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EP2521834A2 - Method and apparatus for supplying drill pipes to and removing them from a drilling apparatus - Google Patents

Method and apparatus for supplying drill pipes to and removing them from a drilling apparatus

Info

Publication number
EP2521834A2
EP2521834A2 EP11709014A EP11709014A EP2521834A2 EP 2521834 A2 EP2521834 A2 EP 2521834A2 EP 11709014 A EP11709014 A EP 11709014A EP 11709014 A EP11709014 A EP 11709014A EP 2521834 A2 EP2521834 A2 EP 2521834A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
batch
receiving
location
drill
boom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP11709014A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2521834B1 (en
Inventor
Jürgen Binder
David SCHWARZWÄLDER
Andrej Nadan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Herrenknecht Vertical GmbH
Original Assignee
Herrenknecht Vertical GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=44510837&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2521834(A2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Herrenknecht Vertical GmbH filed Critical Herrenknecht Vertical GmbH
Priority to PL11709014T priority Critical patent/PL2521834T3/en
Publication of EP2521834A2 publication Critical patent/EP2521834A2/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2521834B1 publication Critical patent/EP2521834B1/en
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/14—Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
    • E21B19/15—Racking of rods in horizontal position; Handling between horizontal and vertical position
    • E21B19/155—Handling between horizontal and vertical position
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/14—Racks, ramps, troughs or bins, for holding the lengths of rod singly or connected; Handling between storage place and borehole
    • E21B19/15—Racking of rods in horizontal position; Handling between horizontal and vertical position

Definitions

  • the invention relates to an apparatus, a method and a system for feeding and discharging drill string to a drilling apparatus in a drilling rig for creating a deep hole. Furthermore, the invention relates to components of the system in the form of a stacking yoke for the batch arrangement of boring bars and a device for separating a boring bar from a batch of boring bars arranged parallel to one another.
  • a drilling tool driven by a drill string consisting of a drill string is used.
  • the entire drill string must be removed from the borehole and, after a new drilling tool has been provided, reinstalled.
  • the drill rods of the drill string for example, in large systems, in each case to two or three pieces removed and installed at once, and placed in the tower of the rig upright. If this camp is full in the tower, then the boring bars that are still to be removed or installed must be removed from the drilling rig.
  • drill rods As such, as drilling progresses, additional drill rods must be added to the drill string as drilling progresses. These drill rods are fed from the outside.
  • a pipe bearing is provided in addition to the drilling rig. This pipe storage is over an inclined plane
  • CONFIRMATION COPY connected to the drilling rig.
  • the drill pipe is transported via this inclined plane by means of a lifting device in the drilling rig, and then supplied with the lifting device of the drilling rig and installed. This procedure is associated with a lot of manual work and the risk of injury.
  • the storage location for the drill rods outside of the drilling rig involves a large well site, which is not necessarily beneficial in certain applications.
  • the object of the invention is therefore to provide a device that automates the supply and removal of drill pipe from a receiving position to a dispensing position and provides this in a simple way safely and quickly with low maintenance.
  • the inventive solution with regard to the device for feeding and discharging drill pipe provides a device for feeding and discharging drill pipe to a drilling device in a drilling rig for creating a deep hole having a base on which a boom is rotatably arranged, so that the boom is pivotable about a pivot point having a receiving unit, which is designed so that a drill string is receivable at a receiving position and is deliverable at a dispensing position, and which is rotatably arranged relative to the boom, and having a drive unit, which at its one End is operatively connected to the base and which is at its other end operatively connected to the boom, wherein the receiving unit is connected to a positive guide, which is designed so that the receiving unit by operating the drive unit and the associated pivoting of the boom to the fulcrum of the recording Movement is moved to the dispensing position.
  • the advantage here is that, due to the forced operation, a safe under all conditions feeding the boring bars fromconcentrbohrort to the delivery without additional control and regulatory effort
  • a further teaching of the invention provides that the positive guide has a guide linkage, which is rotatably connected to the base, and has a guide element which is rotatably connected to the boom, the receiving unit and the guide linkage.
  • the positive guide has a compensation element, preferably a hydraulic cylinder, which is particularly preferably arranged between the guide element and the receiving unit.
  • a compensation element preferably a hydraulic cylinder, which is particularly preferably arranged between the guide element and the receiving unit.
  • This compensating element makes it possible, for example, to compensate for any offset occurring at the location or place of delivery in the case of boring bars whose weight is uneven.
  • a damping element is provided, which is preferably arranged between the arm and the base, and / or that particularly preferably has a housing in which a guide rod and a spring element are provided.
  • the drive unit is a hydraulic cylinder. The provision of hydraulic energy as drive energy is already provided in a drilling rig, so that no further additional energy source is required in the drilling rig.
  • a further teaching of the invention provides that the boom has two longitudinal struts, which are connected to at least one transverse strut, and which are arranged so that the receiving unit with the drill string gripped is pivotable between the longitudinal struts. This makes it possible to use the receiving unit to produce an opposite movement to the boom, and thus to provide the shortest possible way to transport the drill string from a horizontal bearing to a vertical delivery point.
  • the receiving unit is provided with at least two gripping units, which are preferably adjustable at a distance from each other. This makes it possible, different lengths drill rods or special elements of the drill string, such as motors or the like. To move with the device also from a recording location to a delivery location.
  • the solution according to the invention provides that for feeding the drill string more boring bars are arranged in a single layer parallel to a batch that the batch at a storage location to several batches is stored, that a batch is taken from the storage location, transported to a receiving location and stored, that a drill rod from the batch isolated, picked up, and transported to a delivery location and handed over to the drilling device at the delivery site, and that for discharging the drill string, the drill rod on Delivery location is picked up and transported to the picking location, is arranged in parallel as a batch at the recording location, and the batch is supplied to the storage location after completion of the Charnticiansvorganges.
  • Creating batches and providing multiple batches in one storage location significantly reduces the required storage space in the drilling rig or rig. Furthermore, it becomes possible by the charging and the singulation that also the process of feeding the boring bars to the device for transporting these boring bars into the drilling facility becomes automatable. This takes place in particular by providing a separating device at the delivery location.
  • Another teaching of the invention provides that the charging takes place in a single-layer stacking yoke, wherein the stacking yokes are designed so that they can be arranged one above the other.
  • Stapeljochen creates a batch with a defined number of boring bars, which, due to the Einlagtechnik, are well singularized.
  • the stacking yokes can be transferred in a simple manner by a transfer unit from the storage location to the receiving location.
  • the batches are grouped one above the other into a transport unit, which is designed so that it can be supplied to the storage location and dischargeable, preferably with a crane, the batches, particularly preferably individually, removable from the transport unit and be fed again.
  • the transport unit By providing the transport unit in which the batches are grouped, it is easily possible to reduce the storage location. This is particularly advantageous if the drilling rig and the storage location are provided on a boom, which is not allowed to be loaded simultaneously with the entire drill string, which is necessary for the creation of a deep hole due to static loads.
  • the transport unit The storage location can be supplied and removed on demand and stored either on a further transport medium or on a statically more advantageous location on the platform.
  • the batch are arranged one above the other at the storage location, and / or that the transport of the batch between storage location and location with a crane, preferably a gantry crane takes place. By stacking a minimization of space required at the storage location is also achieved.
  • the provision of the crane or gantry crane makes it possible in a particularly simple manner to receive the batches arranged one above the other and to transport them across the batches arranged in parallel or to remove again filled-up batches from the delivery location when removing the drill rods to the storage location.
  • Another teaching of the invention provides that the separation of the drill rods from the batch out by lifting, preferably by pressing out, takes place from below. Particular preference is then given to picking up and transporting the drill rod after singulation with the above-described device according to the invention for feeding and discharging drill string to a drilling device in a drilling rig for creating a deep hole.
  • singulating the boring bars out of the batch for example by pushing up the boring bars from below, it becomes possible, on the one hand, to easily pick up or discharge the boring bars. On the other hand, mechanical complaints of the recording location by slipping of boring bars or the like. Be avoided.
  • a further teaching of the invention provides that the empty after removal of the drill rods Stapeljoche be picked up at the receiving location and transported to an intermediate storage, preferably in a transport unit.
  • the object of the invention proposes a system for feeding and discharging drill pipes to a drilling rig in a drilling rig for providing a deep hole by providing a storage space for receiving batchwise arranged drill rods, with a transport device for feeding a batch of drill pipe to a receiving location, with a separating device for separating a drill Bar out of the batch, and with a device for feeding and discharging the individual boring bars from the receiving location to the delivery location, preferably in the embodiment described above.
  • the storage space preferably has fixing elements for transport units.
  • the drill rods are arranged in batches in the stacking yoke, which is preferably a stacking yoke of the embodiment described below. It is also advantageous that the batches are provided in a transport unit grouped above each other and individually removable. Furthermore, it is advantageous that the transport device is a crane, preferably a gantry crane, which is particularly preferably movable transversely to the longitudinal extent of the drill rods.
  • a further teaching of the invention provides that the separating device is a device of the type described below.
  • the solution further provides a stacking yoke for the batch arrangement of drill rods with a tube receiving, in the drill rods are arranged parallel to each other before, wherein the tube receiving is designed so that the drill rods are einlagenig providable that the stacking yoke a clamping element for locking the boring bars in the pipe receiving, wherein clamping element and pipe receiving are made of plastic, and that the stacking yoke has a stop for releasably attaching a lifting device.
  • the pipe receiving it is possible to arrange the drill rods in batches.
  • the clamping element which is preferably provided in the bottom of the stacking yoke, causes the boring bars to be locked in a simple manner.
  • the provision of the clamping element and the pipe holder made of plastic on the one hand enables a reduction of the stress of the drill rods by the supply and removal of these in and out of the stacking yoke and thus a reduction of wear.
  • the object of the invention is to provide a device for separating a boring bar from a batch of boring bars arranged parallel to one another with at least one storage facility for the batch and at least two elevating units for lifting the boring bar, wherein the elevating units are arranged below the batch Lifting units can be moved transversely to the longitudinal extent of the drill rods below the batch, or the charge above the lifting units are moved substantially transversely to the longitudinal extent of the drill rod.
  • FIG. 1 is a perspective view of a system according to the invention
  • FIG. 2 is a side view of an inlet and outlet device according to the invention
  • FIG. 3 shows a three-dimensional plan view of a pipe bearing according to the invention with an inlet and outlet device according to the invention at the receiving location
  • FIG. 4 shows a side view of a supply and discharge device according to the invention at the picking location, the device according to the invention according to FIG. 4 when transporting a drill string from the picking location to the delivery location
  • FIG. 6 shows a side view of the device according to the invention according to FIG. 4 at the delivery location
  • a three-dimensional view to FIG 3 8 is a perspective view of a pipe support according to the invention together with the separating device according to the invention and gantry crane,
  • FIG. 9 is a perspective view of a transport unit equipped with boring bars
  • FIG. 11 is a perspective view of the detail of a transport unit according to the invention.
  • FIG. 12 is a perspective view of a detail of a transport unit according to the invention.
  • FIG. 13 is a perspective view of a transport yoke according to the invention.
  • FIG. 14 is a perspective view of a separating device according to the invention.
  • FIG. 15 is a detail view of FIG. 14, and FIG. 16 is a detail view of FIG. 14.
  • Fig. 1 shows a spatial representation of a drilling rig 10 for the creation of deep wells.
  • the drilling rig 10 in this case has a drilling device 11 which has a mast 12 with a lifting device 14 and a turntable 13 arranged on a platform 15.
