DE102005026921A1

DE102005026921A1 - Hammer-drilling arrangement for drilling purposes comprises a hammer-drill head, a flushing medium supply unit, a drill pipe with a conveying channel for the drillings and an overlaying pipe connected to a drilling crown

Info

Publication number: DE102005026921A1
Application number: DE102005026921A
Authority: DE
Inventors: Johannes Abt; Frank Fleischmann
Original assignee: GEOMECHANIK WASSER und UMWELTT; GEOMECHANIK WASSER- und UMWELTTECHNIK GmbH
Current assignee: GEOMECHANIK WASSER und UMWELTT; GEOMECHANIK WASSER- und UMWELTTECHNIK GmbH
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-12-21
Also published as: DE202005012722U1

Abstract

Hammer-drilling arrangement comprises a hammer-drill head (6) with an impact drilling crown (9), a flushing medium supply unit, a drill pipe (2) with a conveying channel (3) for the drillings and a feed channel (4) for the flushing medium and an overlaying pipe (12) connected to the drilling crown. Preferred Features: The arrangement also has a seal for sealing the borehole from the borehole opening. The seal is arranged in a fixed distance from the drill head. The seal has an assembly ring which is fixed in a rotary manner to the drill pipe.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bohren, insbesondere mittels eines Senkhammers, sowie ein Bohrverfahren insbesondere zum Überlagerungsbohren.The The present invention relates to a device for drilling, in particular by means of a countersunk hammer, and a drilling method in particular for overlay drilling.

Als Senkhammerbohrer bezeichnete Bohrvorrichtungen weisen einen Dreh-Schlagbohrkopf auf, der in das Bohrloch abgesenkt wird. Andere Bezeichnungen hierfür sind "Im-Loch-Hammer" und "DTH-Hammer" (Down-The-Hole-Hammer).When Countersink drill bits have a rotary impact drill head, which is lowered into the borehole. Other designations include "in-hole hammer" and "DTH hammer" (down-the-hole hammer).

Unter Überlagerungsbohren wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Bohrverfahren verstanden, bei welchem ein das Bohrloch wenigstens im Bereich der Bohrlochsohle auskleidendes Rohr mitgeführt wird.Under overlay drilling For the purposes of this application, a drilling method is understood in which a lining the borehole at least in the area of the bottom hole Pipe carried becomes.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 10 726 A1 ist ein Bohrgestänge mit Senkhammer-Bohrkopf beschrieben, bei welchem mittels eines Luftverteilers Pressluft als Spülmedium von außen nach innen zu einem zentralen Teil der Krone des Bohrers, und das Bohrklein durch einen zentral in dem Bohrgestänge angeordneten Durchlass nach oben befördert wird. Diese bekannte Vorrichtung weist außerdem im Bereich des Hammers eine nach unten offene Schürze auf, durch die die mit Bohrklein angereicherte Pressluft in den Luftverteiler geführt wird.In the German Offenlegungsschrift DE 43 10 726 A1 is a drill pipe with countersinking drill head described in which by means of an air distributor compressed air as flushing medium from the outside inwards to a central part of the crown of the drill, and the drill cuttings is conveyed through a centrally located in the drill string passageway. This known device also has in the area of the hammer on a downwardly open skirt through which the enriched with cuttings compressed air is fed into the air manifold.

In der US-Patentanmeldung US 2005/0103527 A1 ist ein doppelwandiges Bohrrohr beschrieben, dessen Innenrohr als Schlauch ausgebildet ist, durch welchen das Bohrklein nach oben befördert wird, während durch den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr des Bohrrohrs Bohrschlamm nach unten gepresst wird.In US patent application US 2005/0103527 A1 is a double-walled Drill tube described, the inner tube formed as a hose is, through which the cuttings is carried upwards, through the space between the inner and outer tube of the drill pipe drilling mud is pressed down.

In der internationalen Patentanmeldung WO 02/081856 A1 ist ein Bohrkopf beschrieben, bei dem das Spülmedium von innen nach außen an den Rand der Krone des Bohrers, und das Bohrklein von einem zentralen Teil dieser Krone an die Peripherie des Bohrkopfes befördert wird.In International Patent Application WO 02/081856 A1 is a drill head described in which the flushing medium from the inside to the outside to the edge of the crown of the drill, and the cuttings from a central Part of this crown is transported to the periphery of the drill head.

