DE102010027065A1

DE102010027065A1 - Drill pipe for a drilling device for executing horizontal bores

Info

Publication number: DE102010027065A1
Application number: DE102010027065A
Authority: DE
Inventors: Alex Brunschwiler
Original assignee: BRUNSCHWILER AG
Current assignee: BRUNSCHWILER AG
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2011-02-10
Also published as: CH701512A2; CH701488A1; AT508616B1; AT508616A2; AT508616A3; CH701512B1

Abstract

Das Bohrrohr (1) ist für eine Bohrvorrichtung zum Ausführen von Horizontalbohrungen ausgebildet und umfasst einen vergleichsweise leichten Rohrkörper (3) aus einem Faser-Verbund-Kunststoff. Der Rohrkörper (3) hat trotz hoher Torsionssteifigkeit eine relativ grosse Biegeelastizität. Mehrere Bohrrohre (1) können mittels an deren Enden ausgebildeter Kupplungselemente (5a, 5b) zu einem Bohrgestänge zusammengesetzt werden. Die strömungsgünstige Ausbildung der Kupplungselemente (5a, 5b) und die vergleichsweise grossen Innendurchmesser der Rohrkörper (3) ermöglichen selbst bei Bohrrohren (1) mit kleinen Aussendurchmessern die Durchleitung von Druckluft ohne starken Druckabfall.The drill pipe (1) is designed for a drilling device for carrying out horizontal bores and comprises a comparatively light pipe body (3) made of a fiber-composite plastic. The tubular body (3) has a relatively high bending elasticity despite high torsional rigidity. Several drill pipes (1) can be assembled to form a drill pipe by means of coupling elements (5a, 5b) formed at their ends. The aerodynamic design of the coupling elements (5a, 5b) and the comparatively large inner diameter of the tubular body (3) allow even with drill pipes (1) with small outside diameters, the passage of compressed air without heavy pressure drop.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Bohrrohr für eine Bohrvorrichtung, die zum Ausführen von Horizontalbohrungen ausgebildet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bohrrohrs gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 13.object The invention is a drill pipe for a drilling device for performing horizontal drilling is formed, and a method for producing such Drill pipe according to the Preamble of the claims 1 and 13.

Zum Verlegen von Leitungen im Erdreich werden heute zunehmend grabenlose Techniken eingesetzt. Im Vergleich zur herkömmlichen Aushebung von Gräben entstehen dabei keine Landschaftsschäden. Gebäude, Bahnlinien, Strassen, Gewässer oder andere Hindernisse werden dabei von einem steuerbaren Bohrkopf bzw. Bohrmeissel einer sogenannten Horizontalbohranlage unterquert bzw. umfahren. Der Bohrkopf ist am vorderen Ende eines Bohrgestänges angeordnet. Dieses umfasst mehrere mittels Gewindekupplungen miteinander verschraubte Bohrstangen bzw. Bohrrohre. Das hintere Ende des Bohrgestänges wird von einer an einem Rahmen befestigten Bohrmaschine angetrieben, wobei der Bohrdrehsinn dem Anzugsdrehsinn der Bohrstangengewinde entspricht. Der Antrieb des Bohrmeissels erfolgt in der Regel pneumatisch, wobei von einem Kompressor am hinteren Ende des Bohrgestänges Druckluft in die zusammengeschraubten Bohrrohre eingespeist und zum Bohrmeissel geführt wird. Bei Bohrungen in einem verdichtbaren bzw. komprimierbaren Medium wie z. B. Erde, Sandstein oder Seekreide können Bohrvorrichtungen eingesetzt werden, die das Medium beim Vortreiben des Bohrkopfs lediglich verdrängen. Solche Bohrvorrichtungen sind in der Regel für Trockenbohrungen ohne Spülflüssigkeit ausgebildet. Es sind auch andere Bohrvorrichtungen bekannt, bei denen das Medium durch den Bohrkopf ausgebrochen und beispielsweise mittels Wasser oder Druckluft oder anderen Mitteln nach aussen gespült bzw. gefördert wird. Beim Vortrieb des Bohrgestänges wird jeweils an dessen Ende ein weiteres Bohrrohr angeschraubt, sobald die vorangehende Vortriebslänge der Länge eines Bohrrohrs entspricht. Herkömmlich sind die Bohrrohre aus Stahl gefertigt und entsprechend unhandlich und schwer. Sie umfassen jeweils am einen Ende eine Gewindehülse mit einem Innengewinde und am anderen Ende einen Gewindezapfen mit einem Aussengewinde, wobei diese Gewinde genormte American Petroleum Institut- bzw. kurz API-Gewinde sind. Es ist bekannt, solche Gewindekupplungen direkt einstückig an einem Rohrstück auszubilden oder durch Schweissen, unter anderem durch Reibschweissen, mit dem Rohrstück zu verbinden. Zum Befestigen eines zusätzlichen Bohrrohrs am Bohrgestänge kann das Bohrgestänge z. B. mittels eines Gabelschlüssels am Gerüst der Bohrmaschine festgehalten werden, während durch die Rotationsbewegung der Bohrmaschine das zusätzliche Bohrrohr festgeschraubt wird.To the Laying pipes underground are becoming increasingly trenchless Techniques used. Compared to the conventional excavation of trenches arise no landscape damage. Building, Railway lines, roads, waters or other obstacles are from a controllable drill head or Bohrmeissel a so-called horizontal drilling rig under or drive around. The drill head is arranged at the front end of a drill pipe. This includes several screwed together by means of threaded couplings Boring bars or drill pipes. The rear end of the drill pipe is driven by a drilling machine attached to a frame, wherein the Bohrdrehsinn the tightening direction of the Bohrstangengewinde equivalent. The drive of the drill bit is usually pneumatic, being compressed air from a compressor at the rear end of the drill string fed into the screwed together drill pipes and the drill bit guided becomes. When drilling in a compressible or compressible Medium such. Soils, sandstone or crayfish can drilling devices are used, which the medium while driving the drill head just displace. Such drilling devices are usually for dry drilling without rinsing liquid educated. There are also other drilling devices are known in which the medium broke through the drill head and, for example by means of Water or compressed air or other means flushed or promoted to the outside. When propulsion of the drill string is each screwed at the end of another drill pipe, as soon as the preceding propulsion length the length a drill pipe corresponds. conventional the drill pipes are made of steel and accordingly unwieldy and heavy. They each comprise a threaded sleeve at one end an internal thread and at the other end a threaded pin with a External thread, these threads standardized American Petroleum Institute or short API threads are. It is known such threaded couplings directly in one piece on a pipe section or by welding, inter alia by friction welding, with the pipe section connect to. To attach an additional drill pipe to the drill pipe can the drill pipe z. B. by means of a fork wrench on the scaffolding of Drill be detained while rotating the drill the additional Drill pipe is screwed.

Herkömmliche Bohrrohre aus Stahl sind schwer und haben relativ grosse Wandstärken und demzufolge relativ geringe freie Innenquerschnittsflächen. Sie lassen sich nur geringfügig elastisch verformen bzw. biegen. Die minimalen Krümmungsradien beim Bohren liegen in der Grössenordnung von etwa 25 m. Wirken grössere Biegemomente auf ein Bohrrohr aus Stahl, so können zwar die minimalen Krümmungsradien weiter bis auf 15 m reduziert werden, jedoch werden dabei die Bohrrohre in der Regel auch plastisch verformt. Entsprechend niedrig sind die Standzeiten bei solchen Einsatzbedingungen.conventional Drill pipes made of steel are heavy and have relatively large wall thicknesses and consequently relatively small free internal cross-sectional areas. They are only slightly elastic deform or bend. The minimum radii of curvature are during drilling in the order of magnitude from about 25 m. Work bigger ones Bending moments on a drill pipe made of steel, so while the minimum radii of curvature can be further reduced to 15 m, but this will be the drill pipes usually also plastically deformed. Correspondingly low the service life under such conditions of use.