  • a pipe support 17 is arranged, in which the drill rods 20 of the drill string (not shown) are mounted.
  • the pipe bearing 17 is provided with a gantry crane 19.
  • the tube bearing 17 is formed by transport units 18, in which the drill rods 20 are arranged in one piece stack stacking yokes 21.
  • As a connecting element between pipe bearing 17 and drilling device 11 is an inlet and outlet device 23 for the supply and removal of drill pipe 20 from a recording location 46 provided to a delivery location 47.
  • a separating device 22 At the receiving location 46, a separating device 22 (see FIGS. 7 and 8) is arranged.
  • the platforms 15 and 16 are arranged in this embodiment on a running as a boom 48 base member.
  • the supply and discharge device 23 has a base 24, on which a boom 25 is rotatably arranged via a pivot joint 26.
  • the boom 25 consists of two longitudinal struts 32 and a cross brace 33. Between the base 24 and the boom 25 is a lifting cylinder 27 via pivot joints 30 and a damping element 28 via hinges 31 connected.
  • a guide member 35 of a positive guide 34 is rotatably connected via a rotary joint 39 to the boom 25.
  • a guide linkage 29 is rotatably arranged via a rotary joint 36, the opposite end of which is connected to the base 24 via a swivel joint (not shown).
  • the pivot connecting the guide linkage 29 to the base 24 is on a plane of rotation with the pivot 31 of the jack 27.
  • the guide element 35 has a substantially triangular active form, wherein the first leg of the triangle forms a line between the pivot joint 39 and the pivot joint 36, that the second leg of the guide element 35 is formed by a line between the pivot joint 36 and a pivot joint 38 and the third leg through a line between the rotary joint 38 and the rotary joint 39.
  • a coupling strut or a hydraulic raulikzylinder 37 is arranged, which is rotatably connected to a receiving unit 40.
  • the receiving unit 40 is rotatably connected to the boom 25 via a pivot 41.
  • the receiving unit 40 has a base body 45, at the opposite end, with respect to the swivel joint 41, two claws 43 are arranged for gripping the drill rods 20.
  • the claws 43 are mounted on a base 44 which is movable on the base body 45. This is done for example via hydraulic cylinders 42, rails or with racks.
  • the distance of the claws 43 to the ground adjusted body 45 in coordination with the corresponding length of the transporting bar 20 By operating the hydraulic cylinder 27, the boom 25 and the swivel joint 26 on the base 24 are pivoted in the direction of the delivery location 47. As a result, the receiving unit 40 and thus the drill rod 20 are raised. About the positive guide 34 and the guide rod 29, the receiving unit 40 and thus the drill rod 20 are pivoted about the pivot 41. This is due to the guide linkage 29, whose offset with respect to the boom 25, the pivoting of the receiving unit 40 initiates. The pivoting movement is transmitted by the coupling strut 37 and the hydraulic cylinder 37 to the receiving unit 40.
  • the receiving unit 40 is pivoted between the longitudinal struts 32 of the boom 25 and thus performs an opposite pivotal movement in comparison to the boom 25 by.
  • the positive guide 34 is constructed so that the receiving unit 40 has reached a vertical position when reaching the delivery location 47. So that no additional energy has to be expended for braking the system at the delivery location, a damping element 28 is provided, which is arranged between arm 25 and base 24 via the rotary joints 30. This damping element pivots analog to the hydraulic cylinder. It has a housing in the interior of which a spring element and a coupling rod are arranged, which perform an opposite damping movement to the hydraulic cylinder.
  • the boring bar 20 is then transferred to the boring device 11. The transfer of a drill rod 20 during removal of the drill string takes place in the reverse order of the previously described method steps.
  • Fig. 7 is a three-dimensional representation of the pipe support 17 on the platform 16 with gantry crane 19, supply and discharge device 23 and separating device 22 is shown.
  • the tube bearing 17 consists of transport units 18, in which stacking yokes 21 are provided, in which store the drill rods 20. This represents the system components required for the system according to the invention and the supply and discharge method of the drill rods.
  • the tube bearing 17 is shown with the associated components in FIGS. 8 to 16.
  • the pipe bearing 17 has transport units 8, which in the Fig. 9 to 12 are shown.
  • the transport units 18 in this case have a base unit 49 which has receiving sections 50 for the stacking yokes 21. At the base unit 49 stop points 51 for the abutment of a transport cable (see Fig. 10) are provided.
  • the individual stacking yokes 21 are stored in the receiving sections 50.
  • the stacking yokes 21 are secured in the transport unit 18 during removal or feeding of the transport units 18 out of the tube bearing 17 with securing straps 54.
  • the base unit 49 has at its upper end a support strut 52 which can be swiveled between a removal position (FIG. 11) and a transport position (FIG. 12).
  • FIG. 13 shows the structure of a stacking yoke 21 according to the invention.
  • the stacking yoke 21 comprises a base body 55.
  • the main body 55 comprises horizontal struts 61, on the upper side of which tube receiving elements 56 and on the underside of which clamping elements 57 are arranged.
  • the tube receiving elements 56 and the clamping elements 57 are made of plastic.
  • Positioning elements 59 are provided at right angles to the horizontal struts 61 and have a pivoted section 62 which, when stacking the stacking yokes one above the other, causes the bar yokes to be arranged in the correct position relative to one another.
  • engagement points 58 are provided for the gantry crane 19, so that the Stapeljoche 21 can be lifted out of the receiving portions 50 of the transport unit 18, and can be transported to the separating device 22.
  • the geometry of the tube receiving elements 56 and the height of the base body of the stacking yokes are selected depending on the diameter of the drill rods 20.
  • the gantry crane 19 moves on rails 63, which are arranged on the platform 16 at right angles to the extension direction of the drill rods 20. With its gripping units (not shown), the gantry crane 19 detects a number of boring bars 20 grouped as a batch by gripping the two stacking yokes 21 intended for this purpose at their engagement points 58 and lifting them out of the transport unit 18. Subsequently, the gantry crane 19 is moved across the remaining transport units 18 to the separating device 22. At the separating device 22, the stacking yokes 21 are then attached to the separating device 22 in the separating device. 22 provided storage space 64 deducted.
  • the empty Stapeljoche 21 are received by the gantry crane 19 at the storage place 46 and to another transport unit 18, which is responsible for receiving the empty Stapeljoche 21 at this time is responsible, deposed.
  • the gantry crane 19 transports the empty stacking yokes 21 from the transport unit 18 provided for this purpose to the storage bin 64.
  • the separating device 22 groups the boring bars 20 removed from the borehole in the stacking yoke 21 into a batch. If all the batches of the batch provided in the stacking yoke 21 are occupied by boring bars 20, the gantry crane 19 picks up the filled stacking yokes 21 and transports them along the rail 63 to a further transport unit 18 in which the individual batches are then deposited.
  • a transport unit 18 is either filled with empty stacking yokes 21 or with full stacking yokes 21, and if additional storage space is required in the pipe store 17, then a transporting cable 53 is struck on the transport unit 18 at the stop points 51 provided for this purpose, and with a device, the Transport unit 18 removed from the pipe storage 17, and a either filled with boring bars 20 stacking yokes 21 equipped transport unit 18 or a stocked with empty Stapeljochen 21 transport unit 18 fed to the same place again.
  • the supply and removal can take place while at the same time via the gantry crane 19 or the separating device 22 in the supply and discharge device 23 further in boring bars of the drilling device to be supplied or removed, so that no downtime of the drilling device 11 by the Zu-.
  • FIGS. 14 to 16 show the separating device 22 according to the invention.
  • This comprises two storage spaces 64. Between the storage spaces 64, a central portion 65 is arranged, which is movable along a rail 68 which is arranged at right angles to the longitudinal extent of the drill rods 20.
  • the one with- Telabites 65 has two lifting units 69 which include a gripping member 66 which is movable via a hydraulic ram 67 in the vertical direction.
  • the middle section 65 is moved along the rail 68 to the respective first boring bar 20, viewed from the central axis in the longitudinal extension direction of the boring bars 20.
  • the hydraulic rams 67 are acted upon and the gripper elements 66 are moved upwards, so that the boring bar 20 located above is removed from the stacking yoke 21.
  • the middle section 65 is moved with the boring bar to the receiving location 46 in the middle of the separating device 22, where then the supply and discharge device 23 takes over the isolated boring bar 20. The process is then subsequently repeated until all the boring bars have been removed from the center outwards out of the respective batch of boring bars 20 arranged in stacking yokes 21.
  • the procedure is reversed.
  • the gripping elements 66 are extended at the receiving location 46 by the hydraulic cylinders 67.
  • the boring bar 20 is deposited by the supply and discharge device 23.
  • the central portion 65 is moved to the next location to be positioned in the Stapeljochen, and the gripping units 66 are lowered by the Hydra ulikzylin- 67, so that the boring bar 20 arranged in the stacking yoke 21 and thus gradually to a batch of drill rods 20 grouped becomes.

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Abstract

The invention relates to an apparatus, a method and a system for supplying drill pipes to and removing them from a drilling apparatus in a drilling installation for producing a deep bore. With regard to the apparatus, an apparatus according to the invention is proposed which comprises a base (24) on which a boom (25) is rotatably arranged such that the boom (25) can be pivoted about a point of rotation (26), which comprises a pick-up unit (40) which is configured such that a drill pipe (20) can be picked up at a pick-up position (46) and released at a release position (47), and which is rotatably arranged with respect to the boom (25), and which comprises a drive unit (27) which is operatively connected at its one end (31) to the base (24) and which is operatively connected at its other end (31) to the boom (25), wherein the pick-up unit (40) is connected to a positive guide (35) which is configured in such a way that the pick-up unit (40) is moved from the pick-up position (46) into the release position (47) through actuating the drive unit (27) and the associated pivoting of the boom (25) about the point of rotation (26).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen und Abführen von Bohrgestängen zu einer Bohrvorrichtung  Method and device for feeding and discharging drill pipes to a drilling device
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein System zum Zuführen und Abführen von Bohrgestänge zu einer Bohrvorrichtung in einer Bohranlage zum Erstellen einer Tiefbohrung. Des Weiteren betrifft die Erfindung Bestandteile des Systems in Form eines Stapeljochs zur chargenweise Anordnung von Bohrstangen und eine Vorrichtung zum Vereinzeln einer Bohrstange aus einer parallel zueinander angeordneten Charge von Bohrstangen. The invention relates to an apparatus, a method and a system for feeding and discharging drill string to a drilling apparatus in a drilling rig for creating a deep hole. Furthermore, the invention relates to components of the system in the form of a stacking yoke for the batch arrangement of boring bars and a device for separating a boring bar from a batch of boring bars arranged parallel to one another.
