EP4368809A1 - Flushing device, in particular for installation in a drill string - Google Patents

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EP4368809A1
EP4368809A1 EP22206595.5A EP22206595A EP4368809A1 EP 4368809 A1 EP4368809 A1 EP 4368809A1 EP 22206595 A EP22206595 A EP 22206595A EP 4368809 A1 EP4368809 A1 EP 4368809A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flushing device
nozzle
recesses
base body
fluid flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22206595.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ernst Fengler
Rainer Hemken
Peter Rubarth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LMR Drilling GmbH
Original Assignee
LMR Drilling GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LMR Drilling GmbH filed Critical LMR Drilling GmbH
Priority to EP22206595.5A priority Critical patent/EP4368809A1/en
Publication of EP4368809A1 publication Critical patent/EP4368809A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/08—Controlling or monitoring pressure or flow of drilling fluid, e.g. automatic filling of boreholes, automatic control of bottom pressure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0078—Nozzles used in boreholes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/18—Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring

Definitions

  • the invention relates to a flushing device, in particular for installation in a drill string which is designed to create boreholes in the ground, wherein the flushing device is intended for installation behind a drill bit of the drill string.
  • the invention further relates to a method for flushing ground.
  • pipes can be laid underground by digging trenches, laying the pipes in the trenches and, once the pipes are finished, filling the trenches with soil.
  • This earthwork is time-consuming, labor-intensive and therefore costly. Particular problems arise with this type of earthwork when pipes are to be laid beneath obstacles.
  • Horizontal drilling methods such as horizontal directional drilling, are known as trenchless installation methods, with which a pipeline can be laid without having to dig a trench.
  • a borehole can be initially drilled diagonally into the ground using a horizontal drilling device until the desired depth is reached in order to guide the pipeline safely beneath an obstacle.
  • a horizontal directional drilling system for example, a pilot hole is drilled in the direction of the target point using a drill head.
  • the drill head can be screwed to a drill rod and thus form the drill string.
  • the drill rod can have a smaller diameter than the drill head, so that an annular space is left between the drill rod and the soil.
  • a drilling fluid can be pumped through the rod to the drill head, where it exits and flushes the soil loosened by the drill head through the annular space.
  • the invention is based on the object of proposing a device with which the return flow of the drilling fluid through the annular space of the borehole can be improved. Furthermore, the device should contribute to the expansion of the borehole.
  • the flushing device in particular for installation in a drill string that is designed to create boreholes in the ground, wherein the flushing device is intended for installation behind a drill head of the drill string, it is essential to the invention that the flushing device has a tubular base body, that the flushing device has at least one nozzle body for dispensing at least one fluid, that the base body has recesses for receiving the at least one nozzle body, and that the at least one nozzle body is detachably connected to the base body.
  • the flushing device is intended for installation in a drill string, wherein the drill string can consist of a drill rod, which can be composed of several drill rods, and at least one drill head, which can be formed by a drill bit, for example.
  • the drill bit can be a pilot bit, in particular a roller bit, for example.
  • the flushing device is installed in the drill string at a distance from the drill head.
  • the distance between the flushing device and the drill head can be
  • the flushing device has a base body in which recesses are arranged, in each of which at least one nozzle body can be accommodated.
  • the base body has several recesses, with a nozzle body preferably being accommodated in each recess.
  • the nozzle bodies are each detachably accommodated in the recesses so that the nozzle bodies are exchangeable.
  • the nozzle bodies can be connected to the respective recess by screw connections.
  • the nozzle bodies each have at least one nozzle opening through which a fluid, in particular the drilling fluid solution, can be released into the annular space between the drill rod and the ground.
  • the fluid is guided through the tubular drill rods to the drill head and the flushing device.
  • a fluid-conducting pipeline is thus formed through the drill rod, at least in sections.
  • the flushing device has connectors arranged at the end on both sides for connection to the drill rod.
  • the connectors can have threads.
  • the nozzle openings are connected in a fluid-conducting manner to fluid openings in the recesses of the base body.
  • the fluid passes through the drill rod into the base body of the flushing device and through the fluid openings in the recesses of the base body to the nozzle openings of the nozzle bodies. If no nozzle body is accommodated in a recess, the respective fluid opening can be closed with a blind plug. A fixed beam angle is specified by the nozzle opening.
  • the fluid can thus be emitted through the nozzle bodies at a flatter or steeper angle to the longitudinal extension of the drill rod, in particular to its longitudinal axis of symmetry.
  • the fluid flow through the nozzle bodies can also be directed essentially in the direction of advance or against the advance direction of the drill string.
  • the advance direction is the direction in which the drill string is moved through the ground to create the borehole.
  • the soil loosened by a drill bit can be flushed out of the borehole through the annular space. This is possible in particular over a longer distance, in particular over 1,000 meters, thanks to the supporting nozzles, without the flushing flow coming to a standstill.
  • the nozzle bodies each have at least one nozzle opening and the jet angle of the fluid is predetermined by the nozzle bodies.
  • the nozzle bodies are detachably connected to the recesses in the base body.
  • the nozzle bodies are thus interchangeable, so that different nozzle bodies with different jet angles of the fluid in relation to the longitudinal extension of the drill string can be used.
  • the fluid can be jetted at a steep angle to the longitudinal extension of the base body so that the fluid flow is directed more in the direction of the surrounding soil, or the fluid can be guided at a shallow angle along the annular space.
  • the flushing device can thus be set up to expand the borehole and thus the annular space more, or the flushing device can be more geared towards flushing the flushing flow of the loosened earth material through the annular space.
  • the base body is rotationally symmetrical.
  • the base body of the flushing device can be rotationally symmetrical, for example, as a hollow cylinder, so that the recesses for receiving the nozzle bodies can be distributed along the circumference. This allows the fluid flow to be generated along the entire circumference of the base body in the annular space between the drill string and the ground.
  • the recesses are evenly distributed along the circumference of the base body.
  • the base body has an at least essentially cylindrical middle section, conically tapered areas adjoin the middle section on both sides and the recesses are arranged on both sides of the middle section in the conically tapered areas.
  • the middle section of the base body is essentially hollow-cylindrical.
  • the base body is constructed essentially mirror-symmetrically. Conically tapered areas adjoin the middle section on both sides, which reduce the diameter of the middle section to a smaller diameter.
  • the conically tapered areas form ring surfaces in which the recesses are arranged at least in sections.
  • the nozzle bodies can thus be accommodated by the base body on both sides of the middle section. This enables fluid flows in the direction of the advancement direction of the drill string and in the opposite direction.
  • the recesses are arranged in the tapered ring surfaces of the tapered regions and the recesses are laterally delimited by tapered side walls.
  • the recesses are arranged in the tapered regions in such a way that their longitudinal extension runs essentially parallel to the longitudinal extension of the base body.
  • the recesses are each delimited on two parallel sides by tapered side walls.
  • Tapered webs are formed between the side walls of two adjacent recesses, which form the ring surface.