Trockenbohrungen mit kleinen Bohrlochdurchmessern von z. B. 5 cm können oft in einem einzigen Durchgang erstellt werden. Zur Erstellung von Bohrlöchern mit grösseren Durchmessern wird in der Regel eine Pilotbohrung mit einem kleinen Bohrlochdurchmesser durchgeführt. Vor dem Zurückziehen des Bohrgestänges wird der Bohrmeissel durch ein Räum- oder Verdrängungswerkzeug ersetzt. Beim Rückzug des Bohrgestänges weitet das Verdrängungswerkzeug das Bohrloch auf den gewünschten Durchmesser auf. Der Drehsinn beim Zurückziehen ist in der Regel gleich wie bei Vortrieb. Das Verdrängungswerkzeug kann ebenfalls durch Druckluft angetrieben werden. Bohrrohre, die für Trockenbohrungen ausgelegt sind und in Verbindung mit Bohrmeisseln eingesetzt werden, die nach dem Verdrängungsprinzip arbeiten, haben in der Regel Aussendurchmesser im Bereich von etwas weniger als 5 cm bis etwa 30 cm. Bohrrohre mit kleinen Innendurchmessern verursachen mit zunehmender Länge einen relativ grossen Druckabfall der zum Antrieb des Bohrmeissels benötigten Druckluft. Dies gilt insbesondere auch im Bereich der Gewindekupplungen, wo sich der Innenquerschnitt herkömmlicher Bohrgestänge in Längsrichtung gesehen jeweils abrupt verringert. Zudem weisen herkömmliche Bohrgestänge im Bereich der Gewindekupplungen auch einen grösseren Aussendurchmesser auf. Dadurch wird der zwischen der Aussenseite des Bohrgestänges und der Wand des Bohrlochs zurückströmende Abluftstrom ebenfalls behindert. Ein weiterer Nachteil von Bohrrohren aus Stahl ist deren elektrische Leitfähigkeit. Elektrische Spannungen können leicht vom Bohrkopf zur Bohrmaschine übertragen werden. Trifft der Bohrkopf während des Bohrens versehentlich auf eine elektrische Leitung, kann dies für Personen im Bereich der Bohrmaschine lebensgefährlich sein. Zur Minimierung der Gefahr eines Stromschlags werden herkömmlich batteriebetriebene Warngeräte mit der Bohrvorrichtung verbunden. Diese geben aber lediglich ein akustisches Warnsignal aus, wenn das Bohrgestänge unter Spannung steht. Ein effektiver Personenschutz kann dabei nur mittels einer aufwändigen zusätzlichen Erdung erreicht werden.dry drilling with small borehole diameters of z. B. 5 cm can often be created in a single pass. For creating boreholes with larger Diameters will usually be a pilot hole with a small diameter Borehole diameter performed. Before retiring the drill pipe the drill bit is replaced by a clearing or displacement tool replaced. When retreating of the drill string expands the displacement tool the borehole to the desired diameter on. The direction of rotation when retracting is usually the same as for propulsion. The displacement tool can also be driven by compressed air. Drilling pipes designed for dry wells are and will be used in conjunction with drill bits that after the principle of repression work, usually have outside diameter in the range of something less than 5 cm to about 30 cm. Drill pipes with small inner diameters cause with increasing length a relatively large pressure drop of the compressed air required to drive the drill bit. This is especially true in the field of threaded couplings, where the internal cross section of conventional drill pipe longitudinal seen each abruptly reduced. In addition, conventional drill pipe in the field of threaded couplings also have a larger outside diameter. This will be the between the outside of the drill pipe and the wall of the borehole backflowing exhaust air flow also handicapped. Another disadvantage of drill pipes made of steel is their electrical conductivity. Electrical voltages can easily transferred from the drill head to the drill. Meets that Drill head during drilling accidentally on an electrical line, this can for persons be life-threatening in the field of drilling. To minimize The risk of electric shock is commonly battery powered warning devices with the drilling device connected. However, these only give an acoustic warning signal off when the drill pipe is under tension. An effective personal protection can only by means of a complex additional Grounding can be achieved.

Zur Steuerung der Bohrrichtung wird ein Ortungssystem verwendet, welches die Lage des Bohrkopfs z. B. anhand von magnetischen Eigenschaften oder anhand von Funksignalen einer Radiosonde ermitteln kann. Weicht die erfasste Ist-Position von einer vorgegebenen Soll-Position ab, wird auf den Bohrkopf eine radiale Kraft ausgeübt, derart, dass der Bohrkopf beim Vortreiben möglichst genau auf der vorgegebenen Bahn bleibt. Für diesen Zweck kann der Bohrkopf z. B. eine bezüglich der Bohrachse asymmetrisch ausgebildete Keilform mit einer Führungsfläche aufweisen. Beim Vorschub ohne Rotation bestimmt die jeweilige Orientierung der Führungsfläche den weiteren Verlauf der Bohrung. Beim Vorschub mit Rotation hingegen gleichen sich die radial auf die Führungsfläche wirkenden Kräfte im Mittel aus, sodass die Bohrrichtung geradlinig verläuft.To control the direction of drilling a positioning system is used, which determines the position of the drill head z. B. based on magnetic properties or by radio signals from a radiosonde. If the detected actual position deviates from a predetermined desired position, a radial force is exerted on the drill head, such that the drill head remains as accurately as possible on the given path during driving. For this purpose, the drill bit z. B. have a respect to the drilling axis asymmetrically formed wedge shape with a guide surface. During feed without rotation, the respective orientation of the guide surface determines the further course of the bore. On the other hand, during feed with rotation, the forces acting radially on the guide surface balance out on average, so that the drilling direction is rectilinear.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vergleichsweise leichtes, einfach handhabbares und effizientes Bohrrohr für eine Bohrvorrichtung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen.task It is the object of the present invention to provide a comparatively light, easy to handle and efficient drill pipe for a drilling device as well as to provide a method for its production.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Bohrrohr und durch ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 13.These Task is solved through a drill pipe and by a method for its production according to the features of the claims 1 and 13.

Mit einem aus solchen Bohrrohren zusammengesetzten Bohrgestänge können Bohrungen mit vergleichsweise geringen Krümmungsradien erstellt werden. Aufgrund des geringen Gewichts eignen sich solche Bohrrohre insbesondere hervorragend für Bohrungen, die im Zusammenhang mit Hausanschlüssen ausgeführt werden müssen. Sie können einfach transportiert und deshalb auch im Inneren eines Gebäudes angewendet werden.With a drill string composed of such drill pipes can drill holes with comparatively small radii of curvature to be created. Due to the low weight, such are suitable Drilling pipes in particular are excellent for drilling related with house connections accomplished Need to become. You can easily transported and therefore also used inside a building become.