Es hat sich herausgestellt, dass die bekannten Bohrvorrichtungen einerseits einen hohen Bedarf an Spülfluid aufweisen, andererseits in einigen Anwendungen teilweise eine unzureichende Bohrtiefe, eine unbefriedigende Bohrgeschwindigkeit oder nur einen geringen Bohrlochdurchmesser bereitstellen.It It has been found that the known drilling devices on the one hand a high demand for flushing fluid partly insufficient in some applications Drilling depth, unsatisfactory drilling speed or just one provide small hole diameter.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Bohrvorrichtung und ein Bohrverfahren vorzuschlagen, die eine gesteigerte Effizienz aufweisen, also beispielsweise mit geringerem Spülfluidbedarf oder schneller eine größere Bohrtiefe oder einen größeren Bohrlochdurchmesser bereitstellen.It is therefore an object of the invention, a drilling device and a To propose drilling methods that have an increased efficiency, ie for example, with less Spülfluidbedarf or faster a larger drilling depth or a larger diameter borehole provide.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bohrvorrichtung sowie das Bohrverfahren nach einem der unabhängigen Ansprüche.These Task is solved by the drilling apparatus and the drilling method according to one of the independent claims.

Unter einem ersten Aspekt weist die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung einen Senkhammer-Bohrkopf mit einer Schlagbohrkrone, ein Bohrrohr mit einem Förderkanal für das Bohrklein und wenigstens einem Zufuhrkanal für das Spülmedium, eine Spülmedium-Versorgungseinrichtung und eine Dichtung zum Abdichten des Bohrrohrs gegen die Bohrlochöffnung auf, wobei die Dichtung in einem während der Bohrung gleichbleibenden Abstand zum Hammer angeordnet ist.Under In a first aspect, the drilling device according to the invention comprises a countersinking drill head with a percussion drill bit, a drill pipe with a delivery channel for the Cuttings and at least one supply channel for the flushing medium, a flushing medium supply device and a gasket for sealing the drill pipe against the well bore, being in a while the bore is arranged at a constant distance from the hammer.

Unter einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Überlagerungsbohren bereit, welche einen Senkhammer-Bohrkopf mit einer Schlagbohrkrone, ein Bohrrohr mit einem Förderkanal für das Bohrklein und wenigstens einem Zufuhrkanal für das Spülmedium, eine Spülmedium-Versorgungseinrichtung und ein Überlagerungsrohr aufweist.Under In another aspect, the invention provides a device for overburden drilling ready to use a countersunk drill head with a percussion drill bit, a drill pipe with a delivery channel for the Cuttings and at least one supply channel for the flushing medium, a flushing medium supply device and a superposition tube having.

Die Merkmale der Erfindung in diesen beiden Aspekten sind bevorzugt untereinander kombiniert.The Features of the invention in these two aspects are preferred combined with each other.

In einer Ausführungsform ist oberhalb eines Luftverteilers um das Bohrrohr herum ein Ring vorzugsweise gegen jenes drehbar montiert, auf dem wenigstens eine, bevorzugt mehrere Scheiben als Dichtung angeordnet sind. Bevorzugt sind hierfür durch kleinere Kunststoffscheiben voneinander beabstandete Gummischeiben, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser eines Überlagerungsrohrs entspricht. Der Stapel aus Gummi- und Kunststoffscheiben wird vorzugsweise durch zwei miteinander verschraubte Stahlscheiben kleineren Durchmessers zusammengehalten. In axialer Richtung ist die Dichtungsanordnung aus den Scheiben und einem die Scheiben tragenden Ring vorzugsweise durch einen Schlossring oder/und einen Flansch fixiert.In an embodiment is a ring above an air distributor around the drill pipe preferably mounted rotatably against that on which at least one, preferably several discs are arranged as a seal. Prefers are through this smaller plastic discs spaced apart rubber discs, its outer diameter the inner diameter of an overlay tube equivalent. The stack of rubber and plastic discs is preferably by two smaller diameter steel disks bolted together held together. In the axial direction is the seal assembly from the discs and a disc carrying the discs preferably fixed by a lock ring and / or a flange.

Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass die Spülmedium-Druckverluste durch Klüfte im Gestein reduziert werden. Ein zusätzlicher Druckverlust durch ein im Bohrverlauf zunehmendes Bohrlochvolumen wird vermieden. Als Resultat reicht die für den Betrieb des Schlaghammers erforderliche Durchflussmenge des Energieübertragungsmediums aus, nach Verlassen des Hammers als Spülmedium für die Bohrkrone zu fungieren, und zwar weitgehend unabhängig von der Beschaffenheit des anstehenden Gesteins (Wasser, Klüfte).With this measure is achieved that the flushing medium pressure losses through clefts be reduced in the rock. An additional pressure loss through a borehole volume increasing in the course of drilling is avoided. When Result is enough for the operation of the percussion hammer required flow rate of Energy transfer medium to act as a rinse medium for the drill bit after leaving the hammer, and largely independent the nature of the pending rock (water, crevices).

