DE102012217822A1

DE102012217822A1 - Device and method for laying a pipeline in a borehole

Info

Publication number: DE102012217822A1
Application number: DE102012217822.8A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Kögler
Original assignee: Bohlen & Doyen Bauunternehmung GmbH
Current assignee: BOHLEN & DOYEN BAU GMBH, DE
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-03
Also published as: EP2900895B1; WO2014048627A3; DK2900895T3; EP2900895A2; WO2014048627A2

Abstract

Um unter Beibehaltung einer kontrollierten und gesteuerten Verlegung einer Rohrleitung in einem Bohrloch (1) Nachteile bekannter Ansätze zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlegen einer Rohrleitung in einem Bohrloch (1) bereitzustellen, bei dem nicht sowohl am Start- als auch Zielpunkt große Arbeitsflächen erforderlich sind, bei dem die Zahl der Arbeitsschritte im Vergleich zum HDD-Verfahren reduziert sind und dessen Leistungsfähigkeit gegenüber dem MT-Verfahren verbessert ist, wird eine Vorrichtung zur Verlegung einer Rohrleitung in einem Bohrloch (1) vorgeschlagen, mit einem Bohrlager, das mit einem Bohrgestänge zur Aufnahme einer in Richtung einer Längsachse des Bohrgestänges wirkenden Druckkraft koppelbar und mit der Rohrleitung zur Weitergabe der Druckkraft als in Längsrichtung der Rohrleitung wirkende Zug- und/oder Druckkraft verbindbar ist, einem gegenüber der Längsachse des Bohrgestänges abgewinkelten oder abwinkelbaren Bohrmotor (7) für einen Bohrkopf (2), der für einen Antrieb des Bohrkopfes (2) unabhängig von einer Rotation des Bohrgestänges vorgesehen ist, einer Lagebestimmungseinheit zur Bestimmung und Übermittlung einer Rotationslage des abgewinkelten Bohrmotors (7), und einem Steuerrohr (18), das den Bohrmotor (7) zumindest teilweise umschließt, wobei sich der Bohrkopf (2) im Betrieb in Richtung einer Ortsbrust aus dem Steuerrohr (18) erstreckt.To avoid disadvantages of known approaches while maintaining a controlled and controlled installation of a pipeline in a borehole (1), and more particularly to provide a method and apparatus for laying a pipeline in a borehole (1) not at both the start and end points large working surfaces are required, in which the number of operations compared to the HDD process are reduced and its performance compared to the MT method is improved, a device for laying a pipeline in a borehole (1) is proposed, with a Bohrlager, the with a drill pipe for receiving a force acting in the direction of a longitudinal axis of the drill string compressive force and connectable to the pipe for transmitting the compressive force acting as a longitudinal direction of the pipe tensile and / or compressive force, an opposite the longitudinal axis of the drill string angled or angled drill motor ( 7) for a drill head (2), which is provided for a drive of the drill head (2) independently of a rotation of the drill string, a position determination unit for determining and transmitting a rotational position of the angled drill motor (7), and a control tube (18) the drill motor (7) at least partially surrounds, wherein the drill head (2) extends in operation in the direction of a working face of the head tube (18).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verlegung einer Rohrleitung in einem Bohrloch und ein entsprechendes Verfahren.The present invention relates to a device for laying a pipeline in a borehole and a corresponding method.

In der Vergangenheit wurden zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, um Rohrleitungen in Bohrlöchern im Boden zu verlegen und somit sensible Bereiche an der Geländeoberfläche zu unterqueren, für die eine Verlegung im offenen Rohrgraben aus beispielsweise technischen, ökologischen, rechtlichen und/oder wirtschaftlichen Gründen nicht möglich oder erwünscht ist. Eine solche grabenlose Verlegung kann insbesondere dort sinnvoll sein, wo die Oberfläche im Verlegungsbereich mit schweren Baumaschinen nicht befahren werden kann (z. B. Moore, Gewässer) oder wo aus ökologischer Sicht keine Baugenehmigung erteilt werden kann (z. B. in Naturschutzgebieten) oder wo der Einsatz konventioneller Verlegetechniken zu teuer wäre (z. B. bei der Querung von Gewässern oder Eisenbahnlinien).In the past, numerous methods and devices have been developed for laying pipelines in boreholes in the ground and thus traversing sensitive areas on the terrain surface for which laying in an open trench for technical, environmental, legal and / or economic reasons is not possible or is desired. Such trenchless laying may be particularly useful where the surface in the laying area can not be navigated with heavy construction machinery (eg moors, bodies of water) or where from an ecological point of view no building permit can be granted (eg in nature reserves) or where the use of conventional laying techniques would be too expensive (eg in the crossing of waterways or railway lines).

Unter den bekannten grabenlosen Rohrverlegetechniken, die aktuell eingesetzt werden, finden sich die Horizontalbohrtechnik (Horizontal Directional Drilling, HDD) und der gesteuerte Rohrvortrieb (Microtunneling, MT).Among the well-known trenchless piping techniques currently in use are Horizontal Directional Drilling (HDD) and controlled pipe jacking (Microtunneling, MT).

Beim HDD-Verfahren wird in drei Arbeitsschritten vorgegangen. Zunächst wird eine gesteuerte Pilotbohrung vom Startpunkt zum Zielpunkt einer Bohrung aufgefahren. Sodann wird diese Pilotbohrung quasi im „Rückwärtsgang” in einem oder mehreren Schritten auf einen so großen Durchmesser aufgeweitet, das die für die Verlegung vorgesehene Rohrleitung im letzten Arbeitsschritt dann in das aufgeweitete Bohrloch eingezogen werden kann. Das Einziehen erfolgt in der Regel ebenfalls „rückwärts” vom Ziel- zum Startpunkt. Verfahrensbedingt sind sowohl am Start- als auch Zielpunkt große Arbeitsflächen erforderlich.The HDD process is done in three steps. First, a controlled pilot hole is driven from the starting point to the target point of a hole. Then, this pilot hole is widened in quasi "reverse" in one or more steps to such a large diameter that the pipe provided for laying in the last step can then be drawn into the expanded hole. The pull-in is usually also "backwards" from the destination to the starting point. Due to the process, large work surfaces are required both at the start and at the destination.

Mit dem HDD-Verfahren können Rohrleitungen von ca. 50 mm bis ca. 1.400 mm Durchmesser und in Längen von ca. 50 m bis über 3.000 m verlegt werden.With the HDD process, pipelines from approx. 50 mm to approx. 1,400 mm in diameter and lengths of approx. 50 m to more than 3,000 m can be laid.

Nachteile des HDD-Verfahrens liegen im Bedarf nach großen Arbeitsflächen sowohl am Start- als auch am Zielpunkt und im dem mit der Vielzahl von Arbeitsschritten verbundenen Zeitaufwand.Disadvantages of the HDD method are the need for large work surfaces both at the start and at the destination and in the associated with the large number of steps time.

Demgegenüber ermöglicht das MT-Verfahren die einphasige Verlegung einer Rohrleitung, da gleichzeitig ein Bohrloch erstellt und die aus Einzelrohren sukzessive zusammengesetzte Rohrleitung darin verlegt wird.In contrast, the MT method allows the single-phase installation of a pipeline, since a borehole is created at the same time and the pipeline composed of individual pipes is successively laid therein.

Nachteilig beim MT-Verfahren ist jedoch die geringe Reichweite bei kleinen Rohrleitungsdurchmessern. Für den hier relevanten Durchmesserbereich von ca. 100 mm bis ca. 500 mm liegt die erreichbare Bohrungslänge beim MT-Verfahren nur bei ca. 50 m bis ca. 150 m. Dies liegt unter anderem daran, dass die Zuführung der Primärenergie nach den Regeln der Technik hydraulisch erfolgt. Da aber wegen der kleinen Durchmesser keine Hydraulikaggregate im Bohrkopf positioniert werden können, muss das unter Druck stehende Hydrauliköl von außerhalb über Schlauchleitungen zugeführt werden. Die dabei entstehenden Leistungsverluste sind immens und beschränken damit die erreichbaren Bohrungslängen.A disadvantage of the MT method, however, is the low range with small pipe diameters. For the relevant diameter range of approx. 100 mm to approx. 500 mm, the achievable bore length for the MT process is only approx. 50 m to approx. 150 m. Among other things, this is due to the fact that the supply of primary energy according to the rules of the art is hydraulic. However, because of the small diameter no hydraulic units can be positioned in the drill head, the pressurized hydraulic oil must be supplied from outside via hose lines. The resulting power losses are immense and thus limit the achievable bore lengths.

