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Doppelmantel-Bohrgestänge für Spüldrehbab#werfahren Die Erfindung
bezieht sich auf Doppelmantel-Bohrgestänge für Spüldrehbohrverfahren.
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Doppelmantel-Bohrgestänge für Spüldrehverfahren, die aus einzelnen
miteinander zu verbindenden Gestängerohren, die an ihren Enden jeweils einen Mutfen-
bzw. Zapfenteil aufweisen, zwischen denen ein Ringraum ausgebildet ist, sind bekannt.
Diese Gestängerohre haben nicht nur die Aufgabe, die Drehbewegung auf den Bohrkopf
zu übertragen, sondern auch die Bohrflüssigkeit (den Bohrschlamm) zuzuführen, welche
über eine Pumpe unter Druck durch das Innere dieses Bohrgestänges bis zum Bohrkopf
gepumpt wird. Dabei dient die Bohrflüssigkeit zur Kühlung des Bohrkopfes und zur
Mitnahme des Bohrkleins nach oben beim Aufsteigen gegen die Oberfläche durch den
Zwischenraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Bohrloch, was infolge der geringen
Steiggeschwindigkeit des Bohrschlamms, der Viskosität, der Dichte und des spezifischen
Gewichtes der gepumpten Bohrflüssigkeit möglich ist, wobei alle diese Merkmale dazu
beitragen, das Bohrklein in der Flüssigkeit suspendiert zu halten.
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Das Bohrklein dürfte daher nur aus ganz kleinen Gesteinsplittern bestehen,
wobei für eine solche Zerkleinerung das Bohrwerkzeug eine Mehrarbeit leisten muß;
was eine geringere Vorschubgeschwindigkeit der Bohrung bedeutet.
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Außerdem ist beim Drehbohrverfahren zu berücksichtigen, daß es nie
möglich ist, sämtliches Bohrklein zu dekantieren, welhalb ein bereits schmutziger
Bohrschlamm umläuft, wodurch die Mitnahmefähigkeit vermindert wird und außerdem
die Pumpenteile einem größeren Verschleiß unterliegen.
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Um diese Nachteile wenigstens teilweise zu beheben, wurden bereits
Bohrgestänge mit Umkehrspülung vorgeschlagen, bei dem das Bohrklein mit Hilfe von
Druckluft bzw. mit Hilfe von Saugpumpen gehoben wird, jedoch verhindern diese Bohrgestänge
eine einfache und wirksame Betätigung der Bohreinrichtung und ermöglichen keine
schnelle und gleichzeitige, druckfeste Verbindung weder zwischen den einzelnen Bohrstangen
noch zwischen den Hilfsfördermitteln für die Druckluft.
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Die Erfindung bezweckt, ein Doppelmantel-Bohrgestänge zu schaffen,
bei welchem die Bedienung der Bohreinrichtung ebenso einfach und wirksam ist wie
beim Bohrgestänge nach dem Rotary-Verfahren, unter Ausschaltung unnötiger Zeitverluste
in der axialen Verbindung der einzelnen Bohrstangen und bei welcher eine einwandfreie
Abdichtung der Druckluft, die in diesen Bohrstangen umläuft, sichergestellt ist.
Weiterhin bezweckt die Erfindung, ein Doppelmantel-Bohrgestänge mit Umkehrspülung
und einem über die ganze Länge gleichmäßigen inneren Rohrquerschnitt zu schaffen,
so daß der Durchfluß des Bohrkleins, auch wenn dieses aus größeren Bruchstücken,
wie z. B. Schotter, besteht, erleichtert wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Doppelmantel-Bohrgestänge
für Spüldrehbohrverfahren dadurch gelöst, daß am Zapfende jedes Gestängerohres das
innere Rohr gegenüber dem' mit Außengewinde versehenen Zapfenteil der Verbindungsmuffe
in Längsrichtung vorspringt, während am Muffenende des Gestängerohres das mit Innengewinde
versehene Muffen: teil derart vorspringt, daß im zusammengeschraubten Zustande die
Endflächen der.Innenrohre- zweier zu verbindender Gestängerohre unter Zwischenlage
der Dichtung dicht miteinander verbunden sind: Bei einem solchen Bohrgestänge hat
es. sich als vorteilhaft erwiesen, am unteren Ende des Gestängestranges in dem Ringraum
zwischen dem inneren Rohr und der Verbindungsmuffe ein ringförmiges Rückschlagventil
einzubauen. Dabei weist die innere Wandung des Außenrohres eine taschenartige Ringnut
auf, in welcher ein Teil einer elastischen Lippendichtung einzeklemmt ist, während
ihre freie Lippe nach unten
in Form eines U-Querschnittes umgebogen
ist und gegen die Außenwandung des Innenrohres anliegt.
