EP2562346A1 - Underwater drilling assembly and method for producing a borehole - Google Patents

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EP2562346A1
EP2562346A1 EP11006877A EP11006877A EP2562346A1 EP 2562346 A1 EP2562346 A1 EP 2562346A1 EP 11006877 A EP11006877 A EP 11006877A EP 11006877 A EP11006877 A EP 11006877A EP 2562346 A1 EP2562346 A1 EP 2562346A1
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EP
European Patent Office
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drill
underwater drilling
channel
drive
drilling assembly
Prior art date
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EP11006877A
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German (de)
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EP2562346B1 (en
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Thomas Prof. Bauer
Stefan Michael Finkenzeller
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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Priority to CA2787583A priority patent/CA2787583C/en
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Priority to KR1020120092376A priority patent/KR101419514B1/en
Priority to CN201210392789.0A priority patent/CN103089151B/en
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/12—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using drilling pipes with plural fluid passages, e.g. closed circulation systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/12—Underwater drilling
    • E21B7/124—Underwater drilling with underwater tool drive prime mover, e.g. portable drilling rigs for use on underwater floors

Definitions

  • the invention relates to an underwater drilling arrangement for producing a well in a riverbed according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for creating a well in a riverbed according to the preamble of claim 14.
  • the underwater drilling assembly comprises a retractable platform for placing on the bottom of the water, a drill drive, which is mounted axially displaceable on the work platform, and a drill pipe with drill head, which is rotatably driven via the drill drive.
  • a working platform of the underwater drilling assembly is lowered to the bottom of the river and placed with ground contact elements on the bottom of the water and a drill pipe with drill head via a drill drive, which is mounted on the platform, rotatably driven.
  • the underwater drilling arrangement and the drilling method are used in particular to create 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 production facilities in the sea.
  • 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 a delivery channel is formed in the drill string, through which a delivery fluid can be conveyed upwards together with removed cuttings, and that a discharge opening for the delivery fluid is provided together with the removed drill cuttings, via which the delivery fluid can be discharged under water together with the removed cuttings above the drill drive.
  • the method according to the invention which can be carried out in particular with an underwater drilling arrangement according to the invention, is characterized in that removed cuttings are conveyed upwards together with a delivery fluid through a delivery channel in the drill string and discharged underwater via a discharge opening above the drill drive.
  • a first aspect of the invention may be seen as providing a subsea well continuously wherein the excavated soil material is conveyed uphole from the wellbore via an induced fluid flow within the drill string.
  • the drill pipe is designed for this purpose as a hollow drill pipe.
  • the delivery fluid can be water from the water, in the base of which the bore is created.
  • a second basic idea of the invention is to convey the conveying fluid with the cuttings into an area above the drilling drive and in particular above the bottom of the river and to discharge it there into the surrounding water.
  • the drill cuttings then sediment on the bottom of the water in the vicinity of the created borehole.
  • the discharge opening is located in the water, above the drill drive.
  • a fundamental aspect of the underwater drilling assembly according to the invention and of the corresponding method therefore consists in not conveying the excavated soil material to the water surface and recovering it, but discharging it into the water itself.
  • the working platform of the underwater drilling arrangement can preferably be lowered onto the body of water via a cable from a carrier device, in particular from a ship or a floating platform. Via a so-called umbilical cord, the working platform is connected during operation to the supply of energy and / or fluid, for example a hydraulic fluid for driving the auger drive, to the ship or the floating platform. After creating the borehole, the platform can be raised again via the rope and removed from the bottom of the water. To lower and recover the work platform, a winch may be provided on the ship or the floating platform.
  • the drill pipe is passed through the drill drive.
  • the production fluid can be conveyed with the cuttings through the drill drive up and into the water.
  • the drill drive can be designed in particular as a turntable which surrounds the drill pipe.
  • a discharge line is preferably arranged above the drill drive.
  • the ejection line is fluidly connected to the conveying channel of the rotatable drill string and opens above the bottom of the river and preferably in a predetermined minimum height above the platform into the water.
  • the ejection line is rotationally coupled via a rotary coupling from the rotatable drill pipe.
  • the discharge line is mounted on the platform.
  • the ejection line is preferably formed as a rigid line extending from the drill drive upwards.
  • the drill drive can be lowered along the working platform into the borehole.
  • the discharge line is designed to be telescopic. During the drilling process, the discharge line can thus be extended upward in order to eject the cuttings above the bottom of the river and / or above the working platform.
  • the ejection line has a manifold, which deflects the conveying fluid with the removed cuttings for ejection at a relative to the drill string, in particular laterally offset position in a lateral direction.
  • the discharge opening is in this case preferably laterally offset next to the borehole to be created, so that the removed cuttings can be ejected laterally next to the working platform.
  • the ejection line it is particularly preferred for the ejection line to be rotatably mounted in a specific direction relative to the drill string and / or the drill drive and / or the work platform for targeted discharge of the drill rig, and in particular to be rotatable as a function of a water flow.
  • a flow lug is connected to the ejection line which rotates the ejection line in response to the flow of water.
  • a backflow or undesired penetration of foreign bodies into the delivery channel can be prevented by arranging a non-return flap in the area of the discharge opening.
  • a supply channel for a compressed gas is provided, from which the compressed gas can be fed to the conveyor channel.
  • the pressurized gas can be injected from the supply channel into the delivery channel via supply openings or injection nozzles in order to cause an upward flow there.
  • the compressed gas can also be introduced directly into the drill head, from which it flows into the delivery channel.
  • the compressed gas generates in the delivery channel a three-phase mixture of liquid conveying fluid, gas and cuttings, which has a lower density than the drill pipe surrounding water in the wellbore. As a result, an upward flow is generated in the delivery channel.
  • a supply line is provided which connects the feed channel to a feed unit at the water surface of the water body, in particular a compressor.
  • the supply line for the compressed gas can be arranged in particular in the so-called umbilical cord, which contains power lines for driving the auger drive.
  • a pump in particular a suction pump and / or a jet pump
  • the pump can be arranged, for example, above the drill drive in the area of the work platform.
  • the conveying fluid flows through the pump together with the cuttings.
  • the jet pump can also be arranged in the region of the drill head, in particular in this, and supplied with propellant via a guided along the drill string fuel line.
  • the delivery fluid may be supplied to the delivery channel either via the delivery channel or via the annulus between the drill string and the borehole edge.
  • the drill string is formed as a double tube, in which the delivery channel and a supply channel for the delivery fluid and / or a compressed gas are formed.
  • the feed channel extends annularly around a central conveyor channel.