Beim Erstellen von Tiefbohrungen, beispielsweise für die Förderung von Erdöl und Erdgas oder für die Energiegewinnung aus geothermischer Energie wird ein Bohrwerkzeug verwendet, das über einen aus Bohrgestänge bestehenden Bohrstrang angetrieben wird. Während des Erstellens der Tiefbohrung ist es notwendig, das Bohrwerkzeug zu wechseln, entweder weil es verschlissen ist, oder sich die geologischen Gegebenheiten geändert haben, und eine andere Art von Werkzeug notwendig wird. Zum Wechseln des Bohrwerkzeugs muss der gesam- te Bohrstrang aus dem Bohrloch ausgebaut werden, und nachdem ein neues Bohrwerkzeug vorgesehen wurde, wieder eingebaut werden. Hierfür werden die Bohrstangen des Bohrgestänges, beispielsweise bei großen Anlagen, jeweils zu zwei oder drei Stück auf einmal aus- und eingebaut, und in den Turm der Bohranlage aufrecht abgestellt. Ist dieses Lager im Turm voll, so müssen die dann noch aus- oder einzubauenden Bohrstangen aus der Bohranlage entfernt werden. When drilling deep wells, such as for the extraction of oil and natural gas, or for geothermal energy production, a drilling tool driven by a drill string consisting of a drill string is used. During the creation of the deep hole, it is necessary to change the drilling tool either because it is worn or the geological conditions have changed, and a different kind of tool becomes necessary. To change the drilling tool, the entire drill string must be removed from the borehole and, after a new drilling tool has been provided, reinstalled. For this purpose, the drill rods of the drill string, for example, in large systems, in each case to two or three pieces removed and installed at once, and placed in the tower of the rig upright. If this camp is full in the tower, then the boring bars that are still to be removed or installed must be removed from the drilling rig.
Während des Bohrfortschritts als solches müssen, nachdem ein gewisser Bohrfortschritt erzielt wurde, weitere Bohrstangen dem Bohrstrang hinzugefügt wer- den. Diese Bohrstangen werden von außen zugeführt. Dafür ist neben der Bohranlage ein Rohrlager vorgesehen. Dieses Rohrlager ist über eine schiefe Ebene As such, as drilling progresses, additional drill rods must be added to the drill string as drilling progresses. These drill rods are fed from the outside. For this purpose, a pipe bearing is provided in addition to the drilling rig. This pipe storage is over an inclined plane
BESTÄTIGUNGSKOPIE mit der Bohranlage verbunden. Das Bohrgestänge wird über diese schiefe Ebene mittels einer Hubvorrichtung in die Bohranlage transportiert, und anschließend mit der Hubvorrichtung der Bohranlage zugeführt und eingebaut. Dieses Vorgehen ist mit viel Handarbeit und Verletzungsgefahr verbunden. Des Weiteren geht mit dem Lagerplatz für die Bohrstangen außerhalb der Bohranlage ein großer Bohrplatz einher, was bei bestimmten Anwendungen nicht zwangsläufig vorteilhaft ist. CONFIRMATION COPY connected to the drilling rig. The drill pipe is transported via this inclined plane by means of a lifting device in the drilling rig, and then supplied with the lifting device of the drilling rig and installed. This procedure is associated with a lot of manual work and the risk of injury. Furthermore, the storage location for the drill rods outside of the drilling rig involves a large well site, which is not necessarily beneficial in certain applications.
Bei Offshore-Aniagen besteht weiterhin die Problematik, dass insbesondere bei Bohranlagen, die zur Exploration dienen, die beispielsweise auf Jack-Up-Rigs oder Schiffen angeordnet sind, die Problematik besteht, dass ggf. die Masten der Bohranlage als solches nicht so groß und massiv ausgeführt sind, wie dieses auf großen Offshore-Aniagen der Fall ist. Hier besteht die Problematik, dass nicht hinreichend viele Bohrstangen im Mast der Bohranlage abgestellt werden können bzw., dass diese bei verschlechternden Wetterbedingungen aus der Bohranlage entfernt werden müssen. Dieses ist insbesondere bei Bohranlagen der Fall, die auf auskragenden Auslegerplattformen angeordnet sind. In offshore Aniagen there is still the problem that especially in drilling rigs, which are used for exploration, which are arranged for example on jack-up rigs or ships, the problem is that possibly the masts of the drilling rig as such not so large and massive are executed, as is the case on large offshore Aniagen. Here there is the problem that not sufficient number of drill rods in the mast of the rig can be turned off or that they must be removed from the drilling rig in deteriorating weather conditions. This is particularly the case with drilling rigs arranged on cantilevered boom platforms.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereit zu stellen, die das Zu- und Abführen von Bohrgestänge von einer Aufnahmeposition zu einer Abgabeposition automatisiert und dieses auf einfache Weise sicher und schnell mit geringem Wartungsaufwand bereit stellt. The object of the invention is therefore to provide a device that automates the supply and removal of drill pipe from a receiving position to a dispensing position and provides this in a simple way safely and quickly with low maintenance.
Des Weiteren hat sich gezeigt, dass insbesondere bei Bohranlagen, die auf be- engten Verhältnissen, wie beispielsweise Offshore-Explorationsanlagen, eingesetzt werden, der Gesamtablauf von Lagerung der Bohrstangen in Bezug auf die Bohranlage und die Offshore-Trägeranlage der Bohranlage im Hinblick auf Lagerort, Zu- und Abführen der Bohrstangen vom Lagerort zur Bohranlage und insbesondere das Lagern der Bohrstangen in Bezug auf das Ein- und Ausbauen eines Meißels insgesamt verbesserungswürdig ist. Des Weiteren ist es daher die Aufgabe der Erfindung, ein System und ein Verfahren bereit zu stellen, bei dem die Bohrstangen auf einfache und sichere Art und Weise der Bohranlage zu- und abgeführt werden können, insbesondere auf beengten Platzverhältnissen. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, Systemkomponenten zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere für die Lagerung des Bohrgestänges und für die Übergabe des Bohrgestänges vom Lagerort zur Vorrichtung zum Zu- und Abführen von Bohrstangen vom Lagerplatz zur Bohranlage bereitzustellen. Furthermore, it has been found that, in particular, in drilling rigs which are used in restricted conditions, such as offshore exploration plants, the overall procedure of storage of the drill rods with respect to the drilling rig and the offshore carrier rig of the drilling rig with regard to storage location, Supplying and discharging the boring bars from the storage location to the drilling rig and in particular the storage of the boring bars with respect to the installation and removal of a chisel is in need of improvement. Furthermore, it is therefore the object of the invention to provide a system and a method in which the boring bars can be supplied to and removed from the drilling rig in a simple and secure manner, in particular in confined spaces. Furthermore, it is an object of the invention to provide system components for carrying out the method, in particular for the storage of the drill pipe and for the transfer of the drill pipe from the storage location to the device for feeding and discharging boring bars from the storage yard to the drilling rig.
Die erfindungsgemäße Lösung hinsichtlich der Vorrichtung zum Zuführen und Abführen von Bohrgestänge sieht eine Vorrichtung zum Zuführen und Abführen von Bohrgestänge zu einer Bohrvorrichtung in einer Bohranlage zum Erstellen einer Tiefbohrung, die eine Basis aufweist, an der ein Ausleger drehbar angeord- net ist, sodass der Ausleger um einen Drehpunkt verschwenkbar ist, die eine Aufnahmeeinheit aufweist, die so ausgeführt ist, dass ein Bohrgestänge an einer Aufnahmeposition aufnehmbar ist und an einer Abgabeposition abgebbar ist, und die drehbar gegenüber dem Ausleger angeordnet ist, und die eine Antriebseinheit aufweist, die an ihrem einen Ende wirkverbunden mit der Basis ist und die an ihrem anderen Ende wirkverbunden mit dem Ausleger ist, wobei die Aufnahmeeinheit mit einer Zwangsführung verbunden ist, die so ausgeführt ist, dass die Aufnahmeeinheit durch Betätigen der Antriebseinheit und dem damit verbundenen Verschwenken des Auslegers um den Drehpunkt von der Aufnahmeposition in die Abgabeposition bewegt wird. Vorteilhaft hierbei ist, dass, bedingt durch die Zwangsführung, ein unter allen Bedingungen sicheres Zuführen der Bohrstangen vom Aufnahmebohrort zum Abgabeort ohne zusätzlichen Steuerungs- und Regelungsaufwand und damit eine einfache Automatisierung möglich ist. The inventive solution with regard to the device for feeding and discharging drill pipe provides a device for feeding and discharging drill pipe to a drilling device in a drilling rig for creating a deep hole having a base on which a boom is rotatably arranged, so that the boom is pivotable about a pivot point having a receiving unit, which is designed so that a drill string is receivable at a receiving position and is deliverable at a dispensing position, and which is rotatably arranged relative to the boom, and having a drive unit, which at its one End is operatively connected to the base and which is at its other end operatively connected to the boom, wherein the receiving unit is connected to a positive guide, which is designed so that the receiving unit by operating the drive unit and the associated pivoting of the boom to the fulcrum of the recording Movement is moved to the dispensing position. The advantage here is that, due to the forced operation, a safe under all conditions feeding the boring bars from Aufnahmebohrort to the delivery without additional control and regulatory effort and thus easy automation is possible.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Zwangsführung ein Füh- rungsgestänge aufweist, das mit der Basis drehbar verbunden ist, und ein Führungselement aufweist, das drehbar mit dem Ausleger, der Aufnahmeeinheit und dem Führungsgestänge verbunden ist. Durch diese einfache mechanische Konstruktion wird es auf hoch präzise Weise möglich, das Zu- und Abführen des Bohrgestänges zu automatisieren und gleichzeitig die Kosten durch die Konstruk- tion niedrig zu halten. A further teaching of the invention provides that the positive guide has a guide linkage, which is rotatably connected to the base, and has a guide element which is rotatably connected to the boom, the receiving unit and the guide linkage. This simple mechanical design makes it possible in a highly precise manner to automate the supply and removal of the drill pipe while at the same time keeping costs low due to the design.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Zwangsführung ein Ausgleichselement, bevorzugt einen Hydraulikzylinder, aufweist, der besonders bevorzugt zwischen Führungselement und Aufnahmeeinheit angeordnet ist. Durch dieses Ausgleichselement wird es möglich, beispielsweise bei gewichtsmäßig ungleichmäßig ausgeführten Bohrstangen evtl. entstehender Versatz am Aufnahmeort oder Abgabeort auszugleichen. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass ein Dämpfungselement vorgesehen ist, das bevorzugt zwischen Ausleger und Basis angeordnet ist, und/oder, dass besonders bevorzugt ein Gehäuse aufweist, in dem eine Führungsstange und ein Federelement vorgesehen sind. Durch das Vorsehen des Dämpfungselementes wird es möglich, insbesondere im Abgabeort ein präziseres Positionie- ren am Abgabeort durchzuführen, und gleichzeitig den Energieaufwand zum Abbremsen der Vorrichtung zu reduzieren. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Antriebseinheit ein Hydraulikzylinder ist. Das Bereitstellen hydraulischer Energie als Antriebsenergie ist in einer Bohranlage bereits vorgesehen, so dass keine weitere zusätzliche Energiequelle in der Bohranlage notwendig wird. A further teaching of the invention provides that the positive guide has a compensation element, preferably a hydraulic cylinder, which is particularly preferably arranged between the guide element and the receiving unit. By This compensating element makes it possible, for example, to compensate for any offset occurring at the location or place of delivery in the case of boring bars whose weight is uneven. A further teaching of the invention provides that a damping element is provided, which is preferably arranged between the arm and the base, and / or that particularly preferably has a housing in which a guide rod and a spring element are provided. By providing the damping element, it becomes possible to carry out a more precise positioning at the delivery location, in particular in the delivery location, and at the same time to reduce the energy expenditure for braking the device. Furthermore, it is advantageous that the drive unit is a hydraulic cylinder. The provision of hydraulic energy as drive energy is already provided in a drilling rig, so that no further additional energy source is required in the drilling rig.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Ausleger zwei Längsstreben aufweist, die mit wenigstens einer Querstrebe verbunden sind, und die so angeordnet sind, dass die Aufnahmeeinheit mit gegriffenem Bohrgestänge zwischen den Längsstreben hindurch verschwenkbar ist. Hierdurch wird es möglich, mit der Aufnahmeeinheit eine gegenläufige Bewegung zum Ausleger zu erzeugen, und damit den kürzest möglichen Weg zum Transport des Bohrgestänges von einem Horizontallager zu einem vertikalen Abgabepunkt bereit zu stellen. A further teaching of the invention provides that the boom has two longitudinal struts, which are connected to at least one transverse strut, and which are arranged so that the receiving unit with the drill string gripped is pivotable between the longitudinal struts. This makes it possible to use the receiving unit to produce an opposite movement to the boom, and thus to provide the shortest possible way to transport the drill string from a horizontal bearing to a vertical delivery point.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass die Aufnahmeeinheit mit wenigstens zwei Greifeinheiten versehen ist, die bevorzugt im Abstand zueinander verstellbar sind. Hierdurch wird es möglich, unterschiedlich lange Bohrstangen bzw. Sonderelemente des Bohrstranges, wie Motore oder dgl., mit der Vorrichtung ebenfalls von einem Aufnahmeort zu einem Abgabeort zu bewegen. Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Zuführen und Abführen von Bohrgestänge zu einer Bohrvorrichtung in einer Bohranlage zum Erstellen von Tiefbohrungen sieht die erfindungsgemäße Lösung vor, dass zum Zuführen des Bohrgestänges mehr Bohrstangen einlagig parallel zu einer Charge angeordnet werden, dass die Charge an einem Lagerort zu mehreren Chargen gelagert wird, dass eine Charge dem Lagerort entnommen, zu einem Aufnahmeort transportiert und abgelegt wird, dass eine Bohrstange aus der Charge vereinzelt, aufgenommen, und zu einem Abgabeort transportiert und am Abgabeort an die Bohrvorrichtung übergeben wird, und dass zum Abführen des Bohrgestänges die Bohr- Stange am Abgabeort aufgenommen und zu dem Aufnahmeort transportiert wird, am Aufnahmeort einlagig parallel als Charge angeordnet wird, und die Charge nach Abschluss des Charnierungsvorganges dem Lagerort zugeführt wird. Furthermore, it is advantageous that the receiving unit is provided with at least two gripping units, which are preferably adjustable at a distance from each other. This makes it possible, different lengths drill rods or special elements of the drill string, such as motors or the like. To move with the device also from a recording location to a delivery location. With regard to the inventive method for feeding and discharging drill pipe to a drilling rig in a drilling rig for creating deep wells, the solution according to the invention provides that for feeding the drill string more boring bars are arranged in a single layer parallel to a batch that the batch at a storage location to several batches is stored, that a batch is taken from the storage location, transported to a receiving location and stored, that a drill rod from the batch isolated, picked up, and transported to a delivery location and handed over to the drilling device at the delivery site, and that for discharging the drill string, the drill rod on Delivery location is picked up and transported to the picking location, is arranged in parallel as a batch at the recording location, and the batch is supplied to the storage location after completion of the Charnierungsvorganges.