Das erfindungsgemässe Bohrrohr umfasst einen Rohrkörper aus einem vielschichtigen Faser-Verbund-Kunststoff (FVK). Im Vergleich zu herkömmlichen Bohrrohren aus Stahl sind die erfindungsgemässen Bohrrohre deutlich leichter und haben dennoch eine hohe Torsionssteifigkeit. Zudem ist die Biegeelastizität der erfindungsgemässen Bohrrohre wesentlich grösser als jene von herkömmlichen Bohrrohren, sodass problemlos Bohrungen mit relativ kleinen Biegeradien von weniger als 15 m durchgeführt werden können. Mit besonders optimierten Rohren dieser Art können sogar Biegeradien von 8 m und weniger erreicht werden, wobei das Bohrrohr jeweils zerstörungsfrei elastisch verformt wird.The invention Drill pipe comprises a tubular body made of a multi-layered fiber-reinforced plastic (FRP). Compared to conventional Drill pipes made of steel, the inventive drill pipes are significantly lighter and still have a high torsional rigidity. In addition, the bending elasticity of the inventive drill pipes much bigger than those of conventional drill pipes, so easily holes with relatively small bending radii of less than 15 m can be. With specially optimized tubes of this kind even bending radii of 8 m and less can be achieved, with the drill pipe each non-destructive is elastically deformed.

Zur Verhinderung oder Verminderung des Verschleisses bzw. der Verletzung von Fasern beim Bohren können das Bohrrohr oder Teile davon mit einer abriebfesten Schutzschicht ummantelt sein. Diese ist vorzugsweise erneuerbar. Sobald die Schutzschicht abgenutzt ist, kann eine neue Schutzschicht aufgetragen werden, wodurch sich die Standzeit der Bohrrohre deutlich verlängert. Die Schutzschicht kann beispielsweise ein Laminat mit Aramidfasern umfassen, die in einer oder mehreren Lagen unidirektional gewunden sind. Aramid ist sehr zäh und hat ein hohes elastisches Energieaufnahmevermögen. Alternativ kann die Schutzschicht z. B. auch einen keramischen Faserverbundwerkstoff umfassen. Selbstverständlich kann bei Bedarf auch an der Innenwand des Bohrrohrs eine solche Schutzschicht ausgebildet sein. Zur Herstellung eines solchen Bohrrohrs kann z. B. ein dünnwandiges Rohr mit guten Gleiteigenschaften ausgebildet sein. Die Herstellung eines solchen Bohrrohrs kann z. B. von der Aussenseite her erfolgen, indem auf ein dünnes Innenrohr Fasern aufgewunden werden. Wenn das Bohrrohr von aussen her aufgebaut wird, wenn also beispielsweise Fasern auf eine Innenhülse aufgewunden werden, oder wenn in sonstiger Weise Schichten auf der Innenhülse aufgebaut werden, erleichtert dies bei der Herstellung der Bohrrohre das Abziehen der Rohrkörper von der Spindel einer Wickelmaschine. Die Schutzschichten können auch keramische oder keramisch beschichtete Teile umfassen, insbesondere keramisch beschichtete Fasern oder Folien oder keramische Hülsen.to Prevention or reduction of wear or injury of fibers during drilling the drill pipe or parts thereof with an abrasion-resistant protective layer be sheathed. This is preferably renewable. Once the protective layer worn out, a new protective layer can be applied, which significantly extends the service life of the drill pipes. The Protective layer may comprise, for example, a laminate with aramid fibers, which are unidirectionally wound in one or more layers. aramid is very tough and has a high elastic energy absorption capacity. Alternatively, you can the protective layer z. B. also a ceramic fiber composite material include. Of course If necessary, on the inner wall of the drill pipe such Protective layer may be formed. For producing such a drill pipe can z. B. a thin-walled Tube be designed with good sliding properties. The production such a drill pipe can, for. B. done from the outside, by putting on a thin one Inner tube fibers are wound up. If the drill pipe from the outside is constructed, for example, when fibers wound on an inner sleeve be, or if otherwise built up layers on the inner sleeve this facilitates relieving during the production of the drill pipes the tubular body from the spindle of a winding machine. The protective layers can also comprise ceramic or ceramic coated parts, in particular ceramic coated fibers or films or ceramic sleeves.

Alternativ zum Aufbau eines Bohrrohrs von aussen her ist auch eine Fertigung von innen her möglich. So können beispielsweise von der Innenseite her in einer Form oder einer äusseren Schutzhülse eine oder mehrere Schichten aufgeschleudert oder in sonstiger Weise aufgebracht werden. Diese Schichten können z. B. Faserverbundwerkstoffe sein, wobei die Fasern in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind. Die Fasern einer, mehrerer oder aller Schichten können auch gewoben oder geflochten sein.alternative to build a drill pipe from the outside is also a production possible from the inside. So can for example, from the inside in a form or an outer Protective sleeve one or more layers spin coated or applied in any other way become. These layers can z. B. fiber composites, wherein the fibers in a plastic matrix are embedded. The fibers of one, several or all layers can also be woven or braided.

Insbesondere können auch Faserstränge mit mehreren oder vielen vorzugsweise nebeneinander angeordneten, parallel ausgerichteten Fasern zu Matten oder Schläuchen geflochten sein. Die Verbindung mit dem Matrixwerkstoff, beispielsweise einem aushärtenden Harz, erfolgt vorzugsweise in einer Form. Dabei können die Verbundmaterialien z. B. zwischen einer Trennfolie und der Form angeordnet sein und durch Absaugen von Luft bzw. durch Vakuum zusammengepresst werden. Alternativ kann die Trennfolie auch mittels Luftdruck oder in anderer Weise angepresst werden. Anstelle von wieder abzulösenden Trennfolien können auch Flächengebilde zum Zusammenpressen der Verbundmaterialien verwendet werden, welche sich ebenfalls mit der Matrix verbinden. Solche sogenannt verlorene Flächengebilde können an der inneren oder äusseren Oberfläche des Bohrrohrs oder einer Schicht des Bohrrohrs ausgebildet sein. Sie können auch Funktionen wie z. B. eine Verbesserung von Gleit- oder Hafteigenschaften übernehmen oder als Schutzschicht wirken. Insbesondere besteht die Möglichkeit, solche Schichten schlauchförmig auszubilden und in einem Blasformprozess von innen her gegen die in eine Form eingebrachten Verbundmaterialien zu pressen. Bei einer besonders vorteilhaften Fertigungstechnik ragen die Enden des im Blasformprozess zu expandierenden Schlauchs in die Kupplungsstücke hinein, welche die beiden Enden des herzustellenden Bohrrohres bilden. Auf diese Weise können diese Kupplungsstücke beim Formen und Aushärten des Bohrrohrs gleichzeitig mit dem Rohrkörper des Bohrrohrs verbunden werden. Vorzugsweise sind an den dem Rohrkörper zugewandten Enden der Kupplungsstücke Verzahnungsstrukturen wie Nuten oder Rippen ausgebildet, welche eine formschlüssige und verdrehsichere Verbindung dieser Kupplungsstücke mit dem Rohrkörper ermöglichen. Beim Zusammenpressen werden Matrix und Fasern des Verbundwerkstoffs in die Freiräume der Verzahnungsstruktur gepresst und sorgen für eine sichere Verbindung der Kupplungsstücke mit dem Rohrkörper.In particular, fiber strands with several or many, preferably juxtaposed, parallel aligned fibers can also be braided into mats or hoses. The compound with the matrix material, for example a curing resin, preferably takes place in a mold. The composite materials z. B. between a release film and the mold and be compressed by suction of air or by vacuum. Alternatively, the release film can also be pressed by means of air pressure or in another way. Instead of releasing release films can also be used to compress the composite materials, which also connect to the matrix. Such so-called lost sheets may be formed on the inner or outer surface of the drill pipe or a layer of the drill pipe. You can also use functions such as: B. take an improvement of sliding or adhesive properties or act as a protective layer. In particular, it is possible to form such layers tubular and to press in a blow molding process from the inside against the introduced into a mold composite materials. In a particularly advantageous production technology ra gene the ends of the tube to be expanded in the blow molding process into the coupling pieces, which form the two ends of the drill pipe to be produced. In this way, these couplings can be connected during molding and curing of the drill pipe simultaneously with the tubular body of the drill pipe. Preferably, toothed structures such as grooves or ribs are formed on the ends of the coupling pieces facing the tubular body, which enable a form-fitting and torsion-proof connection of these coupling pieces with the tubular body. During compression, the matrix and fibers of the composite material are pressed into the free spaces of the tooth structure and ensure a secure connection of the coupling pieces to the tubular body.

