederum wird in erster Linie von Durchmesser und Wandstärke des Bohrgestänges bestimmt (Bohrgestänge werden fast ausschließlich aus Stahl gefertigt und haben damit alle das gleiche spezifische Gewicht). Vereinfacht gesagt kann ein Bohrgestänge umso mehr Kraft übertragen, je mehr Stahl pro Längeneinheit verwendet wird. Mehr Stahl je Längeneinheit bedeutet jedoch gleichzeitig ein höheres effektives Gewicht im Bohrloch und damit eine höhere Bodenreibung. Durch diese höhere Bodenreibung wird die zusätzliche Kraftreserve somit wieder mehr oder weniger stark neutralisiert.
Nach dem Stand der Technik entsteht etwa 100–150 N/m spezifische Bodenreibung im Bohrloch, wobei die eingesetzten Bohrgestänge etwa einen Durchmesser von 170 mm und eine Wandstärke von etwa 10 mm aufweisen.
Die Flüssigkeitsreibung wird in erster Linie von den spezifischen Parametern der eingesetzten Bohrflüssigkeit bestimmt. Je ”zäher” diese Bohrflüssigkeit ist, desto mehr Reibung entsteht im Kontakt zwischen Bohrgestänge und Bohrflüssigkeit.
Nach dem Stand der Technik entstehen etwa 25–50 N/m spezifische Flüssigkeitsreibung im Bohrloch, bei Bohrgestängedimensionen wie oben beschrieben.
In der Summe entstehen somit etwa 125–200 N/m Reibung im Bohrloch, was pro Bohrkilometer etwa einer erforderlichen Vorschubkraft von 125–200 kN entspricht. Hinzu kommt die erforderliche Andruckkraft für den Bohrkopf (etwa 100–150 kN), so dass für ein 3 km langes Bohrloch eine Gesamtkraft von ca. 475–750 kN benötigt wird. Diese Gesamtkraft kann von den verfügbaren Bohrgestängen nur noch im Ausnahmefall als Druckkraft übertragen werden. Eine Übertragung von gleich großen bzw. noch größeren Zugkräften ist demgegenüber mit dem beschriebenen Bohrgestänge problemlos möglich.
Tatsächlich können nach dem Stand der Technik heute zu Tage nur Horizontalbohrungen im oberflächennahen Bereich erstellt werden, die maximal etwa 3 km lang sind. Die oben genannten Maximallängen von ca. 4 km können heute nur erreicht werden, in dem von zwei Seiten gebohrt wird und dann die beiden Bohrungen im Boden ineinander geführt und damit verbunden werden.
Die schlechte Steuerbarkeit bei langen Bohrlöchern ist dadurch begründet, dass die Arbeitsrichtung des Bohrkopfs durch gezieltes Drehen des Bohrgestänges in eine bestimmte Richtung erreicht wird. Da zwischen Bohrkopf (der in eine bestimmte Richtung gedreht werden soll) und Bohranlage (die das erforderliche Drehmoment aufbringt) bis zu 3 km liegen, wird das Bohrgestänge beim Drehen wie eine Feder (”Drehstabfeder”) nach und nach aufgedrillt, bevor am Bohrkopf überhaupt ein Drehmoment ankommt. Bei großen Längen und großen Reibungswerten kann es durchaus vorkommen, dass an der Bohranlage das Bohrgestänge 15-mal oder noch öfter gedreht werden muss, bevor am Bohrkopf überhaupt eine Drehbewegung ankommt.
Diese ”Feder” kann sich jedoch auch ruckartig wieder entspannen, so dass der Bohrkopf völlig aus der richtigen Orientierung gerissen wird. Ab einer bestimmten Länge (etwa über 2 km) ist es deshalb fast unmöglich, die Arbeitsrichtung des Bohrkopfes exakt einzustellen (+/– wenige Grad).
Somit können als wesentliche Nachteile des Stands der Technik die Längenbegrenzung auf Grund von Bohrlochreibung und die schlechte Steuerbarkeit der Bohrköpfe bei großen Bohrungslängen auf Grund der Verdrillung des Bohrgestänges angesehen werden.
Hinsichtlich der Bohrlochreibung ist der technische Lösungsansatz dadurch gekennzeichnet, dass das effektive Gewicht des Bohrstrangs minimiert wird, indem mit einem koaxialen Bohrgestänge gearbeitet wird, wobei der Ringraum zwischen Innenrohr und Außenrohr luftgefüllt bleibt. Da sich das Außenrohr in einem mit Bohrflüssigkeit gefüllten Bohrloch befindet, erfährt es eine erhebliche Auftriebskraft (zumal die Dichte der Bohrflüssigkeit deutlich höher als Wasser ist, etwa 1,20 kg/l). Dieser Auftriebskraft wirken entgegen die Eigengewichte von Außenrohr und Innenrohr sowie die Füllung des Innenrohrs (frische Bohrspülung mit einer Dichte von ca. 1,03 kg/l).