Ein weiterer Nachteil beim MT-Verfahren ist darin zu sehen, dass durch die spezifische Art der Steuerung von MT-Bohrköpfen mindestens eine Dichtung je Steuergelenk erforderlich ist. Diese sind bauartbedingt aber lediglich für Druckbereiche bis ca. 3,5 bar ausgelegt. Höhere Druckfestigkeiten lassen sich nur unter großem Aufwand erreichen und stellen dann einen potentiellen Ansatzpunkt für Havarien dar. Diese Einschränkung kann besonders bei Anlandungsbohrungen bedeutsam werden, wo die Austrittspunkte 50 m und mehr unter dem Wasserspiegel liegen können.A further disadvantage of the MT method is the fact that the specific type of control of MT drill heads requires at least one seal per control joint. Due to their design, these are only designed for pressure ranges up to approx. 3.5 bar. Higher compressive strengths can be achieved only with great effort and then represent a potential starting point for accidents. This restriction can be particularly significant for landings, where the exit points can be 50 m and more below the water level.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, unter Beibehaltung einer kontrollierten und gesteuerten Verlegung die Nachteile der bekannten Ansätze zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlegen einer Rohrleitung in einem Bohrloch bereitzustellen, bei dem nicht sowohl am Start- als auch Zielpunkt große Arbeitsflächen erforderlich sind, bei dem die Zahl der Arbeitsschritte im Vergleich zum HDD-Verfahren reduziert ist und dessen Leistungsfähigkeit gegenüber dem MT-Verfahren im genannten Durchmesserbereich verbessert ist.The aim of the present invention is to avoid the disadvantages of the known approaches while maintaining a controlled and controlled installation, and in particular to provide a method and a device for laying a pipeline in a borehole in which large work surfaces are not required both at the start and at the destination are in which the number of operations compared to the HDD method is reduced and its performance over the MT method in the said diameter range is improved.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verlegung einer Rohrleitung in einem Bohrloch, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.A first aspect of the invention relates to a device for laying a pipeline in a borehole, as defined in claim 1.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verlegung einer Rohrleitung in einem Bohrloch, wie es in Anspruch 13 definiert ist.A further aspect of the invention relates to a method for laying a pipeline in a borehole, as defined in claim 13.

Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen sind insbesondere in den Unteransprüchen definiert. Die für jeweils einen Aspekt der Erfindung beschriebenen besonderen Ausführungsformen oder Ausführungsbeispiele sind ebenso als Ausführungsformen oder Ausführungsbeispiele für andere Aspekte der Erfindung anzusehen.Features of advantageous embodiments are defined in particular in the subclaims. The particular embodiments or embodiments described for each aspect of the invention are also to be considered as embodiments or embodiments of other aspects of the invention.

Es wird erwartet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für eine Verlegung von Rohrleitungen vorteilhaft eingesetzt werden kann, die einen Durchmesser von ca. 100 mm bis 500 mm aufweisen und über Längen von ca. 100 m bis zu ca. 2.000 m verfügen.It is expected that the device according to the invention and the inventive method, in particular for a laying of Pipes can be advantageously used, which have a diameter of about 100 mm to 500 mm and have lengths of about 100 m to about 2,000 m.

Im Folgenden werden einzelne Aspekte und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:In the following, individual aspects and advantageous embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Hereby shows:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Überblick, 1 a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention at a glance,

1a eine schematische Darstellung eines ersten Details des Ausführungsbeispiels von 1, 1a a schematic representation of a first detail of the embodiment of 1 .

1b eine schematische Darstellung eines zweiten Details des Ausführungsbeispiels von 1, 1b a schematic representation of a second detail of the embodiment of 1 .

1c eine schematische Darstellung eines dritten Details des Ausführungsbeispiels von 1, 1c a schematic representation of a third detail of the embodiment of 1 .

1d eine schematische Darstellung eines vierten Details des Ausführungsbeispiels von 1, 1d a schematic representation of a fourth detail of the embodiment of 1 .

2a–2c schematische Illustrationen von Aspekten eines Bohr- und Verlegevorgangs, 2a - 2c schematic illustrations of aspects of a drilling and laying operation,

3a eine schematische Detaildarstellung der Bohrlagers eines Ausführungsbeispiels, 3a a schematic detail of the Bohrlagers of an embodiment,

3b eine schematische Detaildarstellung des Bohrlagers eines abgewandelten Ausführungsbeispiels, und 3b a schematic detail of the Bohrlagers a modified embodiment, and

4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 a schematic flow diagram of an embodiment of a method according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Überblick. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention in an overview.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst das Bohrlager 8 (siehe 1b), das teilweise im Inneren einer im Boden 10 zu verlegenden Rohrleitung 3 angeordnet und mit einem Bohrgestänge 6 gekoppelt und mit einem Steuerrohr 18 verbunden ist. Das Bohrgestänge 6 ist mit einem Vermessungsrohr 16 (siehe 1b) als Beispiel einer Lagebestimmungseinheit und einem abgewinkelten Bohrmotor 7 mit einem Bohrkopf 2 (siehe 1a) versehen und wird von einer Vorschubvorrichtung 5 mit einem Drehmotor 9 (siehe 1d) betrieben und vorgeschoben.The illustrated embodiment includes the drilling stock 8th (please refer 1b ), partly inside a in the ground 10 to be laid pipeline 3 arranged and with a drill pipe 6 coupled and with a head tube 18 connected is. The drill pipe 6 is with a surveying pipe 16 (please refer 1b ) as an example of a position determining unit and an angled drilling motor 7 with a drill head 2 (please refer 1a ) and is provided by a feed device 5 with a rotary motor 9 (please refer 1d ) operated and advanced.

1a zeigt eine schematische Darstellung des Details A des Ausführungsbeispiels von 1. 1a shows a schematic representation of the detail A of the embodiment of 1 ,

Der Ortsbrust 19 des Bohrlochs 1 im Boden 10 liegt der Bohrkopf 2 gegenüber, der an dem abgewinkelten Bohrmotor 7 befestigt ist und von dem Bohrmotor 7 angetrieben wird. Der zur Längsachse des Bohrgestänges 7 parallele (nicht abgewinkelte) Teil des Bohrmotors 7 wird von einer Zentrierung 20 geführt, wobei der Bohrmotor 7 von dem Steuerrohr 18 in einer Weise umschlossen wird, dass sich zumindest der vorderste Teil des Bohrkopfs 2 aus dem Steuerrohr 18 erstreckt, wobei allerdings sichergestellt ist, dass der Bohrmotor 7 und der Bohrkopf 2 bei einer Rotation um die Längsachse des Bohrgestänges 6 nicht am Steuerrohr 18 anschlagen. Bevorzugt schließt das der Ortsbrust 19 zugewandten Ende des Steuerrohrs 18 direkt an den Bohrkopf 2 an.The face 19 of the borehole 1 in the ground 10 is the drill head 2 opposite to the angled drill motor 7 is attached and from the drill motor 7 is driven. The to the longitudinal axis of the drill string 7 parallel (not angled) part of the drill motor 7 is from a centering 20 led, wherein the drill motor 7 from the head tube 18 is enclosed in such a way that at least the foremost part of the drill head 2 from the head tube 18 extends, but it is ensured that the drill motor 7 and the drill head 2 during a rotation about the longitudinal axis of the drill string 6 not on the head tube 18 attacks. Preferably, this includes the working face 19 facing the end of the head tube 18 directly to the drill head 2 at.

Das Steuerrohr 18 entspricht im (insbesondere Außen-)Durchmesser der zu verlegenden Rohrleitung 3 (siehe 1b). Das Steuerrohr kann jedoch auch einen gegenüber der Rohrleitung in einer hier nicht dargestellten Abwandlung auch einen im Millimeter- oder Zentimeterbereich vergrößerten Außendurchmesser aufweisen.The head tube 18 corresponds in (in particular outside) diameter of the pipeline to be laid 3 (please refer 1b ). However, the control tube may also have a relative to the pipeline in a modification not shown here also have an enlarged in the millimeter or centimeter range outer diameter.