Die Wandstärken der erfindungsgemässen Bohrrohre sind in der Regel kleiner als jene vergleichbarer herkömmlicher Bohrrohre aus Stahl. Entsprechend sind die freien Innenquerschnitte zum Durchleiten von Druckluft für den Betrieb des Bohrmeissels grösser. Der Druckabfall im Rohr ist folglich relativ klein. Dies gilt insbesondere bei Bohrrohren mit kleinen Aussendurchmessern von z. B. weniger als 60 mm wie sie vorzugsweise zum Erstellen von Pilotbohrungen oder bei Bohrungen für Hausanschlüsse verwendet werden.The wall thickness the inventive drill pipes are usually smaller than those of comparable conventional ones Drilling pipes made of steel. Accordingly, the free inner cross sections for passing compressed air for the operation of the drill bit larger. The pressure drop in the pipe is therefore relatively small. This is especially true for drill pipes with small outside diameters of z. Less As 60mm as you prefer to create pilot holes or with holes for House connections used become.

Durch strömungsgünstig ausgebildete Kanäle kann der Druckabfall im Bereich der Kupplungselemente stark reduziert werden. Anstelle von sprunghaften Änderungen des freien Innenquerschnitts der Bohrrohre im Bereich der Kupplungselemente infolge von Absätzen weisen die erfindungsgemässen Kupplungselemente in Strömungsrichtung möglichst kontinuierlich ändernde freie Innenquerschnitte auf, sodass die Gefahr von Turbulenzen bzw. Verwirbelungen der im Bohrgestänge geförderten Druckluft minimal ist. Die Kupplungselemente sind vorzugsweise so ausgebildet, dass der Aussendurchmesser der Bohrgestänge im Bereich dieser Kupplungselemente nicht wesentlich grösser ist als in den dazwischen liegenden Bereichen der Bohrrohre. Beim Bohren mit einem Bohrmeissel, der den Aussendurchmesser der Bohrrohre radial überragt, entsteht somit zwischen dem Bohrgestänge und der Innenwand der Bohrung ein Freiraum, der sich über die ganze Länge der Bohrung erstreckt und zum Abführen der Druckluft und gegebenenfalls von Ausbruchmaterial aus dem Bohrloch genutzt werden kann. Die Abfuhr der Druckluft aus dem Bohrloch ist somit ebenfalls ohne bzw. nur mit minimalen Behinderungen möglich. Im Weiteren umfassen die Bohrrohre elektrisch isolierende Teile oder Bereiche, derart, dass keine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Bohrkopf und dem hinteren Ende des Bohrgestänges möglich ist. Sollte der Bohrkopf beim Bohren versehentlich auf eine elektrische Leitung treffen, ist damit der Schutz von Personen vor Stromschlägen sichergestellt.By streamlined trained channels The pressure drop in the area of the coupling elements can be greatly reduced become. Instead of sudden changes in the free inner cross section the drill pipes in the region of the coupling elements due to paragraphs have the inventive Coupling elements in the flow direction as possible continuously changing free inner cross sections, so that the risk of turbulence or Turbulence in the drill pipe funded Compressed air is minimal. The coupling elements are preferably so formed that the outer diameter of the drill string in the range this coupling elements is not much larger than in the between lying areas of the drill pipes. When drilling with a drill bit, which projects radially beyond the outer diameter of the drill pipes, thus arises between the drill pipe and the inner wall of the bore a clearance that extends over the full length extends the bore and for discharging the compressed air and optionally can be used from excavated material from the borehole. The dissipation The compressed air from the borehole is therefore also without or only with minimal disabilities possible. In addition, the drill pipes comprise electrically insulating parts or Areas such that no electrically conductive connection between the drill head and the rear end of the drill string is possible. Should the drill head when drilling accidentally hit an electrical line, This ensures the protection of persons from electric shocks.

Im Vergleich zu herkömmlichen Bohrrohren ist der energetische Wirkungsgrad mit den erfindungsgemässen Bohrrohren bedeutend grösser.in the Compared to conventional Drilling pipes is the energy efficiency with the inventive drill pipes significantly bigger.

Anhand einiger Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigenBased some figures, the invention is explained in detail. Show

1 ein herkömmliches Bohrrohr mit einem Rohrkörper aus Stahl mit sprunghaft kleineren Innendurchmessern im Bereich der Kupplungsteile, 1 a conventional drill pipe with a steel tubular body with abruptly smaller inner diameters in the region of the coupling parts,

2 eine erste Ausführungsform eines strömungsgünstig ausgebildeten Bohrrohrs, 2 a first embodiment of a streamlined drill pipe,

3 eine zweite Ausführungsform eines strömungsgünstig ausgebildeten Bohrrohrs, 3 a second embodiment of a streamlined drill pipe,

4 eine Detailansicht im Bereich zweier zusammengeschlossener Bohrrohre entsprechend der Ausführungsform gemäss 3, 4 a detailed view in the field of two interconnected drill pipes according to the embodiment according to 3 .

5 eine schematische Darstellung des Rohrkörpers mit in unterschiedlicher Weise gewundenen Fasern, 5 a schematic representation of the tubular body with differently wound fibers,

6 ein Querschnitt eines mehrschichtigen Rohrkörpers, 6 a cross section of a multilayer pipe body,

7 ein schematisch dargestelltes, elastisch gebogenes Bohrgestänge. 7 a schematically illustrated, elastically bent drill pipe.