Bei geeigneter Dimensionierung von Außenrohr und Innenrohr sowie bei entsprechender Konditionierung der Bohrflüssigkeit im Bohrloch kann die resultierende Kraft theoretisch auf null eingestellt werden. In der Praxis wird dies zwar nicht möglich sein, eine Kraftresultierende in der Größenordnung von etwa 25–50 N/m ist jedoch problemlos realisierbar (gegenüber 125–200 N/m beim Stand der Technik).
Dieser technische Vorteil bringt jedoch auch einen gewissen technischen Nachteil mit sich, da die Oberfläche des Außenrohrs deutlich größer ist als diejenige des heute üblichen Bohrgestänges. Hier ist bei gleichen rheologischen Bedingungen der Bohrflüssigkeit mit einer Zunahme der spezifischen Oberflächenreibung auf 50–100 N/m zu rechnen (gegenüber 25–50 N/m nach dem Stand der Technik).
In der Summe ergibt sich somit eine Gesamtreibung in der Größenordnung von etwa 75–150 N/m (gegenüber 125–200 N/m nach dem Stand der Technik). Dies bedeutet einen Rückgang der im Bohrloch auftretenden Reibung um etwa 25–50%.
An dieser Stelle setzt ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung in Form einer Erhöhung der vom Bohrstrang übertragbaren Druckkraft an. In Bohrlöchern wird die maximal über Bohrgestänge übertragbare Druckkraft nach folgender Formel berechnet: F_max = 2,8·(E·I·W·sinα/r)^0,5 mit

F_max: = maximal übertragbare Druckkraft (N)
E: = Elastizitätsmodul (für Stahl: 206.000 N/mm²)
I: = Axiales Flächenträgheitsmoment (mm⁴)
W: = effektives Gewicht des Bohrstrangs pro Längeneinheit (N/mm)
α: = Neigungswinkel des Bohrlochs (horizontal = 90° => sin 90° = 1)
r: = Bohrlochüberschnitt (mm)

Das Elastizitätsmodul ist eine Materialkonstante und kann nicht verändert werden. Auch die Bohrlochneigung ist für ein horizontales Bohrloch festgelegt und kann im Prinzip ignoriert werden, da der Wert für ein horizontales Bohrloch 1 ist. Ebenso ist der Bohrlochüberschnitt nur in geringem Umfang zu optimieren, da er verfahrenstechnisch auf einen minimalen Wert von ca. 1,2 × Außendurchmesser des Bohrstrangs begrenzt ist.
Hinsichtlich des effektiven Gewichts des Bohrstrangs ist anzumerken, dass dieses im Prinzip die maximal übertragbare Druckkraft erhöht, je größer das effektive Gewicht ist. Im Gegenzug vergrößert sich dadurch aber auch wieder die Reibung im Bohrloch (s. o.), was vermieden werden soll.
Um die oben beschriebene, gewünschte Reduzierung des effektiven Gewichts kompensieren zu können, wird erfindungsgemäß das axiale Flächenträgheitsmoment vergrößert.
Schweres Bohrgestänge nach dem Stand der Technik weist ein Flächenträgheitsmoment von etwa 15·10⁶ auf, während ein erfindungsgemäßes Außenrohr ein Flächenträgheitsmoment in der Größenordnung von etwa 165·10⁶ aufweist. Der Gesamtwirkungsgrad im Vergleich der übertragbaren Druckkraft bei herkömmlichem Bohrgestänge und dem erfindungsgemäßen Außenrohr steigt dadurch trotz der Reduzierung des effektiven Gewichts durch die Vergrößerung des Flächenträgheitsmoments deutlich an.
Erfindungsgemäß wird die realisierbare Druckkraft weiter gesteigert, indem nicht nur auf das Außenrohr Druckkraft ausgeübt wird, sondern auch auf das Innenrohr. Das Innenrohr wiederum ist wie beschrieben innen mit Bohrflüssigkeit gefüllt und befindet sich dabei im luftgefüllten Außenrohr. Dadurch weist es ein relativ hohes effektives Gewicht W auf, wodurch die mögliche Druckkraft positiv beeinflusst wird. Da zwischen Außenrohr und Innenrohr erfindungsgemäß keine Relativbewegung stattfindet, entsteht hier auch keine Reibung.
In der Gesamtbetrachtung kann die erfindungsgemäße Lösung die realisierbare Druckkraft etwa verdoppeln und gleichzeitig die auftretende Reibung im Bohrloch halbieren. Somit ergibt sich etwa eine Vervierfachung der erreichbaren individuellen Bohrungslänge von etwa 3 km auf etwa 12 km Länge.
Unter Nutzung der Variante mit zwei Bohrlöchern (die sich etwa in der Mitte treffen), können somit theoretisch Bohrlochlängen von fast 25 km Länge erreicht werden (gegenüber 4 km heute). Diese Variante ist jedoch nur möglich, wenn beide Bohrköpfe nach ihrer jeweiligen maximalen Bohrlochlänge immer noch exakt steuerbar sind. Andernfalls wäre ein Zusammenführen der beiden Bohrlöcher in z. B. 200 m Tiefe nicht möglich.