Am vorderen Ende des Steuerrohrs 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Steuerring 24 angebracht. Der Steuerring kann allerdings auch weggelassen werden. Der Steuering 24 weist, wie hier beispielhaft dargestellt, jeweils eine keilförmige Vorder- und Rückseite auf und unterstützt die angestrebten Richtungsänderungen. Die jeweils keilförmige Ausgestaltung von Vorder- und Rückseite kann vorzugsweise so ausgeführt sein, dass der Steuerring 24 einen Dreiecksquerschnitt aufweist, bei dem die Grundseite des Dreiecks am Steuerrohr 18 anliegt und die der Grundseite des Dreiecks gegenüberliegende Spitze sich in einem Bereich von 60 bis 90% der Länge der Grundseite (ausgehend von der der Ortsbrust 19 zugewandten Spitze des Dreiecks) befindet. Es ist allerdings auch möglich, dass der Steuerring einen Querschnitt aufweist, der lediglich auf der der Ortsbrust 19 zugewandten Seite keilförmig ausgestaltet ist (z. B. rechtwinkliges Dreieck), obgleich die keilförmige Ausgestaltung auf Vorder- und Rückseite insofern von Vorteil ist, als dass sowohl bei Vortrieb als auch bei einem Zurückziehen des Steuerrohrs 18 ein Verkeilen an einer Kante vermieden werden kann. Der maximale Durchmesser des Steuerings 24 ist vorteilhafterweise nicht größer als der Innendurchmesser eines Bohrlochs, dass sich bei geradem Vortrieb ergibt.At the front end of the head tube 18 is a control ring in this embodiment 24 appropriate. However, the control ring can also be omitted. The steering ring 24 has, as exemplified here, each a wedge-shaped front and back and supports the desired direction changes. The respective wedge-shaped configuration of the front and back can preferably be designed so that the control ring 24 has a triangular cross-section, wherein the base of the triangle on the head tube 18 is applied and the base of the triangle opposite tip in a range of 60 to 90% of the length of the base side (starting from the working face 19 facing the apex of the triangle) is located. However, it is also possible that the control ring has a cross section that only on the working face 19 facing side is wedge-shaped (eg., Right-angled triangle), although the wedge-shaped configuration on the front and back is advantageous in that both in propulsion and in a retraction of the head tube 18 wedging on one edge can be avoided. The maximum diameter of the control 24 is advantageously no larger than the inner diameter of a borehole resulting in straight propulsion.

Die Pfeile 29 stellen die Austrittsrichtung der Bohrflüssigkeit 12 aus dem Bohrkopf dar, während die Pfeile 30 die Ablaufrichtung der mit Boden 10 und ggf. Bohrklein beladenen Bohrflüssigkeit 12 angeben.The arrows 29 set the exit direction of the drilling fluid 12 out of the drill bit while the arrows 30 the drainage direction with the ground 10 and possibly cuttings laden drilling fluid 12 specify.

In der Nähe der Zentrierung 20, die eine Abdichtung gegenüber Bohrflüssigkeit 12 mittels der Dichtung 25 erreicht, sind in der Wandung des Steuerrohrs 18 mehrere Durchlässe 17 vorgesehen, die es Bohrflüssigkeit 12 erlaubt, durch das Innere des Steuerrohrs 18 zu fließen und auf diesem Wege in das Steuerrohr 18 gelangten Boden oder Bohrklein mitzuführen, so dass es nicht zu einer Ansammlung von Material im Inneren des Steuerrohrs 18 kommt, die einen Betrieb des Bohrmotors 7 bzw. ein Drehen des Bohrmotors 7 über das Bohrgestänge behindern würde.Near the centering 20 providing a seal against drilling fluid 12 by means of poetry 25 are reached, are in the wall of the head tube 18 several passages 17 provided it is drilling fluid 12 allowed, through the interior of the head tube 18 to flow and in this way in the head tube 18 got carried ground or cuttings, so it does not cause an accumulation of material inside the head tube 18 comes the one operation of the drill motor 7 or a rotation of the drill motor 7 would hinder over the drill pipe.

1b zeigt eine schematische Darstellung des Details B des Ausführungsbeispiels von 1. 1b shows a schematic representation of the detail B of the embodiment of 1 ,

Auf der Ortsbrustseite ist der innere Teil des Bohrlagers 8 (siehe 3a, 3b) ist mit dem Vermessungsrohr 16 verbunden. Im Vermessungsrohr 16 ist eine Messsonde 13 angeordnet, die Messwerte hinsichtlich einer Lage des Vermessungsrohres 16 (und damit letztlich hinsichtlich des Bohrmotors 7 und des Bohrkopfes 2) über Kabel 14 nach übertage überträgt. Das Vermessungsrohr 16 wiederum ist fest mit dem abgewinkelten Bohrmotor 7 verbunden (siehe 1a), so dass sich die Übereinstimmung von Lage des Vermessungsrohres 16 und des Bohrmotors 7 ergibt. Wie auch schon der abgewinkelte Bohrmotor ist auch das Vermessungsrohr mittels einer Zentrierung 20 im Steuerrohr 18 zentriert. Das Steuerrohr 18 ist mit dem nicht rotierenden, äußeren Teil des Bohrlagers 8 an dessen der Ortsbrust zugewandten Seite verbunden. Auf der der Ortsbrust gegenüberliegenden Seite ist der innere Teil des Bohrlagers 8 mit dem Bohrgestänge 6 verbunden, während der äußere Teil des Bohrlagers auf der der Ortsbrust abgewandten Seite mit einem ersten Einzelrohr 4 der zu verlegenden Rohrleitung 3 verbunden ist.On the face side is the inner part of the Bohrlagers 8th (please refer 3a . 3b ) is with the surveying pipe 16 connected. In the survey tube 16 is a measuring probe 13 arranged, the measured values with respect to a position of the surveying pipe 16 (and ultimately with respect to the drill motor 7 and the drill head 2 ) via cable 14 transfers to overground. The surveying pipe 16 turn is stuck with the angled drill motor 7 connected (see 1a ), so that the coincidence of location of the surveying pipe 16 and the drill motor 7 results. Like the angled drill motor, the surveying tube is also centered 20 in the head tube 18 centered. The head tube 18 is with the non-rotating outer part of the drilling journal 8th connected at the side facing the working face. On the opposite side of the working face is the inner part of the Bohrlagers 8th with the drill pipe 6 connected, while the outer part of the Bohrlagers on the side facing away from the working face with a first single tube 4 the pipeline to be laid 3 connected is.

Das Bohrlager 8 zeichnet sich dadurch aus, dass es vom Bohrgestänge 6 eingeleiteten Vorschubkräfte und Drehmomente auf das Vermessungsrohr 16 (und damit auf die mit dem Vermessungsrohr 16 verbundenen Komponenten) weiterleitet, auf das Steuerrohr 18 und die Rohrleitung 3 jedoch nur Axialkräfte (Kräfte, die in Längsrichtung des Bohrgestänges wirken) und keine Drehmomente überträgt.The Bohrlager 8th is characterized by the fact that it is from the drill string 6 introduced feed forces and torques on the surveying pipe 16 (and thus on the with the surveying pipe 16 connected components), on the head tube 18 and the pipeline 3 but only axial forces (forces acting in the longitudinal direction of the drill pipe) and no torque transfers.

Bei der im Vermessungsrohr 16 angeordneten Messsonde 13 handelt es in diesem Ausführungsbeispiel um eine auf dem Prinzip des Kreiselkompass basierenden Messsonde, die zusätzlich über Beschleunigungsmesser und ein elektrisches Lot verfügt. Damit kann eine Richtung (Azimut) als auch eine Neigung (Inklination) des Vermessungsrohrs ebenso wie die Stellung des Knickstücks des abgewinkelten Bohrmotors 7 (die für die Bohrrichtung relevant ist (siehe 2a–2c)) festgestellt werden. Alle Messwerte werden über ein im Inneren des Bohrgestänges 6 nach übertage führendes Kabel 14 übertragen. Alternativen zu einer kabelgebundenen Signalleitung können allerdings ebenfalls eingesetzt werden, sofern die Umstände des Bohr- und Verlegevorgangs solche Alternativen erlauben. Die grundsätzliche Technik einer Bestimmung der Lage des Bohrmotors und des Bohrkopfes ist dem Fachmann beispielsweise vom HDD-Verfahren bekannt, so dass hier nicht weiter auf Details eingegangen werden muss.When in the survey tube 16 arranged measuring probe 13 In this exemplary embodiment, this is a measuring probe based on the gyrocompass principle, which additionally has accelerometers and an electrical solder. Thus, a direction (azimuth) as well as a tilt (inclination) of the surveying tube as well as the position of the buckling piece of the angled drilling motor 7 (which is relevant to the drilling direction (see 2a - 2c )). All readings are taken via an inside of the drill pipe 6 after overpass leading cable 14 transfer. However, alternatives to a wired signal line may also be used, as long as the circumstances of the drilling and laying operation allow such alternatives. The basic technique of determining the position of the drilling motor and the drill head is known to those skilled in the HDD method, for example, so that no further details have to be discussed here.