  • the nozzle bodies accommodated in the recesses can in particular be accommodated flush in the recesses so that they are flush with the circumference of the central part.
  • the conical ring surfaces each have eight recesses.
  • the tapered areas on the sides of the central part can each have eight recesses, so that the base body has a total of 16 recesses for receiving nozzle bodies.
  • the middle part has a larger diameter than the other areas of the flushing device.
  • the other areas of the flushing device can be, for example, connecting pieces for the rods of the drill string, so that it can be installed in the drill string.
  • the diameter of the middle part is preferably smaller than the diameter of the hole created by the drill bit.
  • nozzle bodies with different angles of attack can be accommodated in the recesses. Because different nozzle bodies with different angles of attack of the nozzle openings can be accommodated in the recesses, the flushing device can be adapted to different purposes. For example, nozzle bodies with steep angles of attack can be used to enlarge a borehole, while nozzle bodies with flatter angles of attack can be used for the longitudinal extension of the base body to improve the return flow through the annular space.
  • the nozzle openings in a first ring surface are directed essentially in the direction of the advance direction of the drill string and the nozzle openings in a second ring surface are directed essentially against the advance direction of the drill string.
  • the nozzle openings of the nozzle bodies in a first conical region, as seen from the drill head, can be directed in the direction of the advance direction of the drill string, while those in a second conical region, as seen from the drill head.
  • the nozzle openings arranged in the conical area behind the central part can be directed against the direction of advance.
  • the nozzle bodies arranged in the second conical area thus support a fluid flow through the annular space in the direction of the starting point of the bore.
  • a further aspect of the invention relates to a method for flushing soil with a flushing device.
  • the flushing device according to the invention with nozzle bodies accommodated in the recesses of the base body can be used for flushing soil.
  • the flushing device when installed in a drill string with a drill bit, it can be used to support a fluid flow, in particular a flow of drilling fluid, in the direction of the inlet side of the drill string.
  • the flushing device therefore transports the sediment loosened by the drill bit in the direction of the inlet opening.
  • the flushing device can be used in a drill string to enlarge the diameter of the borehole, i.e. the annular space.
  • nozzles with a large beam angle to the longitudinal extent of the drill string can be selected.
  • the flushing device By enlarging the borehole, it is possible to adjust the pressure conditions in the annular space, in particular the annular space pressure can be reduced and the occurrence of blowouts can be minimized.
  • a drill hole can also be dammed or cemented by pumping in the appropriate fluids. This is particularly advantageous due to the modular design with interchangeable nozzle bodies, as the nozzle bodies can be easily cleaned or replaced.
  • the flushing device can also be used to cause artificial borehole collapses. By flushing with water, the filter cake on a borehole wall can be softened or dissolved, making the borehole unstable. For example, a high input of drilling fluid or water under high pressure can be used at certain points. The resulting unstable caverns then tend to collapse.
  • the flushing device makes it possible to flush obstacles when it is used as a single tool and not installed in a drill string. Obstacles that are at least partially located underground can be flushed out by means of a fluid flushing stream through nozzles that are set up, without having to come into direct contact with the obstacles.
  • a borehole is created by means of the method, wherein a substantially horizontal borehole is made in the ground by means of at least one drilling device having a drill rod and a drill bit, wherein a drilling fluid flow is generated by the drill bit, wherein the drilling device has the flushing device, wherein at least one fluid is passed through the nozzles of the flushing device and thus a fluid flow is generated, wherein a backflow of a drilling fluid flow in the annular space of the borehole is supported by the fluid flow passed through the nozzles.
  • the drilling device for creating the borehole has a flushing device according to the invention.
  • the method for creating a borehole can be a drilling fluid method.
  • the drilling fluid return flow can be stabilized by enlarging the borehole, so that bore lengths of more than 1,000 meters can be achieved.
  • the use of the flushing device optimizes the cleaning of the borehole, since the return flow of the drilling fluid flow is mainly generated by the flushing device and not by the flushing fluid emerging from the pilot bit.
  • the diameter of the borehole is increased by the fluid flow passed through the nozzles.
  • the borehole created can be significantly enlarged by the additional flushing flow introduced by the flushing device and by the angle of attack of the nozzles.
  • the borehole area flushed with the flushing device can be several times larger than the pilot drilling area.
  • the annular space pressure can be significantly reduced compared to conventional methods and thus the risk of blowouts can be minimized.
  • the fluid flow guided through the nozzles is guided both essentially in the direction of the drilling advance and essentially against the direction of the drilling advance.
  • an optimized return flow of the drilling fluid is achieved.
  • the fluid flow directed through the nozzles flushes away obstacles that are at least partially underground.
  • the fluid flow generated by the flushing device can flush away objects, for example obstacles that are at least partially underground.
  • the nozzles in position generate a flushing flow with a corresponding radial range that is able to flush away obstacles without coming into direct contact with them.
  • a flushing device 1 with a central part 2 and two connecting pieces 3 and 4 is shown in a perspective view.
  • the central part 2 of the flushing device 1 is essentially hollow-cylindrical. Conically tapered areas 5, 6 adjoin the central part 2. Recesses 7 are arranged in the conical areas 5, 6, which are designed to accommodate nozzle bodies 8.
  • the flushing device 1 can be installed in the pipe rod of a drill string 14 using the connecting pieces 3, 4.
  • the nozzle bodies 8 have nozzle openings 9, each of which has a fixed angle of attack to the longitudinal extension of the base body 10 of the flushing device 1.
  • a fluid flow can be generated through the nozzle openings 9, which is directed depending on the angle of attack of the nozzle openings 9.
  • the nozzle openings 9 are connected to the base body 10 via screw connections 11, so that the nozzle bodies 8 are exchangeable and thus nozzle bodies 8 with other angles of attack of the nozzle opening 9 can also be installed.
  • Fig.2 is a side view of the flushing device 1 according to Fig.1 Identical components are provided with the same reference numerals.
  • the conical regions 5, 6 can each, for example, span an angle of 160° with the longitudinal axis of symmetry of the base body 10.
  • the nozzle openings 9 of the nozzle bodies 8 of a first conical region 5 can be directed in the direction of the advance movement of the drilling passage, while the nozzle bodies in the conical region 6 generate a fluid flow opposite to the direction of movement.
  • the fluid flow through the nozzle bodies 8 of the first conical region 5 is thus directed in the direction of the drill head 15, the fluid flow of the nozzle bodies 8 in the conical region 6 is directed away from the drill head 15.
  • Fig.3 is a cross section of the flushing device 1 according to Fig.2 along the section A - A.
  • the recesses 7 are evenly distributed along the circumference of the base body 10.
  • Fig.4 is a longitudinal section at position B - B of the base body 10 according to Fig.2
  • the base body 10 has a continuous pipe 12 in its interior, through which a flushing fluid can be guided in the direction of the drill head 15.
  • the base body 10 has fluid openings 13 through which the fluid to be pumped can reach the nozzle bodies 8 and through the nozzle openings 9.
  • Fig.5 The installation of a flushing device 1 in a drill string 14 with a drill head 15 is shown schematically.
  • the flushing device 1 is arranged at a distance from the drill head 15, which can be designed as a drill bit, in order not to influence the function of the drill head 15, for example a control probe.