  • the boring head has a suction chamber which is fluidically connected to the delivery channel and the supply channel.
  • the suction arises here by the upward flow in the delivery channel.
  • the suction chamber has a downwardly directed opening, which is preferably located in the region of a drilling tool of the drill head. This allows the cuttings are removed immediately after its release from the bottom hole.
  • a particularly effective removal of the loosened Bohrguts of the borehole bottom can be achieved in that the feed channel has a lower outlet opening, which opens radially outward into the suction chamber and there generates a radially outward flow and in that the suction chamber has deflection means which a deflection produce the radially outward flow in a radially inward flow, the entrained cuttings entrained in the direction of the conveying channel.
  • the drill head, in particular the suction chamber for this purpose is preferably bell-shaped, so that the desired flow is established due to the bell-shaped profile of the suction chamber.
  • the radially inwardly directed flow is, in particular, directly above the borehole bottom, so that the drilled cuttings are conveyed radially inwards into a central region of the boring head, in which the inlet of the conveying channel is located.
  • the platform has a guide tube along which the drill drive is guided axially movable.
  • the guide tube is preferably adjustable in a receptacle of the platform and mounted fixed.
  • the guide tube thus assumes the function of a leader, along which the drill drive is movably guided. Furthermore, the arranged inside the guide tube and guided drilling drive is largely protected from external influences such as currents of the water.
  • the guide tube preferably has a linear guide extending in the axial direction, which cooperates with a guide element of the drill drive.
  • the guide tube is axially movable or rotatably mounted in the receptacle of the working platform, so that the guide tube moves during the creation of the bore, in particular lowered and raised or rotated.
  • the guide tube can be fixed to the receptacle so that it is secured against rotational movement and / or axial movement relative to a base body of the working platform.
  • the fixed guide tube can serve as an abutment or support for the drill drive during operation of the drill drive. Furthermore, the guide tube can be tracked due to its adjustable mounting on the base body of the platform in the drilling direction to extend the leadership of the drill drive down.
  • the guide tube itself, in particular rotating are introduced into the body of water.
  • a guide tube drive is provided. The drill drive can also be introduced along the guide tube into the water bottom or the borehole.
  • the entire work platform can be raised again after drilling and removed from the bottom of the water.
  • Fig. 1 shows an underwater drilling assembly 10 according to the invention with a mountable on a body of water platform 20 and a mounted on the platform 20 and guided drill drive 50.
  • the platform 20 comprises a base body 30, which may also be referred to as a basic position, and a guide tube 22 for guiding the Drilling drive 50.
  • the base body 30 has a plurality of ground contact elements 32 for placement on the bottom of the water.
  • the ground contact elements 32 are preferably designed to be adjustable, so that unevenness in the water bottom are compensated can 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 comprises a plurality of struts 34 and a central receptacle 36 for the guide tube 22.
  • the guide tube 22 is adjustably mounted in the receptacle 36.
  • a rotary drive 40 is provided on the base body 30 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.
  • an axial drive for applying a vertical force to the guide tube 22, an axial drive, in particular a vertical cylinder 46 is further provided.
  • the guide tube 22 has a cutter 28 with a plurality of cutting teeth at its lower end for easier insertion into the body of water.
  • a plurality of securing elements 23 for securing the guide tube 22 relative to the base body 30 are arranged.
  • the drill drive 50 which can also be referred to as a rotary drive, drives a drill pipe 60, at the lower end of which a drill head 80 with drilling tools 82 is arranged, rotatingly.
  • the drill drive 50 is mounted axially movable in the guide tube 22 and can be clamped in the guide tube 22.
  • a linear guide 24 is formed, along which the drill drive 50 is axially guided.
  • the feed movement of the drill string 60 with the drill head 80 can be achieved in particular by gravity.
  • Auflastplatten 78 are arranged on the drill pipe 60 above the drill head 80, in particular on a drill collar 76 of the drill string 60, load plates 78.
  • the load plates 78 include a central passageway for the drill pipe 60 and are particularly removably attached to the drill pipe 60. They extend largely over the entire cross section of the guide tube 22nd
  • a feed device in particular a feed cylinder, be provided on the drill drive 50, which controls the load on the drill head 80.
  • the hollow drill string 60 includes a central delivery channel 62 and a supply channel 66 surrounding it annularly.
  • the drill string 60 is rotationally driven by the drill driver 50 and passes axially through the drill bit 50.
  • a discharge line 68 with a discharge opening 69 is connected to the drill pipe 60 via a coupling device 70 and is connected fluidically to the delivery channel 62.
  • the ejection line 68 extends upwardly and may include a manifold, not shown, which deflects the conveying fluid with the drill cuttings laterally.
  • the discharge opening 69 is in this case preferably arranged laterally of the working platform 20, so that the discharge of the cuttings takes place next to the working platform 20.
  • the flow in the delivery channel 62 can be generated in different ways.
  • an air lifting method may be used.
  • a gas for example compressed air
  • the gas can be supplied via a feed line 58, in particular the umbilical cord 12, from the carrying device on the water surface.
  • the flow in the delivery channel 62 can also be generated by means of a pump.
  • a suction or displacement pump 74 may be disposed above the auger drive 50, as in FIGS FIGS. 2 and 3 indicated.
  • the suction or displacement pump 74 sucks the conveying fluid in the conveying channel 62 and thus generates an upward flow in the conveying channel 62.
  • the pump 74 conveys the conveying fluid together with the cuttings into the ejection line 68.
  • a jet pump 86 may be provided for generating the upward flow in the guide channel 62.
  • the jet pump 86 may also be located above the auger drive 50 or, as in FIG Fig. 3 schematically indicated, in the region of the drill head 80, in particular within a suction chamber 84 of the drill head 80, which will be described in more detail below.
  • the jet pump 86 is supplied via a non-illustrated propellant conduit with propellant.
  • the suction chamber 84 is fluidly connected to the supply channel 66 and the delivery channel 62.
  • the feed channel 66 has an outlet opening at its lower end, via which a fluid, for example water or air, can be introduced into the suction chamber 84 in such a way that a flow is generated there which entrains the released cuttings radially inward.
  • a fluid for example water or air
  • the platform 20 is then aligned and can be additionally attached to the ground.
  • a drilling unit with a drill drive 50, a drill pipe 60 and a drill head 80 is inserted into the guide tube 22.
  • the drill string 60 is rotationally driven by the auger drive 50.
  • the drill drive 50 moves downwards along the guide tube 22.
  • the guide tube 22 can be sunk along the borehole created, the drill drive 50 moves back toward the upper end of the guide tube 22.
  • the drill drive 50 can again be moved along the guide tube 22 down, again soil material is removed.
  • the drill drive 50 can thus be sunk in the guide tube 22 of the platform 20 in the created wellbore.
  • the removed soil material is conveyed upwards by a flow generated in the conveying channel 62, upwards and discharged via a discharge opening 69 into the water.
  • the upward flow in the delivery channel 62 can be generated in different ways.
  • a gas in particular air
  • air are blown into the delivery channel, so that the density of the delivery fluid in the delivery channel 62 is reduced and thus an upward flow is generated.
  • the pump can be supplied with hydraulic fluid or propellant by the so-called umbilical cord, which connects the underwater drilling assembly 10 with the support means provided on the surface of the water.
  • the air which may optionally be introduced into the delivery channel 62 is preferably provided from above the water surface via the umbilical cord.