1c zeigt eine schematische Darstellung des Details C des Ausführungsbeispiels von 1. 1c shows a schematic representation of the detail C of the embodiment of 1 ,

Das Bohrgestänge 6 erstreckt sich durch die Rohrleitung 3 und wird durch eine Zentrierung 20 im Inneren der Rohrleitung 3 geführt. Der Durchmesser der Ortsbrust 19 ist größer als der Außendurchmesser des Rohrleitung 3, so dass sich zwischen dem Boden 10 um das Bohrloch und der Rohrleitung 3 ein Ringraum 11 ergibt, durch den insbesondere mit abgebohrtem Material beladene Bohrflüssigkeit 12 fließen kann.The drill pipe 6 extends through the pipeline 3 and is through a centering 20 inside the pipeline 3 guided. The diameter of the face 19 is larger than the outer diameter of the pipe 3 so that is between the ground 10 around the borehole and the pipeline 3 an annulus 11 results, by the particular loaded with drilled material drilling fluid 12 can flow.

Die Zentrierung 20 ist hier mit Innenrollen 22 versehen, die ein relatives Verdrehen von Bohrgestänge 6 und Zentrierung 20 erlauben, ohne dass dabei nennenswerte Drehmomente involviert wären bzw. übertragen würden. Die Achsen der Innenrollen 22 erstrecken sich parallel zur Längsachse des Bohrgestänges 6. Die Zentrierung weist zudem Außenrollen 21 auf, deren Achsen in der gezeigten Darstellung senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufen, so dass sich eine im Wesentlichen freie Verschiebbarkeit der Zentrierung 20 gegenüber der Rohrleitung 3 in Richtung des Bohrgestänges 6 ergibt.The centering 20 is here with inner rolls 22 provided that a relative twisting of drill pipe 6 and centering 20 allow, without significant torque would be involved or would be transferred. The axes of the inner rollers 22 extend parallel to the longitudinal axis of the drill pipe 6 , The centering also has outer rollers 21 on whose axes are perpendicular to the plane of the drawing in the illustration shown, so that a substantially free displacement of the centering 20 opposite the pipeline 3 in the direction of the drill string 6 results.

Zu einer Fixierung der Zentrierung 20 gegenüber einer Verschiebung in Längsrichtung des Bohrgestänges 6 gegenüber dem Bohrgestänge 6 sind Halteringe 31 vor und hinter der Zentrierung am Bohrgestänge 6 vorgesehen.To a fixation of the centering 20 against a displacement in the longitudinal direction of the drill string 6 opposite the drill pipe 6 are retaining rings 31 in front of and behind the centering on the drill pipe 6 intended.

In einer nicht dargestellten Abwandlung kann wenigstens ein Element (oder Teil-Element), aus dem sich das Bohrgestänge zusammensetzt, in Form eines Schneckenrohrs ausgestaltet sein und/oder wenigstens eine Zentrierung in Form einer Förderschnecke ausgestaltet sein, wobei diese Fördermittel so ausgeführt sind, dass sich bei einer Drehung der Bohrgestänges beim Bohren eine Förderwirkung für in dem Bereich zwischen Rohrleitung und Bohrgestänge befindlicher Bohrflüssigkeit (die mit Boden oder Bohrklein beladen ist) in Richtung übertage ergibt.In a modification, not shown, at least one element (or part-element) of which the drill string is composed may be configured in the form of a screw tube and / or at least one centering may be in the form of a screw conveyor, these conveying means being designed such that During rotation of the drill pipe during drilling, a conveying action for drilling fluid (which is loaded with soil or cuttings) in the area between the pipeline and drill pipe leads in the direction of overground.

1d zeigt eine schematische Darstellung des Details D des Ausführungsbeispiels von 1. 1d shows a schematic representation of the detail D of the embodiment of 1 ,

Dargestellt ist der übertätige Teil der gesamten Anordnung mit der Vorschubvorrichtung 5 und dem Drehmotor 9. Beim Verlegen der Rohrleitung 3 wird die Rohrleitung selbst aus Einzelrohren 4 zusammengesetzt, die sukzessive in das Bohrloch 1 eingebracht werden. Das jeweils letzte Einzelrohr 4 der Rohrleitung 3 ist über eine (ggf. auch mehrere) längenverstellbare Verbindungsvorrichtung 15 mit der Vorschubvorrichtung 5 druckfest (ggf. auch zugfest und/oder verdrehungsfest) verbunden. Dadurch können Vorschubkräfte direkt von der Vorschubvorrichtung 5 auf die Rohrleitung 3 aufgebracht werden. Dies kann z. B. sinnvoll sein, wenn die Reibung im Bohrloch sehr groß ist und zusätzliche Vorschubkräfte erfordert.Shown is the überätige part of the entire arrangement with the feed device 5 and the rotary motor 9 , When laying the pipeline 3 the pipeline itself is made of single pipes 4 assembled, which successively into the borehole 1 be introduced. The last single tube 4 the pipeline 3 is via a (possibly also several) length-adjustable connection device 15 with the feed device 5 pressure-resistant (possibly also resistant to tension and / or torsion-resistant) connected. This allows feed forces directly from the feed device 5 on the pipeline 3 be applied. This can be z. B. be useful if the friction in the borehole is very large and requires additional feed forces.

Die „normalen” Vorschubkräfte für den Bohr- und Verlegevorgang werden jedoch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Vorschubvorrichtung 5 über das Bohrgestänge 6 auf das Bohrlager 8 übertragen. Das Bohrlager 8 leitet die vom Bohrgestänge 6 eingeleiteten Druckkräfte als Druckkräfte auf das Vermessungsrohr 16, den abgewinkelten Bohrmotor 7 und den Bohrkopf 2 sowie auf das Steuerrohr 18 und in Form von Zugkräften auf die Rohrleitung 3 weiter.However, in the present embodiment, the "normal" feed forces for the drilling and laying operation of the feed device 5 over the drill pipe 6 on the borehole 8th transfer. The Bohrlager 8th derives from the drill pipe 6 introduced compressive forces as compressive forces on the surveying pipe 16 , the angled drill motor 7 and the drill head 2 as well as on the head tube 18 and in the form of tensile forces on the pipeline 3 further.

Das Bohrgestänge 6 ist mit dem Drehmotor 9 der Vorschubvorrichtung 5 verbunden. Bei (kontinuierlicher) Rotation des Drehmotors 9 werden Bohrgestänge 6, Vermessungsrohr 16, abgewinkelter Bohrmotor 7 und Bohrkopf 2 ebenfalls (kontinuierlich) gedreht. Bei hinzukommendem Antrieb des abgewinkelten Bohrmotors 7 (der seine Antriebsenergie in dem Fachmann bekannter Weise aus der durch ihn hindurch strömenden Bohrflüssigkeit 12 bezieht) wird zusätzlich der Bohrkopf 2 in Form einer überlagerten Drehbewegung rotiert. Bei gleichzeitigem Vorschub der Bohrgarnitur wird auf diese Weise ein gerades Bohrloch 1 erstellt (siehe 2b). Die Rotation des Bohrmotors 7 mit dem Bohrkopf ist durch die gestrichelte Darstellung in einer anderen Winkelrichtung illustriert.The drill pipe 6 is with the rotary motor 9 the feed device 5 connected. With (continuous) rotation of the rotary motor 9 become drill pipe 6 , Surveying pipe 16 , angled drilling motor 7 and drill head 2 also (continuously) rotated. With additional drive of the angled drilling motor 7 (The his driving energy in the expert known manner from the flowing through him drilling fluid 12 In addition, the drill head 2 rotated in the form of a superimposed rotary motion. With simultaneous advance of the drill set is in this way a straight hole 1 created (see 2 B ). The rotation of the drill motor 7 with the drill head is illustrated by the dashed line in a different angular direction.