Erfindungsgemäß wird diese technische Forderung erfüllt, indem die Steuerung der Bohrköpfe komplett von einer notwendigen Rotation des Bohrgestänges entkoppelt wird. Dies geschieht beispielsweise durch unabhängige Steuerelemente im vordersten Teil des Bohrstrangs. Dadurch wird ein negativer Einfluss einer Verdrillung des Bohrstrangs komplett ausgeschlossen und die Bohrkopfsteuerung kann mit maximaler Genauigkeit ausgeführt werden.
Zusätzlich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die Messsonde (die im Prinzip ihre eigene Position im Boden bestimmen kann), sehr nahe am Bohrkopf (z. B. in ca. 1 m Entfernung) zu installieren, so dass bei der Umrechnung von der Messsondenposition zur Bohrkopfposition eine minimale Fehlerkomponente erreicht wird. Nach dem Stand der Technik befindet sich die Messsonde heute zu Tage etwa 10–12 m hinter dem Bohrkopf und die Fehlergröße durch Interpolation über den großen Abstand ist erheblich.
Der große Abstand zwischen Messsonde und Bohrkopf ist heute zu Tage dadurch bedingt, dass kabelgebundene Messsonden (kabelgebunden bedeutet optimale Energieversorgung und maximale Datenübertragungsrate) immer oberhalb des Bohrmotors angebracht werden müssen, da durch den rotierenden Bohrmotor keine Kabel geführt werden können. Im erfindungsgemäßen Fall ist es jedoch so, dass das Kabel außen an dem Bohrmotor vorbei geführt wird und dadurch eine Messsondenposition zwischen Bohrmotor und Bohrkopf möglich wird.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung können somit Bohrlöcher in einer Länge im Boden erstellt werden, wie sie mit dem heutigen Stand der Technik nicht erreicht werden können. Dies bedeutet, dass mit der vorliegenden Erfindung nicht nur bestehende Verfahren optimiert werden, sondern völlig neue Anwendungsdimensionen erschlossen werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie dabei einsetzbare Vorrichtungen werden anhand von Zeichnungen dargestellt und nachfolgend erläutert, wobei die dort gezeigten Merkmale beispielhaften Charakter aufweisen.
Die Zeichnungen zeigen:
1: Schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
2: Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft an Hand eines schematischen Ablaufdiagramms dargestellt.
Im Schritt Vorfertigung (101) werden ein Außenrohr, ein Innenrohr mit Zentrierungen und ein Kabel vorgefertigt. Dabei wird das Innenrohr mit darauf fixierten Zentrierungen aus einzelnen Rohrschüssen (von z. B. jeweils 12 m Länge) zu längeren Sektionen (von z. B. 500 m Länge) zusammengeschweißt. Ebenso wird das Außenrohr aus einzelnen Rohrschüssen (von z. B. 12 m Länge) zu längeren Sektionen (von z. B. 500 m Länge) zusammengeschweißt.
Im Schritt Einführen (102) wird das vorgefertigte Innenrohr mit den daran befestigten Zentrierungen sowie dem daran befestigten Kabel in das Außenrohr eingeführt. Dieses Einführen (102) kann z. B. durch Einschieben oder Einziehen geschehen.
Im Schritt Verbinden (103) wird das hintere Ende des Innenrohrs mit einer Zuleitung für Bohrflüssigkeit verbunden. Das vordere Ende des Innenrohrs wird mit einem Bohrmotor verbunden, wobei der Bohrmotor wiederum mit einer in einem Steuerrohr befindlichen Antriebswelle verbunden ist. Die Antriebswelle wird im Steuerrohr mittels Zentrierungen zentriert und ist außerdem in einem Bohrlager im Steuerrohr gelagert. An ihrem vorderen Ende ist die Antriebswelle mit einem Bohrkopf verbunden. Zusätzlich befindet sich im Steuerrohr mindestens eine Messsonde zur Positionsbestimmung des Steuerrohrs bzw. des Bohrkopfs. Außerdem weist das Steuerrohr mindestens ein Steuerelement auf, mit dem die Arbeitsrichtung des Bohrkopfes gesteuert werden kann. Die Messsonde und das Steuerelement werden mit dem Kabel verbunden. Abschließend wird das Außenrohr mit dem Steuerrohr verbunden (z. B. durch Verschweißen).
Im Schritt Koppeln (104) wird die im vorherigen Schritt zusammengestellte Bohrausrüstung einer Vorschubvorrichtung zugeführt. Diese Vorschubvorrichtung kann durch Aufbringen von Axialkraft mittels Reibschluss von außen auf das Außenrohr die gesamte Bohrausrüstung vor und zurück bewegen.