Abstract

The drilling arrangement (10) has service platform (20) which is lowered for placing on bed of water body. A drill drive (50) is mounted such that it is axially displaced on service platform. A drill rod has drill head (80) which is rotatably driven via drill drive. A conveying channel is formed in drill rod, for allowing conveyance of conveying fluid in upward direction with excavated drill cuttings. A discharge opening is provided for discharge of conveying fluid underwater together with excavated drill cuttings above the drill drive. An independent claim is included for method for making bore in bed of water body.

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 dem Oberbegriff des Anspruchs 14.The invention relates to an underwater drilling arrangement for producing a well in a riverbed according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for creating a well in a riverbed according to the preamble of claim 14.

Die Unterwasser-Bohranordnung umfasst eine versenkbare Arbeitsbühne zum Aufsetzen auf den Gewässergrund, einen Bohrantrieb, welcher an der Arbeitsbühne axial verschiebbar gelagert ist, und ein Bohrgestänge mit Bohrkopf, welches über den Bohrantrieb drehend antreibbar ist.The underwater drilling assembly comprises a retractable platform for placing on the bottom of the water, a drill drive, which is mounted axially displaceable on the work platform, and a drill pipe with drill head, which is rotatably driven via the drill drive.

Bei dem Verfahren zum Erstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund wird eine Arbeitsbühne der Unterwasser-Bohranordnung auf den Gewässergrund abgesenkt und mit Bodenaufstandselementen auf den Gewässergrund aufgesetzt und ein Bohrgestänge mit Bohrkopf über einen Bohrantrieb, welcher an der Arbeitsbühne gelagert ist, drehend angetrieben.In the method for creating a hole in a body of water, a working platform of the underwater drilling assembly is lowered to the bottom of the river and placed with ground contact elements on the bottom of the water and a drill pipe with drill head via a drill drive, which is mounted on the platform, rotatably driven.

Die Unterwasser-Bohranordnung und das Bohrverfahren dienen insbesondere der Erstellung von Gründungen beziehungsweise von 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 to create 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 production facilities in the sea.

Bei bekannten Unterwasser-Bohranordnungen und Verfahren zum Erstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund werden gelöste Bohrkerne diskontinuierlich aus dem Bohrloch geborgen. Die entsprechenden Bohrverfahren sind daher aufwändig und zeitintensiv.In known underwater drilling arrangements and methods for creating a well in a body of water, loosened cores are retrieved discontinuously from the wellbore. The corresponding drilling methods are therefore complicated and time-consuming.

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 14 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den 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 body of water with the features of claim 14. Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Unterwasser-Bohranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bohrgestänge ein Förderkanal ausgebildet ist, durch welchen ein Förderfluid zusammen mit abgetragenem Bohrgut nach oben förderbar ist, und dass eine Austragsöffnung für das Förderfluid zusammen mit dem abgetragenen Bohrgut vorgesehen ist, über welche das Förderfluid zusammen mit dem abgetragenen Bohrgut oberhalb des Bohrantriebs unter Wasser austragbar ist.The underwater drilling arrangement according to the invention is characterized in that a delivery channel is formed in the drill string, through which a delivery fluid can be conveyed upwards together with removed cuttings, and that a discharge opening for the delivery fluid is provided together with the removed drill cuttings, via which the delivery fluid can be discharged under water together with the removed cuttings above the drill drive.

Das erfindungsgemäße Verfahren, welches insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohranordnung durchgeführt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass abgetragenes Bohrgut zusammen mit einem Förderfluid durch einen Förderkanal in dem Bohrgestänge nach oben gefördert und über eine Austragsöffnung oberhalb des Bohrantriebs unter Wasser ausgetragen wird.The method according to the invention, which can be carried out in particular with an underwater drilling arrangement according to the invention, is characterized in that removed cuttings are conveyed upwards together with a delivery fluid through a delivery channel in the drill string and discharged underwater via a discharge opening above the drill drive.

Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Unterwasserbohrung kontinuierlich zu erstellen, wobei das abgetragene Bodenmaterial aus dem Bohrloch über eine induzierte Fluidströmung im Inneren des Bohrgestänges nach oben gefördert wird. Das Bohrgestänge ist hierzu als hohles Bohrgestänge ausgeführt. Bei dem Förderfluid kann es sich insbesondere um Wasser aus dem Gewässer handeln, in dessen Grund die Bohrung erstellt wird.A first aspect of the invention may be seen as providing a subsea well continuously wherein the excavated soil material is conveyed uphole from the wellbore via an induced fluid flow within the drill string. The drill pipe is designed for this purpose as a hollow drill pipe. In particular, the delivery fluid can be water from the water, in the base of which the bore is created.

Ein zweiter Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das Förderfluid mit dem Bohrgut in einen Bereich oberhalb des Bohrantriebs und insbesondere oberhalb des Gewässergrundes zu fördern und dort in das umgebende Wasser abzugeben. Das Bohrgut sedimentiert dann auf dem Gewässergrund in der Umgebung des erstellten Bohrlochs. Die Austragsöffnung befindet sich hierzu im Gewässer, oberhalb des Bohrantriebs.A second basic idea of the invention is to convey the conveying fluid with the cuttings into an area above the drilling drive and in particular above the bottom of the river and to discharge it there into the surrounding water. The drill cuttings then sediment on the bottom of the water in the vicinity of the created borehole. The discharge opening is located in the water, above the drill drive.

Ein grundlegender Aspekt der erfindungsgemäßen Unterwasser-Bohranordnung und des entsprechenden Verfahrens besteht demnach darin, das abgebohrte Bodenmaterial nicht an die Wasseroberfläche zu fördern und zu bergen, sondern in das Gewässer selbst abzugeben.A fundamental aspect of the underwater drilling assembly according to the invention and of the corresponding method therefore consists in not conveying the excavated soil material to the water surface and recovering it, but discharging it into the water itself.

Die Arbeitsbühne der Unterwasser-Bohranordnung ist vorzugsweise über ein Seil von einer Trägereinrichtung, insbesondere von einem Schiff oder einer Schwimmplattform, auf den Gewässergrund absenkbar. Über eine sogenannte Nabelschnur ist die Arbeitsbühne während des Betriebs zur Versorgung mit Energie und/oder Fluid, beispielsweise einem Hydraulikfluid zum Antreiben des Bohrantriebs, mit dem Schiff oder der Schwimmplattform, verbunden. Nach Erstellung des Bohrlochs kann die Arbeitsbühne über das Seil wieder angehoben und vom Gewässergrund entfernt werden. Zum Herablassen und Bergen der Arbeitsbühne kann an dem Schiff oder der Schwimmplattform eine Seilwinde vorgesehen sein.The working platform of the underwater drilling arrangement can preferably be lowered onto the body of water via a cable from a carrier device, in particular from a ship or a floating platform. Via a so-called umbilical cord, the working platform is connected during operation to the supply of energy and / or fluid, for example a hydraulic fluid for driving the auger drive, to the ship or the floating platform. After creating the borehole, the platform can be raised again via the rope and removed from the bottom of the water. To lower and recover the work platform, a winch may be provided on the ship or the floating platform.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bohrgestänge durch den Bohrantrieb hindurchgeführt. Somit kann das Förderfluid mit dem Bohrgut durch den Bohrantrieb hindurch nach oben und in das Gewässer gefördert werden. Der Bohrantrieb kann insbesondere als Drehtisch ausgeführt sein, welcher das Bohrgestänge umgibt.In a preferred embodiment, the drill pipe is passed through the drill drive. Thus, the production fluid can be conveyed with the cuttings through the drill drive up and into the water. The drill drive can be designed in particular as a turntable which surrounds the drill pipe.