Werden Bohrgestänge 6, Vermessungsrohr 16, abgewinkelter Bohrmotor 7 und Bohrkopf 2 von dem Drehmotor 9 der Vorschubvorrichtung 5 in eine bestimmte, durch die Messsonde 13 feststellbare Position gedreht, so wird bei Fortsetzung des Bohrvorgangs ein gekrümmtes Bohrloch entlang der jeweiligen Ausrichtung des Winkelstücks im abgewinkelten Bohrmotor 7 erstellt, wobei dann allerdings das Bohrgestänge 6 nicht mehr gedreht wird und lediglich der Bohrmotor 7 den Bohrkopf 2 antreibt.Be drill pipe 6 , Surveying pipe 16 , angled drilling motor 7 and drill head 2 from the rotary motor 9 the feed device 5 into a particular, through the probe 13 As the lockable position is rotated, as the drilling progresses, a curved borehole will follow the respective orientation of the elbow in the angled drill motor 7 created, but then the drill pipe 6 is no longer rotated and only the drill motor 7 the drill head 2 drives.

Für den Bohrprozess verwendete Bohrflüssigkeit 12 wird durch die Vorschubvorrichtung 5, das Bohrgestänge 6, das Bohrlager 8, das Vermessungsrohr 16 und den abgewinkelten Bohrmotor 7 zum Bohrkopf 2 gepumpt. Dort tritt die Bohrflüssigkeit 12 in das Bohrloch 1 ein (siehe Pfeile 29 in 1a) und vermischt sich mit dem vom Bohrkopf 2 gelösten Boden 10 oder Bohrklein. Die mit Boden 10 und/oder Bohrklein vermischte Bohrflüssigkeit fließt dann durch den Ringraum 11 zwischen Rohrleitung 3 und Bohrloch 1 nach übertage (siehe Pfeile 30).Drilling fluid used for the drilling process 12 is by the feed device 5 , the drill pipe 6 , the Bohrlager 8th , the surveying pipe 16 and the angled drill motor 7 to the drill head 2 pumped. There the drilling fluid enters 12 in the borehole 1 on (see arrows 29 in 1a ) and mixes with the one from the drill bit 2 dissolved soil 10 or cuttings. Those with soil 10 and / or cuttings mixed drilling fluid then flows through the annulus 11 between pipeline 3 and borehole 1 after crossing (see arrows 30 ).

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zentrierung 20 mit einer Dichtung 25 ausgebildet, so dass die Bohrflüssigkeit 12 an einem Eindringen in den Innenraum zwischen Bohrmotor 7 und Steuerrohr 18 bzw. Bohrgestänge 6 und Rohrleitung 3 gehindert wird. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist, dass der dann beispielsweise luftgefüllte Innenraum zwischen Bohrmotor 7 und Steuerrohr 18 bzw. Bohrgestänge 6 und Rohrleitung 3 als Auftriebskörper gegenüber dem mit Bohrflüssigkeit 12 gefüllten Ringraum 11 wirkt und dadurch die Normalkräfte im Bohrloch 1 deutlich reduziert werden. Dies kann wiederum signifikant niedrigere Vorschubkräfte zur Folge haben, so dass sich eine solche Vorgehensweise z. B. besonders in weichen Böden empfiehlt.In the embodiment shown here is the centering 20 with a seal 25 formed, so that the drilling fluid 12 at an intrusion into the interior between drill motor 7 and head tube 18 or drill pipe 6 and piping 3 is prevented. An advantage of this design is that the then, for example, air-filled interior space between the drill motor 7 and head tube 18 or drill pipe 6 and piping 3 as a buoyant body with respect to the drilling fluid 12 filled annulus 11 acts and thereby the normal forces in the borehole 1 be significantly reduced. This can in turn have significantly lower feed forces result, so that such an approach z. B. especially in soft soils recommends.

In einer alternativen (und hier nicht dargestellten) Ausführung fließt die mit Boden 10 und ggf. Bohrklein vermischte Bohrflüssigkeit 12 zusätzlich durch das Innere der Rohrleitung 3 nach übertage. Hierzu sind die Zentrierungen 20 sowie das Bohrlager 8 mit entsprechenden Durchlässen auszubilden. Als vorteilhaft bei dieser Auslegung ist anzusehen, dass dadurch der Druck im Ringraum 11 reduziert wird und somit Ausbrüche der Bohrflüssigkeit 12 zur Tagesoberfläche („Ausbläser” gennant) besser vermieden werden können. Diese Ausführungsvariante erscheint insbesondere für tonige Böden angeraten.In an alternative (and not shown) execution flows with the bottom 10 and possibly cuttings mixed drilling fluid 12 additionally through the interior of the pipeline 3 after crossing. These are the centerings 20 as well as the drill bearing 8th with appropriate passages form. As advantageous in this interpretation is to be considered that thereby the pressure in the annulus 11 is reduced and thus outbreaks of drilling fluid 12 to the surface of the day (called "Ausbläser") can be better avoided. This variant appears advisable especially for clayey soils.

In einer Abwandlung des hier diskutierten Ausführungsbeispiels ist alternativ und/oder ergänzend zu dem im Inneren des Bohrlochs vorgesehenen Bohrlagers ein entsprechendes Bohrlager im Bereich der Vorschubvorrichtung vorgesehen, genauer zwischen dem jeweils letzten Einzelrohr und der Verbindungsvorrichtung, so dass auch über dieses Bohrlager eine Druckkraft vom Bohrgestänge auf die Rohrleitung eingeleitet werden kann.In a modification of the embodiment discussed here, as an alternative and / or in addition to the drilling borehole provided in the borehole, a corresponding borehole is provided in the area of the advancing device, more precisely between the respectively last single pipe and the connecting device, so that also via this borehole a pressure force from the drill pipe can be introduced to the pipeline.

2a–2c zeigen schematische Illustrationen von Aspekten eines Bohr- und Verlegevorgangs, insbesondere der Richtungssteuerung der Bohr- und Verlegevorgangs. 2a - 2c show schematic illustrations of aspects of a drilling and laying operation, in particular the direction control of the drilling and laying operation.

In 2a ist dargestellt, wie ein in diesem Beispiel nach oben gekrümmter Bohrlochabschnitt im Anschluss an einen geraden Bohrlochabschnitt erstellt wird. Zur Erstellung des gekrümmten Bohrlochabschnitts wird die Arbeitsrichtung des Bohrkopfs 2 wie oben beschrieben in einer bestimmten Position fixiert. Bei Fortführung des Bohrvorgangs (d. h. der Bohrkopf 2 wird weiter vom Bohrmotor 7 um seine Achse rotiert) wird nun ein gekrümmtes Bohrloch 1 erstellt.In 2a FIG. 5 illustrates how a downhole curved section in this example is created following a straight borehole section. To create the curved borehole section becomes the working direction of the drill head 2 fixed in a certain position as described above. Continuing the drilling operation (ie the drill head 2 will continue from the drill motor 7 rotated around its axis) is now a curved hole 1 created.

In 2b ist gezeigt, wie der Bohr- und Verlegevorgang in einem planmäßig geraden Bohrlochabschnitt erfolgt. Dazu wird der Bohrkopf 2 nicht nur um seine eigene Achse rotiert, sondern durch Drehung des (nicht dargestellten) Bohrgestänges 6 mit den damit verbundenen Komponenten zusätzlich auch um die Achse des Bohrgestänges 6 bzw. der Rohrleitung 3. Dadurch wird permanent die Arbeitsrichtung des Bohrkopfs 2 geändert, wodurch im Endeffekt ein gerader Bohrlochabschnitt erstellt wird.In 2 B is shown as the drilling and laying process in a straight plan Borehole section takes place. This is the drill head 2 not only rotated about its own axis, but by rotation of the (not shown) drill string 6 with the associated components in addition to the axis of the drill string 6 or the pipeline 3 , As a result, the working direction of the drill head becomes permanent 2 changed, creating in the end a straight borehole section.

