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EP2562348A1 - Underwater drilling assembly and method for producing a borehole - Google Patents

Underwater drilling assembly and method for producing a borehole Download PDF

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Publication number
EP2562348A1
EP2562348A1 EP11006880A EP11006880A EP2562348A1 EP 2562348 A1 EP2562348 A1 EP 2562348A1 EP 11006880 A EP11006880 A EP 11006880A EP 11006880 A EP11006880 A EP 11006880A EP 2562348 A1 EP2562348 A1 EP 2562348A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drill
guide tube
drive
drill drive
drilling assembly
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
EP11006880A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2562348B1 (en
Inventor
Thomas Prof. Bauer
Stefan Michael Finkenzeller
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.)
Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen 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=44508624&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2562348(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Bauer Maschinen GmbH filed Critical Bauer Maschinen GmbH
Priority to EP11006880.6A priority Critical patent/EP2562348B1/en
Priority to CA2787592A priority patent/CA2787592C/en
Priority to US13/592,332 priority patent/US8720603B2/en
Priority to CN201210401584.4A priority patent/CN103015897B/en
Priority to KR1020120092651A priority patent/KR101419513B1/en
Publication of EP2562348A1 publication Critical patent/EP2562348A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2562348B1 publication Critical patent/EP2562348B1/en
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/12Underwater drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/12Underwater drilling
    • E21B7/124Underwater drilling with underwater tool drive prime mover, e.g. portable drilling rigs for use on underwater floors
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/18Anchoring or feeding in the borehole