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Abstract

Bei einer Spülvorrichtung, insbesondere zum Einbau in einen Bohrstrang, der zur Einbringung von Bohrlöchern in das Erdreich ausgebildet ist, wobei die Spülvorrichtung zum Einbau hinter einem Bohrkopf des Bohrstranges vorgesehen ist, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass die Spülvorrichtung einen röhrenförmigen Grundkörper aufweist, dass die Spülvorrichtung mindestens einen Düsenkörper zur Abgabe mindestens eines Fluides aufweist, dass der Grundkörper Aussparungen zur Aufnahme des mindestens einen Düsenkörpers aufweist, und dass der mindestens eine Düsenkörper lösbar mit dem Grundkörper verbunden sind.Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen von Erdreich mit einer erfindungsgemäßen Spülvorrichtung.In a flushing device, in particular for installation in a drill string which is designed to create boreholes in the ground, wherein the flushing device is intended for installation behind a drill head of the drill string, it is provided as part of the invention that the flushing device has a tubular base body, that the flushing device has at least one nozzle body for dispensing at least one fluid, that the base body has recesses for receiving the at least one nozzle body, and that the at least one nozzle body is detachably connected to the base body. Another aspect of the invention relates to a method for flushing soil with a flushing device according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spülvorrichtung insbesondere zum Einbau in einen Bohrstrang, der zur Einbringung von Bohrlöchern in das Erdreich ausgebildet ist, wobei die Spülvorrichtung zum Einbau hinter einem Bohrmeißel des Bohrstranges vorgesehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Spülen von Erdreich.The invention relates to a flushing device, in particular for installation in a drill string which is designed to create boreholes in the ground, wherein the flushing device is intended for installation behind a drill bit of the drill string. The invention further relates to a method for flushing ground.

Rohrleitungen können beispielsweise unterirdisch verlegt werden, indem Gräben ausgehoben werden, die Rohrleitungen in den Gräben verlegt werden und nach Fertigstellung der Rohrleitungen, die Gräben wieder mit Erdreich verfüllt werden. Diese Erdarbeiten sind zeit-, arbeits- und somit auch kostenintensiv. Besondere Probleme entstehen bei solchen Erdarbeiten, wenn Rohrleitungen unterhalb von Hindernissen verlegt werden sollen.For example, pipes can be laid underground by digging trenches, laying the pipes in the trenches and, once the pipes are finished, filling the trenches with soil. This earthwork is time-consuming, labor-intensive and therefore costly. Particular problems arise with this type of earthwork when pipes are to be laid beneath obstacles.

Als grabenlose Verlegeverfahren sind Horizontalbohrverfahren, wie beispielsweise das Horizontalspülbohrverfahren bekannt, mit denen, ohne dass ein Graben ausgehoben werden muss, eine Rohrleitung verlegt werden kann. Hierbei kann beispielsweise ausgehend von einem Eintrittspunkt, also von einem Startpunkt aus, mittels einer Horizontalbohrvorrichtung ein Bohrloch zunächst schräg ins Erdreich eingebracht werden, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist, um die Rohrleitung sicher unterhalb eines Hindernisses hindurchzuführen. Mit einer Horizontalspülbohranlage wird beispielsweise mit einem Bohrkopf eine Pilotbohrung in Richtung des Zielpunktes durchgeführt. Der Bohrkopf kann mit einem Bohrgestänge verschraubt sein und somit den Bohrstrang bilden. Das Bohrgestänge kann hierbei einen geringeren Durchmesser als der Bohrkopf aufweisen, so dass zwischen dem Bohrgestänge und dem Erdreich ein Ringraum freigelassen ist. Durch das Gestänge kann eine Bohrspülung zum Bohrkopf gepumpt werden, wo sie austritt und das vom Bohrkopf gelöste Erdreich durch den Ringraum ausspült.Horizontal drilling methods, such as horizontal directional drilling, are known as trenchless installation methods, with which a pipeline can be laid without having to dig a trench. For example, starting from an entry point, i.e. from a starting point, a borehole can be initially drilled diagonally into the ground using a horizontal drilling device until the desired depth is reached in order to guide the pipeline safely beneath an obstacle. With a horizontal directional drilling system, for example, a pilot hole is drilled in the direction of the target point using a drill head. The drill head can be screwed to a drill rod and thus form the drill string. The drill rod can have a smaller diameter than the drill head, so that an annular space is left between the drill rod and the soil. A drilling fluid can be pumped through the rod to the drill head, where it exits and flushes the soil loosened by the drill head through the annular space.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der der Rückfluss des Bohrspülungsstromes durch den Ringraum des Bohrloches verbessert werden kann. Weiterhin soll die Vorrichtung zur Erweiterung des Bohrloches beitragen.The invention is based on the object of proposing a device with which the return flow of the drilling fluid through the annular space of the borehole can be improved. Furthermore, the device should contribute to the expansion of the borehole.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Spülvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.This object is achieved with a flushing device having the features of patent claim 1 and with a method having the features of patent claim 11.