In 2c wird im Grunde der gleiche Vorgang wie in 2a dargestellt, jedoch wird das Bohrloch 1 hier mit einer Krümmung nach unten ausgeführt.In 2c is basically the same process as in 2a shown, however, the borehole 1 executed here with a curvature down.

3a zeigt eine schematische Detaildarstellung der Bohrlagers eines Ausführungsbeispiels, während 3b eine schematische Detaildarstellung des Bohrlagers eines abgewandelten Ausführungsbeispiels zeigt. 3a shows a schematic detail of the drill bearing of an embodiment, while 3b a schematic detail of the drilling of a modified embodiment shows.

Zu erkennen sind in 3a die eigentlichen Lager 28, die den im Betrieb sich drehenden bzw. gedrehten inneren Teil des Bohrlagers 8 vom nicht-drehenden äußeren Teil des Bohrlagers 8 trennen und dabei gleichzeitig die Übertragung großer Axialkräfte (ca. 500–2500 kN) vom inneren auf den äußeren Teil des Bohrlagers 8 ermöglichen. Zum Schutz der Lager 28 sind entsprechende Dichtungen 23 vorgesehen.To recognize are in 3a the actual bearings 28 , which are the rotating or rotated during operation inner part of the Bohrlagers 8th from the non-rotating outer part of the Bohrlagers 8th while transferring large axial forces (approximately 500-2500 kN) from the inner to the outer part of the drill bearing 8th enable. To protect the bearings 28 are appropriate seals 23 intended.

Der äußere Teil des Bohrlagers 8 wird hier mittels Schraubverbindungen 27 (z. B. Madenschrauben) mit dem Steuerrohr 18 sowie dem ersten Einzelrohr 4 der Rohrleitung 3 verbunden. Alternative Verbindungsarten – z. B. mittels Schweißverbindungen – sind möglich, haben aber möglicherweise wie im Fall des Schweißen Nachteile einer Wärmeeinwirkung auf das Bohrlager 8 während der Montage und/oder einer schwierigeren Demontage im Vergleich zu Schraubverbindungen 27. Neben der kraft- und formschlüssigen Schraubverbindung kann unter Umständen auch eine rein formschlüssige Verbindung erreicht werden, beispielsweise durch Hinterschneidungen.The outer part of the Bohrlagers 8th is here by means of screw 27 (eg grub screws) with the head tube 18 as well as the first single pipe 4 the pipeline 3 connected. Alternative connection types - eg. B. by means of welded joints - are possible, but may have, as in the case of welding disadvantages of heat on the Bohrlager 8th during assembly and / or a more difficult disassembly compared to screwed connections 27 , In addition to the non-positive and positive threaded connection may also be a purely positive connection can be achieved, for example by undercuts.

In 3b wird der Einsatz von Aufdoppelungen 26 gezeigt. Diese Aufdoppelungen 26 ermöglichen es, ein Bohrlager 8 für unterschiedliche Durchmesser von Steuerrohren 18 und Rohrleitungen 3 zu verwenden. Dies hat erhebliche wirtschaftliche Vorteile, da derartige Aufdoppelungen 26 (im Gegensatz zu dem Rest des Bohrlagers 8) sehr kostengünstig herzustellen sind.In 3b becomes the use of doubling 26 shown. These doublings 26 allow it to be a drill bearing 8th for different diameters of control tubes 18 and piping 3 to use. This has significant economic benefits since such doublings 26 (unlike the rest of the drilling camp 8th ) are very inexpensive to manufacture.

Die Verbindung von Bohrlager 8 mit dem Vermessungsrohr 16 und dem Bohrgestänge 6 erfolgt über typische Gewinde, die auch ansonsten im Bohrbereich z. B. zur Verbindung einzelnen Elemente eines Bohrgestänges oder eines Anschlusses eines Bohrmotors bekannt und verbreitet sind. Allerdings sind alternative Verbindungen ohne weiteres möglich, sofern die relevanten technischen Anforderungen erfüllt werden.The connection of drilling bearings 8th with the surveying pipe 16 and the drill pipe 6 via typical thread, which otherwise also in the drilling area z. B. for connecting individual elements of a drill pipe or a connection of a drilling motor known and common. However, alternative connections are readily possible provided the relevant technical requirements are met.

4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens im Fall, dass ein Bohrlager zwischen Bohrmotor und Bohrgestänge vorgesehen ist. 4 shows a schematic flow diagram of an embodiment of a method according to the invention in the case that a drill bearing between the drill motor and drill pipe is provided.

In Schritt 101 wird ein Bohrgestänge mit einem gegenüber der Längsachse des Bohrgestänges abgewinkelten oder abwinkelbaren Bohrmotor mit einem Bohrkopf gekoppelt, wobei diese Koppelung eine mittelbare Koppelung ist, die durch ein Koppeln des Bohrmotors mit einem Bohrlager und ein Koppeln des Bohrlagers mit dem Bohrgestänge zur Weiterleitung eines Drehmoments und einer Druckkraft sowie ggf. einer Zugkraft erstellt wird.In step 101 a drill pipe with a relative to the longitudinal axis of the drill string angled or angled drill motor coupled to a drill head, said coupling is an indirect coupling, by coupling the drill motor with a Bohrlager and coupling the Bohrlagers with the drill pipe for transmitting a torque and a Compressive force and possibly a tensile force is created.

Alternativ kann das Bohrgestänge auch ohne Zwischenschaltung mit dem Bohrmotor gekoppelt werden, wobei dann das Bohrlager auf der Seite des Bohrgestänges in Richtung einer Vorschubvorrichtung vorgesehen wird. Es zudem möglich, beide Alternativen miteinander zu kombinieren.Alternatively, the drill pipe can be coupled to the drill motor without any intermediate connection, in which case the drill bearing is provided on the side of the drill pipe in the direction of a feed device. It is also possible to combine both alternatives.

In Schritt 102 wird ein Steuerrohr vorgesehen, das den Bohrmotor mit dem Bohrkopf umschließt, wobei sich der Bohrkopf im Betrieb in Richtung der Ortsbrust aus dem Steuerrohr erstreckt.In step 102 a control tube is provided which surrounds the drill motor with the drill head, wherein the drill head extends in operation in the direction of the working face of the head tube.

In Schritt 103 wird das Bohrlager mit der zu verlegenden Rohrleitung und dem Steuerrohr verbunden. Im Fall dieses Ausführungsbeispiels, bei dem das Bohrgestänge und der Bohrmotor mittelbar unter Einfügung des Bohrlagers miteinander gekoppelt werden, wird das Steuerrohr auf der ortsbrustseitigen Seite des Bohrlagers mit diesem verbunden, wobei die Rohrleitung (genauer das erste Einzelrohr der zusammenzusetzenden und zu verlegenden Rohrleitung) mit dem Bohrlager auf der gegenüberliegenden Seite verbunden wird. Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass im Bereich des Bohrlagers das Steuerrohr und die Rohrleitung aneinander stoßen und miteinander fluchten, wenn das Bohrlager an den jeweiligen Innenseiten mit dem Steuerrohr und der Rohrleitung mit diesen verbunden wird. Andere Ausführungen sind allerdings ebenfalls möglich.In step 103 The drill bearing is connected to the pipeline to be laid and the head tube. In the case of this embodiment, in which the drill pipe and the drill motor are indirectly coupled with the insertion of the Bohrlagers, the control tube is connected to the local side of the Bohrlagers this with the pipeline (more precisely, the first single pipe to be assembled and laid pipeline) with is connected to the drill bearing on the opposite side. In this case, provision is made in particular for the control tube and the pipe to abut each other in the area of the drilling journal and to be aligned with one another when the drilling journal is connected to the respective inner sides with the head tube and the pipeline. Other versions are also possible.

Erfolgt die Kopplung von Bohrmotor und Bohrgestänge direkt, ist also das Bohrlager im Bereich der Vorschubvorrichtung (und des Drehmotors) vorgesehen, ergibt sich die Verbindung von Steuerrohr und Bohrlager mittelbar durch die Verbindung von Bohrlager und Rohrleitung und eine Verbindung von Rohrleitung und Steuerrohr.If the coupling of drill motor and drill string directly, so the Bohrlager in the field of feed device (and the rotary motor) is provided, the connection of the control tube and drill bearing results indirectly through the connection of drilling and pipe and a connection of pipe and head tube.