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Mit einem Bohrgestänge gemäß der Erfindung können nicht nur die einzelnen
Bohrstangen untereinander leicht verbunden werden, sondern es kann auch eine Einrichtung
zur Bildung einer Emulsion an eine beliebige Rohrstange gekoppelt werden, wodurch
es möglich ist, die Druckluft bis zur gewünschten Tiefe zu fördern, so daß die Höhe
der Flüssigkeitssäule nach Belieben und mithin die Geschwindigkeit der Flüssigkeit
im Rohrgestänge sowie die entsprechende Förderleistung ebenfalls eingestellt werden
können.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung
in Verbindung mit den Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt F
i g. 1 ein Doppelmantel-Bohrgestänge, teilweise im Axialschnitt und teilweise in
Ansicht, nach einer ersten Ausführungsform, F i g. 2 einen Querschnitt nach der
Linie II-II der Fig.l, F i g. 3 in vergrößertem Maßstab zwei Kopf an Kopf gekuppelte
Bohrstangen, F i g. 4 den unteren Teil eines Bohrgestänges und F i g. 5 die Anordnung
eines ringartigen, als Lippendichtung ausgebildeten Rückschlagventils.
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Jede rohrförmige Stange des Bohrgestänges besteht aus einem inneren
Rohr 1 und aus einem äußeren Rohr 2, die zusammen einen ringförmigen Zwischenraum
3 bilden, der sich in axialer Richtung erstreckt. Im Oberteil weist das äußere Rohr
2 ein Gewinde 4 auf, auf dem eine Verbindungsmuffe 5 aufgeschraubt ist, welche oben
ein steilgängiges Außengewinde 6 besitzt und den Zwischenraum 3 verlängert und so
einen Kopf bildet, welcher Radialbohrungen 7 aufweist. Im unteren Teil läuft das
äußere Rohr 2 in ein Gewinde 8 aus, auf dem eine Verbindungsmuffe 9 aufgeschraubt
ist, welche ein vom inneren Rohr 1 unabhängiges Stück bildet und ein dem Außengewinde
6 entsprechendes steilgängiges Innengewinde 10 aufweist. Das äußere Rohr
2 besitzt außerdem in Höhe seines unteren Endes Löcher 11; welche
in den Hohlraum 12 zwischen der Muffe 9 und dem unteren Ende 13 des inneren
Rohres 1 münden, wobei dieses Ende einen Ringsitz für die Aufnahme einer
Dichtung 14
besitzt.
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Wie es aus der F i g. 3 besser ersichtlich ist, erfolgt die Kupplung
von Kopf zu Kopf der in der F i g. 1 dargestellten Bohrstangen derart, daß das Außengewinde
6 in das Innengewinde 10 der vorhergehenden Stange eingeschraubt wird, wobei
die Dichtung 14 eine einwandfreie Abdichtung gegen den Innenteil des Rohres
1 im Bereich, in dem das obere Ende 13 mit dem Ende 15 des vorhergehenden
Rohres 1 in Berührung kommt, sichert, während das Abdichten nach außen hin
durch die Metallberührung zwischen dem äußeren Ende 16 der Muffe
9 und dem äußeren Ansatz 17 der Muffe 5 erzielt wird.
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Die so ausgebildeten Bohrstangen ermöglichen nicht nur eine schnelle,
sondern auch eine dichte Verbindung ohne Querschnittsunstetigkeit zwischen dem Innendurchmesser
aufeinanderfolgender Rohre 1.
Außerdem wird eine dichte Verbindung zwischen
den Ringräumen 3 aufeinanderfolgender Rohrstangen erzielt, was als besonderes Merkmal
der Erfindung anzusehen ist.