Zum Auswerfen des Bohrguts in einer bestimmten Höhe oberhalb des Bohrantriebs ist vorzugsweise oberhalb des Bohrantriebes eine Auswurfleitung angeordnet. Die Auswurfleitung ist mit dem Förderkanal des drehbaren Bohrgestänges fluidisch verbunden und mündet oberhalb des Gewässergrundes und vorzugsweise in einer vorbestimmten Mindesthöhe über der Arbeitsbühne in das Gewässer. Vorzugsweise ist die Auswurfleitung über eine Drehkupplung von dem drehbaren Bohrgestänge drehentkoppelt. Für ein gleichmäßiges Austragen des Bohrguts unabhängig von der Drehbewegung des Bohrgestänges ist es bevorzugt, dass die Auswurfleitung an der Arbeitsbühne gelagert ist. Die Auswurfleitung ist vorzugsweise als starre Leitung ausgebildet, die sich ausgehend von dem Bohrantrieb nach oben erstreckt.To eject the cuttings at a certain height above the drill drive, a discharge line is preferably arranged above the drill drive. The ejection line is fluidly connected to the conveying channel of the rotatable drill string and opens above the bottom of the river and preferably in a predetermined minimum height above the platform into the water. Preferably, the ejection line is rotationally coupled via a rotary coupling from the rotatable drill pipe. For a uniform discharge of the cuttings independent of the rotational movement of the drill string, it is preferred that the discharge line is mounted on the platform. The ejection line is preferably formed as a rigid line extending from the drill drive upwards.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass der Bohrantrieb entlang der Arbeitsbühne in das Bohrloch absenkbar ist. Um auch bei in das Bohrloch abgesenktem Bohrantrieb und Bohrgestänge ein Auswerfen des Bohrguts oberhalb des Gewässergrundes zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, dass die Auswurfleitung teleskopierbar ausgeführt ist. Im Verlauf des Bohrvorgangs kann somit die Auswurfleitung nach oben verlängert werden, um das Bohrguts oberhalb des Gewässergrundes und/oder oberhalb der Arbeitsbühne auszuwerfen.According to the invention, it is preferred that the drill drive can be lowered along the working platform into the borehole. In order to enable ejection of the cuttings well above the bottom of the riverbed even when lowered into the borehole drill drive and drill pipe, it is advantageous that the discharge line is designed to be telescopic. During the drilling process, the discharge line can thus be extended upward in order to eject the cuttings above the bottom of the river and / or above the working platform.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswurfleitung einen Krümmer aufweist, welcher das Förderfluid mit dem abgetragenen Bohrgut zum Auswerfen an einer gegenüber dem Bohrgestänge, insbesondere seitlich, versetzten Position in eine seitliche Richtung umlenkt. Die Austragsöffnung befindet sich hierbei vorzugsweise seitlich versetzt neben dem zu erstellenden Bohrloch, so dass das abgetragene Bohrgut seitlich neben der Arbeitsbühne ausgestoßen werden kann.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the ejection line has a manifold, which deflects the conveying fluid with the removed cuttings for ejection at a relative to the drill string, in particular laterally offset position in a lateral direction. The discharge opening is in this case preferably laterally offset next to the borehole to be created, so that the removed cuttings can be ejected laterally next to the working platform.

Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass die Auswurfleitung für ein gezieltes Austragen des Bohrguts in eine bestimmte Richtung relativ zu dem Bohrgestänge und/oder dem Bohrantrieb und/oder der Arbeitsbühne drehbar gelagert ist und insbesondere in Abhängigkeit einer Gewässerströmung verdrehbar ist. Vorzugsweise ist eine Strömungsfahne mit der Auswurfleitung verbunden, die die Auswurfleitung in Abhängigkeit der Gewässerströmung dreht. Hierdurch kann erzielt werden, dass das Bohrgut stets in eine gewünschte Richtung, insbesondere in Richtung einer Gewässerströmung und nicht gegen diese ausgetragen wird. Damit kann verhindert werden, dass das Bohrgut nach dem Austrag zurück in Richtung der Arbeitsbühne strömt und diese beschädigt.According to the invention, it is particularly preferred for the ejection line to be rotatably mounted in a specific direction relative to the drill string and / or the drill drive and / or the work platform for targeted discharge of the drill rig, and in particular to be rotatable as a function of a water flow. Preferably, a flow lug is connected to the ejection line which rotates the ejection line in response to the flow of water. In this way it can be achieved that the cuttings are always discharged in a desired direction, in particular in the direction of a stream of water and not against them. This can be prevented that the cuttings after discharge flows back towards the platform and this damaged.

Eine Rückströmung oder ein ungewünschtes Eindringen von Fremdkörpern in den Förderkanal kann dadurch verhindert werden, dass im Bereich der Austragsöffnung eine Rückschlagklappe angeordnet ist.A backflow or undesired penetration of foreign bodies into the delivery channel can be prevented by arranging a non-return flap in the area of the discharge opening.

Weiterhin ist es nach der Erfindung bevorzugt, dass zum Erzeugen einer aufwärts gerichteten Strömung in dem Förderkanal entlang dem Bohrgestänge ein Zuführkanal für ein Druckgas vorgesehen ist, von welchem das Druckgas dem Förderkanal zuführbar ist. Das Druckgas kann über Zuführöffnungen oder Einblasdüsen von dem Zuführkanal in den Förderkanal eingeblasen werden, um dort eine aufwärts gerichtete Strömung hervorzurufen. Das Druckgas kann auch direkt in den Bohrkopf eingeleitet werden, von welchem es in den Förderkanal strömt. Das Druckgas erzeugt in dem Förderkanal ein Dreiphasengemisch aus flüssigem Förderfluid, Gas und Bohrgut, welches eine geringere Dichte hat als das das Bohrgestänge umgebende Wasser in dem Bohrloch. Hierdurch wird eine Aufwärtsströmung in dem Förderkanal erzeugt.Furthermore, it is preferred according to the invention that for generating an upward flow in the conveying channel along the drill pipe a supply channel for a compressed gas is provided, from which the compressed gas can be fed to the conveyor channel. The pressurized gas can be injected from the supply channel into the delivery channel via supply openings or injection nozzles in order to cause an upward flow there. The compressed gas can also be introduced directly into the drill head, from which it flows into the delivery channel. The compressed gas generates in the delivery channel a three-phase mixture of liquid conveying fluid, gas and cuttings, which has a lower density than the drill pipe surrounding water in the wellbore. As a result, an upward flow is generated in the delivery channel.

Zum Zuführen von Druckgas in den am Bohrgestänge vorgesehenen Zuführkanal ist es bevorzugt, dass eine Zuführleitung vorgesehen ist, welche den Zuführkanal mit einer Fördereinheit an der Wasseroberfläche des Gewässers, insbesondere einem Kompressor, verbindet. Die Zuführleitung für das Druckgas kann insbesondere in der sogenannten Nabelschnur, welche Energieleitungen für den Antrieb des Bohrantriebs enthält, angeordnet sein.For supplying pressurized gas in the feed channel provided on the drill string, it is preferred that a supply line is provided which connects the feed channel to a feed unit at the water surface of the water body, in particular a compressor. The supply line for the compressed gas can be arranged in particular in the so-called umbilical cord, which contains power lines for driving the auger drive.

Eine weitere Möglichkeit zum Erzeugen einer aufwärts gerichteten Strömung in dem Förderkanal besteht darin, dass eine Pumpe, insbesondere eine Saugpumpe und/oder eine Strahlpumpe, angeordnet ist. Die Pumpe kann beispielsweise oberhalb des Bohrantriebs im Bereich der Arbeitsbühne angeordnet sein. Im Fall einer Saugpumpe durchströmt das Förderfluid zusammen mit dem Bohrgut die Pumpe. Insbesondere die Strahlpumpe kann auch im Bereich des Bohrkopfes, insbesondere in diesem, angeordnet sein und über eine entlang des Bohrgestänges geführte Treibmittelleitung mit Treibmittel versorgt werden. Das Förderfluid kann dem Förderkanal entweder über den Zuführkanal oder über den Ringraum zwischen Bohrgestänge und Bohrlochrand zugeführt werden.Another possibility for generating an upward flow in the delivery channel is that a pump, in particular a suction pump and / or a jet pump, is arranged. The pump can be arranged, for example, above the drill drive in the area of the work platform. In the case of a suction pump, the conveying fluid flows through the pump together with the cuttings. In particular, the jet pump can also be arranged in the region of the drill head, in particular in this, and supplied with propellant via a guided along the drill string fuel line. The delivery fluid may be supplied to the delivery channel either via the delivery channel or via the annulus between the drill string and the borehole edge.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Bohrgestänge als Doppelrohr ausgebildet, in welchem der Förderkanal und ein Zuführkanal für das Förderfluid und/oder ein Druckgas ausgebildet sind. Vorzugsweise erstreckt sich der Zuführkanal ringförmig um einen zentralen Förderkanal.In a preferred embodiment of the invention, the drill string is formed as a double tube, in which the delivery channel and a supply channel for the delivery fluid and / or a compressed gas are formed. Preferably, the feed channel extends annularly around a central conveyor channel.