Durch das Erstellen von Chargen und das Bereitstellen mehrerer Chargen an einem Lagerort wird der benötigte Lagerplatz in der Bohranlage bzw. an der Bohranlage erheblich reduziert. Des Weiteren wird es durch das Chargieren und das Vereinzeln möglich, dass auch der Prozess des Zuführens der Bohrstangen zur Vorrichtung zum Transportieren dieser Bohrstangen in die Bohranlage automatisierbar wird. Dieses erfolgt insbesondere durch das Bereitstellen einer Vereinzelungsvorrichtung am Abgabeort. Creating batches and providing multiple batches in one storage location significantly reduces the required storage space in the drilling rig or rig. Furthermore, it becomes possible by the charging and the singulation that also the process of feeding the boring bars to the device for transporting these boring bars into the drilling facility becomes automatable. This takes place in particular by providing a separating device at the delivery location.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Chargieren in einem einlagigen Stapeljoch erfolgt, wobei die Stapeljoche so ausgeführt sind, dass sie übereinander anordbar sind. Durch das Bereitstellen von Stapeljochen entsteht eine Charge mit definierter Anzahl von Bohrstangen, die, bedingt durch die Einlagigkeit, gut vereinzelbar sind. Gleichzeitig können die Stapeljoche auf einfache Weise durch eine Transfereinheit vom Lagerort zum Aufnahmeort transferiert werden. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Chargen übereinander zu einer Transporteinheit gruppiert werden, die so ausgeführt ist, dass sie dem Lagerort zuführbar und abführbar ist, bevorzugt mit einem Kran, wobei die Chargen, besonders bevorzugte einzeln, aus der Transporteinheit entnehmbar und wieder zuführbar sind. Durch das Bereitstellen der Transporteinheit, in der die Chargen gruppiert werden, ist es auf einfache Weise möglich, den Lagerort zu reduzieren. Dieses ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Bohranlage und der Lagerort auf einem Ausleger vorgesehen sind, der aufgrund von statischen Belastungen nicht mit dem gesamten Bohrgestänge, das für das Erstellen einer Tiefbohrung notwendig ist, gleichzeitig belastet werden darf. Die Transporteinhei- ten können on demand den Lagerort zu- und abgeführt werden, und entweder auf einem weiteren Transportmedium oder an einem statisch vorteilhafteren Ort auf der Plattform gelagert werden. Weiterhin ist dabei vorteilhaft, dass die Charge am Lagerort übereinander angeordnet werden, und/oder dass der Transport der Charge zwischen Lagerort und Aufnahmeort mit einem Kran, bevorzugt einem Portalkran, erfolgt. Durch das Übereinanderanordnen wird ebenfalls eine Minimierung des Platzaufwandes am Lagerort erreicht. Durch das Vorsehen des Krans bzw. Portalkrans wird es auf besonders einfache Weise möglich, die übereinander angeordneten Chargen aufzunehmen, und über die parallel dazu ange- ordneten Chargen hinweg zu transportieren bzw. beim Ausbauen der Bohrstangen wieder fertig aufgefüllte Chargen aus dem Abgabeort zu entnehmen und dem Lagerort zuzuführen. Another teaching of the invention provides that the charging takes place in a single-layer stacking yoke, wherein the stacking yokes are designed so that they can be arranged one above the other. By providing Stapeljochen creates a batch with a defined number of boring bars, which, due to the Einlagigkeit, are well singularized. At the same time, the stacking yokes can be transferred in a simple manner by a transfer unit from the storage location to the receiving location. A further teaching of the invention provides that the batches are grouped one above the other into a transport unit, which is designed so that it can be supplied to the storage location and dischargeable, preferably with a crane, the batches, particularly preferably individually, removable from the transport unit and be fed again. By providing the transport unit in which the batches are grouped, it is easily possible to reduce the storage location. This is particularly advantageous if the drilling rig and the storage location are provided on a boom, which is not allowed to be loaded simultaneously with the entire drill string, which is necessary for the creation of a deep hole due to static loads. The transport unit The storage location can be supplied and removed on demand and stored either on a further transport medium or on a statically more advantageous location on the platform. Furthermore, it is advantageous that the batch are arranged one above the other at the storage location, and / or that the transport of the batch between storage location and location with a crane, preferably a gantry crane takes place. By stacking a minimization of space required at the storage location is also achieved. The provision of the crane or gantry crane makes it possible in a particularly simple manner to receive the batches arranged one above the other and to transport them across the batches arranged in parallel or to remove again filled-up batches from the delivery location when removing the drill rods to the storage location.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Vereinzeln der Bohrstangen aus der Charge heraus durch Herausheben, bevorzugt durch Herausdrücken, von unten erfolgt. Besonders bevorzugt erfolgt dann das Aufnehmen und Transportieren der Bohrstange nach der Vereinzelung mit der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zuführen und Abführen von Bohrgestänge zu einer Bohrvorrichtung in einer Bohranlage zum Erstellen einer Tiefbohrung. Durch das Vereinzeln der Bohrstangen aus der Charge heraus, beispielsweise durch Hochdrücken der Bohrstangen von unten, wird es möglich, zum einen die Bohrstangen auf einfache Weise aufzunehmen bzw. abzugeben. Zum anderen werden mechanische Beanstandungen des Aufnahmeortes durch Nachrutschen von Bohrstangen oder dgl. vermieden. Another teaching of the invention provides that the separation of the drill rods from the batch out by lifting, preferably by pressing out, takes place from below. Particular preference is then given to picking up and transporting the drill rod after singulation with the above-described device according to the invention for feeding and discharging drill string to a drilling device in a drilling rig for creating a deep hole. By singulating the boring bars out of the batch, for example by pushing up the boring bars from below, it becomes possible, on the one hand, to easily pick up or discharge the boring bars. On the other hand, mechanical complaints of the recording location by slipping of boring bars or the like. Be avoided.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die nach dem Entnehmen der Bohrstangen leeren Stapeljoche am Aufnahmeort aufgenommen und zu einem Zwischenlager, bevorzugt in einer Transporteinheit transportiert werden. Hinsichtlich des Systems schlägt die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ein System zum Zuführen und Abführen von Bohrgestängen zu einer Bohrvorrichtung in einer Bohranlage zum Bereitstellen einer Tiefbohrung vor, indem ein Lagerplatz zur Aufnahme von chargeweise angeordneten Bohrstangen vorgesehen ist, mit einer Transportvorrichtung zum Zuführen einer Charge von Bohrgestänge zu einem Aufnahmeort, mit einer Vereinzelungsvorrichtung zum Vereinzeln einer Bohr- Stange aus der Charge heraus, und mit einer Vorrichtung zum Zuführen und Abführen der einzelnen Bohrstangen von dem Aufnahmeort zum Abgabeort, bevorzugt in der zuvor beschriebenen Ausführung. Bevorzugt weist der Lagerplatz Fixierelemente für Transporteinheiten auf. Des Weiteren ist bevorzugt, dass die Bohrstangen chargenweise im Stapeljoch angeordnet sind, wobei es sich bevorzugt um ein Stapeljoch der nachfolgend beschriebenen Ausführung handelt. Weiterhin vorteilhaft dabei ist, dass die Chargen in einer Transporteinheit übereinander gruppierbar und einzeln entnehmbar vorgesehen sind. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass es sich bei der Transportvorrichtung um einen Kran, bevorzugt einen Portalkran, handelt, der besonders bevorzugt quer zur Längserstreckung der Bohrstangen verfahrbar ist. A further teaching of the invention provides that the empty after removal of the drill rods Stapeljoche be picked up at the receiving location and transported to an intermediate storage, preferably in a transport unit. With regard to the system, the object of the invention proposes a system for feeding and discharging drill pipes to a drilling rig in a drilling rig for providing a deep hole by providing a storage space for receiving batchwise arranged drill rods, with a transport device for feeding a batch of drill pipe to a receiving location, with a separating device for separating a drill Bar out of the batch, and with a device for feeding and discharging the individual boring bars from the receiving location to the delivery location, preferably in the embodiment described above. The storage space preferably has fixing elements for transport units. Furthermore, it is preferred that the drill rods are arranged in batches in the stacking yoke, which is preferably a stacking yoke of the embodiment described below. It is also advantageous that the batches are provided in a transport unit grouped above each other and individually removable. Furthermore, it is advantageous that the transport device is a crane, preferably a gantry crane, which is particularly preferably movable transversely to the longitudinal extent of the drill rods.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei der Vereinzelungs- Vorrichtung um eine Vorrichtung der nachfolgend beschriebenen Art handelt. A further teaching of the invention provides that the separating device is a device of the type described below.