Bei einer Spülvorrichtung, insbesondere zum Einbau in einen Bohrstrang, der zur Einbringung von Bohrlöchern in das Erdreich ausgebildet ist, wobei die Spülvorrichtung zum Einbau hinter einem Bohrkopf des Bohrstranges vorgesehen ist, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass die Spülvorrichtung einen röhrenförmigen Grundkörper aufweist, dass die Spülvorrichtung mindestens einen Düsenkörper zur Abgabe mindestens eines Fluides aufweist, dass der Grundkörper Aussparungen zur Aufnahme des mindestens einen Düsenkörpers aufweist, und dass der mindestens eine Düsenkörper lösbar mit dem Grundkörper verbunden sind. Die Spülvorrichtung ist zum Einbau in einen Bohrstrang vorgesehen, wobei der Bohrstrang aus einem Bohrgestänge, das aus mehreren Bohrstangen zusammengesetzt sein kann, sowie mindestens einem Bohrkopf, der beispielsweise durch einen Bohrmeißel ausgebildet sein kann, bestehen kann. Bei dem Bohrmeißel kann es sich beispielsweise um einen Pilotmeißel, insbesondere einen Rollenmeißel, handeln. Um eine Beeinflussung einer gegebenenfalls im Bohrkopf verbauten Steuersonde zu vermeiden, wird die Spülvorrichtung beabstandet zum Bohrkopf in den Bohrstrang eingebaut. Der Abstand zwischen der Spülvorrichtung und dem Bohrkopf kann je nach Anwendungsfall angepasst werden. Die Spülvorrichtung weist einen Grundkörper auf, in dem Aussparungen angeordnet sind, in die jeweils mindestens ein Düsenkörper aufgenommen werden kann. Insbesondere weist der Grundkörper mehrere Aussparungen auf, wobei in jeder Aussparung vorzugsweise ein Düsenkörper aufgenommen ist. Die Düsenkörper sind jeweils lösbar in die Aussparungen aufgenommen, so dass die Düsenkörper austauschbar sind. Beispielsweise können die Düsenkörper durch Schraubverbindungen mit der jeweiligen Aussparung verbunden sein. Die Düsenkörper weisen jeweils mindestens eine Düsenöffnung auf, durch die ein Fluid, insbesondere die Bohrspüllösung, in den Ringraum zwischen Bohrgestänge und Erdreich abgegeben werden kann. Das Fluid wird hierbei durch die rohrartigen Bohrstangen zum Bohrkopf und zur Spülvorrichtung geleitet. Durch das Bohrgestänge ist somit zumindest abschnittsweise eine fluidleitende Rohrleitung ausgebildet. Zum Anschluss an das Bohrgestänge weist die Spülvorrichtung beidseitig, endständig angeordnete Anschlussstücke zur Verbindung mit dem Bohrgestänge auf. Beispielsweise können die Anschlussstücke Gewinde aufweisen. Die Düsenöffnungen sind fluidleitend mit Fluidöffnungen in den Aussparungen des Grundkörpers verbunden. Das Fluid gelangt durch das Bohrgestänge in den Grundkörper der Spülvorrichtung und durch die Fluidöffnungen in den Aussparungen des Grundkörpers zu den Düsenöffnungen der Düsenkörper. Wenn in eine Aussparung kein Düsenkörper aufgenommen ist, kann die jeweilige Fluidöffnung mit einem Blindstopfen verschlossen sein. Durch die Düsenöffnung ist hierbei ein fester Abstrahlwinkel vorgegeben. So kann das Fluid durch Düsenkörper in einem flacheren oder steileren Winkel zur Längserstreckung des Bohrgestänges, insbesondere zu dessen Symmetrielängsachse, abgegeben werden. Insbesondere kann der Fluidstrom durch die Düsenkörper auch im Wesentlichen in Richtung der Vortriebsrichtung oder entgegen der Vortriebsrichtung des Bohrstranges gerichtet sein. Die Vortriebsrichtung ist hierbei die Richtung, in die der Bohrstrang durch das Erdreich bewegt wird, um das Bohrloch zu erstellen. Durch die Düsenkörper und das durch die Düsenkörper abgegebene Fluid kann das von einem Bohrmeißel gelockerte Erdreich durch den Ringraum aus dem Bohrloch ausgespült werden. Insbesondere ist dies durch die unterstützenden Düsen auch über eine weitere Entfernung, insbesondere von über 1.000 Metern ermöglicht, ohne dass der Spülstrom zum Erliegen kommt.In a flushing device, in particular for installation in a drill string that is designed to create boreholes in the ground, wherein the flushing device is intended for installation behind a drill head of the drill string, it is essential to the invention that the flushing device has a tubular base body, that the flushing device has at least one nozzle body for dispensing at least one fluid, that the base body has recesses for receiving the at least one nozzle body, and that the at least one nozzle body is detachably connected to the base body. The flushing device is intended for installation in a drill string, wherein the drill string can consist of a drill rod, which can be composed of several drill rods, and at least one drill head, which can be formed by a drill bit, for example. The drill bit can be a pilot bit, in particular a roller bit, for example. In order to avoid influencing a control probe that may be installed in the drill head, the flushing device is installed in the drill string at a distance from the drill head. The distance between the flushing device and the drill head can be The flushing device has a base body in which recesses are arranged, in each of which at least one nozzle body can be accommodated. In particular, the base body has several recesses, with a nozzle body preferably being accommodated in each recess. The nozzle bodies are each detachably accommodated in the recesses so that the nozzle bodies are exchangeable. For example, the nozzle bodies can be connected to the respective recess by screw connections. The nozzle bodies each have at least one nozzle opening through which a fluid, in particular the drilling fluid solution, can be released into the annular space between the drill rod and the ground. The fluid is guided through the tubular drill rods to the drill head and the flushing device. A fluid-conducting pipeline is thus formed through the drill rod, at least in sections. For connection to the drill rod, the flushing device has connectors arranged at the end on both sides for connection to the drill rod. For example, the connectors can have threads. The nozzle openings are connected in a fluid-conducting manner to fluid openings in the recesses of the base body. The fluid passes through the drill rod into the base body of the flushing device and through the fluid openings in the recesses of the base body to the nozzle openings of the nozzle bodies. If no nozzle body is accommodated in a recess, the respective fluid opening can be closed with a blind plug. A fixed beam angle is specified by the nozzle opening. The fluid can thus be emitted through the nozzle bodies at a flatter or steeper angle to the longitudinal extension of the drill rod, in particular to its longitudinal axis of symmetry. In particular, the fluid flow through the nozzle bodies can also be directed essentially in the direction of advance or against the advance direction of the drill string. The advance direction is the direction in which the drill string is moved through the ground to create the borehole. Through the nozzle bodies and the fluid emitted by the nozzle bodies the soil loosened by a drill bit can be flushed out of the borehole through the annular space. This is possible in particular over a longer distance, in particular over 1,000 meters, thanks to the supporting nozzles, without the flushing flow coming to a standstill.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Düsenkörper jeweils mindestens eine Düsenöffnung auf und durch die Düsenkörper ist der Abstrahlwinkel des Fluides vorgegeben. Die Düsenkörper sind lösbar mit den Aussparungen des Grundkörpers verbunden. Die Düsenkörper sind somit auswechselbar, so dass verschiedene Düsenkörper mit verschiedenen Abstrahlwinkeln des Fluides im Bezug zur Längserstreckung des Bohrstranges verwendet werden können. Beispielsweise kann das Fluid in einem steilen Winkel zur Längserstreckung des Grundkörpers abgestrahlt werden, so dass der Fluidstrom mehr in Richtung des umliegenden Erdreiches gerichtet ist oder das Fluid kann in einem flachen Winkel entlang des Ringraumes geleitet werden. Somit kann die Spülvorrichtung je nach Anwendungsfall darauf eingerichtet werden mehr das Bohrloch und somit den Ringraum zu erweitern oder die Spülvorrichtung kann mehr darauf ausgerichtet sein, den Spülstrom des gelösten Erdmaterials durch den Ringraum hin auszuspülen.In a development of the invention, the nozzle bodies each have at least one nozzle opening and the jet angle of the fluid is predetermined by the nozzle bodies. The nozzle bodies are detachably connected to the recesses in the base body. The nozzle bodies are thus interchangeable, so that different nozzle bodies with different jet angles of the fluid in relation to the longitudinal extension of the drill string can be used. For example, the fluid can be jetted at a steep angle to the longitudinal extension of the base body so that the fluid flow is directed more in the direction of the surrounding soil, or the fluid can be guided at a shallow angle along the annular space. Depending on the application, the flushing device can thus be set up to expand the borehole and thus the annular space more, or the flushing device can be more geared towards flushing the flushing flow of the loosened earth material through the annular space.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Grundkörper rotationssymmetrisch aufgebaut. Der Grundkörper der Spülvorrichtung kann insbesondere rotationssymmetrisch, beispielsweise hohlzylindrisch aufgebaut sein, so dass die Aussparungen zur Aufnahme der Düsenkörper entlang des Umfanges verteilt angeordnet sein können. Hierdurch kann der Fluidstrom entlang des gesamten Umfanges des Grundkörpers in dem Ringraum zwischen Bohrstrang und Erdreich erzeugt werden.In one embodiment of the invention, the base body is rotationally symmetrical. The base body of the flushing device can be rotationally symmetrical, for example, as a hollow cylinder, so that the recesses for receiving the nozzle bodies can be distributed along the circumference. This allows the fluid flow to be generated along the entire circumference of the base body in the annular space between the drill string and the ground.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Aussparungen gleichmäßig entlang des Umfangs des Grundkörpers verteilt. Durch die Verteilung der Aussparungen und somit der Düsenkörper ist eine gleichmäßige Erzeugung eines Fluidstromes in dem Ringraum rund um die Spülvorrichtung ermöglicht. In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Grundkörper einen zumindest im Wesentlichen zylinderförmigen Mittelteil auf, an den Mittelteil schließen beidseitig konisch zulaufende Bereiche an und die Aussparungen sind beidseitig zum Mittelteil in den konisch zulaufenden Bereichen angeordnet. Der Mittelteil des Grundkörpers ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. Hierbei ist der Grundkörper im Wesentlichen spiegelsymmetrisch aufgebaut. Zu beiden Seiten an den Mittelteil schließen konisch zulaufende Bereiche an, die vom Durchmesser des Mittelteils auf einen geringeren Durchmesser reduzieren. Durch die konisch zulaufenden Bereiche sind Ringflächen ausgebildet, in denen die Aussparungen zumindest abschnittsweise angeordnet sind. Die Düsenkörper können somit zu beiden Seiten des Mittelteils von dem Grundkörper aufgenommen werden. Hierdurch sind insbesondere Fluidströmungen in Richtung der Vortriebsrichtung des Bohrstranges und in die entgegengesetzte Richtung ermöglicht.In one embodiment of the invention, the recesses are evenly distributed along the circumference of the base body. By distributing the Recesses and thus the nozzle body enable a uniform generation of a fluid flow in the annular space around the flushing device. In one embodiment of the invention, the base body has an at least essentially cylindrical middle section, conically tapered areas adjoin the middle section on both sides and the recesses are arranged on both sides of the middle section in the conically tapered areas. The middle section of the base body is essentially hollow-cylindrical. The base body is constructed essentially mirror-symmetrically. Conically tapered areas adjoin the middle section on both sides, which reduce the diameter of the middle section to a smaller diameter. The conically tapered areas form ring surfaces in which the recesses are arranged at least in sections. The nozzle bodies can thus be accommodated by the base body on both sides of the middle section. This enables fluid flows in the direction of the advancement direction of the drill string and in the opposite direction.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Aussparungen in den konisch zulaufenden Ringflächen der konisch zulaufenden Bereiche angeordnet und die Aussparungen sind seitlich durch konisch zulaufende Seitenwandungen begrenzt. Die Aussparungen sind so in den konisch zulaufenden Bereichen angeordnet, dass ihre Längserstreckung im Wesentlichen parallel zur Längserstreckung des Grundkörpers verläuft. Hierdurch sind die Aussparungen jeweils zu zwei parallelen Seiten durch konisch zulaufende Seitenwandungen begrenzt. Zwischen den Seitenwandungen zweier benachbarter Aussparungen sind jeweils konisch zulaufende Stege ausgebildet, die die Ringfläche bilden. Die in den Aussparungen aufgenommenen Düsenkörper können insbesondere bündig in die Aussparungen aufgenommen werden, so dass diese bündig mit dem Umfang des Mittelteils abschließen.In one embodiment of the invention, the recesses are arranged in the tapered ring surfaces of the tapered regions and the recesses are laterally delimited by tapered side walls. The recesses are arranged in the tapered regions in such a way that their longitudinal extension runs essentially parallel to the longitudinal extension of the base body. As a result, the recesses are each delimited on two parallel sides by tapered side walls. Tapered webs are formed between the side walls of two adjacent recesses, which form the ring surface. The nozzle bodies accommodated in the recesses can in particular be accommodated flush in the recesses so that they are flush with the circumference of the central part.