Zum Absaugen des gelösten Bohrguts ist es bevorzugt, dass der Bohrkopf eine Absaugkammer aufweist, welche mit dem Förderkanal und dem Zuführkanal fluidisch verbunden ist. Die Saugwirkung entsteht hierbei durch die aufwärts gerichtete Strömung in dem Förderkanal. Vorzugsweise weist die Absaugkammer eine nach unten gerichtete Öffnung auf, die sich vorzugsweise im Bereich eines Bohrwerkzeugs des Bohrkopfes befindet. Hierdurch kann das Bohrgut unmittelbar nach seinem Lösen von der Bohrlochsohle entfernt werden.For sucking off the dissolved cuttings, it is preferred that the boring head has a suction chamber which is fluidically connected to the delivery channel and the supply channel. The suction arises here by the upward flow in the delivery channel. Preferably, the suction chamber has a downwardly directed opening, which is preferably located in the region of a drilling tool of the drill head. This allows the cuttings are removed immediately after its release from the bottom hole.

Ein besonders effektives Entfernen des gelösten Bohrguts von der Bohrlochsohle kann dadurch erzielt werden, dass der Zuführkanal eine untere Auslassöffnung aufweist, welche radial nach außen in die Absaugkammer einmündet und dort eine radial nach außen gerichtete Strömung erzeugt und dass die Absaugkammer Umlenkmittel aufweist, welche eine Umlenkung der radial nach außen gerichteten Strömung in eine radial nach innen gerichtete Strömung erzeugen, die abgebohrtes Bohrgut in Richtung des Förderkanals mitreißt. Der Bohrkopf, insbesondere die Absaugkammer, ist hierzu vorzugsweise glockenförmig ausgebildet, so dass sich die gewünschte Strömung aufgrund des glockenförmigen Profils der Absaugkammer einstellt. Die radial nach innen gerichtete Strömung befindet sich insbesondere unmittelbar oberhalb der Bohrlochsohle, so dass das abgebohrte Bohrgut radial nach innen in einen zentralen Bereich des Bohrkopfes gefördert wird, in welchem sich der Einlass des Förderkanals befindet.A particularly effective removal of the loosened Bohrguts of the borehole bottom can be achieved in that the feed channel has a lower outlet opening, which opens radially outward into the suction chamber and there generates a radially outward flow and in that the suction chamber has deflection means which a deflection produce the radially outward flow in a radially inward flow, the entrained cuttings entrained in the direction of the conveying channel. The drill head, in particular the suction chamber, for this purpose is preferably bell-shaped, so that the desired flow is established due to the bell-shaped profile of the suction chamber. The radially inwardly directed flow is, in particular, directly above the borehole bottom, so that the drilled cuttings are conveyed radially inwards into a central region of the boring head, in which the inlet of the conveying channel is located.

Zum Führen des Bohrantriebs entlang der Arbeitsbühne ist es bevorzugt, dass die Arbeitsbühne ein Führungsrohr aufweist, entlang welchem der Bohrantrieb axial verfahrbar geführt ist. Das Führungsrohr ist vorzugsweise in einer Aufnahme der Arbeitsbühne verstellbar und festlegbar gehaltert.To guide the drill drive along the work platform, it is preferred that the platform has a guide tube along which the drill drive is guided axially movable. The guide tube is preferably adjustable in a receptacle of the platform and mounted fixed.

Das Führungsrohr übernimmt somit quasi die Funktion eines Mäklers, entlang welchem der Bohrantrieb verfahrbar geführt ist. Weiterhin ist der im Inneren des Führungsrohres angeordnete und geführte Bohrantrieb weitgehend geschützt vor äußeren Einflüssen wie beispielsweise Strömungen des Gewässers.The guide tube thus assumes the function of a leader, along which the drill drive is movably guided. Furthermore, the arranged inside the guide tube and guided drilling drive is largely protected from external influences such as currents of the water.

Zum Führen des Bohrantriebes weist das Führungsrohr vorzugsweise eine in Axialrichtung verlaufende Linearführung auf, die mit einem Führungselement des Bohrantriebs zusammenwirkt.To guide the drill drive, the guide tube preferably has a linear guide extending in the axial direction, which cooperates with a guide element of the drill drive.

Vorzugsweise ist das Führungsrohr axial verfahrbar oder drehbar in der Aufnahme der Arbeitsbühne gelagert, so dass das Führungsrohr während der Erstellung der Bohrung bewegt, insbesondere abgesenkt und angehoben beziehungsweise gedreht werden kann. Des Weiteren kann das Führungsrohr an der Aufnahme festgelegt werden, so dass dieses gegen eine Drehbewegung und/oder eine Axialbewegung bezüglich einem Grundkörper der Arbeitsbühne gesichert ist.Preferably, the guide tube is axially movable or rotatably mounted in the receptacle of the working platform, so that the guide tube moves during the creation of the bore, in particular lowered and raised or rotated. Furthermore, the guide tube can be fixed to the receptacle so that it is secured against rotational movement and / or axial movement relative to a base body of the working platform.

Das festgelegte Führungsrohr kann während des Betriebs des Bohrantriebs als Widerlager oder Abstützung für den Bohrantrieb dienen. Des Weiteren kann das Führungsrohr aufgrund seiner verstellbaren Lagerung am Grundkörper der Arbeitsbühne in Bohrrichtung nachgeführt werden, um die Führung des Bohrantriebs nach unten zu verlängern. Insbesondere kann das Führungsrohr selbst, insbesondere drehend, in den Gewässergrund eingebracht werden. Hierzu ist ein Führungsrohrantrieb vorgesehen. Der Bohrantrieb kann entlang des Führungsrohres ebenfalls in den Gewässergrund beziehungsweise das Bohrloch eingeführt werden.The fixed guide tube can serve as an abutment or support for the drill drive during operation of the drill drive. Furthermore, the guide tube can be tracked due to its adjustable mounting on the base body of the platform in the drilling direction to extend the leadership of the drill drive down. In particular, the guide tube itself, in particular rotating, are introduced into the body of water. For this purpose, a guide tube drive is provided. The drill drive can also be introduced along the guide tube into the water bottom or the borehole.

Die gesamte Arbeitsbühne kann nach dem Erstellen der Bohrung wieder angehoben und vom Gewässergrund entfernt werden.The entire work platform can be raised again after drilling and removed from the bottom of the water.

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 Querschnittsansicht einer in einem Führungsrohr angeordneten Bohreinheit mit Bohrantrieb;
Fig. 3
eine in einem Führungsrohr nach unten verfahrene Bohreinheit.
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 cross-sectional view of a guide tube arranged in a drilling unit with drill drive;
Fig. 3
a drilled in a guide tube down drilling unit.