1 zeigt ein Bohrrohr 1, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Es umfasst einen Rohrkörper 3 aus Stahl. Der Aussendurchmesser des Rohrkörpers 3 ist mit D1 bezeichnet, der Innendurchmesser mit D2. Am einen Ende ist ein erstes Kupplungsteil 5a fest mit dem Rohrkörper 3verbunden, am anderen Ende ein mit dem ersten Kupplungsteil 5a korrespondierendes zweites Kupplungsteil 5b. Im in 1 dargestellten Beispiel umfassen das erste Kupplungsteil 5a ein konisches Aussengewinde und das zweite Kupplungsteil 5b ein entsprechendes Innengewinde gemäss API(American Petroleum Institute)-Standard. Die Kupplungsteile 5a, 5b oder allgemein die Fittinge haben an der dem Rohrkörper 3 zugewandten Seite einen Anschlussstutzen 7a, 7b, mit einem an den Innendurchmesser D2 des Rohrkörpers 3 angepassten Aussendurchmesser und mit einer Länge La bzw. Lb. Diese Anschlussstutzen 7a, 7b sind vollständig von den jeweiligen Enden her in den Rohrkörper 3 eingeschoben oder eingepresst und mit diesem verbunden. Eine an den Anschlussstutzen 7a, 7b angrenzende und diesen radial überragende Schulter 9a, 9b des Kupplungsteils 5a, 5b mit grösserem Aussendurchmesser D3, D4 liegt an der jeweiligen Stirnseite des Rohrkörpers 3 an. Die Kupplungsteile 5a, 5b sind z. B. mit dem Rohrkörper 3 verschweisst. Das erste Kupplungsteil 5a umfasst einen als durchgehende axiale Bohrung ausgebildeten ersten Kanal 11a mit einem Innendurchmesser D5. Am vorderen bzw. äusseren Ende hat das erste Kupplungsteil 5a einen Aussendruchmesser D6, der entsprechend der Konizität dieses ersten Kupplungsteils 5a kleiner ist als der Aussendurchmesser D3 im Bereich der Schulter 9a. Die äussere Öffnung des ersten Kanals 11a ist somit von einem ringförmigen äusseren Absatz 13a der Stärke (D6 – D5)/2 ummantelt. Die innere Öffnung des ersten Kanals 11a ist in analoger Weise von einem ringförmigen inneren Absatz 15a der Stärke (D2 – D5)/2 ummantelt. 1 shows a drill pipe 1 as known in the art. It includes a tubular body 3 from steel. The outer diameter of the tubular body 3 is denoted by D1, the inner diameter by D2. At one end is a first coupling part 5a firmly with the tubular body 3 connected, at the other end one with the first coupling part 5a corresponding second coupling part 5b , Im in 1 illustrated example include the first coupling part 5a a conical external thread and the second coupling part 5b a corresponding internal thread according to the API (American Petroleum Institute) standard. The coupling parts 5a . 5b or in general the fittings have on the pipe body 3 facing side a connecting piece 7a . 7b , with a to the inner diameter D2 of the tubular body 3 adapted outside diameter and with a length La or Lb. These connecting pieces 7a . 7b are completely from the respective ends in the tube body 3 inserted or pressed and connected to this. One to the connecting piece 7a . 7b adjacent and radially projecting shoulder 9a . 9b of the coupling part 5a . 5b with larger outer diameter D3, D4 is located at the respective end face of the tubular body 3 at. The coupling parts 5a . 5b are z. B. with the tubular body 3 welded. The first coupling part 5a comprises a first channel formed as a continuous axial bore 11a with an interior diameter D5. At the front or outer end has the first coupling part 5a an outer diameter D6, according to the taper of this first coupling part 5a smaller than the outer diameter D3 in the shoulder area 9a , The outer opening of the first channel 11a is thus of an annular outer heel 13a of the thickness (D6 - D5) / 2 sheathed. The inner opening of the first channel 11a is analogous to an annular inner shoulder 15a the thickness (D2 - D5) / 2 sheathed.

Das zweite Kupplungsteil 5b umfasst einen durchgehenden axialen zweiten Kanal 11b, der im Bereich des Anschlussstutzens 7b einen konstanten Durchmesser D7 aufweist und sich nach aussen hin trichterartig aufweitet. In diesem Abschnitt ist das konische Innengewinde ausgebildet. Am äusseren Ende hat das zweite Kupplungsteil 5b einen Innendruchmesser D8, der entsprechend der Konizität dieses zweiten Kupplungsteils 5b grösser ist als der Innendurchmesser D7 im Bereich der Schulter 9b. Die äussere Öffnung des zweiten Kanals 11b ist somit von einem ringförmigen äusseren Absatz 13b der Stärke (D4 – D8)/2 ummantelt. Die innere Öffnung des zweiten Kanals 11b ist in analoger Weise von einem ringförmigen inneren Absatz 15b der Stärke (D2 – D7)/2 ummantelt.The second coupling part 5b includes a continuous axial second channel 11b , in the area of the connecting piece 7b has a constant diameter D7 and widens outwards like a funnel. In this section, the conical internal thread is formed. At the outer end has the second coupling part 5b an inner diameter D8 corresponding to the taper of this second coupling part 5b greater than the inner diameter D7 in the region of the shoulder 9b , The outer opening of the second channel 11b is thus of an annular outer heel 13b of the thickness (D4 - D8) / 2 sheathed. The inner opening of the second channel 11b is analogous to an annular inner shoulder 15b the thickness (D2 - D7) / 2 sheathed.

Bei zu Bohrgestängen zusammengesetzten herkömmlichen Bohrrohren können die Absätze 13a, 15a, 13b, 15b bzw. abrupt ändernde und kleine Innendurchmesser bei der Durchleitung von Druckluft Turbulenzen und relativ hohe Druckverluste verursachen. Der Aussendurchmesser D4 des zweiten Kupplungsteils 5b ist grösser als der Aussendurchmesser des Rohrkörpers 3. Deshalb wird das Ausströmen von Druckluft durch den Spalt zwischen Bohrrohr 1 und Bohrloch behindert.In conventional drill pipes assembled to drill rods, the paragraphs 13a . 15a . 13b . 15b or abruptly changing and small inner diameter in the passage of compressed air turbulence and relatively high pressure losses cause. The outer diameter D4 of the second coupling part 5b is greater than the outer diameter of the tubular body 3 , Therefore, the outflow of compressed air through the gap between drill pipe 1 and borehole impeded.

2 zeigt ein erfindungsgemässes Bohrrohr 1, bei dem die Kupplungsteile 5a, 5b strömungsgünstig ausgebildet sind. Im Unterschied zur herkömmlichen Ausführungsform gemäss 1 erweitern sich die Strömungsquerschnitte der beiden Kanäle 11a, 11b im Bereich der Anschlussstutzen 7a, 7b kontinuierlich, sodass beim Durchströmen von Luft möglichst keine Turbulenzen und Druckverluste auftreten. Zudem ist der grösste Aussendurchmesser D4 des zweiten Kupplungsteils 5b zumindest näherungsweise gleich gross oder nur unwesentlich (d. h. nicht mehr als etwa 5 bis 10 Prozent) grösser als der Aussendurchmesser des Rohrkörpers 3. Das Austreten der Druckluft durch den Spalt zwischen dem Bohrrohr 1 und dem Bohrloch sowie gegebenenfalls die damit einhergehende Förderung von Ausbruchmaterial nach aussen werden somit kaum behindert. 2 shows a drill pipe according to the invention 1 in which the coupling parts 5a . 5b are designed streamlined. In contrast to the conventional embodiment according to 1 expand the flow cross sections of the two channels 11a . 11b in the area of the connecting piece 7a . 7b continuous, so that as turbulent and pressure losses occur when flowing through air as possible. In addition, the largest outer diameter D4 of the second coupling part 5b at least approximately the same size or only insignificant (ie not more than about 5 to 10 percent) larger than the outer diameter of the tubular body 3 , The leakage of compressed air through the gap between the drill pipe 1 and the borehole and possibly the associated promotion of outbreak material to the outside are thus hardly hindered.

Im Bereich der dem Rohrkörper 3 zugewandten Enden der Anschlussstutzen 7a, 7b sind die Innendurchmesser D5', D7' nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser D2 des Rohrkörpers 3. Die zum Rohrkörper 3 hin gerichteten inneren Absätze 15a, 15b sind so klein, dass sie die Strömung nur noch unwesentlich beeinflussen. Diese Absätze 15a, 15b können auch abgerundet ausgebildet sein (keine Darstellung). Alternativ können die Endabschnitte des Rohrkörpers 3 auf einer Länge, die der Länge La bzw. Lb der Anschlussstutzen 7a bzw. 7b entspricht, (eventuell zuzüglich einem geringen Spiel), gegenüber dem restlichen Innendurchmesser D2 leicht vergrösserte Innendurchmesser D2' aufweisen, wie dies in 3 dargestellt ist. Die Anschlussstutzen 7a, 7b haben gleichermassen entsprechend vergrösserte Aussendurchmesser. Die stirnseitigen Absätze 15a, 15b der Anschlussstutzen 7a, 7b schliessen bei dieser Ausführungsform bündig an die Innenwand des restlichen Rohrkörpers 3 an.In the area of the tubular body 3 facing ends of the connecting piece 7a . 7b the inner diameter D5 ', D7' are only slightly smaller than the inner diameter D2 of the tubular body 3 , The tube body 3 directed inner heels 15a . 15b are so small that they affect the flow only insignificantly. These paragraphs 15a . 15b can also be rounded (no representation). Alternatively, the end portions of the tubular body 3 on a length, the length La or Lb of the connecting piece 7a respectively. 7b corresponds, (possibly plus a small clearance), compared to the remaining inner diameter D2 slightly enlarged inner diameter D2 'have, as in 3 is shown. The connecting pieces 7a . 7b equally have correspondingly enlarged outside diameters. The frontal heels 15a . 15b the connecting piece 7a . 7b close in this embodiment flush with the inner wall of the remaining tubular body 3 at.