Im Schritt Erstellen (105) wird das Bohrloch im Boden erstellt. Dazu wird zunächst durch den Schritt Verpumpen (106) Bohrflüssigkeit durch die Zuleitung, das Innenrohr, den Bohrmotor, die Antriebswelle und den Bohrkopf gepumpt und tritt am Bohrkopf ins Bohrloch. Gleichzeitig findet der Schritt Vorschieben (107) des Außenrohrs mittels der Vorschubvorrichtung statt. Ebenfalls gleichzeitig finden die Schritte Bestimmen (108) der Position des Bohrkopfs im Boden mittels der Messsonde sowie Steuern (109) des Verlaufs des Bohrlochs mittels des Steuerelements statt. Der Raum zwischen Innenrohr und Außenrohr ist luftgefüllt und der Bohrmotor treibt den Bohrkopf an und die am Bohrkopf austretende Bohrflüssigkeit vermischt sich mit dem vom Bohrkopf gelösten Boden und fließt anschließend zwischen Bohrlochwand und Außenrohr aus dem Bohrloch heraus. Die Energieversorgung und Steuerung des Steuerelements und die Energieversorgung und Datenübertragung von Messwerten der Messsonde erfolgen über das Kabel.
Optional ist der Schritt Verlängern (110) vorgesehen, wenn die im Rahmen der Vorfertigung (101) erstellte Länge noch nicht der geplanten Länge des Bohrlochs entspricht. In diesem Fall werden alle oder ausgewählte Schritte der Vorfertigung (101), des Einführens (102), des Verbindens (103) und des Zuführens (104) mindestens einmal wiederholt.
Im letzten Verfahrensschritt Einbringen (111) wird eine Rohrleitung mittels der Vorschubvorrichtung in das fertig gestellte Bohrloch eingebracht.
Das Vorschieben (107) wird durch eine Vorschubklemme (13) unterstützt, wobei die Vorschubklemme (13) vor Beginn des Vorschiebens (107) über das Innenrohr (9), den Bohrmotor (8) und die Antriebswelle (6) eine Druckkraft auf das Bohrlager (2) aufbringt und dadurch gleichzeitig eine Zugkraft in dem Außenrohr (16) zwischen dem Bohrlager (2) und der Vorschubvorrichtung (10) erzeugt wird.
Ergänzend kann in einer Modifikation dieses Ausführungsbeispiels ein Aufweiten des Bohrlochs vorgesehen sein.
Es ist zudem möglich – insbesondere wenn das Innenrohr mit den Zentrierungen aus dem Außenrohr vollständig entfernt werden kann – die zu verlegende Rohrleitung selbst als Außenrohr zu nutzen, so dass dann der Schritt des gesonderten Einbringens (111) der Rohrleitung in das Bohrloch nicht mehr anfällt.
In 2 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung an Hand eines Ausführungsbeispiels dargestellt.
Die oberste Teilzeichnung in 2 zeigt den vordersten Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel in einem Bohrloch (15). Dieser Teil umfasst in bzw. vor einem Steuerrohr (17) einen Bohrkopf (1), ein Bohrlager (2), eine in Zentrierungen (5) zentrierte Antriebswelle (6), drei Steuerelemente (4) sowie zwei Messsonden (3). Die Steuerelemente (4) und die Messsonden (3) werden über ein Kabel (7) mit Energie und Steuersignalen versorgt. Gleichzeitig dient das Kabel (7) der Übermittlung der Messdaten der Messsonden (3) zu einem Steuerstand (nicht dargestellt). Über eine gezielte Aktivierung/Deaktivierung der Steuerelemente (4) wird die Arbeitsrichtung des Bohrkopfs (1) und damit der Verlauf des Bohrlochs (15) im Boden (14) gesteuert. Die eigentliche Steuerung und Funktionsweise der Steuerelemente sind dem Fachmann vertraut, so dass hier auf eine eingehendere Darstellung verzichtet werden kann.
Das Kabel (7) verlauft von den Messsonden (3) bzw. Steuerelementen (4) bis nach übertage durch den gesamten Ringraum zwischen Außenrohr (16) und Innenrohr (9). Mindestens eine Messonde (3) wird zur Optimierung der Messgenauigkeit möglichst dicht am Bohrkopf (1) positioniert.
Das Bohrlager (2) ist mit dem Steuerohr (17) und der Antriebswelle (6) gekoppelt und so ausgelegt, dass es Axialkräfte vom Steuerohr (17) auf die Antriebswelle (6) und von der Antriebswelle (6) auf das Steuerrohr (17) übertragen kann. Gleichzeitig dichtet das Bohrlager (2) das Bohrloch (15) gegenüber dem Inneren des Steuerrohrs (17) ab.