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 einem an der Arbeitsbühne 20 gelagerten und geführten Bohrantrieb 50. Die Arbeitsbühne 20 umfasst einen Grundkörper 30, welcher auch als Grundgestellt bezeichnet werden kann, und ein Führungsrohr 22 zum Führen des Bohrantriebs 50. Fig. 1 shows an underwater drilling assembly 10 according to the invention with a mountable on a body of water platform 20 and a mounted on the platform 20 and guided drill drive 50. The platform 20 comprises a base body 30, which may also be referred to as a basic position, and a guide tube 22 for guiding the Drilling drive 50.

Der Grundkörper 30 weist mehrere Bodenaufstandselemente 32 zum Aufstellen auf den Gewässergrund auf. Die Bodenaufstandselemente 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 das Führungsrohr 22. Das Führungsrohr 22 ist verstellbar in der Aufnahme 36 gelagert.The base body 30 has a plurality of ground contact elements 32 for placement on the bottom of the water. The ground contact elements 32 are preferably designed to be adjustable, so that unevenness in the water bottom are compensated can 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 comprises a plurality of struts 34 and a central receptacle 36 for the guide tube 22. The guide tube 22 is adjustably mounted in the receptacle 36.

Zum Drehen des Führungsrohres 22 gegenüber dem Grundkörper 30 ist ein Drehantrieb 40 an dem Grundkörper 30 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 Axialantrieb, insbesondere ein Vertikalzylinder 46 vorgesehen.To rotate the guide tube 22 relative to the base body 30, a rotary drive 40 is provided on the base body 30 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, an axial drive, in particular a vertical cylinder 46 is further provided.

Das Führungsrohr 22 weist für ein leichteres Eindrehen in den Gewässergrund an seinem unteren Ende eine Schneideinrichtung 28 mit einer Vielzahl von Schneidzähnen auf. Am Außenumfang des zylinderförmigen Führungsrohres 22 sind mehrere Sicherungselemente 23 zum Sichern des Führungsrohres 22 gegenüber dem Grundkörper 30 angeordnet.The guide tube 22 has a cutter 28 with a plurality of cutting teeth at its lower end for easier insertion into the body of water. On the outer circumference of the cylindrical guide tube 22 a plurality of securing elements 23 for securing the guide tube 22 relative to the base body 30 are arranged.

Im Inneren des Führungsrohres 22 ist der Bohrantrieb 50 angeordnet, welcher über ein nicht dargestelltes Seil in das Führungsrohr 22 eingeführt werden kann. Der Bohrantrieb 50, welcher auch als Drehantrieb bezeichnet werden kann, treibt ein Bohrgestänge 60, an dessen unterem Ende ein Bohrkopf 80 mit Bohrwerkzeugen 82 angeordnet ist, drehend an. Der Bohrantrieb 50 ist axial verfahrbar in dem Führungsrohr 22 gelagert und kann in dem Führungsrohr 22 verspannt werden. Eine Leitung 12, welche insbesondere als Nabelschnur bezeichnet wird, dient zum Versorgen des Bohrantriebs 50 mit Hydraulikfluid.Inside the guide tube 22 of the drill drive 50 is arranged, which can be introduced via a not shown rope in the guide tube 22. The drill drive 50, which can also be referred to as a rotary drive, drives a drill pipe 60, at the lower end of which a drill head 80 with drilling tools 82 is arranged, rotatingly. The drill drive 50 is mounted axially movable in the guide tube 22 and can be clamped in the guide tube 22. A conduit 12, which is referred to in particular as an umbilical cord, serves to supply the auger drive 50 with hydraulic fluid.

An einer Innenwand des Führungsrohres 22 ist eine Linearführung 24 ausgebildet, entlang welcher der Bohrantrieb 50 axial geführt ist. Die Vorschubbewegung des Bohrgestänges 60 mit dem Bohrkopf 80 kann insbesondere durch Schwerkraft erzielt werden. Zum Erhöhen der Auflast auf den Bohrkopf 80 sind an dem Bohrgestänge 60 oberhalb des Bohrkopfes 80, insbesondere an einer Schwerstange 76 des Bohrgestänges 60, Auflastplatten 78 angeordnet. Die Auflastplatten 78 umfassen eine zentrale Durchführung für das Bohrgestänge 60 und sind insbesondere lösbar an dem Bohrgestänge 60 angebracht. Sie erstrecken sich weitgehend über den gesamten Querschnitt des Führungsrohres 22.On an inner wall of the guide tube 22, a linear guide 24 is formed, along which the drill drive 50 is axially guided. The feed movement of the drill string 60 with the drill head 80 can be achieved in particular by gravity. To increase the load on the drill head 80 Auflastplatten 78 are arranged on the drill pipe 60 above the drill head 80, in particular on a drill collar 76 of the drill string 60, load plates 78. The load plates 78 include a central passageway for the drill pipe 60 and are particularly removably attached to the drill pipe 60. They extend largely over the entire cross section of the guide tube 22nd

Zusätzlich zu der Vorschubbewegung durch Schwerkraft kann eine Vorschubeinrichtung, insbesondere ein Vorschubzylinder, an dem Bohrantrieb 50 vorgesehen sein, der die Auflast auf den Bohrkopf 80 steuert.In addition to the feed motion by gravity, a feed device, in particular a feed cylinder, be provided on the drill drive 50, which controls the load on the drill head 80.

Das hohle Bohrgestänge 60 umfasst einen zentralen Förderkanal 62 und einen diesen ringförmig umgebenden Zuführkanal 66. Das Bohrgestänge 60 wird durch den Bohrantrieb 50 drehend angetrieben und reicht durch den Bohrantrieb 50 axial hindurch. Oberhalb des Bohrantriebs 50 ist über eine Kupplungseinrichtung 70 eine Auswurfleitung 68 mit einer Austragsöffnung 69 an das Bohrgestänge 60 angeschlossen und fluidisch mit dem Förderkanal 62 verbunden.The hollow drill string 60 includes a central delivery channel 62 and a supply channel 66 surrounding it annularly. The drill string 60 is rotationally driven by the drill driver 50 and passes axially through the drill bit 50. Above the drilling drive 50, a discharge line 68 with a discharge opening 69 is connected to the drill pipe 60 via a coupling device 70 and is connected fluidically to the delivery channel 62.

Die Auswurfleitung 68 erstreckt sich nach oben und kann einen nicht dargestellten Krümmer umfassen, welcher das Förderfluid mit dem Bohrgut seitlich umlenkt. Die Austragsöffnung 69 ist hierbei vorzugsweise seitlich der Arbeitsbühne 20 angeordnet, so dass der Austrag des Bohrguts neben der Arbeitsbühne 20 erfolgt.The ejection line 68 extends upwardly and may include a manifold, not shown, which deflects the conveying fluid with the drill cuttings laterally. The discharge opening 69 is in this case preferably arranged laterally of the working platform 20, so that the discharge of the cuttings takes place next to the working platform 20.

Die Strömung in dem Förderkanal 62 kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. Beispielsweise kann ein Lufthebeverfahren angewendet werden. Über den Zuführkanal 66 kann hierzu ein Gas, beispielsweise Druckluft, nach unten geleitet werden und über Einblasöffnungen 64 oder Düsen in den Förderkanal 62 eingeleitet werden, so dass die Dichte des Förderfluides in dem Förderkanal 62 herabgesetzt wird und eine nach oben gerichtete Strömung entsteht. Das Gas kann über eine Zuführleitung 58, insbesondere die Nabelschnur 12, von der Trageinrichtung an der Wasseroberfläche zugeführt werden.The flow in the delivery channel 62 can be generated in different ways. For example, an air lifting method may be used. For this purpose, a gas, for example compressed air, can be guided downwards via the feed channel 66 and introduced into the feed channel 62 via injection openings 64 or nozzles, so that the density of the conveying fluid in the feed channel 62 is reduced and an upwardly directed flow is created. The gas can be supplied via a feed line 58, in particular the umbilical cord 12, from the carrying device on the water surface.

