WO2005073508A1 - Method for the generation of deep-drillings in geological structures - Google Patents

Method for the generation of deep-drillings in geological structures Download PDF

Info

Publication number
WO2005073508A1
WO2005073508A1 PCT/EP2005/000453 EP2005000453W WO2005073508A1 WO 2005073508 A1 WO2005073508 A1 WO 2005073508A1 EP 2005000453 W EP2005000453 W EP 2005000453W WO 2005073508 A1 WO2005073508 A1 WO 2005073508A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drilling
deposit
angle
deep
carried out
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/000453
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Beck
Original Assignee
Max Streicher Gmbh & Co. Kg Aa
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
Application filed by Max Streicher Gmbh & Co. Kg Aa filed Critical Max Streicher Gmbh & Co. Kg Aa
Publication of WO2005073508A1 publication Critical patent/WO2005073508A1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/30Specific pattern of wells, e.g. optimizing the spacing of wells
    • E21B43/305Specific pattern of wells, e.g. optimizing the spacing of wells comprising at least one inclined or horizontal well
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/06Deflecting the direction of boreholes

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing holes in deep geological structures or layers e.g. to develop deposits.
  • the term "deposit” generally includes an occurrence of a substance in liquid, gaseous or solid form or energetically usable conditions in geological layers, in particular of oil, natural gas and geothermal energy.
  • a drilling tool (the drilling head) is connected to a rotary drive arranged above the surface of the earth by a drill string.
  • the drill string consists of standard rods screwed together and special units such as drill rods, non-magnetic rods, centering units, flushing motors, etc., which are used as required.
  • a large number of standard rods are gradually joined together depending on the drilling progress.
  • the rotary movement is either carried out by a rotary table via driving rods (so-called Kelly rods) or by a so-called top drive (a vertical slidably guided drill motor at the upper end of the drill string).
  • the entire drill string (possibly including Topdrive) depends on a suspension system consisting of hook, pulley, rope pulley and winch, so that the contact pressure on the drilling tool is due to the weight of the string and excess weight is absorbed by the lifting system.
  • Plants of this type are characterized by a drilling mast with a gable-like construction, inside which the drill string and the drill drive are located.
  • Another reason for horizontal drilling sections can be to drill a deposit from the side or at an angle, in order to create a deposit in a deposit which, due to the layered structure of the geological subsoil, usually has a greater extent in the vertical or oblique direction than in the vertical direction cover a longer distance than when drilling vertically.
  • the longer the distance covered in a deposit the greater the directly accessible volume and the more optimally and evenly the raw material can therefore be extracted from the rock.
  • a long drilling section at a flat or horizontal angle therefore reduces the number of holes required, which is desirable in particular in the case of poor accessibility from above, but also reduces the development costs overall.
  • known deep drilling methods are subject to technical limits with regard to the length of the flat or horizontal drilling sections.
  • Drilling is required to allow at least the removal of heated water or steam and the return of the condensate. Again, it would be desirable to reduce the number of holes.
  • the load application and load absorption takes place in the vertical direction on the drilling device, i.e. feed and retention force, via a rack and pinion system which is driven by feed motors.
  • the drill string runs outside a drilling mast, on which a slide runs, which carries the drill drive (top drive) and the feed motors.
  • the drilling mast is supported by rear supports, whereby almost any drilling angle is possible by using supports of different lengths. This expands the possibilities of directional and resistance drilling and allows advanced and partly completely new drilling methods to be devised.
  • Another object of the invention is to provide a method for producing deep holes in geological layers, which allows several holes to be made to a deposit with a single hole.
  • the object is achieved by the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments and developments of the invention form the subject of the subclaims.
  • a method for producing deep holes in geological layers by means of a drilling device, a drill string and a drilling tool comprises the steps: drilling the layer near the ground at an angle deviating from the vertical; Deep drilling from any angle to the depth of a deposit; at least partially drilling the deposit in the horizontal direction or at a substantially flat descending or ascending angle; and generating a motor force in the drilling device in or against the drilling direction such that a suitable contact pressure is exerted on the drilling tool via the drill string in each phase of the drilling.
  • deep drilling can be carried out vertically or at an angle. If it is vertical, a quick gain in depth is achieved. If it is done at an angle, the required change in angle in the deflection phase is reduced and the drilling progress from the side increases. As a result, the distance from the drilling site to inhabited areas or areas that are inaccessible for other reasons can be increased and noise emissions can be reduced there.
  • the penetration of the deposit under additional longitudinal force allows the deposit to be penetrated to a large extent or even completely. This creates a channel within the deposit following the geometry of the deposit, with which it can be exploited more efficiently than with a short vertical tapping. This reduces the number of wells required to exploit the deposit, thereby reducing preparation times and drilling costs and making the exploitation of such deposits that are located in inhabited or inaccessible areas more economical.
  • a method for producing deep holes in geological layers by means of a drilling device, a drill string and a drilling tool comprises the steps: drilling the layer near the ground at an arbitrary angle; Deep drilling from any angle to the depth of a deposit; Drilling the deposit in the horizontal direction or at a substantially flat descending or ascending angle; Rise drilling from the La from upwards at any angle until reaching the ground level; and generating a motor force in the drilling device in or against the drilling direction in such a way that in each phase of the drilling an appropriate contact pressure is exerted on the drilling tool via the drilling string.
  • the drilling is preferably carried out in the vertical direction.
  • connection can act as a production hole and the other as a pressure compensation hole.
  • one connection can act as a flow and the other as a return.
  • the drilling angle can be selected and / or adjusted depending on the course of the deposit when drilling through the deposit for optimal adaptation to the local conditions in order to optimize the pressure distribution and the partial volume of the deposit reached.
  • Figure 1 shows a sectional view of a drilling campaign carried out in accordance with a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a drilling campaign carried out according to a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 shows a side view of a drilling device used in the drilling campaign of the first or second embodiment in a vertical configuration.
  • Fig. 4 shows a side view of the drilling device of Fig. 3 in an oblique configuration.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a drilling campaign carried out according to a first embodiment of the present invention.