Definitions

  • the invention relates to an underwater drilling arrangement for producing a well in a river bed according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for creating a well in a riverbed according to claim 10.
  • the underwater drilling assembly comprises a submersible working platform for placement on the river bed, a drilling drive, which is arranged on the working platform, and a drill pipe with drill head, which is rotatably drivable via the drill drive.
  • the underwater drilling arrangement and the drilling method are used in particular for the creation of foundations or foundation piles in the river bottom, for example for anchoring offshore wind turbines, flow turbines of tidal power plants or oil and gas conveyors in the sea.
  • An underwater drilling assembly is for example from the EP 2 322 724 A1 known.
  • the drill drive is placed on an upper tube collar of a tubular foundation element to be introduced into the body of the water, which remains after the drilling process in the riverbed.
  • the foundation element to be introduced into the body of water is guided along a sleeve-like linear guide, which is arranged above the water bottom at the working platform.
  • the drilling assembly comprises a work platform with a plurality of hollow support feet, through which fastening piles can be introduced for fixing the platform at the bottom of the water in the ground.
  • the device comprises a drill pipe, which is rotationally driven by means of a pipe lathe with simultaneous application of a feed force, wherein for excavating Bohrkerngut a Imrohrbohr réelle is used, which is retractable to a rope in the drill pipe and extendable from this.
  • the Imrohrbohr réelle can be fixed to the drill pipe and entrained by the drill pipe in rotary drilling motion and thereby drivable.
  • a further device for producing a cased bore with a rotatable drive which can be fixed in the drill pipe is disclosed in US Pat DE 27 34 185 C2 described.
  • the invention has for its object to provide an underwater drilling assembly and a method for creating a hole in a body of water, which allow a particularly economical creation of a subsea well.
  • the underwater drilling arrangement according to the invention is characterized in that the working platform has a guide tube, on the inside of the tube at least one linear guide is arranged, along which at least a portion of the drill drive is guided axially movable, and that the guide tube mounted adjustable and fixable in a recording of the working platform is.
  • the inventive method which can be carried out in particular with an underwater drilling arrangement according to the invention, comprises the following method steps: A working platform with a guide tube is sunk and placed on the bottom of the water. In the guide tube, a drill string with drill head is arranged and guided axially, wherein the drill string is driven to rotate by means of a drill drive. After creating the hole, the work platform becomes with the guide tube again removed from the water body and lifted.
  • a first basic idea of the invention can be seen in guiding the drill drive along an inner side of a tubular guide structure, namely the guide tube, of the working platform.
  • the guide tube thus assumes the function of a leader, along which the drill drive is movably guided.
  • the guide tube allows guided movement of the drill drive along the direction of drilling progress.
  • the guide tube has a guide device extending in the axial direction of the guide tube, which is designed as a linear guide.
  • the linear guide may in particular comprise a guide groove extending in the axial direction of the guide tube and cooperate with a corresponding guide element of the drill drive.
  • the guide element of the drill drive for example, a guide shoe, this is preferably provided on the outside of a housing of the drill drive.
  • the linear guide tube guide ensures a guided, exclusive axial movement of the drill drive inside the guide tube. Due to the linear guide, the housing of the drill drive can be secured against rotation with respect to the guide tube, so that reaction forces, in particular rotational forces, can be absorbed by the guide tube during a rotary operation of the drill drive and be derived therefrom.
  • a second basic idea of the invention is that the guide tube is adjustable, in particular axially displaceable and / or rotatable, to be supported in the receptacle of the working platform, so that the guide tube can be moved and in particular lowered and raised or rotated during the creation of the bore. Furthermore, the invention provides that the guide tube can be fixed to the receptacle. When fixed guide tube this is secured against rotation and / or axial movement with respect to a base body of the platform.
  • the fixed guide tube can serve as an abutment or support for the drill drive during operation of the drill drive. This allows the derivation of reaction forces via the guide tube to the base body of the platform and on this further to the body of water. Furthermore, the guide tube can be tracked in the drilling direction due to its adjustable mounting on the base body of the working platform, in particular during an interruption of the operation of the drill drive. Thus, the leadership of the drill drive can be extended down to allow a greater depth. Alternatively or in addition to the axial movement, a rotational movement of the guide tube relative to the main body of the working platform is possible.
  • the guide tube into the body of water in order to allow guidance of the drill drive both above and below the body of the water.
  • the guide tube as part of the working platform of the underwater drilling assembly is raised again after creating the bore and removed together with the base of the work platform from the bottom of the water.
  • the drill drive has a drill drive upper part and a drill drive lower part, which are axially movable relative to one another.
  • both the drill drive upper part and the drill drive lower part have a passage for the drill pipe.
  • the drill drive lower part is equipped with a driver device, which causes a coupling of drill drive lower part and drill pipe for a common axial movement.
  • the Bohranretesoberteil and / or the Bohrantriebsunterteil are preferably fixed to the guide tube and releasably mounted.
  • the Bohrantriebsunterteil may have at least one outwardly facing guide element which cooperates for axial guidance with the at least one linear guide.
  • the Bohranretesoberteil and / or the Bohrantriebsunterteil is adjustable relative to the guide tube. Due to the adjustable, in particular axially movable storage Bohrantriebsoberteil and / or Bohranretesunterteil can be moved along the entire length of the guide tube to create a fixed guide tube with a bore approximately the length of the guide tube. Preferably, the Bohranretesoberteil and the Bohranretesunterteil are independently fixed to the guide tube. In order to carry out a drilling step, it is particularly preferred that the drill drive upper part can be fixed in the guide tube and the drill drive lower part can be moved axially in the guide tube together with the drill pipe when the drill drive upper part is fixed.
  • the feed movement of the drill string with drill head can basically be achieved by gravity.
  • an axial actuator is arranged for moving the bottom drill drive part relative to the drill drive top part.
  • the actuator which can also be referred to as a feed device, allows a demand-optimized control of the load on the drill head, in particular by increasing or decreasing the load caused by gravity.
  • the pressure force is particularly provided to brace the Bohrantriebsoberteil in the guide tube and exert an axial force on the Bohrantriebsunterteil by the actuator, so that a defined pressure force is transmitted to the drill head.
  • An advantageous axial actuator is given by having at least one, preferably three, hydraulic cylinders.
  • the hydraulic cylinder or cylinders can be arranged to save space within the guide tube.
  • a plurality of hydraulic cylinders are arranged symmetrically about a central longitudinal axis of the drill pipe.
  • the guide tube is rotatably and axially movably mounted in the receptacle and that a rotary drive for rotating the guide tube is arranged on the working platform.
  • the guide tube can be extended upward, if appropriate so far that it projects beyond the water surface.
  • a particularly robust rotary drive which at the same time allows a secure fixing of the guide tube on the main body of the working platform, is given by the fact that the rotary drive has at least one hydraulically tensionable collet for clamping the guide tube and that the collet with at least a horizontal cylinder is rotatable.
  • the horizontal cylinder is articulated, on the one hand, to the collet and, on the other hand, to the main body of the working platform.
  • the rotary drive thus formed allows intermittent rotation of the guide tube by tensioning the collet, rotating the collet by means of the horizontal cylinder, loosening the collet, returning the collet and re-tightening and turning.
  • the introduction of the guide tube in the body of water can be facilitated by the fact that the guide tube has a cutting device on its underside.
  • the cutting device may in particular comprise a cutting ring with cutting teeth formed on the axial end face of the guide tube.
  • load plates are disposed on the drill string above the drill bit.
  • the load plates can in particular be releasably attached to the drill string, in particular attached to this.
  • the load plates comprise a central passage for the drill pipe.
  • a variable number of load plates can be attached to the drill pipe.
  • the Bohranretesoberteil and / or the Bohrantriebsunterteil has at least one locking device with an adjustable locking element.
  • a plurality of supporting elements for example inwardly projecting wedges or indentations formed in the inner wall of the pipe, are provided on the guide pipe over its length, which optionally interact with the locking element to form a form-locking connection. This allows an axial fixation of the corresponding drive part at different points of the guide tube. By releasing the locking element, an axial movability of the corresponding drive part can be ensured.
  • the support elements are preferably arranged in the region of the linear guide on the guide tube.
  • the adjustable locking elements on the drill drive are preferably arranged in the region of a guide element of the drill drive, which interacts with the linear guide.
  • a locking cylinder in particular a hydraulic cylinder is provided for adjusting the locking element.
  • the drill drive upper part of the drill drive is fixed to an upper side of the guide tube and that the drill drive lower part is guided along at least one linear guide on a tube inner side of the guide tube and moved axially together with the drill pipe.
  • the drill head arranged on the drill string creates a bore, preferably leading the guide tube.
  • the pressure force of the drill head can basically be effected by the weight of the drill head and drill pipe and the optionally arranged load plates.
  • the pressing force of the drill head is controlled by means of an axial actuator, which is arranged between the Bohrantriebsoberteil and the Bohrantriebsunterteil.
  • the axial actuator for example, at least one hydraulic cylinder, can either increase or decrease the pressure provided by the weight of the drill string and the optionally arranged Auflastplatten pressure force. As a result, a predetermined pressure force can be selectively generated and changed during the drilling operation.
  • the borehole depth at a given length of the guide tube can be increased according to the invention in an advantageous manner that the drill string is telescoped or extended by inserting an intermediate piece.
  • the drill drive is pulled out of the guide tube remaining in the bottom, connected to the intermediate piece and re-introduced into the guide tube.
  • the drill drive lower part is extended by a defined stroke relative to the Bohrantriebsoberteil and then tracked the guide tube in the well and thereby the Bohrantriebsunterteil is retracted into the Bohrantriebsoberteil, so that a further drilling step is feasible.
  • drill head and guide tube are gradually and alternately driven into the body of water.
  • the drill head leading the guide tube introduced into the ground. Since the guide tube thus only has to widen the borehole, the feed force is for lowering the guide tube comparatively low.
  • the guide tube can continue to serve as a guide device for the drill drive and the drill drive can be moved along the guide tube to the lower end of the guide tube.
  • the maximum drilling depth thus corresponds approximately to the sum of the lengths of the guide tube and the optionally extended drill string.
  • the procedure is as follows: After the drill drive base moves down and the at least one hydraulic cylinder is maximally extended, the drill drive base is fixed to the guide tube and the drill drive shell detached from the guide tube and moved in the direction of the Bohrantriebsunterteil. By re-setting the drill drive shell on the guide tube and loosening the drill drive base, another drilling step can be performed. In this way, with a fixed guide tube, a bore can be made approximately with the length of the guide tube, with the drill drive upper part and the drill drive lower part being moved stepwise and alternately in the manner described. This method can be carried out independently of the position of the guide tube, that is also in the case of a guide tube which is not or not completely screwed in.
  • a further preferred embodiment of the method is that the drilled soil material is conveyed out of the borehole via a flushing channel in the drill pipe and ejected above the drill drive.
  • a flushing channel in the drill pipe and ejected above the drill drive.
  • Spülbohr compiler allows a comparatively simple removal of the drilled soil material.
  • a feed channel is provided in addition to the flushing channel.
  • Fig. 1 shows an underwater drilling assembly 10 according to the invention with a mountable on a body of water platform 20 and guided on the platform 20 drilling unit 50.
  • the platform 20 includes a base body 30, which may also be referred to as a base frame.
  • the main body 30 has a plurality of Aufstellfchipe 32 for placement on the bottom of the water.
  • the feet 32 are preferably designed to be adjustable, so that unevenness in the body of water can be compensated and the platform 20 in the desired orientation, in particular horizontally, can be placed on the bottom of the water.
  • the main body 30 further includes a plurality of struts 34 and a central receptacle 36 for a guide tube 22.
  • the guide tube 22 as part of the working platform 20 is adjustably mounted in the receptacle 36.
  • a rotary drive 40 is provided on the base body of the working platform 20.
  • the rotary drive 40 comprises a hydraulically tensionable collet 42, which is rotatable by means of a horizontal cylinder 44.
  • a vertical cylinder 46 is further provided.
  • An inventive guide tube 22 is in the Figures 2 and 3 shown.
  • the guide tube 22 has at its lower end a cutting device 28 with a plurality of cutting teeth, which are arranged in a ring.
  • the guide tube 22 has a cylindrical outer circumferential surface.
  • On the outer circumference of the guide tube 22 a plurality of securing elements 23 for securing the guide tube 22 relative to the base body 30 are arranged.
  • a linear guide 24 is formed, which comprises in the illustrated embodiment, three extending in the longitudinal direction of the guide tube 22 grooves.
  • 22 wedge-shaped support elements 26 are provided on the inner circumferential surface of the guide tube, which can also be referred to as a locking pin, locking wedges or guide wedges.
  • a plurality of support elements 26 are arranged at equal intervals along the longitudinal direction of the guide tube 22.
  • the support members 26 are in the region of the linear guide 24, that is in the longitudinal grooves of the guide tube 22.
  • the radial extent of the support elements 26 is less than or equal to the depth of the formed in the guide tube 22 grooves, so that the support elements 26 not beyond the cylindrical inner lateral surface of the guide tube 22 protrude.
  • a drilling unit 50 can be arranged, which in more detail in the FIGS. 4 to 6 is shown. How the particular Fig. 1 can be seen, the drilling unit 50 can be placed on the guide tube 22 via a not shown rope or at least partially inserted into this.
  • the drilling unit 50 comprises a drill drive 52 for driving a drill pipe 70 with a drill drive head element 51 which can be placed on the guide tube 22 and a drill drive upper part 54 which can be axially moved in the guide tube 22 and a likewise drivable drill drive lower part 56.
  • the drill drive 52 serves on the one hand to drive the drill pipe in a rotating manner 70 and on the other hand, the axial feed of the drill pipe 70 for creating a hole in the riverbed.
  • a drill head 78 is arranged on which drilling tools 79 are attached.
  • the drilling unit 50 can be equipped with drilling tools 79 of many kinds, for example, roller bits, cross cutters, both optionally with air lift, auger or drilling bucket.
  • a scavenging passage 74 is formed to perform a scavenging operation.
  • the contact force required for drilling is applied via ballast weights, in particular load plates 76.
  • the Auflastplatten 76 are disposed between the drill drive 52 and the drill head 78 on the drill pipe 70, in particular the so-called drill collar.
  • the drilling unit 50 can thus also be referred to as a gravity drilling unit, in which the loading of the drill head is largely provided by gravity.
  • FIGS. 7 to 10 Details of the auger top 54 and auger bottom 56 are shown in FIGS FIGS. 7 to 10 shown.
  • Both the auger top 54 and bottom auger 56 have a central opening 53 as a passageway for the drill string 70.
  • the Bohrantriebsoberteil 54 includes a plurality of, in the illustrated embodiment, three guide members 58 which can be brought into engagement with the guide grooves 22 of the guide tube.
  • Drill drive base 56 includes respective guide elements 60.
  • locking devices 61 are arranged on the drill drive upper part 54, with which the drill drive upper part 54 can be locked in a form-fitting manner with respect to the guide tube 22.
  • the locking devices 61 each include an adjustable locking element 64 and a hydraulic latching cylinder 66 for actuating the locking element 64.
  • the drill drive upper part 54 and the drill drive lower part 56 can be clamped or fixed independently of one another in the guide tube 22.
  • the locking devices 61, 62 can therefore also be referred to as clamping or tensioning devices.
  • the guide elements 58, 60 and the locking devices 61, 62 are respectively arranged on transverse members 55 of the drill drive upper part 54 and the drill drive lower part 56.
  • an axial drive 80 is arranged between the top drive part 54 and the bottom drive drive part 56.
  • the actuator 80 includes a plurality of, in the illustrated embodiment, three feed cylinder, which are designed as a hydraulic cylinder 82.
  • the drill pipe 70 is axially fixedly coupled to the drill drive base 56.
  • Fig. 11 shows a drilling unit 50 arranged in a guide tube 22 with Bohrantriebsoberteil 54, Bohrantriebsunterteil 56, drill pipe 70 and drill head 78.
  • the drill string is extended by means of an intermediate piece 72 which is disposed between the drill drive 52 and the drill head 78.
  • the drill head 78 protrudes downwards over the guide tube 22 with the drill drive 52 arranged above in the guide tube 22. Due to the extended drill pipe 70, a greater drilling depth can be achieved.
  • the drilling unit 50 is taken out of the guide tube 22, the linkage is extended and the drilling unit 50 is again lifted into the guide tube 22.
  • FIG Fig. 12 A drilling unit 50 with a telescopic drill string is shown in FIG Fig. 12 shown.
  • the drill pipe 70 is constructed telescopically above the load plates 76.
  • tappets or retainers 73 On the outer circumference of the telescoping part of the drill string 70, there are disposed tappets or retainers 73 which engage the drill drive base 56 to axially move the drill string 70.
  • Fig. 13 shows a drill pipe with a kelly extension.
  • the driver elements or retaining wedges 73 are arranged here on the outer circumference of an extendable Kelly bar 69.
  • the work platform 20 including guide tube 22 by means of a rope (not shown) by a arranged on the water surface support means, such as a platform or a ship, lowered and placed on the bottom of the water.
  • the platform 20 is then aligned and can be additionally attached to the ground.
  • a drilling unit 50 with a drill drive 52, a drill string 70 and a drill head 78 is inserted into the guide tube 22.
  • the drill drive upper part 54 is clamped in a form-fitting manner by means of the upper locking device 61 in the guide tube 22.
  • the drill string 70 is rotationally driven by the auger drive 52 and a first drilling step is performed.
  • the drill head 78 moves down with fixed guide tube 22 together with the Bohrantriebsunterteil 56 down to the hydraulic cylinder 82 of the feed device 80 are fully extended.
  • drill head 78 and guide tube 22 are drilled alternately stepwise in the ground.
  • the drill head 78 which hangs by means of the upper locking device 61 in the guide tube 22, again withdrawn from the bottom of the hole.
  • the hydraulic cylinders 82 are retracted again.
  • the Bohrantriebsunterteil 56 is by means of the lower locking means provided thereon 62 positively clamped in the guide tube 22, so that the drilling unit 50 is fixed again in the guide tube.
  • the guide tube 22 is screwed by means of the rotary drive 40 approximately to the bottom hole.
  • the lower locking device 62 is released, so that the Bohrantriebsunterteil 56 is again axially movable and a further drilling step can be performed.
  • the drill head 78 is screwed into the ground in a plurality of successive drilling steps with the guide tube 22 stationary.
  • the drill drive lower part 56 is clamped in a form-fitting manner by means of the lower locking device 62 provided thereon in the guide tube 22.
  • the upper locking device 61 is released and the Bohrantriebsoberteil 54 along the guide tube 22 moved down until the hydraulic cylinder 82 are retracted again. It is now again the Bohrantriebsoberteil 54 braced within the guide tube 22 and the tension of the Bohrantriebsunterteils 56 solved.
  • a further drilling step can be performed.
  • the guide tube 22 can be sunk by operating the rotary drive 40 along the created wellbore.
  • the drilling unit 50 is preferably withdrawn within the guide tube 22, thus preferably does not protrude downwards.

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Abstract

The underwater drilling arrangement (10) has a retractable platform (20) for placement on the seabed, that is provided with a guide tube (22). A drill drive (52) is arranged on the working platform. A drill string (70) is provided with a drilling head (78) that is rotationally driven by drill drive. A linear guide is arranged inside the guide tube of retractable platform, for guiding drill drive axially. The guide tube is held in a receptacle of the work platform in adjustable and fixable manner. An independent claim is included for method for constructing borehole.

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Bohranordnung zum Herstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund gemäß Anspruch 10.The invention relates to an underwater drilling arrangement for producing a well in a river bed according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for creating a well in a riverbed according to claim 10.