In einer Ausführungsform der Erfindung weisen die konischen Ringflächen jeweils acht Aussparungen auf. Die konisch zulaufenden Bereiche seitlich des Mittelteils können jeweils acht Aussparungen aufweisen, so dass der Grundkörper insgesamt 16 Aussparungen zur Aufnahme von Düsenkörpern aufweist.In one embodiment of the invention, the conical ring surfaces each have eight recesses. The tapered areas on the sides of the central part can each have eight recesses, so that the base body has a total of 16 recesses for receiving nozzle bodies.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Mittelteil einen größeren Durchmesser als die weiteren Bereiche der Spülvorrichtung auf. Bei den weiteren Bereichen der Spülvorrichtung kann es sich beispielsweise um Anschlussstücke für das Gestänge des Bohrstranges handeln, so dass diese in den Bohrstrang eingebaut werden kann. Der Durchmesser des Mittelteils ist hierbei vorzugsweise kleiner als der Durchmesser der von dem Bohrmeißel erstellten Bohrung.In one embodiment of the invention, the middle part has a larger diameter than the other areas of the flushing device. The other areas of the flushing device can be, for example, connecting pieces for the rods of the drill string, so that it can be installed in the drill string. The diameter of the middle part is preferably smaller than the diameter of the hole created by the drill bit.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind in die Aussparungen Düsenkörper mit unterschiedlichen Anstellwinkeln aufnehmbar. Dadurch, dass verschiedene Düsenkörper mit unterschiedlichen Anstellwinkeln der Düsenöffnungen in die Aussparrungen aufnehmbar sind, lässt sich die Spülvorrichtung an unterschiedliche Verwendungszwecke anpassen. Beispielsweise können Düsenkörper mit steilen Anstellwinkeln zur Vergrößerung eines Bohrloches eingesetzt werden, während Düsenkörper mit flacheren Anstellwinkeln zur Längserstreckung des Grundkörpers zur Verbesserung des Rückstroms durch den Ringraum eingesetzt werden können.In one embodiment of the invention, nozzle bodies with different angles of attack can be accommodated in the recesses. Because different nozzle bodies with different angles of attack of the nozzle openings can be accommodated in the recesses, the flushing device can be adapted to different purposes. For example, nozzle bodies with steep angles of attack can be used to enlarge a borehole, while nozzle bodies with flatter angles of attack can be used for the longitudinal extension of the base body to improve the return flow through the annular space.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Düsenöffnungen in einer ersten Ringfläche im Wesentlichen in Richtung der Vortriebsrichtung des Bohrstranges gerichtet und die Düsenöffnungen einer zweiten Ringfläche sind im Wesentlichen entgegen der Vortriebsrichtung des Bohrstranges gerichtet. Die Düsenöffnungen der Düsenkörper in einem vom Bohrkopf aus gesehen ersten konischen Bereich können in Richtung der Vortriebsrichtung des Bohrstranges gerichtet sein, während die in einem zweiten, vom Bohrkopf aus hinter dem Mittelteil angeordneten konischen Bereich angeordneten Düsenöffnungen entgegen der Vortriebsrichtung gerichtet sein können. Die in dem zweiten konischen Bereich angeordneten Düsenkörper unterstützen somit einen Fluidstrom durch den Ringraum in Richtung des Startpunktes der Bohrung.In one embodiment of the invention, the nozzle openings in a first ring surface are directed essentially in the direction of the advance direction of the drill string and the nozzle openings in a second ring surface are directed essentially against the advance direction of the drill string. The nozzle openings of the nozzle bodies in a first conical region, as seen from the drill head, can be directed in the direction of the advance direction of the drill string, while those in a second conical region, as seen from the drill head The nozzle openings arranged in the conical area behind the central part can be directed against the direction of advance. The nozzle bodies arranged in the second conical area thus support a fluid flow through the annular space in the direction of the starting point of the bore.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen von Erdreich mit einer Spülvorrichtung. Die erfindungsgemäße Spülvorrichtung mit in die Aussparungen des Grundkörpers aufgenommenen Düsenkörpern kann zum Spülen von Böden eingesetzt werden. Beispielsweise kann durch die Spülvorrichtung, wenn sie in einen Bohrstrang mit einem Bohrmeißel eingebaut ist, dazu eingesetzt werden, einen Fluidstrom, insbesondere einen Strom von Bohrspülung, in Richtung der Eintrittsseite des Bohrstranges zu unterstützen. Durch die Spülvorrichtung wird also das durch den Bohrmeißel gelockerte Sediment in Richtung der Eintrittsöffnung transportiert. Weiterhin kann die Spülvorrichtung in einem Bohrstrang dazu eingesetzt werden, den Durchmesser des Bohrloches, also den Ringraum, zu vergrößern. Hierzu können insbesondere Düsen mit einem großen Abstrahlwinkel zur Längserstreckung des Bohrstranges gewählt werden. Durch die Vergrößerung des Bohrloches ist eine Anpassung der Druckverhältnisse in den Ringraum ermöglich, insbesondere kann der Ringraumdruck abgesenkt werden und das Auftreten von Ausbläsern minimiert werden. Mittels der Spülvorrichtung kann ein erstelltes Bohrloch ebenso durch das Verpumpen entsprechender Fluide verdämmt oder zementiert werden. Insbesondere ist dies aufgrund des modularen Aufbaus mit wechselbaren Düsenkörpern begünstigt, da die Düsenkörper leicht gereinigt oder ersetzt werden können. Auch kann die Spülvorrichtung dazu eingesetzt werden, künstliche Bohrlocheinstürze herbeizuführen. Durch Spülen mit Wasser kann der Filterkuchen an einer Bohrlochwand aufgeweicht bzw. aufgelöst werden, so dass das Bohrloch instabil wird. Hierzu kann zum Beispiel punktuell ein hoher Eintrag von Bohrspülung oder Wasser unter viel Druck eingesetzt werden. Die entstehenden instabilen Kavernen neigen dann zum Kollabieren.A further aspect of the invention relates to a method for flushing soil with a flushing device. The flushing device according to the invention with nozzle bodies accommodated in the recesses of the base body can be used for flushing soil. For example, when the flushing device is installed in a drill string with a drill bit, it can be used to support a fluid flow, in particular a flow of drilling fluid, in the direction of the inlet side of the drill string. The flushing device therefore transports the sediment loosened by the drill bit in the direction of the inlet opening. Furthermore, the flushing device can be used in a drill string to enlarge the diameter of the borehole, i.e. the annular space. For this purpose, nozzles with a large beam angle to the longitudinal extent of the drill string can be selected. By enlarging the borehole, it is possible to adjust the pressure conditions in the annular space, in particular the annular space pressure can be reduced and the occurrence of blowouts can be minimized. Using the flushing device, a drill hole can also be dammed or cemented by pumping in the appropriate fluids. This is particularly advantageous due to the modular design with interchangeable nozzle bodies, as the nozzle bodies can be easily cleaned or replaced. The flushing device can also be used to cause artificial borehole collapses. By flushing with water, the filter cake on a borehole wall can be softened or dissolved, making the borehole unstable. For example, a high input of drilling fluid or water under high pressure can be used at certain points. The resulting unstable caverns then tend to collapse.