  • a deposit 1 is located at a depth T below the surface 2 of the earth, specifically under an area 3 which, because of the dense population, does not offer any space for a drilling site. It is understood that area 3 could also be inaccessible to drilling for other reasons, for example due to a nature reserve or scenic features such as e.g. rugged mountain ranges or larger bodies of water.
  • FIGS. 3 and 4 Such a drilling device 4 is shown in FIGS. 3 and 4 in detail.
  • Fig. 3 shows the drilling device in a vertical position
  • Fig. 4 shows an inclined configuration.
  • the device essentially consists of a drilling mast 10, a slide 20 movable vertically thereon and a platform 30 supporting the drilling mast.
  • the drilling mast 10 is pivotally mounted in a pivot bearing 32, which is fastened on a base frame 31 of the platform 30, and is supported against tipping over a strut 60 in a support bearing 33, which is also fastened to the base frame 31.
  • a lifting cylinder 70 which runs from the base frame 31 to the drilling mast 10
  • the drilling mast 10 can be completely erected or lowered for assembly and disassembly.
  • a deflection cylinder 61 allows the length of the strut 60 to be changed within certain limits, as a result of which the drilling mast 10 can deviate from the vertical.
  • the support bearing 33 and the strut 60 with the deflection cylinder 61 are each provided in pairs, the struts 60 running from a bearing point 12 in the upper region of the drilling mast 10 to the rear and to the sides. This also prevents the drilling mast 10 from swinging out to the sides.
  • the carriage 20 is mounted in the longitudinally attached to the drilling mast 10 with rollers and via gears or pinions 24, which are driven by gears 22 or holding brakes 23 by feed motors 21 and in two pairs on the sides of the drilling mast 10 in its longitudinal direction engage attached racks 14, movable along the drilling mast.
  • the motors 21, 25 are hydraulic motors and the holding brakes 23 are spring-loaded, hydraulically releasable multi-plate brakes.
  • the hydraulic energy is generated in an aggregate container (not shown in detail) and supplied via hydraulic lines (not shown in detail) which are guided in a link chain 86 in the upper region of the drilling mast 10.
  • a breaking and countering device 83 can be moved on the drilling mast 10 independently of the carriage 20.
  • a cable winch 84 is attached to the side of the drilling mast 10 and is provided for the manual handling of loads on the platform 30.
  • a drilling device of the aforementioned type is the subject of an independent invention by the applicant of the present invention and forms the subject of the German utility model application entitled "Device for producing deep drilling in geological structures" (attorney file number B / 11ST0408 / DE) from the same filing date.
  • the drilling device can be mounted with its platform on a substructure.
  • An advantageous substructure which was developed by the assignee of the present invention is the subject of interpreting ⁇ rule utility model application entitled "substructure for a deep drilling platform" (Attorney Docket B / 11ST0409 / DE) from the same application.
  • a handling system can be used to transfer drill rods from a bearing to the drilling device, among other things.
  • a new Total, automated tube or rod storage which was developed by the applicant of the present invention, forms the subject of the German utility model application entitled “Tube or rod storage for a drilling rig" (attorney file number B / 11ST0411 / DE) from the same filing date.
  • An advantageous handling device for drill rods and other objects which was developed by the applicant of the present invention, forms the subject of the German patent application with the title "Device and method for handling objects on a drilling rig" (attorney file number P / 11ST0412 / DE) from the same filing date.
  • the content of the disclosure of the aforementioned applications is referred to in full in the context of the present application.
  • Fig. 1 the drilling device is shown in an inclined position.
  • a drill channel 5 is driven from its place by means of the drill string (not shown in detail).
  • the drill string essentially consists of a drilling tool or drill head and a plurality of standardized rods or pipes which are connected to one another. The connection of the rods is designed so that small, controlled angular deviations are possible. In this way, a curve can be drilled with such a drill string.
  • the drilling channel 5 Starting from the drilling point, the drilling channel 5 initially has an approximately straight piece 5a, the inclination of which corresponds to that of the drilling mast of the drilling device 4. In this phase of the drilling, the drilling channel 5 approaches the deposit 1. This phase is therefore also called the approximation phase. Shortly before reaching deposit 1, a slight directional correction is made in order to optimally hit deposit 1. The drilling channel 5 is then driven a considerable distance into the deposit 1. In this part 5b of the drilling channel 5, it becomes flatter and flatter until it almost reaches the horizontal. It is understood that the direction of this part 5b of the drilling channel 5 depends on the geometry and location of the deposit 1 itself. Long horizontal or even increasing drilling distances can also be covered. The drilling phase within deposit 1 is also called the penetration phase.
  • Oil and gas fields are usually drilled vertically at several points so that the raw material can be extracted at several points.
  • a vertical drilling site can only open up a small part of the deposit.
  • By drilling the oil field horizontally a much larger part of the volume can be accessed with one hole.
  • 2 shows a sectional view of a drilling campaign carried out according to a second embodiment of the present invention.
  • a drilling device device 4 arranged.
  • the drilling device 4 is placed vertically, but it can also be inclined at any angle.
  • a drill channel 5 is driven from the drill site by means of the drill string (not shown).
  • the drilling channel 5 describes a wide arc in a region 5a until it strikes the deposit 1 at an approximately horizontal angle.
  • the illustrated shape of the drilling channel 5 in this approach phase is only intended as an example. In this part 5a, the drilling channel 5 can also initially run straight and only swivel to the deposit 1 at a considerable depth.
  • the path of the drilling channel 5 and the optimal angle of incidence on the deposit 1 depends on the location and geometry of the deposit 1.
  • a part 5b adjoins the part 5a of the drilling channel 5, which penetrates the deposit 5 almost horizontally.
  • the drilling channel 5 in this part 5b can have several changes of direction and can be horizontal, obliquely downwards in places or run diagonally upwards.
  • the drilling channel 5 runs upwards in a part 5c adjoining the part 5b until it emerges from the surface 2 of the earth almost vertically.
  • This phase of the drilling is also called the rising phase.
  • the course of the drilling channel 5 depends on the geological, geographic and geopolitical conditions below and above from the earth's surface 2. Curvy as well as straight, horizontal, inclined and vertical sections are possible.
  • the borehole part 5c can serve, for example, as a compensating borehole or measuring borehole for the production of oil or gas from the deposit 1.
  • the borehole section 5a can serve as an inlet, the borehole section 5b as a heater and the borehole section 5c as a return line, while a power plant is arranged between the two boreholes or at one of the two, which converts the geothermal energy obtained or feeds it into a district heating network.
  • This new technology eliminates the need for the second drilling, which simplifies the use of the deposit and makes it more economical.
  • the additional advance of the drill string on the drilling device 4 makes such a drilling route guidance possible.