Es sei darauf hingewiesen, dass eine „direkte Kopplung” von Bohrmotor und Bohrgestänge nicht das Vorsehen eines Vermessungsrohrs (wie oben diskutiert) zwischen Bohrmotor und Bohrgestänge ausschließt, entsprechend kann auch beim „mittelbaren Koppeln” der Bohrmotor mit einem Vermessungsrohr versehen sein. Vorteilhafterweise wird ein Vermessungsrohr wie diskutiert oder eine andere Lagebestimmungseinheit am Bohrmotor vorgesehen.It should be noted that a "direct coupling" of the drill motor and drill pipe does not provide for the provision of a survey pipe (as discussed above) between the drill motor and drill pipe excludes, accordingly, the drill motor can also be provided with a surveying pipe in the "indirect coupling". Advantageously, a surveying pipe as discussed or another position determining unit is provided on the drilling motor.

Für ein planmäßig gerades Verlegen der Rohrleitung umfasst das Verfahren in Schritt 104 ein Drehen des Bohrgestänges zur Rotation des Bohrmotors mit dem Bohrkopf und Drehen des Bohrkopfes um dessen Längsachse mit dem Bohrmotor unabhängig von einer Rotation des Bohrgestänges.For straightforward routing of the pipeline, the procedure in step 104 rotating the drill string to rotate the drill motor with the drill head and rotating the drill head about its longitudinal axis with the drill motor independent of rotation of the drill string.

Für ein gekrümmtes Verlegen der Rohrleitung umfasst das Verfahren in Schritt 105 ein Drehen des Bohrgestänges, bis eine Lagebestimmungseinheit des Bohrmotors eine Position angibt, bei der der Bohrmotor in Richtung der Krümmung abgewinkelt oder abwinkelbar ist, und in Schritt 106 ein Drehen des Bohrkopfes um dessen Längsachse mit dem abgewinkelten Bohrmotor.For a curved laying of the pipeline, the procedure in step 105 rotating the drill string until a position determining unit of the drilling motor indicates a position at which the drilling motor is angled or bendable in the direction of the curvature, and in step 106 a rotation of the drill head about its longitudinal axis with the angled drill motor.

Beim Verlegen der Rohrleitung (also während der Schritte 104 bzw. 105 und 106) wird durch das Bohrgestänge eine in Richtung der Längsachse des Bohrgestänges wirkende Druckkraft auf das Bohrlager ausgeübt, die durch das Bohrlager als eine in einer Längsrichtung der Rohrleitung wirkende Zug- und/oder Druckkraft auf die Rohrleitung und als eine in Längsrichtung des Steuerrohrs wirkende Druckkraft weitergegeben wird.When laying the pipeline (ie during the steps 104 respectively. 105 and 106 ) is exerted by the drill string acting in the direction of the longitudinal axis of the drill string pressure force on the Bohrlager passed through the Bohrlager as acting in a longitudinal direction of the pipe tensile and / or compressive force on the pipe and as acting in the longitudinal direction of the control tube compressive force becomes.

Es ist zu bemerken, dass die Reihenfolge der Schritte 101, 102 und 103 auch variiert werden kann.It should be noted that the order of steps 101 . 102 and 103 also can be varied.

Eine Implementierung der Erfindung sieht ein Verfahren zur Verlegung einer Rohrleitung in einem Bohrloch vor, wobei das Bohrloch 1 von einem steuerbaren Bohrkopf 2 erstellt wird und der Bohrkopf 2 einen größeren Durchmesser aufweist als die Rohrleitung 3 und die jeweilige Position des Bohrkopfs 2 im Boden 10 mittels einer in einem Vermessungsrohr 16 angeordneten Messsonde 13 ermittelt und über mindestens ein Kabel 14 nach übertage übertragen wird, der Bohrvorgang zur Erstellung des Bohrlochs 1 und der Verlegevorgang zur Verlegung der Rohrleitung 3 in dem Bohrloch 1 gleichzeitig stattfinden, die Rohrleitung 3 während des Bohr- und Verlegevorgangs sukzessive aus Einzelrohren 4 zusammengesetzt wird, die für den Bohr- und Verlegevorgang erforderliche Vorschubkraft von einer Vorschubvorrichtung 5 erzeugt und über ein Bohrgestänge 6 auf ein Bohrlager 8 und vom Bohrlager 8 sowohl über das Vermessungsrohr 16 und den abgewinkelten Bohrmotor 7 auf den Bohrkopf 2 als auch auf das Steuerrohr 18 und die Rohrleitung 3 übertragen wird, das für den Bohrvorgang erforderliche Drehmoment von dem abgewinkelten Bohrmotor 7 erzeugt und auf den Bohrkopf 2 übertragen wird, die Steuerung des Bohrkopfs 2 über einen auf der Vorschubvorrichtung 5 befindlichen Drehmotor 9 vorgenommen und die Drehbewegungen des Drehmotors 9 über das Bohrgestänge 6, das Vermessungsrohr 16 und den abgewinkelten Bohrmotor 7 auf den Bohrkopf 2 übertragen werden, die für den Bohrvorgang erforderliche Bohrflüssigkeit 12 durch das Bohrgestänge 6 und den Bohrmotor 7 zum Bohrkopf 2 gepumpt wird und der während des Bohrvorgangs von dem Bohrkopf 2 gelöste Boden 10 hydraulisch von der Bohrflüssigkeit 12 durch den Ringraum 11 aus dem Bohrloch 1 gefördert wird, wobei, nachdem der Bohrkopf 2 den Zielpunkt 17 erreicht hat, das Bohrlager 8, das Steuerrohr 18, das Vermessungsrohr 16, der abgewinkelte Bohrmotor 7 und der Bohrkopf 2 von der Rohrleitung 3 getrennt werden und das Bohrgestänge 6 von der Vorschubvorrichtung 5 aus der Rohrleitung 3 herausgezogen wird.An implementation of the invention provides a method for laying a pipeline in a wellbore, wherein the wellbore 1 from a controllable drill head 2 is created and the drill head 2 has a larger diameter than the pipe 3 and the respective position of the drill head 2 in the ground 10 by means of a in a surveying pipe 16 arranged measuring probe 13 determined and via at least one cable 14 is transferred to overground, the drilling process to create the borehole 1 and the laying process for laying the pipeline 3 in the borehole 1 take place simultaneously, the pipeline 3 during the drilling and laying process successively from single tubes 4 is assembled, the required for the drilling and laying process feed force from a feed device 5 generated and via a drill pipe 6 on a drilling storage 8th and from the Bohrlager 8th both over the survey tube 16 and the angled drill motor 7 on the drill head 2 as well as on the head tube 18 and the pipeline 3 is transferred, the torque required for the drilling operation of the angled drill motor 7 generated and on the drill head 2 is transmitted, the control of the drill head 2 over one on the feed device 5 located rotary motor 9 made and the rotational movements of the rotary motor 9 over the drill pipe 6 , the surveying pipe 16 and the angled drill motor 7 on the drill head 2 be transferred, the drilling fluid required for the drilling process 12 through the drill pipe 6 and the drill motor 7 to the drill head 2 is pumped and the while the drilling of the drill head 2 dissolved soil 10 hydraulically from the drilling fluid 12 through the annulus 11 from the borehole 1 being promoted, being, after the drill head 2 the destination point 17 has reached the Bohrlager 8th , the head tube 18 , the surveying pipe 16 , the angled drill motor 7 and the drill head 2 from the pipeline 3 be disconnected and the drill pipe 6 from the feed device 5 from the pipeline 3 is pulled out.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Bohrlochwell
22: Bohrkopfwellhead
33: Rohrleitungpipeline
44: EinzelrohrSingle tube
55: Vorschubvorrichtungfeed device
66: Bohrgestängedrill pipe
77: Bohrmotordrill motor
88th: BohrlagerBohrlager
99: Drehmotorrotary engine
1010: Bodenground
1111: Ringraumannulus
1212: Bohrflüssigkeitdrilling fluid
1313: Messsondeprobe
1414: Kabelelectric wire
1515: Verbindungsvorrichtungconnecting device
1616: Vermessungsrohrsurveying pipe
1717: Durchlasspassage
1818: Steuerrohrhead tube
1919: Ortsbrustworking face
2020: Zentrierungcentering
2121: Außenrolleouter roller
2222: Innenrolleinner roller
2323: Dichtungpoetry
2424: Steuerringcontrol ring
2525: Dichtungpoetry
2626: Aufdoppelungdoubling
2727: Schraubverbindungscrew
2828: Lagercamp
2929: Austritt von BohrflüssigkeitOutflow of drilling fluid
3030: Ablauf von BohrflüssigkeitDrainage of drilling fluid
3131: Halteringretaining ring
101101: Koppeln von Bohrgestänge und BohrmotorCoupling of drill string and drill motor
102102: Vorsehen eines SteuerrohrsProvide a head tube
103103: Verbinden eines Bohrlagers mit Rohrleitung und SteuerrohrConnecting a Bohrlagers with piping and head tube
104104: Drehen von Bohrgestänge und BohrkopfTurning drill pipe and drill head
105105: Positionsdrehen des BohrgestängesPosition turning of the drill string
106106: Drehen des BohrkopfesTurning the drill head