Zudem ist es durch die erfindungsgemäße Spülvorrichtung möglich, wenn diese als einzelnes Werkzeug verwendet wird und nicht in einem Bohrstrang eingebaut wird, Hindernisse freizuspülen. Zumindest abschnittsweise unterirdisch angeordnete Hindernisse können durch angestellte Düsen mittels eines Fluidspülstroms freigespült werden ohne mit den Hindernissen direkt in Kontakt treten zu müssen.In addition, the flushing device according to the invention makes it possible to flush obstacles when it is used as a single tool and not installed in a drill string. Obstacles that are at least partially located underground can be flushed out by means of a fluid flushing stream through nozzles that are set up, without having to come into direct contact with the obstacles.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird mittels des Verfahrens ein Bohrloch erstellt, wobei mittels mindestens einer ein Bohrgestänge und einen Bohrmeißel aufweisenden Bohrvorrichtung ein im Wesentlichen horizontales Bohrloch in das Erdreich eingebracht wird, wobei ein Bohrspülungsstrom durch den Bohrmeißel erzeugt wird, wobei die Bohrvorrichtung die Spülvorrichtung aufweist, wobei mindestens ein Fluid durch die Düsen der Spülvorrichtung geleitet wird und somit ein Fluidstrom erzeugt wird, wobei durch den durch die Düsen geleiteten Fluidstrom ein Rückfluss eines Bohrspülungsstromes in dem Ringraum des Bohrloches unterstützt wird. Die Bohrvorrichtung zur Erstellung des Bohrloches weist eine erfindungsgemäße Spülvorrichtung auf. Bei der Erstellung des Bohrloches wird durch die Spülvorrichtung ein Fluid geleitet, wobei die Richtung der Fluidströmung durch die Anstellwinkel der Düsenöffnungen der Düsenkörper vorgegeben ist. Da die Fluidströmung sowohl entgegensetzt der Vortriebsrichtung des Bohrstranges als auch in Richtung der Vortriebsrichtung des Bohrstranges gerichtet sein kann, kann durch die erzeugte Fluidströmung der Bohrspülungsrückfluss unterstützt werden. Insbesondere kann es sich bei dem Verfahren zur Erstellung eines Bohrloches um ein Bohrspülverfahren handeln. Zudem kann der Bohrspülungsrückfluss durch die Vergrößerung des Bohrloches stabilisiert werden, so dass auch Bohrungslängen von über 1.000 Meter erreicht werden können. Insbesondere ist durch den Einsatz der Spülvorrichtung die Reinigung des Bohrloches optimiert, da der Rückfluss des Bohrspülungsstroms hauptsächlich durch die Spülvorrichtung erzeugt wird und nicht durch das aus dem Pilotmeißel austretende Spülfluid. In einer Weiterbildung des Verfahrens wird durch den durch die Düsen geleiteten Fluidstrom der Durchmesser des Bohrloches vergrößert.In a further development of the invention, a borehole is created by means of the method, wherein a substantially horizontal borehole is made in the ground by means of at least one drilling device having a drill rod and a drill bit, wherein a drilling fluid flow is generated by the drill bit, wherein the drilling device has the flushing device, wherein at least one fluid is passed through the nozzles of the flushing device and thus a fluid flow is generated, wherein a backflow of a drilling fluid flow in the annular space of the borehole is supported by the fluid flow passed through the nozzles. The drilling device for creating the borehole has a flushing device according to the invention. When creating the borehole, a fluid is passed through the flushing device, wherein the direction of the fluid flow is predetermined by the angle of attack of the nozzle openings of the nozzle bodies. Since the fluid flow can be directed both opposite to the advance direction of the drill string and in the direction of the advance direction of the drill string, the generated fluid flow can support the backflow of the drilling fluid. In particular, the method for creating a borehole can be a drilling fluid method. In addition, the drilling fluid return flow can be stabilized by enlarging the borehole, so that bore lengths of more than 1,000 meters can be achieved. In particular, the use of the flushing device optimizes the cleaning of the borehole, since the return flow of the drilling fluid flow is mainly generated by the flushing device and not by the flushing fluid emerging from the pilot bit. In a In a further development of the process, the diameter of the borehole is increased by the fluid flow passed through the nozzles.