Die Antriebswelle (6) ist auf der einen Seite mit einem Bohrmotor (8) und auf der anderen Seite mit dem Bohrlager (2) verbunden. Zusätzlich ist die Antriebswelle (6) mittels mindestens einer Zentrierung (5) im Steuerrohr (17) zentriert. Die Antriebswelle (6) ist innen hohl ausgestaltet und damit zur Durchleitung von Bohrflüssigkeit geeignet.
Der Bohrkopf (1) weist mindestens eine Öffnung zur Durchleitung von Bohrflüssigkeit und mindestens ein Werkzeug zum mechanischen Lösen von Boden (14) auf.
In der zweiten Teilzeichnung von 2 sind dargestellt das Bohrloch (15), ein Bohrmotor (8), ein Außenrohr (16) sowie die bereits beschriebenen Zentrierungen (5) und das Kabel (7).
Der Bohrmotor (8) wird von Bohrflüssigkeit in bekannter Weise angetrieben, ist auf der dem Bohrkopf (1) zugewandten Seite mit der Antriebswelle (6) verbunden und wird in dem Außenrohr (16) mittels Zentrierungen (5) zentriert. Das Außenrohr (16) ist auf der dem Bohrkopf (1) zugewandten Seite mit dem Steuerrohr (17) verbunden.
In der dritten Teilzeichnung von 2 sind dargestellt das Bohrloch (15), das Außenrohr (16), ein Innenrohr (9) sowie Zentrierungen (5) und das Kabel (7).
Das Innenrohr (9) ist mittels der Zentrierungen (5) im Außenrohr (16) zentriert. Das Innenrohr (9) ist auf seiner dem Bohrkopf (1) zugewandten Seite mit dem Bohrmotor (8) verbunden. Das Außenrohr (16) ebenso wie das Innenrohr (9) sind zur Aufnahme und Weiterleitung einer in ihrer jeweiligen Längsachse wirkenden Kraft ausgestaltet. Das Innenrohr (9) ist außerdem zur Durchleitung von Bohrflüssigkeit ausgestaltet.
In der untersten Teilzeichnung von 2 sind dargestellt das Bohrloch (15), der Boden (14), das Außenrohr (16), das Innenrohr (9), Zentrierungen (5), das Kabel (7) sowie eine Vorschubvorrichtung (10), eine Vorschubklemme (13) und eine Zuleitung (12).
Eine außerhalb des Bohrlochs (15) aufgestellte Vorschubvorrichtung (10) übt von außen Axialkräfte auf das Außenrohr (16) aus. Dadurch wird die gesamte erfindungsgemäße Bohrvorrichtung in ihrer Längsrichtung bewegt. Das Ende von dem Außenrohr (16) ist mit dem Ende von dem Innenrohr (9) über eine Vorschubklemme (13) verbunden.
Die Vorschubklemme (13) weist eine am Ende des Außenrohrs (16) befindliche, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Außenrohr (16), eine am Ende des Innenrohrs (9) befindliche, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Innenrohr (9) und eine Axialkraft erzeugende Verbindung zwischen der Verbindung auf dem Außenrohr (16) und der Verbindung auf dem Innenrohr (9) auf.
Nachdem eine feste Verbindung zum Außenrohr (16) und zum Innenrohr (9) hergestellt wurde, kann über die Axialkraft erzeugende Einheit (z. B. Hydraulikzylinder) zwischen den beiden Verbindungen auf dem Außenrohr (16) und dem Innenrohr (9) eine gegenläufige Axialkraft in das Außenrohr (16) und das Innenrohr (9) ausgeübt werden, da das Außenrohr (16) und das Innenrohr (9) über das Bohrlager (2) miteinander gekoppelt sind.
Wird die Axialkraft erzeugende Einheit zusammengezogen, so entstehen im Innenrohr (9) Zugkräfte und im Außenrohr (16) Druckkräfte. Wird die Axialkraft erzeugende Einheit auseinander gedrückt, so entstehen im Innenrohr (9) Druckkräfte und im Außenrohr (16) Zugkräfte.