Als Bestandteil des erfindungsgemäßen Systems sieht die Lösung der Aufgabe des Weiteren ein Stapeljoch zur chargenweise Anordnung von Bohrstangen mit einer Rohraufnahme, in der Bohrstangen parallel zueinander anordbar sind, vor, wobei die Rohraufnahme so ausgeführt ist, dass die Bohrstangen einlagig vorsehbar sind, dass das Stapeljoch ein Klemmelement zum Arretieren der Bohrstangen in der Rohraufnahme aufweist, wobei Klemmelement und Rohraufnahme aus Kunststoff ausgeführt sind, und dass das Stapeljoch einen Anschlag zum lösbaren Anbringen einer Hebevorrichtung aufweist. Durch das Vorsehen der Rohraufnahme wird es möglich, die Bohrstangen chargenweise anzuordnen. Um eine besonders gute Entnehmbarkeit der Bohrstangen aus dem Stapeljoch heraus zu gewährleisten, ist es so ausgeführt, dass die Bohrstangen lediglich einlagig vorgesehen sind. Das Klemmelement, das bevorzugt in der Unterseite des Stapeljochs vorgesehen ist, bewirkt, dass die Bohrstangen auf einfache Weise arretiert werden. Das Vorsehen des Klemmelements und der Rohraufnahme aus Kunststoff ermöglicht zum einen eine Reduzierung der Beanspruchung der Bohrstangen durch das Zu- und Abführen dieser in das bzw. aus dem Stapeljoch und damit einer Reduzierung des Verschleißes. Des Weiteren sieht die Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung zum Vereinzeln einer Bohrstange aus einer parallel zueinander angeordneten Charge von Bohrstangen mit wenigstens einer Ablagemöglichkeit für die Charge und mit wenigstens zwei Anhebeeinheiten zum Anheben der Bohrstange, wobei die Anhebeeinheiten unterhalb der Charge angeordnet sind, wobei entweder die Anhebeeinheiten quer zur Längserstreckung der Bohrstangen unterhalb der Charge verfahrbar sind, oder die Charge oberhalb der Anhebeeinheiten im Wesentlichen quer zur Längserstreckung der Bohrstange verfahrbar sind. Hierdurch wird auf einfache Weise die Möglichkeit bereit gestellt, die Bohrstangen aus der Charge zu vereinzeln und einer einfachen verschleißarmen Zuführung zum Transport der Bohrstange in die Bohrvorrichtung hinein bereit gestellt werden kann. As part of the system according to the invention, the solution further provides a stacking yoke for the batch arrangement of drill rods with a tube receiving, in the drill rods are arranged parallel to each other before, wherein the tube receiving is designed so that the drill rods are einlagenig providable that the stacking yoke a clamping element for locking the boring bars in the pipe receiving, wherein clamping element and pipe receiving are made of plastic, and that the stacking yoke has a stop for releasably attaching a lifting device. By providing the pipe receiving, it is possible to arrange the drill rods in batches. In order to ensure a particularly good removability of the drill rods from the stacking yoke out, it is designed so that the drill rods are provided only in one layer. The clamping element, which is preferably provided in the bottom of the stacking yoke, causes the boring bars to be locked in a simple manner. The provision of the clamping element and the pipe holder made of plastic on the one hand enables a reduction of the stress of the drill rods by the supply and removal of these in and out of the stacking yoke and thus a reduction of wear. Furthermore, the object of the invention is to provide a device for separating a boring bar from a batch of boring bars arranged parallel to one another with at least one storage facility for the batch and at least two elevating units for lifting the boring bar, wherein the elevating units are arranged below the batch Lifting units can be moved transversely to the longitudinal extent of the drill rods below the batch, or the charge above the lifting units are moved substantially transversely to the longitudinal extent of the drill rod. As a result, the possibility is provided in a simple manner to separate the drill rods from the batch and a simple low-wear supply for transporting the drill rod into the drilling device can be provided in it.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Showing:
Fig. 1 eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems, 1 is a perspective view of a system according to the invention,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zu- und Abführvorrichtung, 2 is a side view of an inlet and outlet device according to the invention,
Fig. 3 eine räumliche Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Rohrlager mit einer erfindungsgemäßen Zu- und Abführvorrichtung am Aufnahmeort, 3 shows a three-dimensional plan view of a pipe bearing according to the invention with an inlet and outlet device according to the invention at the receiving location,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zu- und Abführvorrichtung am Aufnahmeort, die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 4 beim Transportieren eines Bohrgestänges vom Aufnahmeort zum Abgabeort, Fig. 6 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 4 am Abgabeort, eine räumliche Darstellung zu Fig. 3, Fig. 8 eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Rohrlagers nebst erfindungsgemäße Vereinzelungsvorrichtung und Portalkran, 4 shows a side view of a supply and discharge device according to the invention at the picking location, the device according to the invention according to FIG. 4 when transporting a drill string from the picking location to the delivery location, FIG. 6 shows a side view of the device according to the invention according to FIG. 4 at the delivery location, a three-dimensional view to FIG 3, 8 is a perspective view of a pipe support according to the invention together with the separating device according to the invention and gantry crane,
Fig. 9 eine räumliche Ansicht einer mit Bohrstangen bestückten Transporteinheit, 9 is a perspective view of a transport unit equipped with boring bars,
Fig. 10 eine räumliche Darstellung einer unbestückten Transporteinheit, 10 is a perspective view of an unpopulated transport unit,
Fig. 11 eine räumliche Darstellung des Details einer erfindungsgemäßen Transporteinheit, 11 is a perspective view of the detail of a transport unit according to the invention,
Fig. 12 eine räumliche Darstellung eines Details einer erfindungsgemäßen Transporteinheit, 12 is a perspective view of a detail of a transport unit according to the invention,
Fig. 13 eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Transportjoches, 13 is a perspective view of a transport yoke according to the invention,
Fig. 14 eine räumliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Vereinzelungsvorrichtung, 14 is a perspective view of a separating device according to the invention,
Fig. 15 eine Detailansicht zu Fig. 14, und Fig. 16 eine Detailansicht zu Fig. 14. FIG. 15 is a detail view of FIG. 14, and FIG. 16 is a detail view of FIG. 14.
Fig. 1 zeigt eine räumliche Darstellung einer Bohranlage 10 für das Erstellen von Tiefbohrungen. Die Bohranlage 10 weist dabei eine Bohrvorrichtung 11 auf, die einen Mast 12 mit einer Hubvorrichtung 14 und einem auf einer Plattform 15 angeordneten Drehtisch 13 aufweist. Auf einer weiteren Plattform 16 ist ein Rohrlager 17 angeordnet, in dem die Bohrstangen 20 des Bohrstranges (nicht dargestellt) gelagert sind. Das Rohrlager 17 ist mit einem Portalkran 19 versehen. Fig. 1 shows a spatial representation of a drilling rig 10 for the creation of deep wells. The drilling rig 10 in this case has a drilling device 11 which has a mast 12 with a lifting device 14 and a turntable 13 arranged on a platform 15. On a further platform 16, a pipe support 17 is arranged, in which the drill rods 20 of the drill string (not shown) are mounted. The pipe bearing 17 is provided with a gantry crane 19.
Das Rohrlager 17 wird durch Transporteinheiten 18 gebildet, in denen die Bohrstangen 20 in Stapeljochen 21 einlagig angeordnet sind. Als Verbindungselement zwischen Rohrlager 17 und Bohrvorrichtung 11 ist eine Zu- und Abführvorrichtung 23 für das Zu- und Abführen von Bohrgestänge 20 von einem Aufnahmeort 46 zu einem Abgabeort 47 vorgesehen. Am Aufnahmeort 46 ist eine Vereinzelungsvorrichtung 22 (siehe Fig. 7und 8) angeordnet. Die Plattformen 15 und 16 sind in dieser Ausführungsform auf einem als Ausleger 48 ausgeführten Basiselement angeordnet. The tube bearing 17 is formed by transport units 18, in which the drill rods 20 are arranged in one piece stack stacking yokes 21. As a connecting element between pipe bearing 17 and drilling device 11 is an inlet and outlet device 23 for the supply and removal of drill pipe 20 from a recording location 46 provided to a delivery location 47. At the receiving location 46, a separating device 22 (see FIGS. 7 and 8) is arranged. The platforms 15 and 16 are arranged in this embodiment on a running as a boom 48 base member.
Die erfindungsgemäße Zu- und Abführvorrichtung 23 (siehe Fig. 2 bis Fig. 6) weist eine Basis 24 auf, an der ein Ausleger 25 drehbar über ein Drehgelenk 26 angeordnet ist. Der Ausleger 25 besteht aus zwei Längsstreben 32 und einer Querstrebe 33. Zwischen der Basis 24 und dem Ausleger 25 ist ein Hubzylinder 27 über Drehgelenke 30 und ein Dämpfungselement 28 über Drehgelenke 31 verbunden. Am oberen Ende des Auslegers 25 ist ein Führungselement 35 einer Zwangsführung 34 über ein Drehgelenk 39 mit dem Ausleger 25 drehbar verbunden. Am gegenüberliegenden Ende des Führungselements 35 ist ein Führungsgestänge 29 über ein Drehgelenk 36 drehbar angeordnet, dessen gegenüberlie- gendes Ende über ein nicht dargestelltes Drehgelenk mit der Basis 24 verbunden ist. Das Drehgelenk, das das Führungsgestänge 29 mit der Basis 24 verbindet, befindet sich auf einer Drehebene mit dem Drehgelenk 31 des Hubzylinders 27. The supply and discharge device 23 according to the invention (see FIGS. 2 to 6) has a base 24, on which a boom 25 is rotatably arranged via a pivot joint 26. The boom 25 consists of two longitudinal struts 32 and a cross brace 33. Between the base 24 and the boom 25 is a lifting cylinder 27 via pivot joints 30 and a damping element 28 via hinges 31 connected. At the upper end of the boom 25, a guide member 35 of a positive guide 34 is rotatably connected via a rotary joint 39 to the boom 25. At the opposite end of the guide element 35, a guide linkage 29 is rotatably arranged via a rotary joint 36, the opposite end of which is connected to the base 24 via a swivel joint (not shown). The pivot connecting the guide linkage 29 to the base 24 is on a plane of rotation with the pivot 31 of the jack 27.