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Weiterhin wird gemäß der Erfindung der so ausgebildete Bohrgestängestrang
mit einer Einspeisevorrichtung für die Druckluft versehen, die schnell an ein beliebiges
Rohr 1 gekuppelt werden kann. Zu diesem Zweck besteht die Vorrichtung aus einem
Rohr 18 (F i g. 4) mit einem gleichen lichten Durchmesser wie das Rohr
1, und es ist mit einer äußeren Muffe 19,
welche oben ein Außengewinde
20 mit der gleichen Steigung des Gewindes 6 aufweist, verbunden, so daß sie an eine
vorhergehende Bohrstange 1/15 gekoppelt und ihre Tiefe nach Wunsch gewählt und geändert
werden kann.
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Die Muffe 19 weist unten ein Außengewinde 21 auf, auf dem ein Außenrohr
22 mit dem Gewinde 44 aufgeschraubt wird, welches am Ansatz 23 am
Ende des Gewindes 21 eine sich in axialer Richtung erstreckende taschenartige Ringnut
42 besitzt, die durch ein Ringteil 24 eines besonderen, als umgekehrtes U ausgebildeten
Rückschlagventils 25 teilweise ausgefüllt ist, während der freie dem Ringteil
24 gegenüberliegende Teil des Rückschlagventils 25 die Tendenz hat, sich
auszubreiten, weshalb er mit einem von außen in eine Ringnut 43 auf das Rohr
18 aufgesetzten Ring 26 dauernd in Berührung steht. Die Muffe
19 legt innen einen Ringraum 27 fest, der oben in die radialen Öffnungen
28 ausläuft und unten in den Hohlraum 29
mündet, welcher durch das
äußere Rohr 22 sowie durch die Außenwand des inneren Rohres 18 umfaßt wird.
Das als Rückschlagventil 25 wirkende Ringteil 24 unterbricht also die Verbindung
zwischen dem Hohlraum 27 und seiner Fortsetzung 29, jedoch handelt
es sich hierbei um eine elastische Unterbindung, da die Druckluft vor dem Rückschlagventil
die Lippe 41 desselben einbiegt und daher hindurchgehen kann, während die
Luft unter dem Rückschlagventil nicht nach oben zurückfließen kann. Dadurch wird
das Eintreten von Bohrschlamm in den Hohlraum 27 und damit in den Hohlraum
3 verhindert, weshalb die Luftdurchgänge vollständig rein gehalten werden.
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Die Luft dringt nach Überwinden des Rückschlagventils 25 über die
Bohrungen 30 gemäß der in der F i g. 4 sichtbaren Pfeile 45 in den Hohlraum
46 des Rohres 18 ein, wodurch der Bohrschlamm verschäumt wird und
eine viel geringere Dichte gegenüber dem Bohrschlamm im Bohrloch erreicht werden
kann. Als Ausgleich wird sich im Inneren des Bohrgestängestranges eine merkliche
Steigerung der Aufstiegsgeschwindigkeit des Bohrschlamms ergeben, auf Grund welcher
es möglich ist, von der Bohrlochsohle das Bohrklein zu heben und an die Oberfläche
zu befördern, auch wenn es sich hierbei um größere und schwerere Stücke handelt,
wie z. B. Schotter.
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Bei der Ausführung nach der F i g. 5 ist jede Bohrstange 36 mit den
angeschlossenen Bohrstangen abnehmbar verbunden und besteht aus einem inneren Rohr
37 und aus einem äußeren Rohr 38, die zusammen einen Ringraum
39 bilden, der sich in axialer Richtung erstreckt und in Verbindung mit dem
entsprechenden Ringraum der angeschlossenen Bohrstangen steht.
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Das so ausgebildete Doppelmantel-Bohrgestänge ist gemäß der Erfindung
mit einem ringartigen Rückschlagventil 25 versehen, das vorzugsweise im unteren
Teil des Bohrgestänges angeordnet und dessen Anordnung im vergrößerten Maßstab in
F i g. 4 gezeigt ist.
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Es ist offensichtlich, daß das als Lippendichtung ausgebildete Rückschlagventil
25 auch in der Innenwandung eines Außenrohres 38 einer Bohrstange
ohne Dazwisdhenschaltung des Außenrohres 22 und Muffen
19 angeordnet
werden kann, wobei dann die taschenförmige Nut in dem Außenrohr 38 eingeschnitten
werden muß.