Das erstellte Bohrloch kann durch den durch die Spülvorrichtung zusätzlich eingebrachten Spülstrom und über die Anstellwinkel der Düsen signifikant vergrößert werden. Abhängig vom Anstellwinkel der Düsen an der Spülvorrichtung, dem verpumpten Volumenstrom und der Anzahl der an der Spülvorrichtung verbauten Düsen und deren Durchmesser kann die mit der Spülvorrichtung freigespülte Bohrlochfläche ein mehrfaches der Pilotbohrfläche betragen. Insbesondere durch die Vergrößerung des Bohrloches kann der Ringraumdruck signifikant gegenüber den herkömmlichen Methoden abgesenkt werden und somit das Ausbläserrisiko minimiert werden.The borehole created can be significantly enlarged by the additional flushing flow introduced by the flushing device and by the angle of attack of the nozzles. Depending on the angle of attack of the nozzles on the flushing device, the pumped volume flow and the number of nozzles installed on the flushing device and their diameter, the borehole area flushed with the flushing device can be several times larger than the pilot drilling area. In particular, by enlarging the borehole, the annular space pressure can be significantly reduced compared to conventional methods and thus the risk of blowouts can be minimized.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der durch die Düsen geleitete Fluidstrom sowohl im Wesentlichen in Richtung des Bohrvortriebes als auch im Wesentlichen entgegen der Richtung des Bohrvortriebes geleitet. Insbesondere durch die Leitung des Fluidstromes entgegengesetzt der Vortriebsrichtung des Bohrstranges ist ein optimierter Rückfluss der Bohrspülung erreicht.In one embodiment of the method, the fluid flow guided through the nozzles is guided both essentially in the direction of the drilling advance and essentially against the direction of the drilling advance. In particular, by guiding the fluid flow against the direction of advance of the drill string, an optimized return flow of the drilling fluid is achieved.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird durch den durch die Düsen geleiteten Fluidstrom zumindest abschnittsweise unterirdisch gelegenes Hindernis freigespült. Durch den mittels der Spülvorrichtung erzeugten Fluidstrom können Objekte, beispielsweise zumindest abschnittsweise unterirdisch liegende Hindernisse, freigespült werden. Durch die angestellten Düsen wird ein Spülstrom mit entsprechender radialer Reichweite erzeugt, der in der Lage ist, Hindernisse freizuspülen, ohne mit ihnen direkt in Kontakt zu treten.In a further development of the method, the fluid flow directed through the nozzles flushes away obstacles that are at least partially underground. The fluid flow generated by the flushing device can flush away objects, for example obstacles that are at least partially underground. The nozzles in position generate a flushing flow with a corresponding radial range that is able to flush away obstacles without coming into direct contact with them.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Die schematischen Darstellungen zeigen in:

Fig. 1:
eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Spülvorrichtung;
Fig. 2:
eine Seitenansicht der Spülvorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3:
einen Querschnitt der Spülvorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 4:
einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Spülvorrichtung gemäß Fig. 1; und
Fig. 5:
einen Bohrstrang mit eingebauter Spülvorrichtung.
The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing. The schematic representations show:
Fig.1:
a perspective view of the rinsing device according to the invention;
Fig. 2:
a side view of the flushing device according to Fig.1 ;
Fig. 3:
a cross section of the flushing device according to Fig.1 ;
Fig.4:
a longitudinal section of a flushing device according to the invention according to Fig.1 ; and
Fig.5:
a drill string with built-in flushing device.

In Fig. 1 ist eine Spülvorrichtung 1 mit einem Mittelteil 2 und zwei Anschlussstücken 3 und 4 in einer perspektivischen Darstellung dargestellt. Das Mittelteil 2 der Spülvorrichtung 1 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt. An den Mittelteil 2 schließen konisch zulaufende Bereiche 5, 6 an. In den konischen Bereichen 5, 6 sind Aussparungen 7 angeordnet, die zur Aufnahme von Düsenkörpern 8 ausgebildet sind. Durch die Anschlussstücke 3, 4 ist die Spülvorrichtung 1 in das Rohrgestänge eines Bohrstranges 14 einbaubar. Die Düsenkörper 8 weisen Düsenöffnungen 9 auf, die jeweils einen festen Anstellwinkel zur Längserstreckung des Grundkörpers 10 der Spülvorrichtung 1 aufweisen. Durch die Düsenöffnungen 9 kann ein Fluidstrom erzeugt werden, der je nach Anstellwinkel der Düsenöffnungen 9 gerichtet ist. Die Düsenöffnungen 9 sind über Schraubverbindungen 11 mit dem Grundkörper 10 verbunden, so dass die Düsenkörper 8 austauschbar sind und somit auch Düsenkörper 8 mit anderen Anstellwinkeln der Düsenöffnung 9 eingebaut werden können.In Fig.1 a flushing device 1 with a central part 2 and two connecting pieces 3 and 4 is shown in a perspective view. The central part 2 of the flushing device 1 is essentially hollow-cylindrical. Conically tapered areas 5, 6 adjoin the central part 2. Recesses 7 are arranged in the conical areas 5, 6, which are designed to accommodate nozzle bodies 8. The flushing device 1 can be installed in the pipe rod of a drill string 14 using the connecting pieces 3, 4. The nozzle bodies 8 have nozzle openings 9, each of which has a fixed angle of attack to the longitudinal extension of the base body 10 of the flushing device 1. A fluid flow can be generated through the nozzle openings 9, which is directed depending on the angle of attack of the nozzle openings 9. The nozzle openings 9 are connected to the base body 10 via screw connections 11, so that the nozzle bodies 8 are exchangeable and thus nozzle bodies 8 with other angles of attack of the nozzle opening 9 can also be installed.

In Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Spülvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die konischen Bereiche 5, 6 können jeweils beispielsweise einen Winkel von 160° mit der Symmetrielängsachse des Grundkörpers 10 aufspannen. Beispielsweise können die Düsenöffnungen 9 der Düsenkörper 8 eines ersten konischen Bereiches 5 in Richtung der Vortriebsbewegung des Bohrganges gerichtet sein, während die Düsenkörper im konischen Bereich 6 einen Fluidstrom entgegen der Bewegungsrichtung erzeugen. Der Fluidstrom durch die Düsenkörper 8 des ersten konischen Bereiches 5 ist somit in Richtung des Bohrkopfes 15 gerichtet, der Fluidstrom der Düsenkörper 8 im konischen Bereich 6 ist vom Bohrkopf 15 weg gerichtet.In Fig.2 is a side view of the flushing device 1 according to Fig.1 Identical components are provided with the same reference numerals. The conical regions 5, 6 can each, for example, span an angle of 160° with the longitudinal axis of symmetry of the base body 10. For example, the nozzle openings 9 of the nozzle bodies 8 of a first conical region 5 can be directed in the direction of the advance movement of the drilling passage, while the nozzle bodies in the conical region 6 generate a fluid flow opposite to the direction of movement. The fluid flow through the nozzle bodies 8 of the first conical region 5 is thus directed in the direction of the drill head 15, the fluid flow of the nozzle bodies 8 in the conical region 6 is directed away from the drill head 15.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt der Spülvorrichtung 1 gemäß Fig. 2 entlang des Schnittes A - A dargestellt. Die Aussparungen 7 sind gleichmäßig entlang des Umfanges des Grundkörpers 10 verteilt.In Fig.3 is a cross section of the flushing device 1 according to Fig.2 along the section A - A. The recesses 7 are evenly distributed along the circumference of the base body 10.

In Fig. 4 ist ein Längsschnitt an der Position B - B des Grundkörpers 10 gemäß Fig. 2 dargestellt. Der Grundkörper 10 weist in seinem Inneren eine durchgängige Rohrleitung 12 auf, durch die ein Spülfluid in Richtung des Bohrkopfes 15 geleitet werden kann. Im Bereich der Aussparungen 7 weist der Grundkörper 10 Fluidöffnungen 13 auf, durch die das zu verpumpende Fluid in die Düsenkörper 8 und durch die Düsenöffnungen 9 gelangen kann. In Fig. 5 ist schematisch der Einbau einer Spülvorrichtung 1 in einen Bohrstrang 14 mit einem Bohrkopf 15 dargestellt. Die Spülvorrichtung 1 ist hierbei beabstandet zum Bohrkopf 15, der als Bohrmeißel ausgebildet sein kann, angeordnet, um die Funktion des Bohrkopfes 15, beispielsweise einer Steuersonde nicht zu beeinflussen.In Fig.4 is a longitudinal section at position B - B of the base body 10 according to Fig.2 The base body 10 has a continuous pipe 12 in its interior, through which a flushing fluid can be guided in the direction of the drill head 15. In the area of the recesses 7, the base body 10 has fluid openings 13 through which the fluid to be pumped can reach the nozzle bodies 8 and through the nozzle openings 9. In Fig.5 The installation of a flushing device 1 in a drill string 14 with a drill head 15 is shown schematically. The flushing device 1 is arranged at a distance from the drill head 15, which can be designed as a drill bit, in order not to influence the function of the drill head 15, for example a control probe.