In analoger Weise ist beim zweiten Kupplungsteil 5b im Übergangsbereich zwischen dem Anschlussstutzen 7b und dem Bereich mit dem konischen Innengewinde ein Absatz ausgebildet, der dem Absatz 15a am vorderen Ende des ersten Kupplungsteils 5a entspricht. Dies ermöglicht den bündigen Anschluss des ersten Kupplungsteils 5a eines weiteren Bohrrohres 1. Innerhalb des zweiten Anschlussstutzens 7b verjüngt sich der Innendurchmesser vom grösseren Wert D7' am vorderen, dem Rohrkörper 3 zugewandten Ende kontinuierlich zu einem kleineren Wert D7'' am hinteren Ende. Anschliessend erweitert sich der Innendurchmesser sprungartig auf den Wert D7 am vorderen Ende des Abschnitts mit dem konischen Innengewinde. Die Breite des so gebildeten ringförmigen Absatzes entspricht jener des Absatzes 13a am vorderen Ende der ersten Kupplungsteils 5a, sodass die Innenquerschnitte zweier miteinander verbundener Bohrrohre 1 bündig aneinander anschliessen. 4 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt im Bereich der Verbindungsstelle zweier miteinander verbundener Bohrrohre 1 entsprechend der Ausführungsform gemäss 3. Zwischen dem stirnseitigen vorderen Absatz 13a am vorderen Ende einen Bohrrohrs 1 und dem gegenüberliegenden ringförmigen Absatz des anderen Bohrrohrs 1 verbleibt im gekoppelten Zustand ein schmaler Spalt 17. Dadurch wird die einwandfreie kraftschlüssige Verbindung der Bohrrohre 1 mittels der Gewinde-Kupplungsteile 5a, 5b sichergestellt. Optional kann dieser Spalt 17 durch Einlage eines elastisch zusammenpressbaren losen oder an einem der Kupplungsteile 5a, 5b befestigten Dichtungsring ausgefüllt werden (nicht dargestellt). Dies bewirkt eine weitere Verbesserung der Druckdichtheit der Bohrrohre 1.In an analogous manner, the second coupling part 5b in the transition area between the connecting piece 7b and the area with the conical internal thread formed a shoulder that the paragraph 15a at the front end of the first coupling part 5a equivalent. This allows the flush connection of the first coupling part 5a another drill pipe 1 , Within the second connection piece 7b The inner diameter of the larger value D7 'tapers at the front, the tubular body 3 facing the end continuously to a smaller value D7 '' at the rear end. Subsequently, the inner diameter expands suddenly to the value D7 at the front end of the section with the conical internal thread. The width of the annular shoulder thus formed corresponds to that of the paragraph 13a at the front end of the first coupling part 5a so that the inner cross sections of two interconnected drill pipes 1 flush with each other. 4 shows an enlarged section in the region of the junction of two interconnected drill pipes 1 according to the embodiment according to 3 , Between the frontal front heel 13a at the front end of a drill pipe 1 and the opposite annular shoulder of the other drill pipe 1 remains in the coupled state, a narrow gap 17 , This is the perfect frictional connection of the drill pipes 1 by means of threaded coupling parts 5a . 5b ensured. Optionally, this gap 17 by inserting an elastically compressible loose or on one of the coupling parts 5a . 5b fastened sealing ring are filled (not shown). This causes a further improvement in the pressure tightness of the drill pipes 1 ,

Nebst den beispielhaft dargestellten Ausführungsformen umfasst die Erfindung auch Bohrrohre 1 mit anders ausgestalteten Kupplungsteilen 5a, 5b, bei denen sich der Innenquerschnitt innerhalb dieser Kupplungsteile 5a, 5b zum Rohrkörper 3 hin möglichst kontinuierlich aufgeweitet. Die Aufweitung kann sich über die ganze Länge der Kupplungsteile 5a, 5b oder nur über einen oder mehrere Abschnitte dieser Kupplungsteile 5a, 5b erstrecken. Die radiale Aufweitung des Innenquerschnitts kann einen oder mehrere lineare und/oder – wie in den 2, 3 und 4 dargestellt – in beliebiger strömungsgünstiger Form ausgebildete Abschnitte umfassen. Zumindest sollten die Übergänge zwischen den unterschiedlichen Innendurchmessern nicht nur je einen einzigen sprunghaften Absatz aufweisen.In addition to the exemplary embodiments, the invention also includes drill pipes 1 with differently designed coupling parts 5a . 5b in which the inner cross section within this coupling parts 5a . 5b to the tubular body 3 expanded as continuously as possible. The expansion can be over the entire length of the coupling parts 5a . 5b or only one or more sections of these coupling parts 5a . 5b extend. The radial expansion of the inner cross section may be one or more linear and / or - as in the 2 . 3 and 4 represented - comprise sections formed in any aerodynamic shape. At the very least, the transitions between the different inside diameters should not only each have a single erratic paragraph.

5 zeigt prinzipiell den Aufbau eines Rohrkörpers 3 aus Verbund-Faser-Kunststoff Bei solchen Bohrrohren 1 sind Fasern 19a eines ersten Fasertyps mit hohem Elastizitätsmodul wie z. B. Kohlestofffasern unter einem Steigungswinkel α₁ von betragsmässig weniger als 60°, vorzugsweise etwa 45°, und Fasern 19b eines zweiten Fasertyps mit einem geringeren Elastizitätsmodul wie z. B. Glasfasern unter einem Steigungswinkel α₂ von betragsmässig mehr als 60°, vorzugsweise etwa zwischen 75° und 85°, in eine Matrix 21 aus einem Harz eingebettet und zu einem Rohrkörper 3 gewunden. Die Fasern 19a, 19b sind in einer Vielzahl von Lagen jeweils unidirektional und dicht oder mit sehr geringem gegenseitigem Abstand gewunden. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind in 5 nur wenige Fasern 19a, 19b dargestellt, bei denen der Steigungswinkel α₁ der ersten Fasern 19a etwa 45° und –45° und der Steigungswinkel α₂ der zweiten Fasern 19b etwa 25° und –25° beträgt. 5 shows in principle the structure of a tubular body 3 made of composite fiber plastic For such drill pipes 1 are fibers 19a a first fiber type with a high modulus of elasticity such. B. carbon fibers at a pitch angle α ₁ of absolute less than 60 °, preferably about 45 °, and fibers 19b a second fiber type with a lower modulus of elasticity such. B. glass fibers at a pitch angle α ₂ of amount more than 60 °, preferably approximately between 75 ° and 85 °, in a matrix 21 embedded from a resin and to a tubular body 3 wound. The fibers 19a . 19b are wound unidirectionally and dense or with a very small mutual spacing in a plurality of layers. For better clarity, in 5 only a few fibers 19a . 19b represented, in which the pitch angle α _{1 of} the first fibers 19a about 45 ° and -45 ° and the pitch angle α _{2 of} the second fibers 19b about 25 ° and -25 °.