Alternativ oder zusätzlich kann die Strömung in dem Förderkanal 62 auch mittels einer Pumpe erzeugt werden. Beispielsweise kann oberhalb des Bohrantriebs 50 eine Saug- oder Verdrängerpumpe 74 angeordnet sein, wie in den Figuren 2 und 3 angedeutet. Die Saug- oder Verdrängerpumpe 74 saugt das Förderfluid in dem Förderkanal 62 an und erzeugt so eine aufwärts gerichtete Strömung in dem Förderkanal 62. Die Pumpe 74 fördert das Förderfluid zusammen mit dem Bohrgut in die Auswurfleitung 68.Alternatively or additionally, the flow in the delivery channel 62 can also be generated by means of a pump. For example, a suction or displacement pump 74 may be disposed above the auger drive 50, as in FIGS FIGS. 2 and 3 indicated. The suction or displacement pump 74 sucks the conveying fluid in the conveying channel 62 and thus generates an upward flow in the conveying channel 62. The pump 74 conveys the conveying fluid together with the cuttings into the ejection line 68.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Strahlpumpe 86 zum Erzeugen der aufwärts gerichteten Strömung in dem Führungskanal 62 vorgesehen sein. Die Strahlpumpe 86 kann sich ebenfalls oberhalb des Bohrantriebs 50 befinden oder, wie in Fig. 3 schematisch angedeutet, im Bereich des Bohrkopfes 80, insbesondere innerhalb einer Absaugkammer 84 des Bohrkopfes 80, welche nachfolgend näher beschrieben wird. Die Strahlpumpe 86 wird über eine nicht dargestellte Treibmittelleitung mit Treibmittel versorgt.Alternatively or additionally, a jet pump 86 may be provided for generating the upward flow in the guide channel 62. The jet pump 86 may also be located above the auger drive 50 or, as in FIG Fig. 3 schematically indicated, in the region of the drill head 80, in particular within a suction chamber 84 of the drill head 80, which will be described in more detail below. The jet pump 86 is supplied via a non-illustrated propellant conduit with propellant.

Die Absaugkammer 84 ist mit dem Zuführkanal 66 und dem Förderkanal 62 fluidisch verbunden. Der Zuführkanal 66 weist an seinem unteren Ende eine Auslassöffnung auf, über die ein Fluid, beispielsweise Wasser oder Luft, so über in die Absaugkammer 84 einleitbar ist, dass dort eine Strömung erzeugt wird, die das gelöste Bohrgut radial nach innen mitreißt. In einem zentralen Bereich der Absaugkammer 84 wird das gelöste Bohrgut durch die nach oben gerichtete Strömung in dem Förderkanal 62 nach oben abgesaugt.The suction chamber 84 is fluidly connected to the supply channel 66 and the delivery channel 62. The feed channel 66 has an outlet opening at its lower end, via which a fluid, for example water or air, can be introduced into the suction chamber 84 in such a way that a flow is generated there which entrains the released cuttings radially inward. In a central region of the suction chamber 84, the dissolved cuttings are sucked up by the upward flow in the conveying channel 62.

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 nicht dargestellten Seils von einer an der Wasseroberfläche angeordneten Trageinrichtung, beispielsweise einer schwimmenden 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 platform 20 including guide tube 22 by means of a rope, not shown, lowered by a arranged on the water surface support means, such as a floating platform or a ship, and placed on the bottom of the water. The platform 20 is then aligned and can be additionally attached to the ground.

Nachdem die Arbeitsbühne 20 in der gewünschten Ausrichtung am Gewässergrund angeordnet ist, wird eine Bohreinheit mit einem Bohrantrieb 50, einem Bohrgestänge 60 und einem Bohrkopf 80 in das Führungsrohr 22 eingeführt. Das Bohrgestänge 60 wird durch den Bohrantrieb 50 drehend angetrieben. Durch den Bohrfortschritt fährt der Bohrantrieb 50 entlang des Führungsrohres 22 nach unten. Sobald der Bohrantrieb 50 das untere Ende des Führungsrohres 22 erreicht hat, kann das Führungsrohr 22 entlang des erstellten Bohrlochs abgeteuft werden, wobei der Bohrantrieb 50 sich wieder in Richtung des oberen Endes des Führungsrohres 22 bewegt. Nachfolgend kann der Bohrantrieb 50 erneut entlang des Führungsrohres 22 nach unten verfahren werden, wobei erneut Bodenmaterial abgetragen wird. Der Bohrantrieb 50 kann also in dem Führungsrohr 22 der Arbeitsbühne 20 in das erstellte Bohrloch abgeteuft werden.After the work platform 20 is arranged in the desired orientation at the bottom of the water, a drilling unit with a drill drive 50, a drill pipe 60 and a drill head 80 is inserted into the guide tube 22. The drill string 60 is rotationally driven by the auger drive 50. As a result of the drilling progress, the drill drive 50 moves downwards along the guide tube 22. Once the drill drive 50 has reached the lower end of the guide tube 22, the guide tube 22 can be sunk along the borehole created, the drill drive 50 moves back toward the upper end of the guide tube 22. Subsequently, the drill drive 50 can again be moved along the guide tube 22 down, again soil material is removed. The drill drive 50 can thus be sunk in the guide tube 22 of the platform 20 in the created wellbore.

Das abgetragene Bodenmaterial wird durch eine in dem Förderkanal 62 erzeugte, nach oben gerichtete Strömung nach oben gefördert und über eine Austragöffnung 69 in das Gewässer ausgetragen.The removed soil material is conveyed upwards by a flow generated in the conveying channel 62, upwards and discharged via a discharge opening 69 into the water.

Die nach oben gerichtete Strömung in dem Förderkanal 62 kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. Beispielsweise kann ein Gas, insbesondere Luft, in den Förderkanal eingeblasen werden, so dass sich die Dichte des Förderfluids in dem Förderkanal 62 reduziert und somit eine nach oben gerichtete Strömung erzeugt wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, das Förderfluid in dem Förderkanal 62 nach oben zu pumpen, wobei dies beispielsweise durch eine Saugpumpe 74 oder eine Strahlpumpe 86 bewirkt werden kann. Die Pumpe kann durch die sogenannte Nabelschnur, welche die Unterwasser-Bohranordnung 10 mit der an der Gewässeroberfläche vorgesehenen Trageinrichtung verbindet, mit Hydraulikfluid oder Treibmittel versorgt werden. Auch die gegebenenfalls in den Förderkanal 62 einzuleitende Luft wird vorzugsweise von oberhalb der Wasseroberfläche über die Nabelschnur bereitgestellt.The upward flow in the delivery channel 62 can be generated in different ways. For example, a gas, in particular air, are blown into the delivery channel, so that the density of the delivery fluid in the delivery channel 62 is reduced and thus an upward flow is generated. Alternatively or additionally, it is possible to pump the delivery fluid in the delivery channel 62 upwards, which can be effected for example by a suction pump 74 or a jet pump 86. The pump can be supplied with hydraulic fluid or propellant by the so-called umbilical cord, which connects the underwater drilling assembly 10 with the support means provided on the surface of the water. The air which may optionally be introduced into the delivery channel 62 is preferably provided from above the water surface via the umbilical cord.