Des Weiteren stellt die Erfindung ein Verfahren zum Überlagerungsbohren im Lufthebeverfahren bereit. Unter diesem Aspekt umfasst das erfindungsgemäße Bohrverfahren das Zuführen des Spülfluids insbesondere peripher zum Abführen des Bohrkleins zumindest über einen überwiegenden Teil der Bohrtiefe hinweg, und das Mitziehen eines benachbart zum anstehenden Gestein angeordneten Überlagerungsrohrs. Es ist dabei bevorzugt, wenn das Überlagerungsrohr relativ zum anstehenden Gestein nicht oder langsamer dreht als ein zentral angeordnetes Bohrrohr für die Zu- und Abfuhr des Spülfluids.Of Further, the invention provides a method of overburden drilling in the air lifting method. In this aspect, the drilling method of the invention comprises feeding the Flushing fluids in particular peripheral to the discharge the cuttings at least over a predominant one Part of the drilling depth, and the dragging of a neighboring to pending rock arranged overlay tube. It is included preferred when the overlay tube relative to the upcoming rock not or slower turns than one centrally located drill pipe for the supply and removal of the flushing fluid.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Bohrverfahren weiterhin das Abdichten der Bohrsohle gegen die Bohrlochöffnung, sowie insbesondere das Mitziehen der Dichtung. Die Dichtung dreht sich relativ zum anstehenden Gestein mit einer Geschwindigkeit von höchstens der des Bohrrohrs und bevorzugt wenigstens der des Überlagerungsrohrs.In a preferred embodiment includes the drilling method according to the invention further sealing the bore bottom against the wellbore opening, and in particular the entrainment of the seal. The seal turns relative to the upcoming rock at a speed of at the most that of the drill pipe, and preferably at least that of the overlay pipe.

Ein Dreh-Schlagbohrverfahren ist bevorzugt, welches das Zuführen von Energie mittels eines Energieübertragungsmediums zu einem im Bohrloch angeordneten Bohrhammer bei gleichzeitiger Drehung des Bohrhammers umfasst.One Rotary impact drilling is preferred, which involves feeding Energy by means of an energy transfer medium to a downhole hammer drill at the same time Rotation of the hammer includes.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Details gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen hervor. Die Ansprüche sind als nicht limitierender Versuch der Beschreibung der Erfindung in allgemeinen Begriffen zu verstehen. Es zeigen:Further advantageous embodiments and details will become apparent from the dependent claims, the following Description and attached drawings out. The requirements are a non-limiting attempt to describe the invention in to understand general concepts. Show it:

1 eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung im Längsschnitt; 1 a drilling device according to the invention in longitudinal section;

2 eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung im Querschnitt; 2 a drilling device according to the invention in cross section;

3 einen erfindungsgemäßen Plugg im Querschnitt; 3 a plug according to the invention in cross section;

4 eine Übersichtsskizze einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung; 4 an outline sketch of a drilling device according to the invention;

5 eine weitere erfindungsgemäße Bohrvorrichtung ausschnittsweise im Längsschnitt. 5 a further drilling device according to the invention in sections in longitudinal section.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 umfasst das Bohrgestänge 1 ein Bohrrohr 2 mit einem zentralen Förderkanal 3 und einem an dessen Peripherie angeordneten Luftkanal 4. Am unteren Ende des Bohrrohrs 2 ist ein Verbindungsstück 5 angeschweißt, in welches von unten ein Senkhammer-Bohrkopf 6 mit seinem zentralen Anschlussstück 7 eingeschraubt ist, das eine Pressluft-Zufuhr-Öffnung 8 aufweist, durch die der Senkhammer-Bohrkopf 6 zum Antrieb seiner Schlagbohrkrone 9 mit Pressluft versorgt wird. Der Durchmesser der Schlagbohrkrone 9 ist größer als der des Bohrrohrs 2 und auch größer als der Durchmesser des Antriebsteils des Senkhammer-Bohrkopfes 6. Im Verbindungsstück 5 verläuft ein Förderkanalabschnitt 10 vom zentral angeordneten Förderkanal 3 des Bohrrohrs 2 schräg nach unten zu einer seitlichen Eintrittsöffnung 11. Ferner verläuft ein Luftkanalabschnitt 13 von dem peripheren Luftkanal 4 des Bohrrohrs zu einem zentralen Bereich des Anschlussstücks 7 des Bohrkopfes.In the embodiment according to 1 and 2 includes the drill pipe 1 a drill pipe 2 with a central conveyor channel 3 and an air duct disposed on the periphery thereof 4 , At the bottom of the drill pipe 2 is a connector 5 welded, in which from below a Senkhammer drill head 6 with its central connector 7 screwed in, which is a compressed air feed opening 8th through which the countersink drill bit 6 to drive his percussion drill bit 9 is supplied with compressed air. The diameter of the percussion drill bit 9 is larger than that of the drill pipe 2 and also larger than the diameter of the drive part of the countersink drill bit 6 , In the connector 5 runs a conveyor channel section 10 from the centrally arranged conveyor channel 3 of the drill pipe 2 obliquely down to a side entry opening 11 , Furthermore, an air duct section extends 13 from the peripheral air channel 4 of the drill pipe to a central portion of the fitting 7 of the drill head.