Bezugszahlenliste:Reference number list:

11
SpülvorrichtungFlushing device
22
MittelteilMiddle part
33
AnschlussstückConnector
44
AnschlussstückConnector
55
konischer Bereichconical area
66
konischer Bereichconical area
77
AussparungRecess
88th
DüsenkörperNozzle body
99
DüsenöffnungNozzle opening
1010
GrundkörperBase body
1111
SchraubverbindungScrew connection
1212
RohrleitungPipeline
1313
FluidöffnungFluid opening
1414
BohrstrangDrill string
1515
BohrkopfDrill head

Claims (15)

Spülvorrichtung (1), insbesondere zum Einbau in einen Bohrstrang (14), der zur Einbringung von Bohrlöchern in das Erdreich ausgebildet ist, wobei die Spülvorrichtung (1) zum Einbau hinter einem Bohrkopf (15) des Bohrstranges (14) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spülvorrichtung (1) einen zumindest abschnittsweise zylindrischen Grundkörper (10) aufweist, dass die Spülvorrichtung (1) mindestens einen Düsenkörper (8) zur Abgabe mindestens eines Fluides aufweist, dass der Grundkörper (10) Aussparungen (7) zur Aufnahme des mindestens einen Düsenkörpers (8) aufweist, und dass der mindestens eine Düsenkörper (8) lösbar mit dem Grundkörper (10) verbunden sind. Flushing device (1), in particular for installation in a drill string (14) which is designed to create boreholes in the ground, wherein the flushing device (1) is intended for installation behind a drill head (15) of the drill string (14),
characterized, that the flushing device (1) has a base body (10) which is at least partially cylindrical, that the flushing device (1) has at least one nozzle body (8) for dispensing at least one fluid, that the base body (10) has recesses (7) for receiving the at least one nozzle body (8), and that the at least one nozzle body (8) is detachably connected to the base body (10). Spülvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkörper (8) jeweils mindestens eine Düsenöffnung (9) aufweisen und dass durch die Düsenkörper (8) ein Abstrahlwinkel des Fluid vorgegeben ist.Flushing device (1) according to claim 1, characterized in that the nozzle bodies (8) each have at least one nozzle opening (9) and that a jet angle of the fluid is predetermined by the nozzle bodies (8). Spülvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) rotationssymmetrisch aufgebaut ist.Flushing device (1) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the base body (10) is constructed rotationally symmetrically. Spülvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (7) gleichmäßig entlang des Umfanges des Grundkörpers (10) verteilt angeordnet sind.Flushing device (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the recesses (7) are evenly distributed along the circumference of the base body (10). Spülvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) einen zumindest im Wesentlichen zylinderförmigen Mittelteil (2) aufweist, dass an den Mittelteil (2) beidseitig anschließend konisch zulaufende Bereiche (5, 6) angeordnet sind und dass die Aussparungen (7) beidseitig zum Mittelteil (2) in den Ringflächen der konisch zulaufende Bereiche (5, 6) angeordnet sind.Flushing device (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the base body (10) has an at least substantially cylindrical central part (2) that is connected to the central part (2) on both sides subsequently tapered regions (5, 6) are arranged and that the recesses (7) are arranged on both sides of the central part (2) in the annular surfaces of the tapered regions (5, 6). Spülvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (7) in den konisch zulaufenden Ringflächen der konisch zulaufende Bereiche (5, 6) angeordnet sind und dass die Aussparungen (7) seitlich durch konisch zulaufende Seitenwandungen begrenzt sind.Flushing device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the recesses (7) are arranged in the conically tapered annular surfaces of the conically tapered regions (5, 6) and that the recesses (7) are laterally delimited by conically tapered side walls. Spülvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die konischen Ringflächen jeweils acht Aussparungen (7) aufweisen.Flushing device (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the conical annular surfaces each have eight recesses (7). Spülvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelteil (10) einen größeren Durchmesser als die weiteren Bereiche der Spülvorrichtung (1) aufweist.Flushing device (1) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the central part (10) has a larger diameter than the other regions of the flushing device (1). Spülvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Aussparungen (7) Düsenkörper (8) mit unterschiedlichen Anstellwinkeln der Düsenöffnungen (9) aufnehmbar sind.Flushing device (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that nozzle bodies (8) with different angles of attack of the nozzle openings (9) can be accommodated in the recesses (7). Spülvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnungen (9) in einer ersten Ringfläche im Wesentlichen in Richtung der Vortriebsrichtung des Bohrstranges (14) gerichtet sind und dass die Düsenöffnungen (9) in einer zweiten Ringfläche im Wesentlichen entgegen der Vortriebsrichtung des Bohrstranges (14) gerichtet sind.Flushing device (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the nozzle openings (9) in a first annular surface are directed substantially in the direction of the advance direction of the drill string (14) and that the nozzle openings (9) in a second annular surface are directed substantially opposite to the advance direction of the drill string (14). Verfahren zum Spülen von Erdreich mit einer Spülvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Method for flushing soil with a flushing device (1) according to one of the preceding claims. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens ein Bohrloch erstellt wird, wobei mittels mindestens einer ein Bohrgestänge und einen Bohrkopf (15) aufweisenden Bohrvorrichtung ein im Wesentlichen horizontales Bohrloch in das Erdreich eingebracht wird, wobei ein Bohrspülungsstrom durch den Bohrkopf (15) erzeugt wird, wobei die Bohrvorrichtung die Spülvorrichtung (1) aufweist, wobei mindestens ein Fluid durch die Düsen (8) der Spülvorrichtung (1) geleitet wird und somit ein Fluidstrom erzeugt wird, wobei durch den durch die Düsen (8) geleiteten Fluidstrom ein Rückfluss eines Bohrspülungsstromes in dem Ringraum des Bohrloches unterstützt wird.Method according to claim 11, characterized in that a borehole is created by means of the method, wherein a substantially horizontal borehole is introduced into the ground by means of at least one drilling device having a drill rod and a drill head (15), wherein a drilling fluid flow is generated through the drill head (15), wherein the drilling device has the flushing device (1), wherein at least one fluid is passed through the nozzles (8) of the flushing device (1) and thus a fluid flow is generated, wherein a backflow of a drilling fluid flow in the annular space of the borehole is supported by the fluid flow passed through the nozzles (8). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch den durch die Düsen (8) geleiteten Fluidstrom der Durchmesser des Bohrloches vergrößert wird.Method according to claim 12, characterized in that the diameter of the borehole is increased by the fluid flow passed through the nozzles (8). Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Düsen (8) geleitete Fluidstrom sowohl im Wesentlichen in Richtung des Bohrvortriebes als auch im Wesentlichen entgegen der Richtung des Bohrvortriebes geleitet wird.Method according to one of claims 12 or 13, characterized in that the fluid flow guided through the nozzles (8) is guided both substantially in the direction of the drilling advance and substantially against the direction of the drilling advance. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, durch den durch die Düsen (8) geleiteten Fluidstrom ein zumindest abschnittsweise unterirdisch gelegenes Objekt freigespült wird.Method according to claim 11, characterized in that an object located at least partially underground is flushed out by the fluid flow conducted through the nozzles (8).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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