Die Unterwasser-Bohranordnung umfasst eine versenkbare Arbeitsbühne zum Aufsetzen auf den Gewässergrund, einen Bohrantrieb, welcher an der Arbeitsbühne angeordnet ist, und ein Bohrgestänge mit Bohrkopf, welches über den Bohrantrieb drehend antreibbar ist.The underwater drilling assembly comprises a submersible working platform for placement on the river bed, a drilling drive, which is arranged on the working platform, and a drill pipe with drill head, which is rotatably drivable via the drill drive.

Die Unterwasser-Bohranordnung und das Bohrverfahren dienen insbesondere der Erstellung von Gründungen beziehungsweise Gründungspfählen im Gewässergrund, beispielsweise zur Verankerung von Offshore-Windkraftanlagen, Strömungsturbinen von Gezeitenkraftwerken oder Öl- und Gasfördereinrichtungen im Meer.The underwater drilling arrangement and the drilling method are used in particular for the creation of foundations or foundation piles in the river bottom, for example for anchoring offshore wind turbines, flow turbines of tidal power plants or oil and gas conveyors in the sea.

Eine Unterwasser-Bohranordnung ist beispielsweise aus der EP 2 322 724 A1 bekannt. Bei dieser Bohranordnung wird der Bohrantrieb auf einen oberen Rohrkragen eines in den Gewässergrund einzubringenden, rohrförmigen Gründungselements, welches nach dem Abbohrvorgang im Gewässergrund zurückbleibt, aufgesetzt. Das in den Gewässergrund einzubringende Gründungselement ist entlang einer hülsenartigen Linearführung geführt, welche oberhalb des Gewässergrundes an der Arbeitsbühne angeordnet ist.An underwater drilling assembly is for example from the EP 2 322 724 A1 known. In this drilling arrangement, the drill drive is placed on an upper tube collar of a tubular foundation element to be introduced into the body of the water, which remains after the drilling process in the riverbed. The foundation element to be introduced into the body of water is guided along a sleeve-like linear guide, which is arranged above the water bottom at the working platform.

Eine weitere Unterwasser-Bohranordnung ist in der GB 2 448 358 A beschrieben. Die Bohranordnung umfasst eine Arbeitsbühne mit mehreren hohlen Stützfüßen, durch welche hindurch Befestigungspfähle zum Fixieren der Arbeitsbühne am Gewässergrund in den Boden eingebracht werden können.Another underwater drilling assembly is in the GB 2 448 358 A described. The drilling assembly comprises a work platform with a plurality of hollow support feet, through which fastening piles can be introduced for fixing the platform at the bottom of the water in the ground.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer verrohrten Tiefbohrung ist in der DE 43 08 856 C1 beschrieben. Die Vorrichtung umfasst ein Bohrrohr, welches mittels einer Rohrdrehmaschine bei gleichzeitiger Ausübung einer Vorschubkraft drehend angetrieben wird, wobei zum Aushub von Bohrkerngut ein Imrohrbohrgerät verwendet wird, welches an einem Seil hängend in das Bohrrohr einfahrbar und aus diesem ausfahrbar ist. Das Imrohrbohrgerät ist an dem Bohrrohr festlegbar und durch das Bohrrohr in drehende Bohrbewegung mitnehmbar und dadurch antreibbar.An apparatus and a method for producing a cased deep hole is in the DE 43 08 856 C1 described. The device comprises a drill pipe, which is rotationally driven by means of a pipe lathe with simultaneous application of a feed force, wherein for excavating Bohrkerngut a Imrohrbohrgerät is used, which is retractable to a rope in the drill pipe and extendable from this. The Imrohrbohrgerät can be fixed to the drill pipe and entrained by the drill pipe in rotary drilling motion and thereby drivable.

Eine weitere Vorrichtung zur Herstellung einer verrohrten Bohrung mit einem im Bohrrohr festlegbaren Drehantrieb ist in der DE 27 34 185 C2 beschrieben.A further device for producing a cased bore with a rotatable drive which can be fixed in the drill pipe is disclosed in US Pat DE 27 34 185 C2 described.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterwasser-Bohranordnung und ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund anzugeben, welche eine besonders wirtschaftliche Erstellung einer Unterwasserbohrung ermöglichen.The invention has for its object to provide an underwater drilling assembly and a method for creating a hole in a body of water, which allow a particularly economical creation of a subsea well.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Unterwasser-Bohranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by an underwater drilling assembly having the features of claim 1 and a method for creating a hole in a riverbed with the features of claim 10. Preferred embodiments of the invention are specified in the respective dependent claims.

Die erfindungsgemäße Unterwasser-Bohranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsbühne ein Führungsrohr aufweist, an dessen Rohrinnenseite mindestens eine Linearführung angeordnet ist, entlang welcher zumindest ein Teil des Bohrantriebes axial verfahrbar geführt ist, und dass das Führungsrohr in einer Aufnahme der Arbeitsbühne verstellbar und festlegbar gehaltert ist.The underwater drilling arrangement according to the invention is characterized in that the working platform has a guide tube, on the inside of the tube at least one linear guide is arranged, along which at least a portion of the drill drive is guided axially movable, and that the guide tube mounted adjustable and fixable in a recording of the working platform is.

Das erfindungsgemäße Verfahren, welches insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohranordnung durchgeführt werden kann, umfasst die folgenden Verfahrensschritte: Eine Arbeitsbühne mit einem Führungsrohr wird versenkt und auf dem Gewässergrund aufgesetzt. In dem Führungsrohr wird ein Bohrgestänge mit Bohrkopf angeordnet und axial geführt, wobei mittels eines Bohrantriebes das Bohrgestänge drehend angetrieben wird. Nach dem Erstellen der Bohrung wird die Arbeitsbühne mit dem Führungsrohr wieder von dem Gewässergrund entfernt und gehoben.The inventive method, which can be carried out in particular with an underwater drilling arrangement according to the invention, comprises the following method steps: A working platform with a guide tube is sunk and placed on the bottom of the water. In the guide tube, a drill string with drill head is arranged and guided axially, wherein the drill string is driven to rotate by means of a drill drive. After creating the hole, the work platform becomes with the guide tube again removed from the water body and lifted.

Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, den Bohrantrieb entlang einer Innenseite einer rohrförmigen Führungsstruktur, nämlich dem Führungsrohr, der Arbeitsbühne zu führen. Das Führungsrohr übernimmt somit quasi die Funktion eines Mäklers, entlang welchem der Bohrantrieb verfahrbar geführt ist. Durch den im Inneren des Führungsrohres angeordneten und geführten Bohrantrieb ist dieser weitgehend geschützt vor äußeren Einflüssen wie beispielsweise Strömungen des Gewässers. Das Führungsrohr ermöglicht insbesondere eine geführte Bewegung des Bohrantriebs entlang der Richtung des Bohrfortschritts.A first basic idea of the invention can be seen in guiding the drill drive along an inner side of a tubular guide structure, namely the guide tube, of the working platform. The guide tube thus assumes the function of a leader, along which the drill drive is movably guided. By arranged and guided in the interior of the guide tube drill drive this is largely protected against external influences such as currents of the water. In particular, the guide tube allows guided movement of the drill drive along the direction of drilling progress.

Zum Führen des Bohrantriebs weist das Führungsrohr eine in Axialrichtung des Führungsrohrs verlaufende Führungseinrichtung auf, welche als Linearführung ausgebildet ist. Die Linearführung kann insbesondere eine in Axialrichtung des Führungsrohres verlaufende Führungsnut umfassen und mit einem entsprechenden Führungselement des Bohrantriebs zusammenwirken. Das Führungselement des Bohrantriebs, beispielsweise ein Führungsschuh, ist hierzu vorzugsweise an der Außenseite eines Gehäuses des Bohrantriebs vorgesehen.For guiding the drill drive, the guide tube has a guide device extending in the axial direction of the guide tube, which is designed as a linear guide. The linear guide may in particular comprise a guide groove extending in the axial direction of the guide tube and cooperate with a corresponding guide element of the drill drive. The guide element of the drill drive, for example, a guide shoe, this is preferably provided on the outside of a housing of the drill drive.

Die Linearführung des Führungsrohrs gewährleistet eine geführte, ausschließliche Axialbewegung des Bohrantriebs im Inneren des Führungsrohrs. Durch die Linearführung kann das Gehäuse des Bohrantriebs gegen eine Verdrehung bezüglich dem Führungsrohr gesichert werden, so dass Reaktionskräfte, insbesondere Rotationskräfte, bei einem Drehbetrieb des Bohrantriebs von dem Führungsrohr aufgenommen und von diesem abgeleitet werden können.The linear guide tube guide ensures a guided, exclusive axial movement of the drill drive inside the guide tube. Due to the linear guide, the housing of the drill drive can be secured against rotation with respect to the guide tube, so that reaction forces, in particular rotational forces, can be absorbed by the guide tube during a rotary operation of the drill drive and be derived therefrom.

Ein zweiter Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das Führungsrohr verstellbar, insbesondere axial verfahrbar und/oder drehbar, in der Aufnahme der Arbeitsbühne zu lagern, so dass das Führungsrohr während der Erstellung der Bohrung bewegt und insbesondere abgesenkt und angehoben beziehungsweise gedreht werden kann. Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Führungsrohr an der Aufnahme festgelegt werden kann. Bei festgelegtem Führungsrohr ist dieses gegen eine Drehbewegung und/oder eine Axialbewegung bezüglich einem Grundkörper der Arbeitsbühne gesichert.A second basic idea of the invention is that the guide tube is adjustable, in particular axially displaceable and / or rotatable, to be supported in the receptacle of the working platform, so that the guide tube can be moved and in particular lowered and raised or rotated during the creation of the bore. Furthermore, the invention provides that the guide tube can be fixed to the receptacle. When fixed guide tube this is secured against rotation and / or axial movement with respect to a base body of the platform.

Das festgelegte Führungsrohr kann während des Betriebs des Bohrantriebs als Widerlager oder Abstützung für den Bohrantrieb dienen. Dies ermöglicht die Ableitung von Reaktionskräften über das Führungsrohr an den Grundkörper der Arbeitsbühne und über diesen weiter an den Gewässergrund. Weiterhin kann das Führungsrohr aufgrund seiner verstellbaren Lagerung am Grundkörper der Arbeitsbühne, insbesondere während einer Unterbrechung des Betriebs des Bohrantriebs, in Bohrrichtung nachgeführt werden. Damit kann die Führung des Bohrantriebs nach unten verlängert werden, um eine größere Bohrtiefe zur ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich zu der Axialbewegung ist eine Drehbewegung des Führungsrohres gegenüber dem Grundkörper der Arbeitsbühne möglich.The fixed guide tube can serve as an abutment or support for the drill drive during operation of the drill drive. This allows the derivation of reaction forces via the guide tube to the base body of the platform and on this further to the body of water. Furthermore, the guide tube can be tracked in the drilling direction due to its adjustable mounting on the base body of the working platform, in particular during an interruption of the operation of the drill drive. Thus, the leadership of the drill drive can be extended down to allow a greater depth. Alternatively or in addition to the axial movement, a rotational movement of the guide tube relative to the main body of the working platform is possible.

Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, das Führungsrohr zumindest teilweise selbst mit in den Gewässergrund einzubringen, um eine Führung des Bohrantriebs sowohl oberhalb als auch unterhalb des Gewässergrundes zu ermöglichen.According to the invention, it is particularly preferred to at least partially introduce the guide tube into the body of water in order to allow guidance of the drill drive both above and below the body of the water.

Das Führungsrohr als Teil der Arbeitsbühne der Unterwasser-Bohranordnung wird nach dem Erstellen der Bohrung wieder angehoben und zusammen mit dem Grundgestell der Arbeitsbühne vom Gewässergrund entfernt.The guide tube as part of the working platform of the underwater drilling assembly is raised again after creating the bore and removed together with the base of the work platform from the bottom of the water.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bohrantrieb ein Bohrantriebsoberteil und ein Bohrantriebsunterteil aufweist, welche zueinander axial verfahrbar sind. Vorzugsweise weisen sowohl das Bohrantriebsoberteil als auch das Bohrantriebsunterteil eine Durchführung für das Bohrgestänge auf. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das Bohrantriebsunterteil mit einer Mitnehmereinrichtung ausgestattet ist, welche eine Kopplung von Bohrantriebsunterteil und Bohrgestänge für eine gemeinsame Axialbewegung bewirkt. Das Bohrantriebsoberteil und/oder das Bohrantriebsunterteil sind vorzugsweise an dem Führungsrohr festlegbar und lösbar gelagert. Das Bohrantriebsunterteil kann mindestens ein nach außen weisendes Führungselement aufweisen, welches zum axialen Führen mit der mindestens einen Linearführung zusammenwirkt.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the drill drive has a drill drive upper part and a drill drive lower part, which are axially movable relative to one another. Preferably, both the drill drive upper part and the drill drive lower part have a passage for the drill pipe. Furthermore, it is preferred that the drill drive lower part is equipped with a driver device, which causes a coupling of drill drive lower part and drill pipe for a common axial movement. The Bohrantriebsoberteil and / or the Bohrantriebsunterteil are preferably fixed to the guide tube and releasably mounted. The Bohrantriebsunterteil may have at least one outwardly facing guide element which cooperates for axial guidance with the at least one linear guide.

Vorzugsweise ist das Bohrantriebsoberteil und/oder das Bohrantriebsunterteil gegenüber dem Führungsrohr verstellbar. Durch die verstellbare, insbesondere axial verfahrbare Lagerung können Bohrantriebsoberteil und/oder Bohrantriebsunterteil entlang der Gesamtlänge des Führungsrohres bewegt werden, um bei festgelegtem Führungsrohr eine Bohrung mit etwa der Länge des Führungsrohrs zu erstellen. Vorzugsweise sind das Bohrantriebsoberteil und das Bohrantriebsunterteil unabhängig voneinander an dem Führungsrohr festlegbar. Zur Ausführung eines Bohrschrittes ist es insbesondere bevorzugt, dass das Bohrantriebsoberteil in dem Führungsrohr festlegbar und das Bohrantriebsunterteil bei festgelegtem Bohrantriebsoberteil zusammen mit dem Bohrgestänge axial in dem Führungsrohr verfahrbar ist.Preferably, the Bohrantriebsoberteil and / or the Bohrantriebsunterteil is adjustable relative to the guide tube. Due to the adjustable, in particular axially movable storage Bohrantriebsoberteil and / or Bohrantriebsunterteil can be moved along the entire length of the guide tube to create a fixed guide tube with a bore approximately the length of the guide tube. Preferably, the Bohrantriebsoberteil and the Bohrantriebsunterteil are independently fixed to the guide tube. In order to carry out a drilling step, it is particularly preferred that the drill drive upper part can be fixed in the guide tube and the drill drive lower part can be moved axially in the guide tube together with the drill pipe when the drill drive upper part is fixed.

Die Vorschubbewegung des Bohrgestänges mit Bohrkopf kann grundsätzlich durch Schwerkraft erzielt werden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass zum Verfahren des Bohrantriebsunterteiles relativ zum Bohrantriebsoberteil ein axialer Stellantrieb angeordnet ist. Der Stellantrieb, welcher auch als Vorschubeinrichtung bezeichnet werden kann, ermöglicht eine bedarfsoptimierte Steuerung der Auflast auf den Bohrkopf, insbesondere durch Erhöhung oder Herabsetzung der durch die Schwerkraft bewirkten Auflast.The feed movement of the drill string with drill head can basically be achieved by gravity. However, it is particularly preferred that an axial actuator is arranged for moving the bottom drill drive part relative to the drill drive top part. The actuator, which can also be referred to as a feed device, allows a demand-optimized control of the load on the drill head, in particular by increasing or decreasing the load caused by gravity.

Zur Steuerung der Auflast beziehungsweise der Andruckkraft ist insbesondere vorgesehen, das Bohrantriebsoberteil in dem Führungsrohr zu verspannen und durch den Stellantrieb eine Axialkraft auf das Bohrantriebsunterteil auszuüben, so dass eine definierte Andruckkraft auf den Bohrkopf übertragen wird.To control the ballast or the pressure force is particularly provided to brace the Bohrantriebsoberteil in the guide tube and exert an axial force on the Bohrantriebsunterteil by the actuator, so that a defined pressure force is transmitted to the drill head.

Ein vorteilhafter axialer Stellantrieb ist dadurch gegeben, dass dieser mindestens einen, vorzugsweise drei, Hydraulikzylinder aufweist. Der oder die Hydraulikzylinder können Platz sparend innerhalb des Führungsrohrs angeordnet werden. Vorzugsweise sind mehrere Hydraulikzylinder symmetrisch um eine zentrale Längsachse des Bohrgestänges angeordnet.An advantageous axial actuator is given by having at least one, preferably three, hydraulic cylinders. The hydraulic cylinder or cylinders can be arranged to save space within the guide tube. Preferably, a plurality of hydraulic cylinders are arranged symmetrically about a central longitudinal axis of the drill pipe.

Insbesondere zum Eindrehen des Führungsrohres in den Gewässergrund ist es bevorzugt, dass das Führungsrohr in der Aufnahme drehbar und axial verfahrbar gelagert ist und dass an der Arbeitsbühne ein Drehantrieb zum Drehen des Führungsrohres angeordnet ist. Für ein tiefes Eindrehen des Führungsrohres in den Gewässergrund ist es bevorzugt, dass das Führungsrohr nach oben verlängert werden kann, gegebenenfalls so weit, dass es über die Wasseroberfläche hinausragt.In particular for screwing in the guide tube into the body of the water, it is preferred that the guide tube is rotatably and axially movably mounted in the receptacle and that a rotary drive for rotating the guide tube is arranged on the working platform. For a deep screwing in of the guide tube into the body of the water, it is preferred that the guide tube can be extended upward, if appropriate so far that it projects beyond the water surface.

Ein besonders robuster Drehantrieb, welcher zugleich eine sichere Festlegung des Führungsrohres am Grundkörper der Arbeitsbühne ermöglicht, ist dadurch gegeben, dass der Drehantrieb mindestens eine hydraulisch spannbare Spannzange zum Spannen des Führungsrohres aufweist und dass die Spannzange mit mindestens einem Horizontalzylinder verdrehbar ist. Der Horizontalzylinder ist hierzu einerseits an der Spannzange und andererseits an dem Grundkörper der Arbeitsbühne angelenkt. Der so gebildete Drehantrieb ermöglicht ein intermittierendes Drehen des Führungsrohres durch Spannen der Spannzange, Verdrehen der Spannzange mittels des Horizontalzylinders, Lösen der Spannzange, Rückführen der Spannzange und erneutes Spannen und Drehen.A particularly robust rotary drive, which at the same time allows a secure fixing of the guide tube on the main body of the working platform, is given by the fact that the rotary drive has at least one hydraulically tensionable collet for clamping the guide tube and that the collet with at least a horizontal cylinder is rotatable. For this purpose, the horizontal cylinder is articulated, on the one hand, to the collet and, on the other hand, to the main body of the working platform. The rotary drive thus formed allows intermittent rotation of the guide tube by tensioning the collet, rotating the collet by means of the horizontal cylinder, loosening the collet, returning the collet and re-tightening and turning.

Das Einbringen des Führungsrohres in den Gewässergrund kann dadurch erleichtert werden, dass das Führungsrohr an seiner Unterseite eine Schneideinrichtung aufweist. Die Schneideinrichtung kann insbesondere einen an der axialen Stirnfläche des Führungsrohres ausgebildeten Schneidkranz mit Schneidzähnen umfassen.The introduction of the guide tube in the body of water can be facilitated by the fact that the guide tube has a cutting device on its underside. The cutting device may in particular comprise a cutting ring with cutting teeth formed on the axial end face of the guide tube.

Zum Erhöhen der Auflast auf den Bohrkopf ist es bevorzugt, dass an dem Bohrgestänge oberhalb des Bohrkopfes Auflastplatten angeordnet sind. Die Auflastplatten können insbesondere lösbar an dem Bohrgestänge angebracht, insbesondere auf dieses aufgesteckt sein. Hierzu umfassen die Auflastplatten eine zentrale Durchführung für das Bohrgestänge. Vorzugsweise ist eine variable Anzahl an Auflastplatten an das Bohrgestänge anbringbar.To increase the load on the drill bit, it is preferred that load plates are disposed on the drill string above the drill bit. The load plates can in particular be releasably attached to the drill string, in particular attached to this. For this purpose, the load plates comprise a central passage for the drill pipe. Preferably, a variable number of load plates can be attached to the drill pipe.