Die Schlagbohrkrone 9 wird durch Pressluft aus einer im Beispiel benachbart der Bohrlochöffnung angeordneten Kompressoranlage zu Schlagbewegungen angetrieben, während sie durch das Bohrgestänge 1 gedreht wird. Die Schlagbohrkrone weist eine zentrale Pilotkrone 9a und eine diese umgebende Ringkrone 9b auf. Pilotkrone 9a und Ringkrone 9b sind mittels einer Bajonettverbindung lösbar miteinander verbunden. Die Ringkrone 9b ist über einen Casingschuh 15 drehbar mit einem Überlagerungsrohr 12 verbunden, welches dadurch im Bohrverlauf mitgezogen wird. Die von der Bohrlochsohle zur Bohrlochöffnung zurückströmende Pressluft wirkt, unterstützt von im Bohrloch anstehendem oder zusätzlich zugeführtem Wasser, als Spülmedium und hält in dem zentralen Förderkanal 3 eine zur Beförderung des Bohrkleins ausreichende Strömungsgeschwindigkeit von über 30 m/s, bevorzugt 70-80 m/s, insbesondere etwa 75 m/s aufrecht.The percussion drill bit 9 is propelled to blows by compressed air from a compressor unit located adjacent to the well bore in the example while passing through the drill string 1 is turned. The percussion drill has a central pilot crown 9a and a surrounding ring crown 9b on. pilot crown 9a and ring crown 9b are detachably connected to each other by means of a bayonet connection. The ring crown 9b is over a Casingschuh 15 rotatable with a superposition tube 12 connected, which is thereby pulled along in the course of drilling. The compressed air flowing back from the borehole bottom to the borehole opening, assisted by water present in the borehole or additionally supplied, acts as flushing medium and stops in the central conveying channel 3 a flow rate of more than 30 m / s, preferably 70-80 m / s, in particular about 75 m / s, sufficient to convey the cuttings.

In der Ausführungsform der 1 weist die Bohrkrone 9 weiterhin einen Zufuhrkanal 41 für die aus dem Hammer 6 in die Bohrkrone 9 einströmende Pressluft 42, einen Zufuhrdurchlass 43, einen Abfuhrdurchlass 44, einen Bypass 45 sowie einen Abfuhrkanal 46 für die rückströmende Pressluft 47 auf. An der Stirnfläche der Krone 9 sind Bohrelemente 50a, 50b der Pilot- bzw. Ringkrone angeordnet. Die Ring krone 9b ist vermittels der Halteelemente 51, 52, 53 einerseits lösbar mit der Pilotkrone 9a gekoppelt, andererseits drehbar mit dem Casingschuh 15 verbunden, so dass die Ringkrone 9b den Casingschuh 15 mitsamt dem daran angeschweißten Überlagerungsrohr 12 mitzuziehen vermag. Das Überlagerungsrohr 12 dreht dadurch nicht oder wesentlich langsamer als die Bohrkrone 9, je nach Reibungswiderstand der Bohrlochwand und auf die Krone ausgeübtem Drehmoment.In the embodiment of the 1 points the drill bit 9 continue a supply channel 41 for the one out of the hammer 6 into the drill bit 9 incoming compressed air 42 , a feed passage 43 , a discharge passage 44 , a bypass 45 and a discharge channel 46 for the back-flowing compressed air 47 on. At the end face of the crown 9 are drilling elements 50a . 50b the pilot or ring crown arranged. The ring crown 9b is by means of the retaining elements 51 . 52 . 53 on the one hand detachable with the pilot crown 9a coupled, on the other hand rotatable with the Casingschuh 15 connected so that the ring crown 9b the Casing shoe 15 together with the overlay tube welded to it 12 to be able to The overlay tube 12 does not rotate or does so much slower than the drill bit 9 , depending on the frictional resistance of the borehole wall and on the crown applied torque.

Zur Pressluftversorgung für einen 18''-Imlochhammer und ein Bohrrohr mit 200 mm Außen- und 125 mm Innendurchmesser dienen Kompressoren 60 mit zusammen 30 bis 80 m³/min Förderleistung, bevorzugt 50 bis 70 m³/min Förderleistung, wobei mit zunehmender Bohrtiefe und Korngröße des Bohrkleins entsprechend größere Luftmengenraten zur Anwendung kommen.The compressed air supply for an 18 "in-hole hammer and a drill pipe with 200 mm outer and 125 mm inner diameter are provided by compressors 60 with together 30 to 80 m ³ / min capacity, preferably 50 to 70 m ³ / min capacity, with increasing depth and grain size of the cuttings correspondingly larger air flow rates come into use.