Das Führungselement 35 weist eine im Wesentlichen dreieckige Wirkform auf, wobei der erste Schenkel des Dreiecks eine Linie zwischen dem Drehgelenk 39 und dem Drehgelenk 36 bildet, dass der zweite Schenkel des Führungselements 35 durch eine Linie zwischen dem Drehgelenk 36 und einem Drehgelenk 38 gebildet wird und der dritte Schenkel durch eine Linie zwischen dem Drehgelenk 38 und dem Drehgelenk 39. Am Drehgelenk 38 ist eine Koppelstrebe bzw. ein Hyd- raulikzylinder 37 angeordnet, der drehbar mit einer Aufnahmeeinheit 40 verbunden ist. Die Aufnahmeeinheit 40 ist über ein Drehgelenk 41 drehbar mit dem Ausleger 25 verbunden. Die Aufnahmeeinheit 40 weist einen Grundkörper 45 auf, an dessen gegenüberliegenden Ende, bezogen auf das Drehgelenk 41 , zwei Klauen 43 zum Greifen der Bohrstangen 20 angeordnet sind. Die Klauen 43 sind auf einer Basis 44 montiert, die auf dem Grundkörper 45 verfahrbar ist. Dieses erfolgt beispielsweise über Hydraulikzylinder 42, Schienen oder mit Zahnstangen. The guide element 35 has a substantially triangular active form, wherein the first leg of the triangle forms a line between the pivot joint 39 and the pivot joint 36, that the second leg of the guide element 35 is formed by a line between the pivot joint 36 and a pivot joint 38 and the third leg through a line between the rotary joint 38 and the rotary joint 39. On the rotary joint 38, a coupling strut or a hydraulic raulikzylinder 37 is arranged, which is rotatably connected to a receiving unit 40. The receiving unit 40 is rotatably connected to the boom 25 via a pivot 41. The receiving unit 40 has a base body 45, at the opposite end, with respect to the swivel joint 41, two claws 43 are arranged for gripping the drill rods 20. The claws 43 are mounted on a base 44 which is movable on the base body 45. This is done for example via hydraulic cylinders 42, rails or with racks.
Zum Transportieren einer am Aufnahmeort 46 von der Vereinzelungsvorrichtung 22 vereinzelten Bohrstange 20 wird der Abstand der Klauen 43 auf den Grund- körper 45 in Abstimmung auf die entsprechende Länge der zu transportierenden Bohrstange 20 eingestellt. Anschließend umgreifen die Klauen 43 das Rohr 20. Durch Betätigen des Hydraulikzylinders 27 wird der Ausleger 25 und das Drehgelenk 26 an der Basis 24 verschwenkt in Richtung Abgabeort 47. Dadurch werden die Aufnahmeeinheit 40 und damit die Bohrstange 20 angehoben. Über die Zwangsführung 34 und das Führungsgestänge 29 werden die Aufnahmeeinheit 40 und damit auch die Bohrstange 20 um das Drehgelenk 41 verschwenkt. Dieses wird durch das Führungsgestänge 29 bedingt, dessen Versatz in Bezug auf den Ausleger 25 das Verschwenken der Aufnahmeeinheit 40 einleitet. Die Verschwenkbewegung wird durch die Koppelstrebe 37 bzw. die Hydraulikzylinder 37 auf die Aufnahmeeinheit 40 übertragen. Während des Verschwenkens wird die Aufnahmeeinheit 40 zwischen den Längsstreben 32 des Auslegers 25 hindurch geschwenkt und führt damit eine gegenläufige Schwenkbewegung im Vergleich zum Ausleger 25 durch. Die Zwangsführung 34 ist dabei so konstruiert, dass die Aufnahmeeinheit 40 beim Erreichen des Abgabeortes 47 eine vertikale Position erreicht hat. Damit keine zusätzliche Energie zum Abbremsen des Systems am Abgabeort aufgewendet werden muss, ist ein Dämpfungselement 28 vorgesehen, das zwischen Ausleger 25 und Basis 24 über die Drehgelenke 30 angeordnet ist. Dieses Dämpfungselement verschwenkt anlog zum Hydraulikzy- linder. Es weist ein Gehäuse auf, in dessen Innerem ein Federelement und eine Koppelstange angeordnet sind, die eine gegenläufige Dämpfungsbewegung zum Hydraulikzylinder ausführen. Am Abgabeort 47 wird dann die Bohrstange 20 an die Bohrvorrichtung 11 übergeben. Der Transfer einer Bohrstange 20 beim Ausbauen des Bohrstrangs erfolgt in umgekehrter Reihenfolge der zuvor beschrie- benen Verfahrensschritte. For transporting a boring bar 20 separated from the separating device 22 at the receiving location 46, the distance of the claws 43 to the ground adjusted body 45 in coordination with the corresponding length of the transporting bar 20. By operating the hydraulic cylinder 27, the boom 25 and the swivel joint 26 on the base 24 are pivoted in the direction of the delivery location 47. As a result, the receiving unit 40 and thus the drill rod 20 are raised. About the positive guide 34 and the guide rod 29, the receiving unit 40 and thus the drill rod 20 are pivoted about the pivot 41. This is due to the guide linkage 29, whose offset with respect to the boom 25, the pivoting of the receiving unit 40 initiates. The pivoting movement is transmitted by the coupling strut 37 and the hydraulic cylinder 37 to the receiving unit 40. During pivoting, the receiving unit 40 is pivoted between the longitudinal struts 32 of the boom 25 and thus performs an opposite pivotal movement in comparison to the boom 25 by. The positive guide 34 is constructed so that the receiving unit 40 has reached a vertical position when reaching the delivery location 47. So that no additional energy has to be expended for braking the system at the delivery location, a damping element 28 is provided, which is arranged between arm 25 and base 24 via the rotary joints 30. This damping element pivots analog to the hydraulic cylinder. It has a housing in the interior of which a spring element and a coupling rod are arranged, which perform an opposite damping movement to the hydraulic cylinder. At the delivery location 47, the boring bar 20 is then transferred to the boring device 11. The transfer of a drill rod 20 during removal of the drill string takes place in the reverse order of the previously described method steps.
In Fig. 7 ist eine räumliche Darstellung des Rohrlagers 17 auf der Plattform 16 mit Portalkran 19, Zu- und Abführvorrichtung 23 und Vereinzelungsvorrichtung 22 dargestellt. Das Rohrlager 17 besteht dabei aus Transporteinheiten 18, in denen Stapeljoche 21 vorgesehen sind, in denen die Bohrstangen 20 lagern. Dieses stellen die für das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Zu- und Abführverfahren der Bohrstangen notwendigen Systemkomponenten dar. Das Rohrlager 17 ist mit den dazugehörigen Komponenten in den Fig. 8 bis 16 dargestellt. Das Rohrlager 17 weist dabei Transporteinheiten 8 auf, die in den Fig. 9 bis 12 dargestellt sind. Die Transporteinheiten 18 weisen dabei eine Grundeinheit 49 auf, die Aufnahmeabschnitte 50 für die Stapeljoche 21 aufweist. An der Grundeinheit 49 sind Anschlagspunkte 51 für das Anschlagen eines Transportseils (siehe Fig. 10) vorgesehen. In den Aufnahmeabschnitten 50 wer- den die einzelnen Stapeljoche 21 gelagert. Die Stapeljoche 21 werden beim Entfernen bzw. Zuführen der Transporteinheiten 18 aus dem Rohrlager 17 mit Sicherungsgurten 54 in der Transporteinheit 18 gesichert. Des Weiteren weist die Grundeinheit 49 an ihrem oberen Ende eine Stützstrebe 52 auf, die zwischen einer Entnahmeposition (Fig. 11) und einer Transportposition (Fig. 12) ver- schwenkbar ist. In Fig. 7 is a three-dimensional representation of the pipe support 17 on the platform 16 with gantry crane 19, supply and discharge device 23 and separating device 22 is shown. The tube bearing 17 consists of transport units 18, in which stacking yokes 21 are provided, in which store the drill rods 20. This represents the system components required for the system according to the invention and the supply and discharge method of the drill rods. The tube bearing 17 is shown with the associated components in FIGS. 8 to 16. The pipe bearing 17 has transport units 8, which in the Fig. 9 to 12 are shown. The transport units 18 in this case have a base unit 49 which has receiving sections 50 for the stacking yokes 21. At the base unit 49 stop points 51 for the abutment of a transport cable (see Fig. 10) are provided. The individual stacking yokes 21 are stored in the receiving sections 50. The stacking yokes 21 are secured in the transport unit 18 during removal or feeding of the transport units 18 out of the tube bearing 17 with securing straps 54. Furthermore, the base unit 49 has at its upper end a support strut 52 which can be swiveled between a removal position (FIG. 11) and a transport position (FIG. 12).
Fig. 13 zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäßen Stapeljoches 21. Das Stapeljoch 21 umfasst einen Grundkörper 55. Der Grundkörper 55 umfasst Horizontalstreben 61 , an deren Oberseite Rohraufnahmeelemente 56 und an dessen Un- terseite Klemmelemente 57 angeordnet sind. Die Rohraufnahmeelemente 56 und die Klemmelemente 57 sind aus Kunststoff ausgeführt. Rechtwinklig zu den Horizontalstreben 61 sind Positionierungselemente 59 vorgesehen, die einen verschwenkten Abschnitt 62 aufweisen, der beim Stapeln der Stapeljoche übereinander bewirkt, dass sich die Stabeljoche in der korrekten Position zueinander anordnen. An der Außenseite des Positionierungselementes 59 sind Eingriffspunkte 58 für den Portalkran 19 vorgesehen, damit die Stapeljoche 21 aus den Aufnahmeabschnitten 50 der Transporteinheit 18 herausgehoben werden können, und zur Vereinzelungsvorrichtung 22 transportiert werden können. Die Geometrie der Rohraufnahmeelemente 56 und die Höhe der Grundkörper der Stapel- jochs werden in Abhängigkeit vom Durchmesser der Bohrstangen 20 gewählt. FIG. 13 shows the structure of a stacking yoke 21 according to the invention. The stacking yoke 21 comprises a base body 55. The main body 55 comprises horizontal struts 61, on the upper side of which tube receiving elements 56 and on the underside of which clamping elements 57 are arranged. The tube receiving elements 56 and the clamping elements 57 are made of plastic. Positioning elements 59 are provided at right angles to the horizontal struts 61 and have a pivoted section 62 which, when stacking the stacking yokes one above the other, causes the bar yokes to be arranged in the correct position relative to one another. On the outside of the positioning element 59 engagement points 58 are provided for the gantry crane 19, so that the Stapeljoche 21 can be lifted out of the receiving portions 50 of the transport unit 18, and can be transported to the separating device 22. The geometry of the tube receiving elements 56 and the height of the base body of the stacking yokes are selected depending on the diameter of the drill rods 20.
Der Portalkran 19 fährt auf Schienen 63, die auf der Plattform 16 rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung der Bohrstangen 20 angeordnet sind. Mit seinen Greifeinheiten (nicht dargestellt) erfasst der Portalkran 19 eine als Charge gruppierte Anzahl von Bohrstangen 20, indem er die dazu vorgesehenen zwei Stapeljoche 21 an deren Eingriffspunkten 58 greift und aus der Transporteinheit 18 heraushebt. Anschließend wird der Portalkran 19 über die übrigen Transporteinheiten 18 hinweg zur Vereinzelungsvorrichtung 22 verfahren. An der Vereinzelungsvorrichtung 22 werden dann die Stapeljoche 21 an dem in der Vereinzelungsvorrich- tung 22 vorgesehenen Ablageplatz 64 abgesetzt. Nachdem sämtliche in der Charge vorgesehenen Bohrstangen 20 aus den Stapeljochen 21 vereinzelt und mit der Zu- und Abführvorrichtung 23 entfernt wurden, werden die leeren Stapeljoche 21 vom Portalkran 19 an dem Ablageplatz 46 aufgenommen und zu einer anderen Transporteinheit 18, die für das Aufnehmen der leeren Stapeljoche 21 zu diesem Zeitpunkt zuständig ist, abgesetzt. The gantry crane 19 moves on rails 63, which are arranged on the platform 16 at right angles to the extension direction of the drill rods 20. With its gripping units (not shown), the gantry crane 19 detects a number of boring bars 20 grouped as a batch by gripping the two stacking yokes 21 intended for this purpose at their engagement points 58 and lifting them out of the transport unit 18. Subsequently, the gantry crane 19 is moved across the remaining transport units 18 to the separating device 22. At the separating device 22, the stacking yokes 21 are then attached to the separating device 22 in the separating device. 22 provided storage space 64 deducted. After all provided in the batch drill rods 20 were separated from the stacking yokes 21 and removed with the supply and discharge device 23, the empty Stapeljoche 21 are received by the gantry crane 19 at the storage place 46 and to another transport unit 18, which is responsible for receiving the empty Stapeljoche 21 at this time is responsible, deposed.