Für den Bohrvorgang können so im Außenrohr (16) Zugkräfte (bzw. Zugspannungen) aufgebaut werden. Wird nun das Außenrohr (16) von der Vorschubvorrichtung (10) ins Bohrloch (15) geschoben, so entstehen auf Grund der Reibung Druckkräfte am Außenrohr (16). Durch die ”Vorbelastung” des Außenrohrs (16) mit Zugkraft durch die Vorschubklemme (13) wird so die kritische Knickkraft im Außenrohr (16) durch Überschreiten der zulässigen Druckkräfte weiter ins Bohrloch (15) hinein verlagert. Dadurch können wesentlich längere Sektionen des Außenrohrs (16) ins Bohrloch (15) geschoben werden.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens zur Erstellung eines Bohrlochs (15) in einem Boden (14) und zur Verlegung einer Rohrleitung in dem Bohrloch (15), sind die folgenden Schritte vorgesehen: Vorfertigen (101) eines Außenrohrs (16) und eines Innenrohrs (9), wobei um das Innenrohr (9) mindestens eine Zentrierung (5) und mindestens ein Kabel (7) angeordnet sind, Einführen (102) des vorgefertigten Innenrohrs (9) in das Außenrohr (16), Verbinden (103) des Innenrohrs (9) auf der hinteren Seite mit einer Zuleitung (12) für Bohrflüssigkeit und auf der vorderen Seite mit einem Bohrmotor (8) und des Außenrohrs (16) mit einem Steuerrohr (17), wobei der Bohrmotor (8) mit einer in dem Steuerrohr (17) befindlichen Antriebswelle (6) verbunden ist und die Antriebswelle (6) im Steuerrohr (17) mittels mindestens einer Zentrierung (5) zentriert, in mindestens einem den Raum zwischen Innenrohr (9) und Außenrohr (16) gegenüber dem Bohrloch (15) abdichtenden Bohrlager (2) gelagert und mit einem Bohrkopf (1) verbunden ist und sich im Steuerrohr (17) mindestens eine Messsonde (3) und mindestens ein Steuerelement (4) befinden und die Messsonde (3) und das Steuerelement (4) mit dem Kabel (7) verbunden sind, Zuführen (104) der im vorhergehenden Schritt Verbinden (103) zusammengestellten Elemente zu einer Vorschubvorrichtung (10) dergestalt, dass die Vorschubvorrichtung (10) Axialkräfte von außen auf das Außenrohr (16) ausüben kann, Erstellen (105) des Bohrlochs (15) in dem Boden (14) durch Verpumpen (106) von Bohrflüssigkeit durch die Zuleitung (12), das Innenrohr (9), den Bohrmotor (8), die Antriebswelle (6) und den Bohrkopf (1) und Vorschieben (107) des Außenrohrs (16) mittels einer Vorschubvorrichtung (10) und Bestimmen (108) der Position des Bohrkopfs (1) im Boden (15) mittels der mindestens einen Messsonde (3) und Steuern (109) des Verlaufs des Bohrlochs (15) durch das mindestens eine Steuerelement (4), wobei der Raum zwischen Innenrohr (9) und Außenrohr (16) luftgefüllt ist und der Bohrmotor (8) den Bohrkopf (1) antreibt und die am Bohrkopf (1) austretende Bohrflüssigkeit sich mit dem vom Bohrkopf (1) gelösten Boden (14) vermischt und zwischen Außenrohr (16) und Bohrloch (15) aus dem Bohrloch (15) heraus fließt und die Energieversorgung und die Steuerung des mindestens einen Steuerelements (4) und die Energieversorgung und die Übertragung von Messwerten der mindestens einen Messsonde (3) über das mindestens eine Kabel (7) erfolgen, in Abhängigkeit von der durch das Erstellen (105) erzielten Länge des Bohrlochs (15) in dem Boden (14) optional Verlängern (110) des Innenrohrs (9), des Kabels (7) und des Außenrohrs (16), Einbringen (111) der Rohrleitung mittels der Vorschubvorrichtung (10) in das Bohrloch (14). Hierbei erfolgt zudem ein Unterstützen des Vorschiebens (107) durch eine Vorschubklemme (13), wobei die Vorschubklemme (13) vor Beginn des Vorschiebens (107) über das Innenrohr (9), den Bohrmotor (8) und die Antriebswelle (6) eine Druckkraft auf das Bohrlager (2) aufbringt und dadurch gleichzeitig eine Zugkraft in dem Außenrohr (16) zwischen dem Bohrlager (2) und der Vorschubvorrichtung (10) erzeugt wird.
In einer Weiterführung der Ausführungsform werden gleichzeitig zwei Bohrlöcher A und B erstellt, wobei sich die Bohrlöcher A und B im Boden (14) treffen und sodann der Bohrkopf (1) des Bohrlochs A bis zum Startpunkt des Bohrlochs A zurückgezogen wird und der Bohrkopf (1) des Bohrlochs B durch das Bohrloch A bis zum Startpunkt des Bohrlochs A vorgeschoben wird.