Das Bohrloch ist, wenigstens im Bereich seiner Sohle bis über den Hammer 6 hinaus, mit dem Überlagerungsrohr 12 ausgekleidet. Über das Verbindungsstück 5 ist als Dichtung ein Plugg 18 gesetzt (3), welcher am Überlagerungsrohr 12 und am Bohrrohr 2 dicht anliegt und im Verlauf der Bohrung mit dem Bohrrohr 2 nach unten fährt. Dieser Plugg 18 umfasst in der dargestellten Ausführung drei Gummischeiben 20, die durch zwei Kunststoffscheiben 22 geringeren Durchmessers voneinander beabstandet gehaltert werden. Bevorzugt sind eine oder zwei bis fünf Gummischeiben, die durch eine entsprechend um Eins geringere Zahl von Kunststoffscheiben voneinander separiert sind. Der Stapel von Gummi- und Kunststoffscheiben wird zu beiden Seiten von Stahlscheiben 24 desselben Durchmessers wie die Kunststoffscheiben 22, sowie sechs durch Bohrungen 26 in den Scheiben geführte Gewindebolzen 28 nebst Muttern gehalten. Der Scheibenstapel ist mittels Bolzen 32 auf einem Montagering 30 angeordnet und befestigt, welcher drehbar auf das Bohrrohr 2 aufgeschoben und in axialer Richtung durch einen am Bohrrohr 2 angeschweißten Schlossring 34 fixiert ist. Durch diese Anordnung dreht sich der Montagering 30 nicht oder nur langsam mit dem Bohrrohr 2 mit, während die Gummischeiben 20 an der Innenwand des Überlagerungsrohrs 12 anliegen. Gegenüber dem anstehenden Gebirge drehen sich die Dichtungsscheiben des Plugg 18 mit einer Geschwindigkeit wenigstens der des Überlagerungsrohrs 12 und kleiner als der des Bohrrohrs 2.The hole is, at least in the area of its sole up to the hammer 6 out, with the overlay tube 12 lined. About the connector 5 is a plug as a seal 18 set ( 3 ), which at the overlay tube 12 and on the drill pipe 2 tight and in the course of drilling with the drill pipe 2 goes down. This plugg 18 In the illustrated embodiment, it includes three rubber washers 20 passing through two plastic discs 22 be supported spaced apart smaller diameter. Preference is given to one or two to five rubber discs, which are separated from one another by a correspondingly smaller by one number of plastic discs. The stack of rubber and plastic discs is on both sides of steel discs 24 the same diameter as the plastic discs 22 , as well as six by drilling 26 in the discs guided threaded bolt 28 held together with nuts. The disk stack is by means of bolts 32 on a mounting ring 30 arranged and fixed, which rotatably on the drill pipe 2 deferred and in the axial direction by a drill pipe 2 welded lock ring 34 is fixed. By this arrangement, the mounting ring rotates 30 not or only slowly with the drill pipe 2 with, while the rubber slices 20 on the inner wall of the overlay tube 12 issue. Opposite the upcoming mountains turn the sealing discs of the Plugg 18 at a rate at least that of the overlay tube 12 and smaller than that of the drill pipe 2 ,

In einer alternativen Ausführung ist statt des Scheibenstapels ein aufblasbarer Schlauchring ("Packer") auf dem Montagering angeordnet.In an alternative embodiment is instead of the disk stack an inflatable hose ring ("packer") on the mounting ring arranged.

Als Überlagerungsrohr wird beispielsweise ein Rohr der Dimensionen 711 (28'') × 8 mm eingesetzt, in dessen Innendurchmesser von 695 mm die Gummischeiben 20 des Plugg eingepasst sind. Die Gummi-, Stahl- und Kunststoffscheiben des Plugg 18 haben jeweils eine Dicke von 15 mm. Diese Scheiben sind wie in 3 gezeigt auf einen Bronzering 30 aufgesteckt, der seinerseits drehbar auf das Bohrrohr 2 mit Außendurchmesser 200 mm aufgeschoben und in axialer Richtung durch einen Schlossring 34 gesichert ist.As a superposition tube, for example, a tube of dimensions 711 (28 '') × 8 mm is used, in its inner diameter of 695 mm, the rubber discs 20 of the plugg are fitted. The rubber, steel and plastic discs of the Plugg 18 each have a thickness of 15 mm. These discs are like in 3 shown on a bronze ring 30 attached, in turn rotatable on the drill pipe 2 pushed with outer diameter 200 mm and in the axial direction by a lock ring 34 is secured.

Oberhalb des Verbindungsstücks 5 ist eine Schwerstange 36 (siehe 4) angeordnet, um die Schlagwirkung des Hammers 6 nach oben zu dämpfen und so nach unten zu leiten. Diese Schwerstange 36 ist beispielsweise als Teil des Bohrrohrs 2 mit einem äußeren, mit Blei ausgegossenen Mantel ausgebildet. Der Plugg 18 ist ober- oder bevorzugt unterhalb der Schwerstange 36 angeordnet.Above the connector 5 is a drill collar 36 (please refer 4 ) arranged to the impact of the hammer 6 to dampen upwards and thus to lead downwards. This drill collar 36 is for example as part of the drill pipe 2 formed with an outer, cast with lead coat. The plugg 18 is upper or preferably below the drill collar 36 arranged.