Werden die Bohrstangen aus dem Bohrloch ausgebaut, so transportiert der Portalkran 19 die leeren Stapeljoche 21 aus der dafür vorgesehenen Transportein- heit 18 zum Ablageplatz 64. Die Vereinzelungsvorrichtung 22 gruppiert die aus dem Bohrloch entnommenen Bohrstangen 20 im Stapeljoch 21 zu einer Charge. Sind sämtliche im Stapeljoch 21 dafür vorgesehenen Plätze der Charge mit Bohrstangen 20 belegt, so nimmt der Portalkran 19 die gefüllten Stapeljoche 21 auf und transportiert sie entlang der Schiene 63 zu einer weiteren Transportein- heit 18, in der die einzelnen Chargen dann abgelegt werden. If the boring bars are removed from the borehole, the gantry crane 19 transports the empty stacking yokes 21 from the transport unit 18 provided for this purpose to the storage bin 64. The separating device 22 groups the boring bars 20 removed from the borehole in the stacking yoke 21 into a batch. If all the batches of the batch provided in the stacking yoke 21 are occupied by boring bars 20, the gantry crane 19 picks up the filled stacking yokes 21 and transports them along the rail 63 to a further transport unit 18 in which the individual batches are then deposited.
Ist eine Transporteinheit 18 entweder mit leeren Stapeljochen 21 oder mit vollen Stapeljochen 21 gefüllt, und wird zusätzlicher Ablageplatz im Rohrlager 17 benötigt, so wird an der Transporteinheit 18 an den dafür vorgesehenen Anschlags- punkten 51 ein Transportseil 53 angeschlagen, und mit einer Vorrichtung wird die Transporteinheit 18 aus dem Rohrlager 17 entnommen, und eine entweder mit Bohrstangen 20 gefüllten Stapeljochen 21 bestückte Transporteinheit 18 oder eine mit leeren Stapeljochen 21 bestückte Transporteinheit 18 an die gleiche Stelle wieder zugeführt. Das Zu- und Abführen kann erfolgen, während gleichzei- tig über den Portalkran 19 bzw. die Vereinzelungsvorrichtung 22 in die Zu- und Abführvorrichtung 23 weiter in Bohrstangen der Bohrvorrichtung zu- oder abgeführt werden, so dass keine Stillstandzeit der Bohrvorrichtung 11 durch das Zu- und Abführen von Bohrstangen 20 von außen bzw. nach außen entsteht. In Fig. 14 bis Fig. 16 ist die erfindungsgemäße Vereinzelungsvorrichtung 22 dargestellt. Diese umfasst zwei Ablageplätze 64. Zwischen den Ablageplätzen 64 ist ein Mittelabschnitt 65 angeordnet, der entlang einer Schiene 68, die rechtwinklig zur Längserstreckung der Bohrstangen 20 angeordnet ist, verfahrbar ist. Der Mit- telabschnitt 65 weist zwei Hubeinheiten 69 auf, die ein Greifelement 66 enthalten, das über einen Hydraulikstempel 67 in vertikaler Richtung verfahrbar ist. If a transport unit 18 is either filled with empty stacking yokes 21 or with full stacking yokes 21, and if additional storage space is required in the pipe store 17, then a transporting cable 53 is struck on the transport unit 18 at the stop points 51 provided for this purpose, and with a device, the Transport unit 18 removed from the pipe storage 17, and a either filled with boring bars 20 stacking yokes 21 equipped transport unit 18 or a stocked with empty Stapeljochen 21 transport unit 18 fed to the same place again. The supply and removal can take place while at the same time via the gantry crane 19 or the separating device 22 in the supply and discharge device 23 further in boring bars of the drilling device to be supplied or removed, so that no downtime of the drilling device 11 by the Zu-. and removal of boring bars 20 from the outside or to the outside arises. FIGS. 14 to 16 show the separating device 22 according to the invention. This comprises two storage spaces 64. Between the storage spaces 64, a central portion 65 is arranged, which is movable along a rail 68 which is arranged at right angles to the longitudinal extent of the drill rods 20. The one with- Telabschnitt 65 has two lifting units 69 which include a gripping member 66 which is movable via a hydraulic ram 67 in the vertical direction.
Zur Vereinzelung der in einer Charge gruppierten Bohrstangen 20 aus einem Stapeljoch 21 heraus wird der Mittelabschnitt 65 entlang der Schiene 68 zur jeweils ersten Bohrstange 20, von der Mittelachse in Längserstreckungsrichtung der Bohrstangen 20 aus gesehen, verfahren. In order to separate the boring bars 20 grouped in a batch from a stacking yoke 21, the middle section 65 is moved along the rail 68 to the respective first boring bar 20, viewed from the central axis in the longitudinal extension direction of the boring bars 20.
Anschließend werden die Hydraulikstempel 67 beaufschlagt und die Greifele- mente 66 nach oben verfahren, so dass die darüber befindliche Bohrstange 20 aus dem Stapeljoch 21 entnommen wird. Anschließend wird der Mittelabschnitt 65 mit der Bohrstange zum Aufnahmeort 46 in der Mitte der Vereinzelungsvorrichtung 22 verfahren, wo dann die Zu- und Abführvorrichtung 23 die vereinzelte Bohrstange 20 übernimmt. Der Vorgang wird dann anschließend so lange wie- derholt, bis sämtliche Bohrstangen von der Mitte nach außen aus der jeweiligen in Stapeljochen 21 angeordneten Charge der Bohrstangen 20 entnommen wurde. Subsequently, the hydraulic rams 67 are acted upon and the gripper elements 66 are moved upwards, so that the boring bar 20 located above is removed from the stacking yoke 21. Subsequently, the middle section 65 is moved with the boring bar to the receiving location 46 in the middle of the separating device 22, where then the supply and discharge device 23 takes over the isolated boring bar 20. The process is then subsequently repeated until all the boring bars have been removed from the center outwards out of the respective batch of boring bars 20 arranged in stacking yokes 21.
Beim Ausbauen der Bohrstangen aus dem Bohrloch erfolgt der Vorgang in um- gekehrter Reihenfolge. Dafür werden die Greifelemente 66 am Aufnahmeort 46 durch die Hydraulikzylinder 67 ausgefahren. Auf den Greifelementen 66 wird die Bohrstange 20 von der Zu- und Abführvorrichtung 23 abgelegt. Anschließend wird der Mittelabschnitt 65 zum nächst zu positionierenden Ablageort in den Stapeljochen verfahren, und die Greifeinheiten 66 werden durch die Hydra ulikzylin- der 67 abgesenkt, so dass die Bohrstange 20 im Stapeljoch 21 angeordnet und damit nach und nach zu einer Charge von Bohrstangen 20 gruppiert wird. Bezugszeichenliste When removing the boring bars from the borehole, the procedure is reversed. For this, the gripping elements 66 are extended at the receiving location 46 by the hydraulic cylinders 67. On the gripping elements 66, the boring bar 20 is deposited by the supply and discharge device 23. Subsequently, the central portion 65 is moved to the next location to be positioned in the Stapeljochen, and the gripping units 66 are lowered by the Hydra ulikzylin- 67, so that the boring bar 20 arranged in the stacking yoke 21 and thus gradually to a batch of drill rods 20 grouped becomes. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Bohranlage 41 Drehgelenk 10 drilling rig 41 swivel joint
1 1 Bohrvorrichtung 42 Hydraulikzylinder 1 1 drilling device 42 hydraulic cylinder
12 Mast 43 Klaue 12 mast 43 claw
13 Drehtisch 44 Basis  13 turntable 44 base
14 Hubwerk 45 Grundkörper  14 hoist 45 basic body
15 Plattform 46 Aufnahmeort  15 Platform 46 Location
16 Plattform 47 Abgabeort  16 Platform 47 Delivery location
17 Rohrlager 48 Ausleger  17 pipe bearings 48 outriggers
18 Transporteinheit 49 Grundeinheit  18 transport unit 49 basic unit
19 Portalkran 50 Aufnahmeabschnitt 19 gantry crane 50 receiving section
20 Bohrstange 51 Anschlagspunkt20 boring bar 51 lifting point
21 Stabeljoch 52 Stützstrebe 21 Stabeljoch 52 Support strut
22 Vereinzelungsvorrichtung 53 Transportseil  22 separating device 53 transport rope
23 Zu- und Abführvorrichtung 54 Sicherungsgurt 23 Supply and removal device 54 Safety belt
24 Basis 55 Grundkörper 24 base 55 basic body
25 Ausleger 56 Rohraufnahme  25 Boom 56 Pipe receiving
26 Drehgelenk 57 Klemmelement 26 pivot 57 clamping element
27 Hubzylinder 58 Eingriffspunkt 27 lifting cylinder 58 engagement point
28 Dämpfungselement 59 Positionierungselement 28 damping element 59 positioning element
29 Führungsgestänge 60 Abschlusselement29 guide linkage 60 end element
30 Drehgelenk 61 Horizontalstrebe30 Swivel 61 Horizontal strut
31 Drehgelenk 62 Schrägabschnitt31 swivel 62 oblique section
32 Längsstrebe 63 Schiene 32 longitudinal strut 63 rail
33 Querstrebe 64 Ablageplatz  33 cross strut 64 storage place
34 Zwangsführung 65 Mittelabschnitt  34 forced operation 65 middle section
35 Führungselement 66 Greifelement  35 guide element 66 gripping element
36 Drehgelenk 67 Hydraulikstempel 36 Swivel 67 Hydraulic punch
37 Koppelstrebe/Hydraulikzylinder 68 Schiene 37 Coupling strut / hydraulic cylinder 68 Rail
38 Drehgelenk 69 Hubeinheit  38 Swivel 69 Lifting unit
39 Drehgelenk  39 pivot
40 Aufnahmeeinheit  40 recording unit

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Zuführen und Abführen von Bohrgestänge (20) zu einer Bohrvorrichtung (11 ) in einer Bohranlage (10) zum Erstellen einer Tiefbohrung, die eine Basis (24) aufweist, an der ein Ausleger (25) drehbar angeordnet ist, sodass der Ausleger (25) um einen Drehpunkt (26) verschwenkbar ist, die eine Aufnahmeeinheit (40) aufweist, die so ausgeführt ist, dass ein Bohrgestänge (20) an einer Aufnahmeposition (46) aufnehmbar ist und an einer Abgabeposition (47) abgebbar ist, und die drehbar gegenüber dem Ausleger (25) angeordnet ist, und die eine Antriebseinheit (27) aufweist, die an ihrem einen Ende (31 ) wirkverbunden mit der Basis (24) ist und die an ihrem anderen Ende (31 ) wirkverbunden mit dem Ausleger (25) ist, wobei die Aufnahmeeinheit (40) mit einer Zwangsführung (35) verbunden ist, die so ausgeführt ist, dass die Aufnahmeeinheit (40) durch Betätigen der Antriebseinheit (27) und dem damit verbundenen Verschwenken des Auslegers (25) um den Drehpunkt (26) von der Aufnahmeposition (46) in die Abgabeposition (47) bewegt wird. An apparatus for feeding and discharging drill string (20) to a drilling apparatus (11) in a drilling rig (10) for creating a deep hole having a base (24) on which a boom (25) is rotatably disposed so that Cantilever (25) about a pivot point (26) is pivotable having a receiving unit (40) which is designed so that a drill string (20) at a receiving position (46) is receivable and at a dispensing position (47) can be issued, and rotatably disposed with respect to the boom (25) and having a drive unit (27) operatively connected at one end (31) to the base (24) and at its other end (31) operatively connected to the boom (25), wherein the receiving unit (40) is connected to a positive guide (35), which is designed so that the receiving unit (40) by operating the drive unit (27) and the associated pivoting of the boom (25) to the Pivot (26) from the Aufn Ahmeposition (46) in the dispensing position (47) is moved.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsführung (34) mit einem Führungsgestänge (29) aufweist, das mit der Basis (24) drehbar verbunden ist, und ein Führungselement (35) aufweist, das drehbar mit dem Ausleger (25), der Aufnahmeeinheit (40) und dem Führungsge- stänge (29) verbunden ist, und/oder dass die Antriebseinheit (27) ein Hydraulikzylinder ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the positive guide (34) with a guide linkage (29) which is rotatably connected to the base (24), and a guide element (35) which is rotatable with the boom (25 ), the receiving unit (40) and the guide rod (29) is connected, and / or that the drive unit (27) is a hydraulic cylinder.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsführung ein Ausgleichselement (37), bevorzugt einen Hydraulikzylinder (37) aufweist, der besonders bevorzugt zwischen Führungselement (35) und Aufnahmeeinheit (40) angeordnet ist. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the positive guide comprises a compensation element (37), preferably a hydraulic cylinder (37), which is particularly preferably arranged between the guide element (35) and receiving unit (40).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungselement (28) vorgesehen ist, das bevorzugt zwischen Ausleger (25) und Basis (24) angeordnet ist, und/oder das besonders bevorzugt ein Gehäuse aufweist, indem eine Führungsstange und ein Federelement vorge- sehen sind. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a damping element (28) is provided, which is preferably arranged between the arm (25) and base (24), and / or particularly preferably has a housing by a Guide rod and a spring element are provided.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (65) zwei Längsstreben (32) aufweist, die mit wenigstens einer Querstrebe (33) verbunden sind, und die so angeordnet sind, dass die Auf- nahmeeinheit (40) mit gegriffenem Bohrgestänge (20) zwischen den Längsstreben (32) hindurch verschwenkbar ist. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the boom (65) has two longitudinal struts (32) which are connected to at least one transverse strut (33) and which are arranged so that the receiving unit ( 40) with gripped drill string (20) between the longitudinal struts (32) is pivotable therethrough.