Für ein sicheres Festlegen oder Verspannen des Bohrantriebsoberteils und/oder des Bohrantriebsunterteils am Führungsrohr ist es bevorzugt, dass das Bohrantriebsoberteil und/oder das Bohrantriebsunterteil mindestens eine Riegeleinrichtung mit einem verstellbaren Riegelelement aufweist. Vorzugsweise sind an dem Führungsrohr über seine Länge verteilt mehrere Abstützelemente, beispielsweise nach innen vorstehende Keile oder in der Rohrinnenwand ausgebildete Einkerbungen, vorgesehen, die wahlweise mit dem Riegelelement zum Bilden einer Formschlussverbindung zusammenwirken. Dies ermöglicht eine axiale Fixierung des entsprechenden Antriebsteils an unterschiedlichen Stellen des Führungsrohres. Durch Lösen des Riegelelements kann eine axiale Verfahrbarkeit des entsprechenden Antriebsteils gewährleistet werden.For a secure setting or bracing the Bohrantriebsoberteils and / or Bohrantriebsunterteile on the guide tube, it is preferred that the Bohrantriebsoberteil and / or the Bohrantriebsunterteil has at least one locking device with an adjustable locking element. Preferably, a plurality of supporting elements, for example inwardly projecting wedges or indentations formed in the inner wall of the pipe, are provided on the guide pipe over its length, which optionally interact with the locking element to form a form-locking connection. This allows an axial fixation of the corresponding drive part at different points of the guide tube. By releasing the locking element, an axial movability of the corresponding drive part can be ensured.

Die Abstützelemente sind vorzugsweise im Bereich der Linearführung am Führungsrohr angeordnet. Die verstellbaren Riegelelemente am Bohrantrieb sind vorzugsweise im Bereich eines Führungselements des Bohrantriebs angeordnet, welches mit der Linearführung zusammenwirkt. Vorzugsweise ist zum Verstellen des Riegelelements ein Riegelzylinder, insbesondere ein Hydraulikzylinder vorgesehen.The support elements are preferably arranged in the region of the linear guide on the guide tube. The adjustable locking elements on the drill drive are preferably arranged in the region of a guide element of the drill drive, which interacts with the linear guide. Preferably, a locking cylinder, in particular a hydraulic cylinder is provided for adjusting the locking element.

Verfahrensmäßig ist es bevorzugt, dass das Bohrantriebsoberteil des Bohrantriebes an einer Oberseite des Führungsrohres festgelegt wird und dass das Bohrantriebsunterteil entlang mindestens einer Linearführung an einer Rohrinnenseite des Führungsrohres geführt und zusammen mit dem Bohrgestänge axial verfahren wird. Der an dem Bohrgestänge angeordnete Bohrkopf erstellt dabei, vorzugsweise dem Führungsrohr vorauseilend, eine Bohrung.It is preferred in the method that the drill drive upper part of the drill drive is fixed to an upper side of the guide tube and that the drill drive lower part is guided along at least one linear guide on a tube inner side of the guide tube and moved axially together with the drill pipe. The drill head arranged on the drill string creates a bore, preferably leading the guide tube.

Die Andruckkraft des Bohrkopfes kann grundsätzlich durch das Eigengewicht von Bohrkopf und Bohrgestänge und die gegebenenfalls angeordneten Auflastplatten bewirkt werden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass die Andruckkraft des Bohrkopfes mittels eines axialen Stellantriebes gesteuert wird, welcher zwischen dem Bohrantriebsoberteil und dem Bohrantriebsunterteil angeordnet ist. Der axiale Stellantrieb, beispielsweise mindestens ein Hydraulikzylinder, kann die durch das Eigengewicht des Bohrstranges und die gegebenenfalls angeordneten Auflastplatten bereitgestellte Andruckkraft entweder erhöhen oder herabsetzen. Hierdurch kann gezielt eine vorgegebene Andruckkraft erzeugt und während des Bohrbetriebs verändert werden.The pressure force of the drill head can basically be effected by the weight of the drill head and drill pipe and the optionally arranged load plates. However, it is particularly preferred that the pressing force of the drill head is controlled by means of an axial actuator, which is arranged between the Bohrantriebsoberteil and the Bohrantriebsunterteil. The axial actuator, for example, at least one hydraulic cylinder, can either increase or decrease the pressure provided by the weight of the drill string and the optionally arranged Auflastplatten pressure force. As a result, a predetermined pressure force can be selectively generated and changed during the drilling operation.

Die Bohrlochtiefe bei vorgegebener Länge des Führungsrohres kann erfindungsgemäß auf vorteilhafte Weise dadurch vergrößert werden, dass das Bohrgestänge teleskopiert oder durch Einsetzen eines Zwischenstückes verlängert wird. Zum Einsetzen des Zwischenstücks wird der Bohrantrieb aus dem im Boden verbleibenden Führungsrohr herausgezogen, mit dem Zwischenstück verbunden und erneut in das Führungsrohr eingebracht.The borehole depth at a given length of the guide tube can be increased according to the invention in an advantageous manner that the drill string is telescoped or extended by inserting an intermediate piece. To insert the intermediate piece, the drill drive is pulled out of the guide tube remaining in the bottom, connected to the intermediate piece and re-introduced into the guide tube.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zum Durchführen eines Bohrschrittes das Bohrantriebsunterteil um einen definierten Hubweg gegenüber dem Bohrantriebsoberteil ausgefahren wird und dass anschließend das Führungsrohr in das Bohrloch nachgeführt und dabei das Bohrantriebsunterteil wieder in das Bohrantriebsoberteil eingefahren wird, so dass ein weiterer Bohrschritt durchführbar ist.In a further preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that for performing a drilling step, the drill drive lower part is extended by a defined stroke relative to the Bohrantriebsoberteil and then tracked the guide tube in the well and thereby the Bohrantriebsunterteil is retracted into the Bohrantriebsoberteil, so that a further drilling step is feasible.

Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens werden also Bohrkopf und Führungsrohr schrittweise und abwechselnd in den Gewässergrund eingetrieben. Dabei wird vorzugsweise der Bohrkopf dem Führungsrohr vorauseilend in den Grund eingebracht. Da das Führungsrohr das Bohrloch somit nur noch aufweiten muss, ist die Vorschubkraft zum Niederbringen des Führungsrohres vergleichsweise gering. Nachdem die maximale Eindringtiefe des Führungsrohres erreicht ist, kann das Führungsrohr weiter als Führungseinrichtung für den Bohrantrieb dienen und der Bohrantrieb kann entlang dem Führungsrohr bis zum unteren Ende des Führungsrohres verfahren werden. Die maximale Bohrtiefe entspricht somit etwa der Summe der Längen des Führungsrohres und des gegebenenfalls verlängerten Bohrgestänges.In this embodiment of the method so drill head and guide tube are gradually and alternately driven into the body of water. In this case, preferably, the drill head leading the guide tube introduced into the ground. Since the guide tube thus only has to widen the borehole, the feed force is for lowering the guide tube comparatively low. After the maximum penetration depth of the guide tube is reached, the guide tube can continue to serve as a guide device for the drill drive and the drill drive can be moved along the guide tube to the lower end of the guide tube. The maximum drilling depth thus corresponds approximately to the sum of the lengths of the guide tube and the optionally extended drill string.

Zum Erstellen des Bohrloches bei feststehendem Führungsrohr wird wie folgt vorgegangen: Nachdem das Bohrantriebsunterteil nach unten verfahren und der mindestens eine Hydraulikzylinder maximal ausgefahren ist, wird das Bohrantriebsunterteil an dem Führungsrohr festgelegt und das Bohrantriebsoberteil vom Führungsrohr gelöst und in Richtung des Bohrantriebsunterteils verfahren. Durch erneutes Festlegen des Bohrantriebsoberteils am Führungsrohr und Lösen des Bohrantriebsunterteils kann ein weiterer Bohrschritt ausgeführt werden. Auf diese Weise kann bei feststehendem Führungsrohr eine Bohrung etwa mit der Länge des Führungsrohres erstellt werden, wobei Bohrantriebsoberteil und Bohrantriebsunterteil schrittweise und abwechselnd in der beschriebenen Weise bewegt werden. Dieses Verfahren kann unabhängig von der Stellung des Führungsrohres, also auch bei nicht oder nicht vollständig eingedrehtem Führungsrohr, durchgeführt werden.To create the wellbore with a fixed guide tube, the procedure is as follows: After the drill drive base moves down and the at least one hydraulic cylinder is maximally extended, the drill drive base is fixed to the guide tube and the drill drive shell detached from the guide tube and moved in the direction of the Bohrantriebsunterteil. By re-setting the drill drive shell on the guide tube and loosening the drill drive base, another drilling step can be performed. In this way, with a fixed guide tube, a bore can be made approximately with the length of the guide tube, with the drill drive upper part and the drill drive lower part being moved stepwise and alternately in the manner described. This method can be carried out independently of the position of the guide tube, that is also in the case of a guide tube which is not or not completely screwed in.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass das abgebohrte Bodenmaterial über einen Spülkanal in dem Bohrgestänge aus dem Bohrloch abgefördert und oberhalb des Bohrantriebes ausgestoßen wird. Ein solches, sogenanntes Spülbohrverfahren ermöglicht ein vergleichsweise einfaches Abführen des abgebohrten Bodenmaterials. Zum Einbringen von Spülflüssigkeit ist neben dem Spülkanal ein Zuführkanal vorgesehen.A further preferred embodiment of the method is that the drilled soil material is conveyed out of the borehole via a flushing channel in the drill pipe and ejected above the drill drive. Such a so-called Spülbohrverfahren allows a comparatively simple removal of the drilled soil material. For introducing rinsing liquid, a feed channel is provided in addition to the flushing channel.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in den beiliegenden schematischen Zeichnungen dargestellt sind, weiter beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1
eine Seitenansicht einer Unterwasser-Bohranordnung;
Fig. 2
eine perspektivische Ansicht eines Führungsrohres;
Fig. 3
eine Querschnittsansicht des Führungsrohres aus Fig. 2;
Fig. 4
eine perspektivische Ansicht einer Bohreinheit in einer Grundstellung;
Fig. 5
die Bohreinheit aus Fig. 4 mit einem gegenüber einem Bohrantriebsoberteil ausgefahrenen Bohrantriebsunterteil;
Fig. 6
eine Schnittdarstellung der Bohreinheit aus Fig. 4;
Fig.7
eine perspektivische Ansicht eines Bohrantriebs in einer Grundstellung;
Fig.8
den Bohrantrieb aus Fig. 7 mit einem gegenüber einem Bohrantriebsoberteil ausgefahrenen Bohrantriebsunterteil;
Fig. 9
eine perspektivische Ansicht eines Bohrantriebsoberteils;
Fig. 10
das Bohrantriebsoberteil aus Fig. 9 in einer Schnittansicht;
Fig. 11
eine in einem Führungsrohr angeordnete Bohreinheit mit einem durch ein Zwischenstück verlängerten Bohrgestänge;
Fig.12
eine Bohreinheit mit einem teleskopierbaren Bohrgestänge und
Fig. 13
eine Bohreinheit mit einem durch eine Kellystange verlängerten Bohrgestänge.
The invention will be further described by means of preferred embodiments, which are illustrated in the attached schematic drawings. In the drawings shows:
Fig. 1
a side view of an underwater drilling assembly;
Fig. 2
a perspective view of a guide tube;
Fig. 3
a cross-sectional view of the guide tube Fig. 2 ;
Fig. 4
a perspective view of a drilling unit in a basic position;
Fig. 5
the drilling unit off Fig. 4 with a drill drive base extended relative to a drill drive shell;
Fig. 6
a sectional view of the drilling unit Fig. 4 ;
Figure 7
a perspective view of a drill drive in a basic position;
Figure 8
the drill drive Fig. 7 with a drill drive base extended relative to a drill drive shell;
Fig. 9
a perspective view of a drill drive shell;
Fig. 10
the Bohrantriebsoberteil from Fig. 9 in a sectional view;
Fig. 11
a drilling unit disposed in a guide tube having a drill string elongated by an intermediate piece;
Figure 12
a drilling unit with a telescopic drill pipe and
Fig. 13
a drilling unit with a drill string extended by a kelly bar.

Äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.Equivalent elements are identified in all figures with the same reference numerals.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Unterwasser-Bohranordnung 10 mit einer auf einem Gewässergrund aufsetzbaren Arbeitsbühne 20 und einer an der Arbeitsbühne 20 geführten Bohreinheit 50. Die Arbeitsbühne 20 umfasst einen Grundkörper 30, welcher auch als Grundgestell bezeichnet werden kann. Der Grundkörper 30 weist mehrere Aufstellfüße 32 zum Aufstellen auf den Gewässergrund auf. Die Aufstellfüße 32 sind vorzugsweise verstellbar ausgeführt, so dass Unebenheiten im Gewässergrund ausgeglichen werden können und die Arbeitsbühne 20 in der gewünschten Ausrichtung, insbesondere horizontal, auf dem Gewässergrund aufgestellt werden kann. Der Grundkörper 30 umfasst weiterhin eine Vielzahl von Streben 34 und eine zentrale Aufnahme 36 für ein Führungsrohr 22. Das Führungsrohr 22 als Teil der Arbeitsbühne 20 ist verstellbar in der Aufnahme 36 gelagert. Fig. 1 shows an underwater drilling assembly 10 according to the invention with a mountable on a body of water platform 20 and guided on the platform 20 drilling unit 50. The platform 20 includes a base body 30, which may also be referred to as a base frame. The main body 30 has a plurality of Aufstellfüße 32 for placement on the bottom of the water. The feet 32 are preferably designed to be adjustable, so that unevenness in the body of water can be compensated and the platform 20 in the desired orientation, in particular horizontally, can be placed on the bottom of the water. The main body 30 further includes a plurality of struts 34 and a central receptacle 36 for a guide tube 22. The guide tube 22 as part of the working platform 20 is adjustably mounted in the receptacle 36.

Zum Drehen des Führungsrohres 22 gegenüber dem Grundkörper 30 ist ein Drehantrieb 40 an dem Grundkörper der Arbeitsbühne 20 vorgesehen. Der Drehantrieb 40 umfasst eine hydraulisch spannbare Spannzange 42, welche mittels eines Horizontalzylinders 44 verdrehbar ist. Zum Aufbringen einer vertikalen Kraft auf das Führungsrohr 22 ist des Weiteren ein Vertikalzylinder 46 vorgesehen.For rotating the guide tube 22 relative to the base body 30, a rotary drive 40 is provided on the base body of the working platform 20. The rotary drive 40 comprises a hydraulically tensionable collet 42, which is rotatable by means of a horizontal cylinder 44. For applying a vertical force to the guide tube 22, a vertical cylinder 46 is further provided.

Ein erfindungsgemäßes Führungsrohr 22 ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Das Führungsrohr 22 weist an seinem unteren Ende eine Schneideinrichtung 28 mit einer Vielzahl von Schneidzähnen auf, die ringförmig angeordnet sind. Das Führungsrohr 22 weist eine zylinderförmige Außenmantelfläche auf. Am Außenumfang des Führungsrohrs 22 sind mehrere Sicherungselemente 23 zum Sichern des Führungsrohres 22 gegenüber dem Grundkörper 30 angeordnet.An inventive guide tube 22 is in the Figures 2 and 3 shown. The guide tube 22 has at its lower end a cutting device 28 with a plurality of cutting teeth, which are arranged in a ring. The guide tube 22 has a cylindrical outer circumferential surface. On the outer circumference of the guide tube 22 a plurality of securing elements 23 for securing the guide tube 22 relative to the base body 30 are arranged.

An der Innenmantelfläche beziehungsweise Innenwandung des Führungsrohres 22 ist eine Linearführung 24 ausgebildet, die in der dargestellten Ausführungsform drei in Längsrichtung des Führungsrohrs 22 verlaufende Nuten umfasst. Weiterhin sind an der Innenmantelfläche des Führungsrohrs 22 keilförmige Abstützelemente 26 vorgesehen, welche auch als Riegelzapfen, Riegelkeile oder Führungskeile bezeichnet werden können. Mehrere Abstützelemente 26 sind in gleichen Abständen entlang der Längsrichtung des Führungsrohres 22 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform befinden sich die Abstützelemente 26 im Bereich der Linearführung 24, das heißt in den Längsnuten des Führungsrohres 22. Die radiale Ausdehnung der Abstützelemente 26 ist kleiner oder gleich der Tiefe der in dem Führungsrohr 22 ausgebildeten Nuten, so dass die Abstützelemente 26 nicht über die zylinderförmige Innenmantelfläche des Führungsrohres 22 hinausragen.On the inner lateral surface or inner wall of the guide tube 22, a linear guide 24 is formed, which comprises in the illustrated embodiment, three extending in the longitudinal direction of the guide tube 22 grooves. Furthermore, 22 wedge-shaped support elements 26 are provided on the inner circumferential surface of the guide tube, which can also be referred to as a locking pin, locking wedges or guide wedges. A plurality of support elements 26 are arranged at equal intervals along the longitudinal direction of the guide tube 22. In the illustrated embodiment, the support members 26 are in the region of the linear guide 24, that is in the longitudinal grooves of the guide tube 22. The radial extent of the support elements 26 is less than or equal to the depth of the formed in the guide tube 22 grooves, so that the support elements 26 not beyond the cylindrical inner lateral surface of the guide tube 22 protrude.

An dem Führungsrohr 22 kann eine Bohreinheit 50 angeordnet werden, welche in größerem Detail in den Figuren 4 bis 6 dargestellt ist. Wie insbesondere der Fig. 1 zu entnehmen ist, kann die Bohreinheit 50 über ein nicht dargestelltes Seil auf das Führungsrohr 22 aufgesetzt beziehungsweise zumindest teilweise in dieses eingeführt werden.On the guide tube 22, a drilling unit 50 can be arranged, which in more detail in the FIGS. 4 to 6 is shown. How the particular Fig. 1 can be seen, the drilling unit 50 can be placed on the guide tube 22 via a not shown rope or at least partially inserted into this.

Die Bohreinheit 50 umfasst einen Bohrantrieb 52 zum Antreiben eines Bohrgestänges 70 mit einem auf das Führungsrohr 22 aufsetzbaren Bohrantriebs-Kopfelement 51 sowie einem in dem Führungsrohr 22 axial verfahrbaren Bohrantriebsoberteil 54 und einem ebenfalls verfahrbaren Bohrantriebsunterteil 56. Der Bohrantrieb 52 dient einerseits dem drehenden Antreiben des Bohrgestänges 70 und andererseits dem axialen Vorschub des Bohrgestänges 70 zum Erstellen einer Bohrung im Gewässergrund. Am unteren Ende des Bohrgestänges 70 ist ein Bohrkopf 78 angeordnet, an welchem Bohrwerkzeuge 79 befestigt sind. Die Bohreinheit 50 kann mit Bohrwerkzeugen 79 vieler Art ausgestattet werden, zum Beispiel Rollenmeißel, Kreuzschneider, beides wahlweise mit Luftheber, Bohrschnecke oder Bohreimer. In dem Bohrgestänge 70 ist ein Spülkanal 74 zum Durchführen eines Spülbohrverfahrens ausgebildet.The drilling unit 50 comprises a drill drive 52 for driving a drill pipe 70 with a drill drive head element 51 which can be placed on the guide tube 22 and a drill drive upper part 54 which can be axially moved in the guide tube 22 and a likewise drivable drill drive lower part 56. The drill drive 52 serves on the one hand to drive the drill pipe in a rotating manner 70 and on the other hand, the axial feed of the drill pipe 70 for creating a hole in the riverbed. At the lower end of the drill string 70, a drill head 78 is arranged on which drilling tools 79 are attached. The drilling unit 50 can be equipped with drilling tools 79 of many kinds, for example, roller bits, cross cutters, both optionally with air lift, auger or drilling bucket. In the drill pipe 70, a scavenging passage 74 is formed to perform a scavenging operation.

Die zum Bohren notwendige Anpresskraft wird über Ballastgewichte, insbesondere Auflastplatten 76, aufgebracht. Die Auflastplatten 76 sind zwischen dem Bohrantrieb 52 und dem Bohrkopf 78 an dem Bohrgestänge 70, insbesondere der sogenannten Schwerstange, angeordnet. Die Bohreinheit 50 kann somit auch als Schwerkraftbohreinheit bezeichnet werden, bei welcher die Auflast des Bohrkopfes weitgehend durch Schwerkraft bereitgestellt wird.The contact force required for drilling is applied via ballast weights, in particular load plates 76. The Auflastplatten 76 are disposed between the drill drive 52 and the drill head 78 on the drill pipe 70, in particular the so-called drill collar. The drilling unit 50 can thus also be referred to as a gravity drilling unit, in which the loading of the drill head is largely provided by gravity.

Details des Bohrantriebsoberteils 54 und des Bohrantriebsunterteils 56 sind in den Figuren 7 bis 10 dargestellt.Details of the auger top 54 and auger bottom 56 are shown in FIGS FIGS. 7 to 10 shown.

Sowohl das Bohrantriebsoberteil 54 als auch das Bohrantriebsunterteil 56 weisen eine zentrale Öffnung 53 als Durchführung für das Bohrgestänge 70 auf.Both the auger top 54 and bottom auger 56 have a central opening 53 as a passageway for the drill string 70.