Im oben beschriebenen Beispiel ist das Überlagerungsrohr ein durchgehender Rohrstrang, der im Bohrverlauf fortlaufend ergänzt wird und nach Abschluss der Bohrung im Loch verbleiben kann. In einer Alternative der Bohrvorrichtung wird der Strang nicht über den Plugg hinaus ergänzt, sondern mit einem beispielsweise kegelstumpfförmigen Deckelstück nach oben abgeschlossen. In diesem Fall ist alternativ das Deckelstück als Dichtung ausgebildet, so dass der Plugg entbehrlich ist. Das Deckelstück schließt dabei gegen das Bohrrohr drehbar dicht ab.in the As described above, the overlay tube is a continuous one Pipe string, which is continuously supplemented in the course of drilling and after completion the hole can remain in the hole. In an alternative of the drilling device the strand is not over added to the plugg, but with a frustoconical lid piece, for example completed above. In this case, alternatively, the cover piece as a seal trained, so that the pluggable is unnecessary. The lid piece closes rotatable against the drill pipe.

In einer weiteren Ausführungsform (5) ist unterhalb der seitlichen Eintrittsöffnung 11 um den Hammer 6 herum ein nach unten geschlossenes Mantelrohr 14 angeordnet welches bevorzugt doppelwandig ausgebildet ist. Nach oben hin erstreckt sich dieses Mantelrohr 14 in diesem Beispiel bis zur Oberkante des Verbindungsstücks 5, wobei für die seitliche Eintrittsöffnung 11 ein Durchlass 15 in dem Mantelrohr 14 ausgebildet ist. Dadurch wird das Spülmedium gezwungen, durch den durch das Mantelrohr 14 eingeengten Umfangsraum (äußerer schraffierter Bereich in 2) zwischen Mantelrohr 14 und Überlagerungsrohr 12 zu strömen. Wegen des eingeengten freien Querschnitts erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit auf Höhe des Hammers auf Werte, die das Ausblasen des Bohrkleins sicherstellen.In a further embodiment ( 5 ) is below the lateral inlet opening 11 around the hammer 6 around a downwardly closed jacket tube 14 arranged which is preferably designed double-walled. Towards the top, this jacket tube extends 14 in this example, to the top of the connector 5 , wherein for the lateral inlet opening 11 a passage 15 in the jacket tube 14 is trained. As a result, the flushing medium is forced through the through the jacket tube 14 narrowed circumferential space (outer hatched area in 2 ) between casing pipe 14 and overlay tube 12 to stream. Because of the restricted free cross-section, the flow velocity at the hammer level increases to values that ensure purging of the cuttings.

Bei dem erfindungsgemäßen Bohrverfahren wird die Bohrkrone 9 gedreht, während durch das Bohrrohr 2 zum Übertragen einer Schlagwirkung auf die drehende Bohrkrone 9 dem Hammer 6 ein Energieübertragungsmedium, beispielsweise ein Teil des Spülmediums, zugeführt wird; mit der Bohrkrone 9 wird ein Überlagerungsrohr 12 und eine Dichtung 18 zwischen dem Überlagerungsrohr 12 und dem Bohrrohr 2 mitgeführt; und das Bohrklein wird durch das Bohrrohr 2 abgeführt. Das Überlagerungsrohr kann an der Bohrlochöffnung fortlaufend an seinem oberen Ende ergänzt werden, oder nach Einbau der Dichtung oben abgeschlossen werden. Im ersteren Fall kann das Überlagerungsrohr nach Abschluss der Bohrung im Bohrloch verbleiben oder wieder ausgebaut werden. Die Ausführung im letzteren Fall hat den Vorteil, dass der Reibungswiderstand des mitgeführten Überlagerungsrohrs unabhängig bleibt von der Bohrtiefe, und somit diesbezüglich keine maßgebliche Grenze setzt.In the drilling method according to the invention, the drill bit 9 while turning through the drill pipe 2 for transmitting a striking effect to the rotating drill bit 9 the hammer 6 an energy transfer medium, for example a portion of the purge medium, is supplied; with the drill bit 9 becomes an overlay tube 12 and a seal 18 between the overlay tube 12 and the drill pipe 2 carried; and the cuttings gets through the drill pipe 2 dissipated. The overlay tube may be continuously added to the wellbore orifice at its top end, or terminated at the top after the seal is installed. In the former case, the overlay tube can remain in the well after completion of the hole or be removed again. The embodiment in the latter case has the advantage that the frictional resistance of the entrained overlay tube remains independent of the drilling depth, and thus in this respect sets no significant limit.