6. Verfahren zum automatischen Zuführen und Abführen von Bohrgestänge (20) zu einer Bohrvorrichtung (11 ) in einer Bohranlage (10) zum Erstellen von Tiefbohrungen, bei dem zum Zuführen des Bohrgestänges (20) mehrere Bohrstangen (20) einlagig parallel zu einer Charge angeordnet werden, bei dem die Charge an einem Lagerort (17) zu mehreren Chargen gelagert wird, bei dem eine der Chargen dem Lagerort (17) entnommen, zu einem Aufnahmeort (46) transportiert und abgelegt wird, bei dem eine Bohrstange (20) aus der Charge vereinzelt, aufgenommen, zu einem Abgabeort (47) transportiert und am Abgabeort (47) an die Bohrvorrichtung (11 ) übergeben wird, und bei dem zum Abführen des Bohrgestänges (20) die Bohrstange (20) am Abgabeort (47) aufgenommen und zu dem Aufnahmeort (46) transportiert wird, am Aufnahmeort (46) einlagig parallel als Charge angeordnet wird und die Charge nach Abschluss des Chargierungsvorgangs dem Lagerort (17) zugeführt wird. 6. A method for automatically feeding and discharging drill pipe (20) to a drilling device (11) in a drilling rig (10) for creating deep wells, wherein for feeding the drill string (20) a plurality of boring bars (20) arranged in a single layer parallel to a batch in which the batch is stored at a storage location (17) in several batches, wherein one of the batches is taken from the storage location (17), transported to a receiving location (46) and stored, wherein a boring bar (20) from the Charge isolated, picked up, transported to a delivery point (47) and at the delivery point (47) to the drilling device (11) is transferred, and in which for discharging the drill string (20) the boring bar (20) at the delivery location (47) and received the receiving location (46) is transported, at the receiving location (46) is arranged in a single layer in parallel as a batch and the batch after completion of the charging process, the storage location (17) is supplied.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Chargieren in einem einlagigen Stapeljoch (11 ) erfolgt, wobei die Stapeljoche (11 ) so ausgeführt sind, dass sie übereinander anordbar sind, und/oder dass die Char- gen übereinander zu einer Transporteinheit (18) gruppiert werden, die so ausgeführt ist, dass sie dem Lagerort (17) zuführbar und abführbar ist, bevorzugt mit einem Kran, wobei die Chargen besonders bevorzugt einzelnd aus der Transporteinheit (18) entnehmbar und wieder zuführbar sind, und/oder dass die Charge am Lagerort ( 7) übereinander angeordnet werden. 7. The method according to claim 6, characterized in that the charging takes place in a single-layer stacking yoke (11), wherein the stacking yokes (11) are designed so that they can be arranged one above the other, and / or that the charges one above the other to a transport unit (18) designed to be deliverable and dischargeable to the storage location (17), preferably with a crane, the batches particularly preferably being able to be removed and returned individually from the transport unit (18), and / or the batch at the storage location (7) are arranged one above the other.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der Charge zwischen Lagerort (17) und Aufnahmeort (46) mit einem Kran (19), bevorzugt einem Portalkran, erfolgt. 8. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized in that the transport of the batch between storage location (17) and receiving location (46) with a crane (19), preferably a gantry crane takes place.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vereinzeln der Bohrstangen (20) aus der Charge heraus durch Herausheben, bevorzugt durch Herausdrücken von unten, erfolgt. 9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the singulation of the boring bars (20) from the batch out by lifting, preferably by pushing out from below, takes place.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnehmen und Transportieren der Bohrstange (20) nach der Vereinzelung mit einer Vorrichtung (23) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 erfolgt. 10. The method according to any one of claims 6 to 9, characterized in that the receiving and transporting of the drill rod (20) after singulation with a device (23) according to one of claims 1 to 7 takes place.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeich- net, dass die leeren Stapeljoche (21 ) am Aufnahmeort (46) aufgenommen und zu einem Zwischenlager, bevorzugt in einer Transporteinheit (18), transportiert werden. 11. The method according to any one of claims 6 to 10, characterized marked, that the empty Stapeljoche (21) at the receiving location (46) and transported to an intermediate storage, preferably in a transport unit (18) transported.
12. System zum Zuführen und Abführen von Bohrgestänge (20) zu einer Bohrvorrichtung (11 ) in einer Bohranlage (10) zum Erstellen einer Tiefbohrung mit einem Lagerplatz (17) zur Aufnahme von chargenweise angeordneten Bohrstangen (20), mit einer Transportvorrichtung (19) zum Zuführen einer Charge von Bohrgestänge (20) zu einem Aufnahmeort (46), mit einer Vereinzelungsvorrichtung (22) zum Vereinzeln einer Bohrstange (20) aus der Charge, und mit einer Vorrichtung zum Zuführen und Abführen der vereinzelten Bohrstange (20) von dem Aufnahmeort zum Abgabeort nach einem der Ansprüche 1 bis 5. 12. A system for feeding and discharging drill pipe (20) to a drilling device (11) in a drilling rig (10) for creating a deep hole with a storage space (17) for receiving batch-arranged drill rods (20), with a transport device (19). for feeding a batch of drill string (20) to a picking location (46), with a singulator (22) for singulating a boring bar (20) from the batch, and with a device for feeding and discharging the singulated boring bar (20) from the picking location to the delivery location according to one of claims 1 to 5.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerplatz Fixierelemente für Transporteinheiten (18) aufweist, und/oder dass die Charge in einer Transporteinheit (18) übereinander gruppierbar und einzeln entnehmbar vorgesehen ist. 13. System according to claim 12, characterized in that the storage space has fixing elements for transport units (18), and / or that the charge is provided in a transport unit (18) stackable and individually removable.
14. System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrstangen (20) chargenweise in einem Stapeljoch (21) angeordnet sind, wobei es sich bevorzugt bei dem Stapeljoch (21) um ein Stapeljoch (21) nach Anspruch 27 handelt. 14. System according to claim 12 or 13, characterized in that the boring bars (20) are arranged in batches in a stacking yoke (21), wherein Preferably, the stacking yoke (21) is a stacking yoke (21) according to claim 27.
15. System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Transportvorrichtung (19) um einen Kran (19), bevorzugt einen Portalkran handelt, der besonders bevorzugt quer zur Längserstreckung der Bohrstangen (20) verfahrbar ist. 15. System according to one of claims 12 to 14, characterized in that it is in the transport device (19) to a crane (19), preferably a gantry crane, which is particularly preferably transverse to the longitudinal extent of the drill rods (20) movable.
16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Vereinzelungsvorrichtung (22) um eine Vorrichtung nach Anspruch 18 handelt. 16. System according to any one of claims 12 to 15, characterized in that it is at the separating device (22) is a device according to claim 18.
17. Stapeljoch zur chargenweisen Anordnung von Bohrstangen (20) mit einer Rohraufnahme (56), in der Bohrstangen (20) parallel zueinander anordbar sind, wobei die Rohraufnahme (56) so ausgeführt ist, dass die Bohrstangen (20) einlagig vorsehbar sind, mit einem Klemmelement (57) zum Arretieren der Bohrstangen (20) in der Rohraufnahme (56), wobei Klemmelement (57) und Rohraufnahme (56) aus Kunststoff ausgeführt sind, und mit einem Anschlag (58) zum lösbaren Anbringen einer Hebevorrichtung (19). 17 stacking yoke for the batch arrangement of boring bars (20) with a tube receiving (56), in the drill rods (20) are arranged parallel to each other, wherein the tube receiving (56) is designed so that the boring bars (20) are einlagenig providable, with a clamping element (57) for locking the boring bars (20) in the tube receiving means (56), wherein clamping element (57) and tube receiving means (56) are made of plastic, and a stop (58) for releasably attaching a lifting device (19).
18. Vorrichtung zum Vereinzeln einer Bohrstange (20) aus einer parallel zueinander angeordneten Charge von Bohrstangen (20) mit wenigstens einer Ablagemöglichkeit (64) für die Charge und mit wenigstens zwei Anhebeeinheiten (66) zum Anheben der Bohrstange (20), wobei die Anhebeeinheiten (66) unterhalb der Charge im Wesentlichen quer zur Längserstreckung der Bohrstange (20) verfahrbar sind, oder wobei die Charge oberhalb der Anhebeeinheiten (66) im Wesentlichen quer zur Längserstreckung der Bohrstangen (20) verfahrbar sind. 18. Device for separating a boring bar (20) from a batch of boring bars (20) arranged in parallel with at least one depositing facility (64) for the batch and with at least two lifting units (66) for lifting the boring bar (20), wherein the elevating units (66) are movable below the batch substantially transversely to the longitudinal extent of the drill rod (20), or wherein the charge above the lifting units (66) are movable substantially transversely to the longitudinal extent of the drill rods (20).
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