6 zeigt schematisch einen Querschnitt des Rohrkörpers 3, bei dem eine innere erste Schicht 23 mit Glasfasern von einer zweiten Schicht 25 mit Kohlestofffasern ummantelt ist. Die zweite Schicht 25 wiederum ist von einer dritten Schicht 27 aus Glasfasern ummantelt. Die äusserste Schicht 29 ist als Schutzschicht mit laminierten Aramidfasern ausgebildet. 6 schematically shows a cross section of the tubular body 3 in which an inner first layer 23 with glass fibers from a second layer 25 coated with carbon fibers. The second layer 25 in turn is of a third layer 27 encased in glass fibers. The outermost layer 29 is formed as a protective layer with laminated aramid fibers.

Die Schichten 23, 25, 27 mit Glasfasern und Kohlestofffasern umfassen je eine Mehrzahl von z. B. zwei bis z. B. 50 Lagen dieser Fasern 19a, 19b. Die Orientierung der Fasern in jeder der einzelnen Schichten 23, 25, 27 kann von Lage zu Lage gleich oder unterschiedlich sein. Dies gilt auch für die Schutzschicht aus Aramidfasern. Alternativ könnte die Schutzschicht auch in anderer Weise ausgebildet sein. Als Werkstoff für die Matrix 21 wird vorzugsweise ein aushärtendes Epoxyharz verwendet.The layers 23 . 25 . 27 with glass fibers and carbon fibers each comprise a plurality of z. B. two to z. B. 50 layers of these fibers 19a . 19b , The orientation of the fibers in each of the individual layers 23 . 25 . 27 can be the same or different from one situation to another. This also applies to the protective layer of aramid fibers. Alternatively, the protective layer could also be formed in another way. As material for the matrix 21 For example, a thermosetting epoxy resin is preferably used.

Nebst der äussersten Schicht 29 kann zusätzlich auch auf der Innenseite des Rohrkörpers 3 eine Schutzschicht ausgebildet sein (nicht dargestellt).Besides the outermost layer 29 Can additionally on the inside of the tubular body 3 a protective layer may be formed (not shown).

Der Rohrkörper 3 kann zylindrisch oder leicht konisch ausgebildet sein. Letzteres erleichtert das Abziehen des Rohrkörpers 3 von einer Spindel nach dessen Fertigung. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die Fasern auf ein sehr dünnwandiges Kernrohr aufzuwickeln, welches nach der Fertigstellung als innere Schutzschicht im Rohrkörper 3 verbleibt (nicht dargestellt).The pipe body 3 can be cylindrical or slightly conical. The latter facilitates the removal of the tubular body 3 from a spindle after its manufacture. In particular, it is possible to wind the fibers on a very thin-walled core tube, which after completion as an inner protective layer in the tubular body 3 remains (not shown).

Die zweite Schicht 25 mit den Kohlestofffasern ist elektrisch leitend. Sie ist innen und aussen durch die Glasfaserschichten 23, 27 elektrisch isoliert.The second layer 25 with the carbon fibers is electrically conductive. It is inside and outside through the fiberglass layers 23 . 27 electrically isolated.

Die Kupplungsteile 5a, 5b sind vorzugsweise durch Kleben mit den Enden des Rohrkörpers 3 verbunden. Sie können z. B. aus Stahl oder einem anderen Metall gefertigt sein und sind elektrisch von den leitenden Kohlestofffasern des Rohrkörpers 3 isoliert. Als Isolation können z. B. die Glasfaser- und/oder Schutzschichten genutzt werden.The coupling parts 5a . 5b are preferably by gluing with the ends of the tubular body 3 connected. You can z. B. made of steel or another metal and are electrically from the conductive carbon fibers of the tubular body 3 isolated. As insulation z. B. the glass fiber and / or protective layers are used.

Alternativ oder zusätzlich können die Rohrenden und/oder die Kupplungsteile 5a, 5b durch zusätzliche, hier nicht näher spezifizierte Mittel elektrisch isoliert werden. Anstelle von Metall können die Kupplungsteile 5a, 5b auch aus anderen Werkstoffen gefertigt werden, insbesondere aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, beispielsweise wie die Rohrkörper 3 aus einem Faserverbundwerkstoff oder aus einem keramischen Werkstoff.Alternatively or additionally, the pipe ends and / or the coupling parts 5a . 5b be electrically isolated by additional, unspecified here means. Instead of metal, the coupling parts 5a . 5b be made of other materials, in particular of an electrically insulating material, such as the tubular body 3 made of a fiber composite material or of a ceramic material.

Zur Verbesserung der Verbindung der Kupplungsteile 5a, 5b mit dem Rohrkörper 3 können an den Aussenseiten der Anschlussstutzen 7a, 7b z. B. Rippen und an den Innenseiten der Rohrkörper 3 damit korrespondierende Nuten ausgebildet sein (nicht dargestellt). Dadurch kann insbesondere eine formschlüssige Verdrehsicherung der Kupplungsteile 5a, 5b erreicht werden. Die Aussendurchmesser der Anschlussstutzen 7a, 7b sind zumindest im Bereich der dem Rohrkörper 3 zugewandten Enden etwas kleiner als im Bereich der Schultern 9a, 9b. Dies kann z. B. durch eine stetige lineare oder gekrümmte Verkleinerung des Aussendurchmessers der Anschlussstutzen 7a, 7b zwischen den Schultern 9a, 9b und den inneren Absätzen 15a, 15b oder durch eine Anfasung der Anschlussstutzen 7a, 7b im Bereich der Absätze 15a, 15b erreicht werden. Dadurch wird verhindert, dass der Rohrkörper 3 oder Teile davon beim Biegen der Bohrrohre 1 durch Kanten der Anschlussstutzen 7a, 7b verletzt werden könnten. Zudem wirkt die entsprechend zu den Enden der Anschlussstutzen 7a, 7b hin zunehmende Dicke der Klebeschicht zwischen den Anschlussstutzen 7a, 7b und dem Rohrkörper 3 als Dämpfmittel.To improve the connection of the coupling parts 5a . 5b with the tubular body 3 can on the outside of the connecting piece 7a . 7b z. B. ribs and on the inner sides of the tubular body 3 thus be formed corresponding grooves (not shown). This can in particular a positive rotation of the coupling parts 5a . 5b be achieved. The outer diameter of the connecting piece 7a . 7b are at least in the area of the tubular body 3 facing ends slightly smaller than in the shoulders 9a . 9b , This can be z. B. by a continuous linear or curved reduction of the outside diameter of the connecting piece 7a . 7b between the shoulders 9a . 9b and the inner paragraphs 15a . 15b or by chamfering the connecting pieces 7a . 7b in the field of paragraphs 15a . 15b be achieved. This will prevent the tubular body 3 or parts thereof when bending the drill pipes 1 through edges of the connecting pieces 7a . 7b could be hurt. In addition, the corresponding acts to the ends of the connecting piece 7a . 7b towards increasing thickness of the adhesive layer between the connecting piece 7a . 7b and the tubular body 3 as a damping agent.

Die Rohrkörper 3 der erfindungsgemässen Bohrrohre 1 können in unterschiedlichen Abmessungen gefertigt werden.The tubular body 3 the inventive drill pipes 1 can be manufactured in different dimensions.