Die erfindungsgemäßen Bohrverfahren haben den Vorteil, dass durch das Mitführen des Plugg 18 dicht oberhalb des Luftverteiler-Verbindungsstücks 5 für die Umlenkung des Spülmediums, und durch das Mitführen eines Überlagerungsrohrs 12, zuverlässig ein ausreichendes Druckgefälle zwischen Bohrlochsohle und Bohrlochöffnung aufgebaut wird, um das Bohrklein auszublasen: Einerseits kann das Spülmedium nicht in Klüfte des anstehenden Gebirges ausweichen, andererseits bleibt das unter Druck zu setzende Volumen im Bohrverlauf konstant und vergleichsweise gering.The drilling methods according to the invention have the advantage that the entrainment of the plug 18 just above the air distributor connector 5 for the deflection of the flushing medium, and by carrying an overlay tube 12 , reliably a sufficient pressure gradient between the bottom of the hole and hole opening is built to blow out the cuttings: On the one hand, the flushing medium can not escape in fractures of the upcoming mountains, on the other hand, the remains under Pressure to be set volume in the course of drilling constant and comparatively low.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Durchtritts-Querschnitt für das mit Bohrklein angereicherte Spülfluid im Bereich des Hammers eingeengt, erforderlichenfalls durch ein den Hammer umgebendes Mantelrohr, und zwar derart, dass er höchstens das Zehnfache des Innenquerschnitts des Förderkanals des Bohrrohrs beträgt (innerer schraffierter Bereich in 2), andererseits vorzugsweise nicht geringer ist als jener, insbesondere wenigstens viermal so groß ist, und besonders bevorzugt sechs- bis achtmal so groß ist, damit auch grobkörniges Bohrklein durchtreten kann.In a further preferred embodiment, the passage cross-section for the cuttings-enriched flushing fluid in the region of the hammer is restricted, if necessary, by a jacket tube surrounding the hammer, such that it is at most ten times the internal cross-section of the conveying channel of the drill pipe (inner hatched area in 2 ), on the other hand, preferably not less than that, in particular at least four times as large, and more preferably six to eight times as large, so that even coarse cuttings can pass.

Es ist bevorzugt, Überlagerungsrohr, Bohrrohr-Förderkanal und optionales Mantelrohr kreiszylindrisch auszuführen. In diesem Fall ergeben die drei Streckenlängen (siehe 2) A = Außendurchmesser des Hammers oder des um den Hammer herum angeordneten Mantelrohrs, n·B = eineinhalb- bis vierfacher, vorzugsweise zweieinhalb- bis dreifacher Innendurchmesser des Förderkanals für das Spülfluid oberhalb des Luftverteilers und C = Innendurchmesser des Überlagerungsrohrs, wenn sie zu einer geometrischen Figur zusammengefügt werden, ein spitz- oder insbesondere rechtwinkliges Dreieck mit den Seiten A, n·B und C.It is preferred to make overlay pipe, drill pipe delivery channel and optional jacket tube circular cylindrical. In this case, the three route lengths (see 2 A = Outer diameter of the hammer or of the jacket tube around the hammer, n · B = one and a half to four times, preferably two and a half to three times the inside diameter of the irrigation fluid conveying channel above the air distributor and C = inside diameter of the superposition tube, if they are geometrical Figure, a pointed or in particular right-angled triangle with the sides A, n · B and C.

Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, dass das Bohrklein am Hammer vorbei in das Bohrrohr geblasen wird.By these measures Ensures that the cuttings pass the hammer in the Drilling tube is blown.

Das optionale Mantelrohr ist vorzugsweise ein- oder doppelwandig ausgebildet und weist einen Durchlass oder eine Aussparung auf, der bzw. die die Eintrittsöffnung des Luftverteilers mit dem das Mantelrohr umgebenden Raum verbindet. Ferner schließt das Mantelrohr an seinem oberen Ende gegen das Bohrrohr oder den Luftverteiler, an seinem unteren Ende gegen den Hammer ab.The optional jacket tube is preferably single or double-walled and has a passage or a recess, the or the entrance opening of the air distributor with the space surrounding the jacket tube connects. Furthermore, this includes Casing pipe at its upper end against the drill pipe or the air distributor, at its lower end against the hammer.

Damit wird erreicht, dass das mit Bohrklein angereicherte Spülfluid mit ausreichend hoher Geschwindigkeit um das Mantelrohr herum zu der Eintrittsöffnung des Luftverteilers strömt, um das Bohrklein auf seine Aufstiegsgeschwindigkeit zu beschleunigen.In order to is achieved that enriched with cuttings flushing fluid with sufficiently high speed around the jacket tube to the inlet opening the air distributor flows, to accelerate the cuttings to its ascent rate.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Bohrverfahren in einem ersten Abschnitt, bei einem relativ großen Bohrlochdurchmesser, unter Verwendung eines solchen Mantelrohrs durchgeführt; nach Erreichen einer bestimmten Bohrlochtiefe wird ein zweiter Bohrabschnitt mit geringerem Bohrlochdurchmesser und ohne das Mantelrohr, oder mit einem Mantelrohr geringeren Außendurchmessers weitergeführt. In die obere, weitere Bohrlochsektion kann dann beispielsweise eine Sperrverrohrung eingebaut werden. Auf diese Weise kann die gesamte Bohrung mit weitgehend gleichen Komponenten und damit platzsparend und kostengünstig durchgeführt werden.In a preferred embodiment is the drilling process in a first section, at a relative huge Borehole diameter, using such a jacket tube carried out; to Reaching a certain hole depth is a second drill section with a smaller hole diameter and without the jacket tube, or continued with a jacket tube of smaller outer diameter. In the upper, further well section can then, for example, a Locking piping to be installed. That way, the entire bore can be performed with largely the same components and thus save space and cost.