In einer weiteren Weiterführung der vorstehenden Aspekte erfolgt ein Aufweiten des Bohrlochs (15) nach dem Erstellen des Bohrlochs (15) und vordem Einbringen (111) der Rohrleitung mittels eines Räumers auf einen größeren Durchmesser, wobei der Räumer von dem Bohrmotor (8) über die Antriebswelle (6) angetrieben wird und die für das Aufweiten erforderlichen Zugkräfte von der Vorschubvorrichtung (10) erzeugt und über das Außenrohr (16) und das Bohrlager (2) auf den Räumer übertragen werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt werden kann, umfasst ein Außenrohr (16), wobei das Außenrohr (16) zur Aufnahme und Weiterleitung einer in Richtung einer Längsachse des Außenrohrs (16) wirkend Kraft ausgestaltet ist, ein Innenrohr (9), wobei das Innenrohr (9) zur Aufnahme und Weiterleitung einer in Richtung einer Längsachse des Innenrohrs (9) wirkend Kraft und zur Durchleitung von Bohrflüssigkeit ausgestaltet ist, ein Bohrlager (2), wobei das Bohrlager (2) mit einem Steuerrohr (17) und einer Antriebswelle (6) gekoppelt und so ausgelegt ist, dass es Axialkräfte vom Steuerrohr (17) auf die Antriebswelle (6) und von der Antriebswelle (6) auf das Steuerrohr (17) übertragen kann und das Bohrloch (15) gegenüber dem Inneren des Steuerrohrs (17) abdichtet, einen Bohrmotor (8), wobei der Bohrmotor (8) von einer Bohrflüssigkeit angetrieben wird und in dem Außenrohr (16) mittels mindestens einer Zentrierung (5) zentriert ist und auf einer Seite mit dem Innenrohr (9) und auf der anderen Seite mit einer Antriebswelle (6) verbunden ist, eine Antriebswelle (6), wobei die Antriebswelle (6) innen hohl ist und mit mindestens einer Zentrierung (5) in einem Steuerrohr (17) zentriert ist und auf der einen Seite mit dem Bohrmotor (8) und auf der anderen Seite zug- und druckfest mit dem Bohrlager (2) verbunden und zur Durchleitung von Bohrflüssigkeit ausgestaltet ist, einen Bohrkopf (1), wobei der Bohrkopf (1) mindestens eine Öffnung zur Durchleitung von Bohrflüssigkeit und mindestens ein Werkzeug zum mechanischen Lösen von einem Boden (14) aufweist, ein Steuerrohr (17), wobei sich in dem Steuerrohr (17) mindestens eine Messonde (3) und mindestens ein kontrolliert aktivier/deaktivierbares Steuerelement (4) befindet, ein Kabel (7), wobei das mindestens eine Kabel (7) durch den Ringraum zwischen Außenrohr (16) und Innenrohr (9) verläuft und mit der mindestens einen Messsonde (3) und dem mindestens einem Steuerelement (4) verbunden ist, und eine Messsonde (3), wobei die mindestens eine Messsonde (3) zwischen Bohrmotor (8) und Bohrkopf (1) angeordnet ist.
Ferner ist vorgesehen eine Vorschubklemme (13) mit einer am Ende des Außenrohrs (16) befindlichen, kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem Außenrohr (16), einer am Ende des Innenrohrs (9) befindlichen, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Innenrohr (9) und einer Axialkraft erzeugende Einheit zwischen der Verbindung auf dem Außenrohr (16) und der Verbindung auf dem Innenrohr (9).
Die oben beschriebene Vorrichtung umfasst in einer abgewandelten Ausführungsform ein zwischen Antriebswelle (6) und Bohrkopf (1) angeordnetes Getriebe, wobei das Getriebe die von der Antriebswelle (6) dem Getriebe zugeführte Drehzahl reduziert und das von der Antriebswelle (6) dem Getriebe zugeführte Drehmoment vergrößert.
Bezugszeichenliste

1: Bohrkopf
2: Bohrlager
3: Messsonde
4: Steuerelement
5: Zentrierung
6: Antriebswelle
7: Kabel
8: Bohrmotor
9: Innenrohr
10: Vorschubvorrichtung
12: Zuleitung
13: Vorschubklemme
14: Boden
15: Bohrloch
16: Außenrohr
17: Steuerrohr
101: Vorfertigen
102: Einführen
103: Verbinden
104: Zuführen
105: Erstellen
106: Verpumpen
107: Vorschieben
108: Bestimmen
109: Steuern
110: Verlängern
111: Einbringen

Claims

Verfahren zur Erstellung eines Bohrlochs (15) in einem Boden (14) und zur Verlegung einer Rohrleitung in dem Bohrloch, mit den Schritten: Vorsehen eines Bohrkopfes (1), eines Antriebs (8) für den Bohrkopf (1), eines oder mehrerer Steuerelemente (4) und einer oder mehrerer Messsonden (3), Vorsehen eines Außenrohrs (16), mit einem darin aufgenommen und damit zumindest mittelbar verbundenem Innenrohr (9), wobei ein Zwischenraum zwischen Außenrohr (16) und Innenrohr (9) gegenüber dem Bohrloch (15) abgedichtet ist und wobei das Außenrohr in in dem Bohrloch (15) eingebrachter Bohrflüssigkeit einen Auftrieb erfährt, wobei die Erstellung des Bohrlochs (15) und die Verlegung der Rohrleitung umfassen: Antreiben des Bohrkopfes (1) und Zuführen von Bohrflüssigkeit zum Bohrkopf (1) durch das Innenrohr (9), wobei die Bohrflüssigkeit mit anfallendem Bodenmaterial (14) außerhalb des Außenrohrs (16) abgeführt wird, Vortreiben des Außenrohrs (16) mittels einer axial wirkenden und von außen auf das Außenrohr (16) wirkenden Außenvortriebskraft unter Steuerung mittels des einen oder der mehreren Steuerelemente (4) auf Basis von Positions- und/oder Lagedaten, die durch die eine oder die mehreren Messsonden (3) aufgenommen werden, wobei auf der dem Bohrkopf (1) gegenüberliegenden Seite das Innenrohr (9) und das Außenrohr (16) über eine Vorschubklemme (13) und im Bereich des Bohrkopfes über ein Bohrlager (2) verbunden sind, über die über das Innenrohr auf das Außenrohr (16) ausgeübte axiale Kraft eine Zugspannung im Außenrohr (16) erzeugt wird, die einer bei Vortreiben des Außenrohrs (16) wirkenden Druckspannung entgegensetzt gerichtet ist, oder wobei beim Ausüben einer Vortriebskraft auf den Bohrkopf (1) über das Innenrohr (9) im Wesentlichen keine axiale Kraft vom Innenrohr (9) auf das Außenrohr (16) ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Außenrohr (16) und das Innenrohr (9) im Bereich des Bohrkopfes über ein Bohrlager (2) verbunden sind, wobei neben der wirkenden Außenvortriebskraft durch das Innenrohr eine Kraft auf das Bohrlager (2) und damit das Außenrohr (16) ausgeübt wird, die im Bereich von 50% bis 150% der Außenvortriebskraft liegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein weiteres Bohrloch so erstellt wird, dass die Bohrlöcher (15) im Boden (14) aufeinandertreffen und die Rohrleitung auf das dem Verlegen im ersten Bohrloch (15) folgend im zweiten Bohrloch (15) weiterverlegt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit dem Schritt: Aufweiten des Bohrlochs (15) nach dem Erstellen des Bohrlochs (15) und vor einem Einbringen der Rohrleitung mittels eines Räumers auf einen größeren Durchmesser, wobei der Räumer von dem Antrieb (8) über eine Antriebswelle (6) angetrieben wird und die für das Aufweiten erforderlichen Zugkräfte vom Außenrohr (16) auf den Räumer übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Erstellung des Bohrlochs schrittweise erfolgt, wobei in einem ersten Schritt ein erstes Teilbohrloch erstellt und mit einer Wandung versehen wird und in einem folgenden zweiten Schritt ein zweites Teilbohrloch erstellt wird, wobei der Durchmesser des ersten Teilbohrlochs größer als der der zweiten Teilbohrlochs ist und die Erstellung des zweiten Teilbohrlochs innerhalb des ersten Teilbohrlochs durch die Wandung hindurch erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Innenseite der Wandung und/oder die Außenseite des Außenrohrs für das zweite Teilbohrloch mit einer reibungsmindernden Beschichtung und/oder Bearbeitung versehen sind.
Vorrichtung zum Erstellen eines Bohrlochs (15) in einem Boden (14) und zur Verlegung einer Rohrleitung in dem Bohrloch (15), mit: einem Bohrkopf (1), einem Antrieb (8) für den Bohrkopf (1), einem oder mehreren Steuerelementen (4) und einer oder mehrerer Messsonden (3), Mitteln zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen einem Außenrohr (16) und einem Innenrohr (9) gegenüber dem Bohrloch (15), so dass das Außenrohr (16) in in dem Bohrloch (15) eingebrachter Bohrflüssigkeit einen Auftrieb erfahren kann und die Bohrflüssigkeit mit anfallendem Bodenmaterial (14) außerhalb des Außenrohrs (16) abgeführt werden kann, und einer Vorschubvorrichtung, die zum Vortreiben des Außenrohrs (16) mittels einer axial wirkenden und von außen auf das Außenrohr (16) wirkenden Außenvortriebskraft ausgestaltet ist, ferner mit einer Vorschubklemme (13), die für ein Verbinden des Innenrohrs (9) und des Außenrohrs (16) auf der dem Bohrkopf (1) gegenüberliegenden Seite ausgestaltet ist, so dass über eine über das Innenrohr (9) über ein Bohrlager (2) auf das Außenrohr (16) ausgeübte axiale Kraft eine Zugspannung im Außenrohr (16) erzeugt werden kann, die einer bei Vortreiben des Außenrohrs (16) wirkenden Druckspannung entgegensetzt gerichtet ist, oder mit einer weiteren Vorschubvorrichtung und einem Bohrlager (2), die ein Ausüben einer axialen Kraft über das Innenrohr (9) auf den Bohrkopf (1) im Wesentlichen ohne axiale Kraftwirkung auf das Außenrohr (16) erlauben.
Vorrichtung nach Anspruch 7, mit einem zwischen Antrieb (8) und Bohrkopf (1) angeordnetem Getriebe, wobei das Getriebe die vom Antrieb (8) dem Getriebe zugeführte Drehzahl reduziert und das von dem Antrieb (8) dem Getriebe zugeführte Drehmoment vergrößert und dem Bohrkopf (1) zuführt.