Typischerweise liegen die Längen L in der Grössenordnung von etwa 50 cm bis etwa 150 cm, beispielsweise etwa 80 cm. Die Aussendurchmesser der Rohrkörper 3 entsprechen vorzugsweise dem Aussendurchmesser D4 der zweiten Kupplungsteile 5b. Sie können aber auch kleiner sein, wobei dann die zweiten Kupplungsteile 5b die Rohrkörper 3 radial überragen. Bei den bevorzugten kleinen Aussendurchmessern der Rohrkörper 3 im Bereich von etwa 2.5 cm bis etwa 6 cm cm ist die im Vergleich zu Stahlrohren dünne Wandstärke besonders vorteilhaft. Die erfindungsgemässen Bohrrohre 1 haben im Vergleich zu Stahlrohren trotz ausreichender Torsionssteifigkeit ein kleineres Gewicht und eine wesentlich höhere Biegeelastizität.Typically, the lengths L are on the order of about 50 cm to about 150 cm, for example about 80 cm. The outer diameter of the tubular body 3 preferably correspond to the outer diameter D4 of the second coupling parts 5b , But they can also be smaller, in which case the second coupling parts 5b the tubular body 3 protrude radially. In the preferred small outside diameters of the tubular body 3 in the range of about 2.5 cm to about 6 cm cm, the thin wall thickness compared to steel pipes is particularly advantageous. The inventive drill pipes 1 have in comparison to steel tubes despite sufficient torsional stiffness a smaller weight and a much higher bending elasticity.

7 zeigt schematisch einen aus mehreren Bohrrohren 1 zusammengesetzten Abschnitt eines Bohrgestänges, welches unter Einfluss eines Biegemoments elastisch zumindest näherungsweise zu einem Kreisbogen mit Biegeradius R verformt ist. Der kleinstmögliche Biegeradius R_min, unter dem sich das Bohrgestänge zerstörungsfrei elastisch verformen lässt, hängt von verschiedenen Faktoren wie Material, Art und Anordnung der Fasern 19a, 19b in den Rohrkörpern 3, Aussendurchmesser und Wandstärke des Rohrkörpers 3, Material der Matrix 21, in welche die Fasern 19a, 19b eingebettet sind usw. ab. Bei einem Rohrkörper 3, der einen Innendurchmesser D2 von 45 mm und eine Wandstärke von 6 mm mit einem drei- bzw. vierschichtigen Aufbau gemäss 6 aufweist, können beispielsweise minimale Biegeradien R_min von etwa 8 m erreicht werden. 7 schematically shows one of several drill pipes 1 composite section of a drill string, which is elastically deformed under the influence of a bending moment at least approximately to a circular arc with bending radius R. The smallest possible bending radius R _min , under which the drill string can be elastically deformed nondestructively, depends on various factors such as material, type and arrangement of the fibers 19a . 19b in the tubular bodies 3 , Outer diameter and wall thickness of the tubular body 3 , Material of the matrix 21 into which the fibers 19a . 19b are embedded etc. from. In a tubular body 3 having an inner diameter D2 of 45 mm and a wall thickness of 6 mm with a three- or four-layer structure according to 6 has, for example, minimum bending radii R _min of about 8 m can be achieved.

Alternativ zu Kupplungsteilen 5a, 5b gemäss API-Standard können die Kupplungsteile 5a, 5b beliebig ausgebildet sein, sofern sie eine belastbare form- und/oder kraftschlüssige Verbindung der Bohrrohre 1 ermöglichen. Insbesondere können die Verbindungen so ausgestaltet sein, dass das Bohrgestänge auch mit gegenläufigem Drehsinn gedreht werden kann, ohne dass sich dadurch die Verbindung lösen würde.Alternative to coupling parts 5a . 5b According to API standard, the coupling parts 5a . 5b be formed arbitrarily, provided they have a strong positive and / or non-positive connection of the drill pipes 1 enable. In particular, the connections can be designed such that the drill pipe can also be rotated in opposite directions of rotation without thereby breaking the connection.

Claims

Drill pipe ( 1 ) for a drilling device, which is designed for executing horizontal bores, comprising a torsionally rigid tubular body ( 3 ) with formed at the two ends complementary coupling parts ( 5a . 5b ) for connecting adjacent drill pipes ( 1 ) to a drill string, characterized in that the tubular body ( 3 ) is made of a fiber-composite plastic, and that the smallest bending radius R _min , which is due to elastic deformation of the drill pipe ( 1 ) Can be achieved upon application of a bending moment M _bieg is smaller than 15 m.

Drill pipe ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the tubular body ( 3 ) has a multi-layer structure, wherein to increase the torsional stiffness fibers of a first fiber type with a high modulus of elasticity in the direction of the fibers of over 100 kN / mm ² at a pitch angle α, the amount moderate in the order of 30 ° to 60 °, are wound and in order to ensure sufficient flexibility, fibers of a second fiber type with a smaller modulus of elasticity compared to the first fiber type are wound under a magnitude greater pitch angle α of more than 60 °, and in that the fibers in a matrix ( 21 ) are embedded in plastic.

Drill pipe ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that fibers of the composite material are braided or woven into a fabric or hose.

Drill pipe ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tubular body ( 3 ) has at least on its outside an abrasion-resistant protective layer.

Drill pipe ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that each of the coupling parts ( 5a . 5b ) an aerodynamically shaped flow channel ( 11a . 11b ), such that the pressure drop of a drill pipe ( 1 ) flowing through fluid in this flow channel ( 11a . 11b ) is low, and that the transition region of the flow channels ( 11a . 11b ) of two interconnected drill pipes ( 1 ) is designed aerodynamically.

Drill pipe ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coupling parts ( 5a . 5b ) the tubular body ( 3 ) not or only slightly beyond radially.

Drill pipe ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coupling parts ( 5a . 5b ) Comprise toothed structures and with the tubular body ( 3 ) are positively connected and rotatably connected.

Drill pipe ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the complementary coupling parts ( 5a . 5b ) and with the tubular body ( 3 ), that the transition areas between the tubular body ( 3 ) and the coupling parts ( 5a . 5b ) are designed aerodynamically.

Drill pipe ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that electrically insulating safety elements are provided which the power line through the tubular body ( 3 ) in the axial direction of the first coupling part ( 5a ) second Coupling part ( 5b ) and vice versa and in the radial direction from the inside to the outside and vice versa.

Drill pipe ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the tubular body ( 3 ) with the coupling parts ( 5a . 5b ) is glued or molded on this.

Drill pipe ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the coupling parts ( 5a . 5b ) and with the tubular body ( 3 ) are connected, that the tubular body ( 3 ) when bending not by edges of these coupling parts ( 5a . 5b ) is vulnerable.

Drill pipe ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the mutually corresponding coupling parts ( 5a . 5b ) of two drill pipes ( 1 ) are tightly connected to each other.

Method for producing a drill pipe ( 1 ) according to any one of claims 1 to 12, characterized in that in a cylindrical shape or a cylindrical sleeve fibers of a composite material with one or more pitch masses are arranged, that at the front ends coupling elements ( 5a . 5b ) are inserted into the mold or the sleeve in such a way that fibers and coupling elements ( 5a . 5b ) partially overlap that the fibers are covered from the inside with a release film, or that alternatively a tubular Blasformrohling is inserted into the fiber-sheathed cavity that in the space between the release film or the Blasformrohling and the inner wall of the mold or A resin is injected sleeve and that the release sheet or the blow molding blank by negative pressure or pressure and preferably with the application of heat against the fibers and the coupling elements ( 5a . 5b ) is pressed so that the fibers and the resin during curing of the resin to a tubular body ( 3 ) and the coupling elements ( 5a . 5b ) with this tubular body ( 3 ) get connected.