Claims

A countersinking boring apparatus comprising: a countersinking boring head ( 6 ) with a percussion drill bit ( 9 ); a drill pipe ( 2 ) with a delivery channel ( 3 ) for the cuttings and at least one supply channel ( 4 ) for the flushing medium; and a flushing medium supply device ( 60 ), characterized by a seal ( 18 ) for sealing the borehole against the borehole opening, wherein the seal ( 18 ) at a fixed distance from the drill head ( 6 ) is arranged.

Senkhammer-drilling device according to the preamble of claim 1, further comprising a with the drill bit ( 9 ) connected overlay tube ( 12 ).

Sinking hammer drilling apparatus, in particular according to claim 1, comprising: a countersinking drill head ( 6 ) with a percussion drill bit ( 9 ); a drill pipe ( 2 ) with a delivery channel ( 3 ) for the cuttings and at least one supply channel ( 4 ) for the flushing medium; a flushing medium supply device ( 60 ); and a seal ( 18 ) for sealing the borehole against the borehole opening, and one with the drill bit ( 9 ) connected overlay tube ( 12 ).

Sinking hammer drilling apparatus according to claim 2 or 3, wherein between hammer ( 6 ) and overlay tube ( 12 ) a downwardly closed jacket tube ( 14 ) is arranged.

Sinking hammer drilling apparatus according to one of claims 2 to 4, wherein a free cross-sectional area within the overlay pipe ( 12 ) in the area of the hammer drill ( 6 ) is at most ten times as large, and at least as large, preferably at least four times as large, in particular six to eight times as large as a free cross-sectional area of the conveying channel ( 3 ) for the cuttings.

Countersinking drilling device according to one of claims 2 to 5, wherein the overlay tube ( 12 ) and the jacket tube ( 14 ) are formed circular cylindrical.

Senkhammer-drilling apparatus according to claim 6, wherein the outer diameter A of the jacket tube ( 14 ), the n-fold inner diameter n · B of kreiszy lindrisch trained conveyor channel ( 3 ) for the cuttings, and the inner diameter C of the overlay tube ( 12 ) satisfy the condition that a triangle having sides A, n * B and C is right-angled or acute-angled, where 1.5 <n <4, preferably 2.5 <n <3.

Countersinking drilling device according to one of the preceding claims, wherein the conveying channel ( 3 ) for the cuttings from the feed channel ( 4 ) is surrounded for the flushing medium.

Countersinking drilling device according to one of the preceding claims, wherein the seal ( 18 ) at least one, preferably two to five, in particular three spaced-apart rubber discs ( 20 ).

Sinking hammer drilling apparatus according to claim 9, wherein two to five, in particular three rubber discs ( 20 ) are spaced from each other by plastic discs.

Countersinking drilling apparatus according to claim 10, wherein the diameter of the plastic discs ( 22 ) is smaller than the diameter of the rubber discs ( 20 ).

A countersinking jig according to any one of claims 9 to 11, wherein the discs ( 20 . 22 ) on a mounting ring ( 30 ) are arranged, which rotatably around the drill pipe ( 2 ) is arranged.

Overlay drilling method comprising: turning a drill bit ( 9 ); Supplying an energy transfer medium through a drill pipe ( 2 ) for transmitting a striking effect to the rotating drill bit ( 9 ); Carrying an overlay tube ( 12 ) with the drill bit ( 9 ); and removing cuttings through the drill pipe ( 2 ).

The drilling method of claim 13, further comprising Compressing air to provide the energy transfer medium.

A drilling method according to claim 13 or 14, wherein said lead away of the cuttings at least partially through the energy transfer medium after exercise its impact occurs.

A drilling method according to any one of claims 13 to 15, wherein the cuttings pass through the drill pipe (10). 2 ) is blown out at a rate of at least 50 m / s, preferably more than 60 m / s.

Drilling method according to one of claims 13 to 16, wherein a first drill section with an intermediate hammer ( 6 ) and overlay tube ( 12 ), downwardly closed jacket tube ( 14 ) is performed to drill a first well section with a larger bore diameter, and a second bore section without the jacket tube ( 14 ) to drill a second wellbore section of smaller diameter borehole.

The drilling method according to any one of claims 13 to 17, further comprising entraining a seal ( 18 ) between the overlay tube ( 12 ) and the drill pipe ( 2 ).