Claims (14)

Unterwasser-Bohranordnung zum Herstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund mit - einer versenkbaren Arbeitsbühne (20) zum Aufsetzen auf den Gewässergrund, - einem Bohrantrieb (50), welcher an der Arbeitsbühne (20) axial verschiebbar gelagert ist, und - einem Bohrgestänge (60) mit Bohrkopf (80), welches über den Bohrantrieb (50) drehend antreibbar ist,
dadurch gekennzeichnet, - dass in dem Bohrgestänge (60) ein Förderkanal (62) ausgebildet ist, durch welchen ein Förderfluid zusammen mit abgetragenem Bohrgut nach oben förderbar ist, und - dass eine Austragsöffnung (69) für das Förderfluid zusammen mit dem abgetragenen Bohrgut vorgesehen ist, über welche das Förderfluid zusammen mit dem abgetragenen Bohrgut oberhalb des Bohrantriebs (50) unter Wasser austragbar 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 (50) which is mounted axially displaceably on the working platform (20), and a drill string (60) with a drill head (80) which can be driven in rotation via the drill drive (50),
characterized, - That in the drill string (60) a delivery channel (62) is formed, through which a delivery fluid is conveyed together with eroded cuttings upwards, and - That a discharge opening (69) is provided for the delivery fluid together with the removed cuttings over which the delivery fluid together with the removed cuttings above the auger drive (50) can be discharged under water. Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bohrgestänge (60) durch den Bohrantrieb (50) hindurchgeführt ist.Underwater drilling assembly according to claim 1,
characterized,
that the drill string (60) through the drill drive (50) is passed. Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass oberhalb des Bohrantriebes (50) eine Auswurfleitung (68) zum Auswerfen des Förderfluids zusammen mit dem Bohrgut angeordnet ist.Underwater drilling assembly according to claim 1 or 2,
characterized g ekennzeichnet,
that a discharge line (68) for ejecting the conveying fluid together with the cuttings is arranged above the drilling drive (50). Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswurfleitung (68) teleskopierbar ausgeführt ist.Underwater drilling assembly according to claim 3,
characterized,
that the ejection line (68) is telescopic. Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswurfleitung (68) einen Krümmer aufweist, welcher das Förderfluid mit dem abgetragenen Bohrgut zum Auswerfen an einer gegenüber dem Bohrgestänge (60) versetzten Position in eine seitliche Richtung umlenkt.Underwater drilling assembly according to claim 3 or 4,
characterized,
in that the ejection line (68) has a bend which deflects the conveying fluid with the removed cuttings for ejection at a position offset from the drill pipe (60) in a lateral direction. Unterwasser-Bohranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswurfleitung (68) relativ zu dem Bohrgestänge (60) und/oder dem Bohrantrieb (50) und/oder der Arbeitsbühne (20) drehbar gelagert ist.Underwater drilling assembly according to one of claims 3 to 5,
characterized,
in that the ejection line (68) is rotatably mounted relative to the drill pipe (60) and / or the drill drive (50) and / or the work platform (20). Unterwasser-Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der Austragsöffnung (69) eine Rückschlagklappe angeordnet ist.Underwater drilling arrangement according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that in the region of the discharge opening (69) a check valve is arranged. Unterwasser-Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Erzeugen einer aufwärts gerichteten Strömung in dem Förderkanal (62) entlang dem Bohrgestänge (60) ein Zuführkanal (66) für ein Druckgas vorgesehen ist, von welchem das Druckgas dem Förderkanal (62) zuführbar ist.Underwater drilling assembly according to one of claims 1 to 7,
characterized,
in that for producing an upward flow in the conveying channel (62) along the drill pipe (60) a supply channel (66) for a compressed gas is provided, from which the compressed gas can be supplied to the conveying channel (62). Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Zuführleitung (58) vorgesehen ist, welche den Zuführkanal (66) mit einer Fördereinheit an der Wasseroberfläche des Gewässers, insbesondere einem Kompressor, verbindet.Underwater drilling assembly according to claim 8,
characterized,
that a supply line (58) is provided, which with a conveyor unit at the water surface of the water body, in particular a compressor, connects the feed channel (66). Unterwasser-Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Erzeugen einer aufwärts gerichteten Strömung in dem Förderkanal (62) eine Pumpe, insbesondere eine Saugpumpe (74) und/oder eine Strahlpumpe (86), angeordnet ist.Underwater drilling arrangement according to one of claims 1 to 11,
characterized,
in that a pump, in particular a suction pump (74) and / or a jet pump (86), is arranged in the delivery channel (62) for producing an upward flow. Unterwasser-Bohranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bohrgestänge (60) als Doppelrohr ausgebildet ist, in welchem der Förderkanal (62) und ein Zuführkanal (66) für das Förderfluid und/oder ein Druckgas ausgebildet sind.Underwater drilling assembly according to one of claims 1 to 10,
characterized,
that the drill string (60) is formed as a double tube in which the feed channel (62) and a feed channel (66) are adapted for conveying fluid and / or a pressurized gas. Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bohrkopf (80) eine Absaugkammer (84) aufweist, welche mit dem Förderkanal (62) und dem Zuführkanal (66) fluidisch verbunden ist.Underwater drilling assembly according to claim 11,
characterized,
in that the drill head (80) has a suction chamber (84) which is fluidically connected to the delivery channel (62) and to the supply channel (66). Unterwasser-Bohranordnung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, - dass der Zuführkanal (66) eine untere Auslassöffnung aufweist, welche radial nach außen in die Absaugkammer (84) einmündet und dort eine radial nach außen gerichtete Strömung erzeugt und - dass die Absaugkammer (84) Umlenkmittel aufweist, welche eine Umlenkung der radial nach außen gerichteten Strömung in eine radial nach innen gerichtete Strömung erzeugen, die abgebohrtes Bohrgut in Richtung des Förderkanals (62) mitreißt. Underwater drilling assembly according to claim 11 or 12,
characterized, - That the feed channel (66) has a lower outlet opening, which opens radially outward into the suction chamber (84) and there generates a radially outward flow and - That the suction chamber (84) has deflection means which generate a deflection of the radially outwardly directed flow in a radially inwardly directed flow entraining the drilled cuttings in the direction of the conveying channel (62). Verfahren zum Erstellen einer Bohrung in einem Gewässergrund mit einer Unterwasser-Bohranordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem - eine Arbeitsbühne (20) der Unterwasser-Bohranordnung auf den Gewässergrund abgesenkt und mit Bodenaufstandselementen (32) auf den Gewässergrund aufgesetzt wird und - ein Bohrgestänge (60) mit Bohrkopf (80) über einen Bohrantrieb (50), welcher an der Arbeitsbühne (20) gelagert ist, drehend angetrieben wird,
dadurch gekennzeichnet, - dass abgetragenes Bohrgut zusammen mit einem Förderfluid durch einen Förderkanal (62) in dem Bohrgestänge (60) nach oben gefördert und über eine Austragsöffnung (69) oberhalb des Bohrantriebs (50) unter Wasser ausgetragen wird. A method for creating a well in a watercourse with an underwater drilling arrangement, in particular according to one of claims 1 to 13, in which - A working platform (20) of the underwater drilling assembly is lowered to the bottom of the water and placed with ground contact elements (32) on the bottom of the water and a drill pipe (60) with drill head (80) is rotationally driven via a drill drive (50) which is mounted on the work platform (20),
characterized, - That removed cuttings are conveyed together with a conveying fluid through a delivery channel (62) in the drill pipe (60) upwards and discharged via a discharge opening (69) above the drill drive (50) under water.
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