Claims

Device for laying a pipeline ( 3 ) in a borehole ( 1 ), with: a drill bearing ( 8th ) with a drill string ( 6 ) for receiving one in the direction of a longitudinal axis of the drill string ( 6 ) acting compressive force and with the pipeline ( 3 ) for passing the compressive force as in the longitudinal direction of the pipeline ( 3 ) acting tensile and / or compressive force is connected, one with respect to the longitudinal axis of the drill string ( 6 ) angled or bendable drill motor ( 7 ) for a drill head ( 2 ), for a drive of the drill head ( 2 ) independent of a rotation of the drill string ( 6 ), a position determination unit ( 16 . 13 ) for determining and transmitting a rotational position of the angled drilling motor ( 7 ), and a head tube ( 18 ), which the drill motor ( 7 ) at least partially surrounds, wherein the drill head ( 2 ) in operation in the direction of a working face ( 19 ) from the head tube ( 24 ).

Device according to claim 1, wherein the control tube ( 18 ) in one of the face ( 19 ) facing portion of its outside with a control ring ( 24 ) in support of following a curvature of the borehole ( 1 ) through the head tube ( 18 ), in particular with a control ring ( 24 ) with a cross section in the form of a triangle whose base side on the outside of the head tube ( 18 ) is applied, preferably the tip of the triangle over one of the working face ( 19 ) facing away from half of the base of the triangle is arranged.

Device according to claim 1, wherein the control tube ( 18 ) opposite the working face ( 19 ) is provided with a seal through which the drill head ( 2 ) or the drill motor ( 7 ), wherein the seal with an eccentric opening for drill head ( 2 ) or drill motor ( 7 ) and for rotation relative to the head tube ( 18 ) and / or wherein the seal deformable for receiving the movement of drill head ( 2 ) or drill motor ( 7 ) is designed in operation.

Apparatus according to claim 3, wherein the device for pressurizing the interior of the control tube ( 18 ) is configured, in particular by a liquid.

Device according to one of the preceding claims, further comprising a flushing element for discharging into the control tube ( 18 ) drilled material, wherein the flushing element in particular for the use of drilling fluid ( 12 ), wherein preferably the flushing element in the region of a of the working face ( 19 ) facing away from the end of the control tube ( 24 ) is arranged and in the direction of the working face ( 19 ) acts and / or the flushing element in the region of the drill head ( 2 ) and from the working face ( 19 ) away, the control tube ( 18 ) at one of the working face ( 19 ) acting away flushing element particularly preferably in one of the working face ( 19 ) remote area discharge openings ( 17 ) having.

Device according to one of the preceding claims, wherein the drill bearing ( 6 ) one or more doublings ( 26 ) for adjusting the outer diameter of the Bohrlagers ( 6 ) to a diameter of the pipeline ( 3 ) having.

Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the apparatus is for discharging drilling fluid laden with debris ( 12 ) through a gap ( 11 ) between the borehole ( 1 ) and an outside of the pipeline ( 3 ) and / or through a space between drill pipe ( 6 ) and an inside of the pipeline ( 3 ) is configured.

Device according to one of the preceding claims, with one or more centerings ( 20 ) for the drill motor ( 7 ), the orientation unit ( 16 ) and / or one or more elements of the drill string ( 6 ) in the head tube ( 18 ) and / or in the pipeline ( 3 ), wherein the maximum outer diameter of the one or more centerings ( 20 ) is preferably 1 to 10 mm smaller than the respective minimum inner diameter of the control tube ( 18 ) or the pipeline ( 3 ).

Apparatus according to claim 8, further comprising the drill pipe (10). 6 ), whereby the drill string ( 6 ) with at least two retaining rings ( 31 ) for positioning a centering ( 20 ) on the drill string ( 6 ) is provided.

Device according to one of claims 8 or 9, wherein at least one centering ( 20 ) for rotating the centering ( 20 ) about a longitudinal axis of the drill string ( 6 ) relative to the drilling motor ( 7 ), the orientation unit ( 16 ) or the drill string ( 6 ) and for moving the centering ( 20 ) along the longitudinal axis of the drill string ( 6 ) relative to the pipeline ( 3 ), wherein the centering ( 20 ) preferably roles ( 22 ) on its inside, whose axes are parallel to the longitudinal axis of the drill string ( 6 ), and roles ( 21 ) on its outside, whose axes are in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the drill string ( 6 ) are aligned.

Device according to one of the preceding claims, further comprising the drill string ( 6 ), the apparatus for discharging drilling fluid laden with debris ( 12 ) through a space between drill pipe ( 6 ) and an inside of the pipeline ( 3 ) is configured, wherein the drill string ( 6 ) is at least partially designed as a screw tube and / or the device with a centering ( 20 ) is understood, which is designed as a screw conveyor.

Device according to one of the preceding claims, wherein the drill bearing ( 6 ) in operation as a connecting element for the head tube ( 18 ) and the pipeline ( 3 ) in the region of a beginning of a drill string and / or as a pushing element for already laid pipe elements ( 4 ) between one end of the last laid pipe element ( 4 ) and a feed device ( 5 ) is provided.

Method for laying a pipeline ( 3 ) in a borehole ( 1 ), with the steps: Pairing ( 101 ) of a drill string ( 6 ) with respect to the longitudinal axis of the drill string ( 6 ) angled or bendable drill motor ( 7 ) with a drill head ( 2 ), the coupling ( 101 ) an indirect coupling via a drill bearing ( 8th ) and / or a coupling without the interposition of a Bohrlagers ( 8th ), providing ( 102 ) of a head tube ( 18 ), which the drill motor ( 7 ) at least partially surrounds, wherein the drill head ( 2 ) in operation in the direction of the working face ( 19 ) from the head tube ( 18 ), connect ( 103 ) of the Bohrlager ( 8th ) with the pipeline to be laid ( 3 ) and the head tube ( 18 ), in the case of only indirect coupling ( 101 ) of drill string ( 6 ) and drilling motor ( 7 ) the head tube ( 18 ) and the pipeline ( 3 ) on opposite sides of the drill bearing ( 8th ) are connected to this and otherwise the head tube ( 18 ) indirectly via the pipeline ( 3 ) with the Bohrlager ( 8th ), the procedure for straightforward routing of the pipeline ( 3 ) includes: turning ( 104 ) of the drill string ( 6 ) for rotation of the drilling motor ( 7 ) with the drill head ( 2 ) and turning ( 104 ) of the drill head ( 2 ) about its longitudinal axis with the drill motor ( 7 ) independent of a rotation of the drill string ( 6 ), and wherein the method for a curved laying of the pipeline ( 3 ) includes: turning ( 105 ) of the drill string ( 6 ) until a position determination unit ( 13 . 16 ) of the drill motor ( 7 ) indicates a position at which the drilling motor ( 7 ) angled or bendable in the direction of the curvature, turning ( 106 ) of the drill head ( 2 ) about its longitudinal axis with the angled drill motor ( 7 ), whereby when laying the pipeline ( 3 ) through the drill string ( 6 ) one in the direction of the longitudinal axis of the drill string ( 6 ) acting pressure force on the Bohrlager ( 8th ) passing through the borehole ( 8th ) as one in a longitudinal direction of the pipeline ( 3 ) acting tensile and / or compressive force on the pipeline ( 3 ) and as a longitudinal direction of the head tube ( 18 ) acting pressure force is passed.