Das Bohrantriebsoberteil 54 umfasst mehrere, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Führungselemente 58, die mit den Führungsnuten des Führungsrohres 22 in Eingriff gebracht werden können. Das Bohrantriebsunterteil 56 umfasst entsprechende Führungselemente 60.The Bohrantriebsoberteil 54 includes a plurality of, in the illustrated embodiment, three guide members 58 which can be brought into engagement with the guide grooves 22 of the guide tube. Drill drive base 56 includes respective guide elements 60.

Im Bereich der Führungselemente 58 sind am Bohrantriebsoberteil 54 Riegeleinrichtungen 61 angeordnet, mit welchen das Bohrantriebsoberteil 54 formschlüssig gegenüber dem Führungsrohr 22 verriegelt werden kann. Die Riegeleinrichtungen 61 umfassen jeweils ein verstellbares Riegelelement 64 und einen hydraulischen Riegelzylinder 66 zum Betätigen des Riegelelements 64. In entsprechender Weise sind an dem Bohrantriebsunterteil 56 Riegeleinrichtungen 62 mit Riegelelement 64 und Riegelzylinder 66 angeordnet.In the area of the guide elements 58, locking devices 61 are arranged on the drill drive upper part 54, with which the drill drive upper part 54 can be locked in a form-fitting manner with respect to the guide tube 22. The locking devices 61 each include an adjustable locking element 64 and a hydraulic latching cylinder 66 for actuating the locking element 64. In a corresponding manner arranged on the Bohrantriebsunterteil 56 locking devices 62 with locking element 64 and latch cylinder 66.

Mittels der am Bohrantriebsoberteil 54 und am Bohrantriebsunterteil 56 angeordneten Riegeleinrichtungen 61, 62 können Bohrantriebsoberteil 54 und Bohrantriebsunterteil 56 unabhängig voneinander in dem Führungsrohres 22 verspannt beziehungsweise fixiert werden. Die Riegeleinrichtungen 61, 62 können demnach auch als Klemm- oder Spanneinrichtungen bezeichnet werden.By means of the locking devices 61, 62 arranged on the drill drive upper part 54 and on the drill drive lower part 56, the drill drive upper part 54 and the drill drive lower part 56 can be clamped or fixed independently of one another in the guide tube 22. The locking devices 61, 62 can therefore also be referred to as clamping or tensioning devices.

Die Führungselemente 58, 60 und die Riegeleinrichtungen 61, 62 sind jeweils an Quertraversen 55 des Bohrantriebsoberteils 54 beziehungsweise des Bohrantriebsunterteils 56 angeordnet.The guide elements 58, 60 and the locking devices 61, 62 are respectively arranged on transverse members 55 of the drill drive upper part 54 and the drill drive lower part 56.

Zum Verfahren des Bohrantriebsunterteils 56 gegenüber dem Bohrantriebsoberteil 54 ist zwischen dem Bohrantriebsoberteil 54 und dem Bohrantriebsunterteil 56 ein axialer Stellantrieb 80 angeordnet. Der Stellantrieb 80 umfasst mehrere, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Vorschubzylinder, welche als Hydraulikzylinder 82 ausgebildet sind. Das Bohrgestänge 70 ist mit dem Bohrantriebsunterteil 56 axialfest gekoppelt. Durch Verfahren des Bohrantriebsunterteils 56 gegenüber dem Bohrantriebsoberteil 54 kann eine Vorschubkraft auf das Bohrgestänge 70 und den Bohrkopf 78 ausgeübt werden. Hierdurch kann die Auflast auf den Bohrkopf 78 gesteuert werden.In order to move the bottom drill drive part 56 relative to the top drive drive part 54, an axial drive 80 is arranged between the top drive part 54 and the bottom drive drive part 56. The actuator 80 includes a plurality of, in the illustrated embodiment, three feed cylinder, which are designed as a hydraulic cylinder 82. The drill pipe 70 is axially fixedly coupled to the drill drive base 56. By moving the drill drive lower 56 relative to the drill drive upper 54, a feed force can be exerted on the drill pipe 70 and the drill head 78. As a result, the load on the drill head 78 can be controlled.

Die Länge des Führungsrohres 22 begrenzt die Bohrtiefe nicht, da das Bohrgestänge 70 verlängert werden kann. Fig. 11 zeigt eine in einem Führungsrohr 22 angeordnete Bohreinheit 50 mit Bohrantriebsoberteil 54, Bohrantriebsunterteil 56, Bohrgestänge 70 und Bohrkopf 78. Das Bohrgestänge ist mittels eines Zwischenstückes 72, welches zwischen dem Bohrantrieb 52 und dem Bohrkopf 78 angeordnet ist, verlängert. Damit ragt der Bohrkopf 78 bei oben im Führungsrohr 22 angeordnetem Bohrantrieb 52 nach unten über das Führungsrohr 22 hinaus. Durch das verlängerte Bohrgestänge 70 kann eine größere Bohrtiefe erreicht werden.The length of the guide tube 22 does not limit the drilling depth, since the drill pipe 70 can be extended. Fig. 11 shows a drilling unit 50 arranged in a guide tube 22 with Bohrantriebsoberteil 54, Bohrantriebsunterteil 56, drill pipe 70 and drill head 78. The drill string is extended by means of an intermediate piece 72 which is disposed between the drill drive 52 and the drill head 78. Thus, the drill head 78 protrudes downwards over the guide tube 22 with the drill drive 52 arranged above in the guide tube 22. Due to the extended drill pipe 70, a greater drilling depth can be achieved.

Zum Verlängern des Bohrgestänges 70 wird die Bohreinheit 50 aus dem Führungsrohr 22 herausgenommen, das Gestänge wird verlängert und die Bohreinheit 50 wird erneut in das Führungsrohr 22 eingehoben.To extend the drill string 70, the drilling unit 50 is taken out of the guide tube 22, the linkage is extended and the drilling unit 50 is again lifted into the guide tube 22.

Eine Bohreinheit 50 mit einem teleskopierbaren Bohrgestänge ist in Fig. 12 gezeigt. Das Bohrgestänge 70 ist oberhalb der Auflastplatten 76 teleskopartig aufgebaut. Am Außenumfang des teleskopierbaren Teils des Bohrgestänges 70 sind Mitnehmerelemente oder Haltekeile 73 angeordnet, welche mit dem Bohrantriebsunterteil 56 in Eingriff sind, um das Bohrgestänge 70 axial zu bewegen.A drilling unit 50 with a telescopic drill string is shown in FIG Fig. 12 shown. The drill pipe 70 is constructed telescopically above the load plates 76. On the outer circumference of the telescoping part of the drill string 70, there are disposed tappets or retainers 73 which engage the drill drive base 56 to axially move the drill string 70.

Fig. 13 zeigt ein Bohrgestänge mit einer Kellyverlängerung. Die Mitnehmerelemente oder Haltekeile 73 sind hier am Außenumfang einer ausfahrbaren Kellystange 69 angeordnet. Fig. 13 shows a drill pipe with a kelly extension. The driver elements or retaining wedges 73 are arranged here on the outer circumference of an extendable Kelly bar 69.

Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Bohrverfahren zum Herstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund beschrieben.In the following, a drilling method according to the invention for producing a bore in a body of water will be described.

Zunächst wird die Arbeitsbühne 20 einschließlich Führungsrohr 22 mittels eines Seiles (nicht dargestellt) von einer an der Wasseroberfläche angeordneten Trageinrichtung, beispielsweise einer Plattform oder einem Schiff, herabgelassen und auf dem Gewässergrund aufgestellt. Die Arbeitsbühne 20 wird sodann ausgerichtet und kann zusätzlich am Boden befestigt werden.First, the work platform 20 including guide tube 22 by means of a rope (not shown) by a arranged on the water surface support means, such as a platform or a ship, lowered and placed on the bottom of the water. The platform 20 is then aligned and can be additionally attached to the ground.

Nachdem die Arbeitbühne 20 in der gewünschten Ausrichtung am Gewässergrund angeordnet ist, wird eine Bohreinheit 50 mit einem Bohrantrieb 52, einem Bohrgestänge 70 und einem Bohrkopf 78 in das Führungsrohr 22 eingeführt. Das Bohrantriebsoberteil 54 wird mittels der oberen Riegeleinrichtung 61 in dem Führungsrohr 22 formschlüssig verspannt. Das Bohrgestänge 70 wird durch den Bohrantrieb 52 drehend angetrieben und es wird ein erster Bohrschritt durchgeführt. Durch den Bohrfortschritt, welcher über die Auflaststeuerung geregelt wird, fährt der Bohrkopf 78 bei feststehendem Führungsrohr 22 zusammen mit dem Bohrantriebsunterteil 56 nach unten, bis die Hydraulikzylinder 82 der Vorschubeinrichtung 80 vollständig ausgefahren sind.After the work platform 20 is arranged in the desired orientation at the bottom of the water, a drilling unit 50 with a drill drive 52, a drill string 70 and a drill head 78 is inserted into the guide tube 22. The drill drive upper part 54 is clamped in a form-fitting manner by means of the upper locking device 61 in the guide tube 22. The drill string 70 is rotationally driven by the auger drive 52 and a first drilling step is performed. By the drilling progress, which is controlled by the load control, the drill head 78 moves down with fixed guide tube 22 together with the Bohrantriebsunterteil 56 down to the hydraulic cylinder 82 of the feed device 80 are fully extended.

In einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens werden nun Bohrkopf 78 und Führungsrohr 22 abwechselnd schrittweise in den Boden eingebohrt. Hierzu wird, wenn die Hydraulikzylinder 82 vollständig ausgefahren sind, der Bohrkopf 78, welcher mittels der oberen Riegeleinrichtung 61 im Führungsrohr 22 hängt, wieder von der Bohrsohle zurückgezogen. Die Hydraulikzylinder 82 werden wieder eingefahren. Das Bohrantriebsunterteil 56 wird mittels der daran vorgesehenen unteren Riegeleinrichtung 62 im Führungsrohr 22 formschlüssig verspannt, so dass die Bohreinheit 50 wieder im Führungsrohr festgelegt ist. Das Führungsrohr 22 wird mittels des Drehantriebs 40 etwa bis zur Bohrlochsohle eingedreht. Die untere Riegeleinrichtung 62 wird gelöst, so dass das Bohrantriebsunterteil 56 wieder axial bewegbar ist und ein weiterer Bohrschritt ausgeführt werden kann.In a first embodiment of the method now drill head 78 and guide tube 22 are drilled alternately stepwise in the ground. For this purpose, when the hydraulic cylinders 82 are fully extended, the drill head 78, which hangs by means of the upper locking device 61 in the guide tube 22, again withdrawn from the bottom of the hole. The hydraulic cylinders 82 are retracted again. The Bohrantriebsunterteil 56 is by means of the lower locking means provided thereon 62 positively clamped in the guide tube 22, so that the drilling unit 50 is fixed again in the guide tube. The guide tube 22 is screwed by means of the rotary drive 40 approximately to the bottom hole. The lower locking device 62 is released, so that the Bohrantriebsunterteil 56 is again axially movable and a further drilling step can be performed.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Bohrkopf 78 in mehreren aufeinanderfolgenden Bohrschritten bei feststehendem Führungsrohr 22 in den Boden eingedreht. Wenn die Hydraulikzylinder 82 im ersten Bohrschritt vollständig ausgefahren sind, wird das Bohrantriebsunterteil 56 mittels der daran vorgesehenen unteren Riegeleinrichtung 62 im Führungsrohr 22 formschlüssig verspannt. Anschließend wird die obere Riegeleinrichtung 61 gelöst und das Bohrantriebsoberteil 54 entlang des Führungsrohres 22 nach unten verfahren, bis die Hydraulikzylinder 82 wieder eingefahren sind. Es wird nun erneut das Bohrantriebsoberteil 54 innerhalb des Führungsrohres 22 verspannt und die Verspannung des Bohrantriebsunterteils 56 gelöst. Damit kann ein weiterer Bohrschritt ausgeführt werden.In a further embodiment of the method, the drill head 78 is screwed into the ground in a plurality of successive drilling steps with the guide tube 22 stationary. When the hydraulic cylinders 82 are fully extended in the first drilling step, the drill drive lower part 56 is clamped in a form-fitting manner by means of the lower locking device 62 provided thereon in the guide tube 22. Subsequently, the upper locking device 61 is released and the Bohrantriebsoberteil 54 along the guide tube 22 moved down until the hydraulic cylinder 82 are retracted again. It is now again the Bohrantriebsoberteil 54 braced within the guide tube 22 and the tension of the Bohrantriebsunterteils 56 solved. Thus, a further drilling step can be performed.

Sobald der Bohrantrieb 52 das untere Ende des Führungsrohres 22 erreicht hat, kann das Führungsrohr 22 durch Betätigen des Drehantriebs 40 entlang des erstellten Bohrlochs abgeteuft werden. Dabei ist die Bohreinheit 50 innerhalb des Führungsrohres 22 vorzugsweise zurückgezogen, ragt also nach unten vorzugsweise nicht heraus.Once the drill drive 52 has reached the lower end of the guide tube 22, the guide tube 22 can be sunk by operating the rotary drive 40 along the created wellbore. In this case, the drilling unit 50 is preferably withdrawn within the guide tube 22, thus preferably does not protrude downwards.

Claims (15)

Unterwasser-Bohranordnung zum Herstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund mit - einer versenkbaren Arbeitsbühne (20) zum Aufsetzen auf den Gewässergrund, - einem Bohrantrieb (52), welcher an der Arbeitsbühne (20) angeordnet ist, und - einem Bohrgestänge (70) mit Bohrkopf (78), welches über den Bohrantrieb (52) drehend antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, - dass die Arbeitsbühne (20) ein Führungsrohr (22) aufweist, an dessen Rohrinnenseite mindestens eine Linearführung (24) angeordnet ist, entlang welcher zumindest ein Teil des Bohrantriebes (52) axial verfahrbar geführt ist, und - dass das Führungsrohr (22) in einer Aufnahme (36) der Arbeitsbühne (20) verstellbar und festlegbar gehaltert ist. Underwater drilling assembly for making a hole in a riverbed with - a submersible working platform (20) for placing on the bottom of the water, - A drill drive (52) which is arranged on the working platform (20), and a drill rod (70) with a drill head (78), which is rotationally drivable via the drill drive (52), characterized, - That the working platform (20) has a guide tube (22), on the tube inside at least one linear guide (24) is arranged, along which at least a portion of the drill drive (52) is guided axially movable, and - That the guide tube (22) in a receptacle (36) of the working platform (20) is mounted adjustable and fixable. Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bohrantrieb (52) ein Bohrantriebsoberteil (54) und ein Bohrantriebsunterteil (56) aufweist, welche zueinander axial verfahrbar sind, und
dass zumindest das Bohrantriebsunterteil (56) mindestens ein nach außen weisendes Führungselement (60) aufweist, welches zum axialen Führen mit der mindestens einen Linearführung (24) zusammenwirkt.
Underwater drilling assembly according to claim 1,
characterized,
that the drill drive (52) has a drill drive upper part (54) and a drill drive lower part (56) which are axially movable relative to one another, and
in that at least the drill drive lower part (56) has at least one outwardly pointing guide element (60) which cooperates with the at least one linear guide (24) for axial guidance.
Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bohrantriebsoberteil (54) und/oder das Bohrantriebsunterteil (56) gegenüber dem Führungsrohr (22) verstellbar ist.
Underwater drilling assembly according to claim 2,
characterized,
in that the drill drive upper part (54) and / or the drill drive lower part (56) are adjustable relative to the guide tube (22).
Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Verfahren des Bohrantriebsunterteiles (56) relativ zum Bohrantriebsoberteil (54) ein axialer Stellantrieb (80) angeordnet ist.
Underwater drilling assembly according to claim 2 or 3,
characterized,
in that an axial actuating drive (80) is arranged relative to the upper drive drive part (54) for moving the lower drive part (56).
Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der axiale Stellantrieb (80) mindestens einen, vorzugsweise drei, Hydraulikzylinder (82) aufweist.
Underwater drilling assembly according to claim 4,
characterized,
that the axial actuator (80) has at least one, preferably three, hydraulic cylinder (82).
Unterwasser-Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Führungsrohr (22) in der Aufnahme (36) drehbar und axial verfahrbar gelagert ist und
dass an der Arbeitsbühne (20) ein Drehantrieb (40) zum Drehen des Führungsrohres (22) angeordnet ist.
Underwater drilling arrangement according to one of claims 1 to 5,
characterized,
that the guide tube (22) is rotatably and axially movably mounted in the receptacle (36) and
in that a rotary drive (40) for rotating the guide tube (22) is arranged on the work platform (20).
Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drehantrieb (40) mindestens eine hydraulisch spannbare Spannzange (42) zum Spannen des Führungsrohres (22) aufweist und
dass die Spannzange (42) mit mindestens einem Horizontalzylinder (44) verdrehbar ist.
Underwater drilling assembly according to claim 6,
characterized,
that the rotary drive (40) has at least one hydraulically clampable collet chuck (42) for clamping the guide tube (22) and
that the collet chuck (42) is rotatable with at least one horizontal cylinder (44).
Unterwasser-Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Führungsrohr (22) an seiner Unterseite eine Schneideinrichtung (28) aufweist.
Underwater drilling assembly according to one of claims 1 to 7,
characterized,
that the guide tube (22) on its underside, a cutter (28).
Unterwasser-Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Bohrgestänge (70) oberhalb des Bohrkopfes (78) Auflastplatten (76) angeordnet sind.
Underwater drilling assembly according to one of claims 1 to 8,
characterized,
that on the drill pipe (70) above the drill head (78) Auflastplatten (76) are arranged.
Verfahren zum Erstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund, insbesondere mit einer Unterwasser-Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem - eine Arbeitsbühne (20) mit einem Führungsrohr (22) versenkt und auf dem Gewässergrund aufgesetzt wird, - in dem Führungsrohr (22) ein Bohrgestänge (70) mit Bohrkopf (78) angeordnet und axial geführt wird, wobei mittels eines Bohrantriebes (52) das Bohrgestänge (70) drehend angetrieben wird, und - dass nach dem Erstellen der Bohrung die Arbeitsbühne (20) mit dem Führungsrohr (22) wieder von dem Gewässergrund entfernt und gehoben wird. A method of creating a well in a body of water, in particular with an underwater drilling assembly according to any one of claims 1 to 9, wherein - a working platform (20) with a guide tube (22) sunk and placed on the bottom of the water, - In the guide tube (22) a drill string (70) with drill head (78) is arranged and guided axially, wherein by means of a drill drive (52), the drill string (70) is rotationally driven, and - That after the creation of the bore, the platform (20) with the guide tube (22) again removed from the water body and lifted. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Bohrantriebsoberteil (54) des Bohrantriebes (52) an einer Oberseite des Führungsrohres (22) festgelegt wird und
dass ein Bohrantriebsunterteil (56) entlang mindestens einer Linearführung (24) an einer Rohrinnenseite des Führungsrohres (22) geführt und zusammen mit dem Bohrgestänge (70) axial verfahren wird.
Method according to claim 10,
characterized,
that a Bohrantriebsoberteil (54) of the drill drive (52) is fixed to an upper side of the guide tube (22) and
in that a drill drive lower part (56) is guided along at least one linear guide (24) on a pipe inside of the guide tube (22) and moved axially together with the drill pipe (70).
Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Andruckkraft des Bohrkopfes (78) mittels eines axialen Stellantriebes (80) gesteuert wird, welcher zwischen dem Bohrantriebsoberteil (54) und dem Bohrantriebsunterteil (56) angeordnet ist.
Method according to claim 11,
characterized,
that a pressing force of the drill head (78) by means of an axial actuator (80) is controlled, wherein between the Bohrantriebsoberteil (54) and the Bohrantriebsunterteil (56) is arranged.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Durchführen eines Bohrschrittes das Bohrantriebsunterteil (56) um einen definierten Hubweg gegenüber dem Bohrantriebsoberteil (54) ausgefahren wird und
dass anschließend das Führungsrohr (22) in das Bohrloch nachgeführt und dabei das Bohrantriebsunterteil (56) wieder in das Bohrantriebsoberteil (54) eingefahren wird, so dass ein weiterer Bohrschritt durchführbar ist.
Method according to claim 11 or 12,
characterized,
in that, to perform a drilling step, the drill drive lower part (56) is extended by a defined stroke distance relative to the drill drive upper part (54) and
that then the guide tube (22) tracked into the borehole while the Bohrantriebsunterteil (56) is retracted into the Bohrantriebsoberteil (54), so that a further drilling step is feasible.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bohrgestänge (70) teleskopiert oder durch Einsetzen eines Zwischenstückes (72) verlängert wird.
Method according to one of claims 10 to 13,
characterized,
that the drill pipe (70) is telescoped or extended by inserting an intermediate piece (72).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das abgebohrte Bodenmaterial über einen Spülkanal (74) in dem Bohrgestänge (70) aus dem Bohrloch abgefördert und oberhalb des Bohrantriebes (52) ausgestoßen wird.
Method according to one of claims 10 to 14,
characterized,
that the drilled soil material is conveyed out of the borehole via a flushing channel (74) in the drill string (70) and ejected above the drill drive (52).
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