Abstract

The invention relates to a method for the generation of deep drillings in geological layers, comprising the following steps: tapping the surface layer at a non-vertical angle, deep drilling at an arbitrary angle to a depth of a deposit bed, at least partial drilling through the deposit and generation of a driving force in the drilling device acting in or against the direction of drilling, such that a suitable pressure is exerted on the drilling tool at all times by means of the drilling string. In a related method, the tapping is carried out at an arbitrary, particularly vertical, angle and the complete piercing of the deposit is concluded with an inclined upward drilling at an arbitrary angle until the surface is reached. The above method permits an improvement in the yield and profitability of a development of deposits in which long horizontal and rising drilling runs can be driven by means of a driven feed.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON TIEFBOHRUNGEN IN GEOLOGISCHEN STRUKTUREN METHOD FOR PRODUCING DEEP HOLES IN GEOLOGICAL STRUCTURES
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Bohrungen in tiefen geologischen Strukturen bzw. Schichten z.B. zur Erschließung von Lagerstätten. Hierbei umfaßt der Begriff "Lagerstätte" allgemein ein Vorkommen eines Stoffs flüssiger, gasförmiger oder fes-ter Form oder energetisch nutzbarer Verhältnisse in geologischen Schichten, insbesondere von Erdöl, Erdgas und geothermischer Energie. Stand der TechnikThe present invention relates to a method for producing holes in deep geological structures or layers e.g. to develop deposits. Here, the term "deposit" generally includes an occurrence of a substance in liquid, gaseous or solid form or energetically usable conditions in geological layers, in particular of oil, natural gas and geothermal energy. State of the art
Vertikalbohrungen zur Exploration von Öl- und Gasfeldern sowie für Geothermieprojekte in Tiefen bis zu 9000 werden heutzutage mit Stahlbohrgerüsten (Bohrtürmen) oder Bohrmastanlagen durchgeführt. Obwohl die verschiedensten konstruktiven Ausgestaltungen existieren, ist deren Funktionsweise grundsätzlich immer gleich. Ein Bohrwerkzeug (der Bohrkopf) ist mit einem oberhalb der Erdoberfläche angeordneten Drehantrieb durch einen Bohrstrang verbunden. Der Bohrstrang besteht aus zusammengeschraubten Standardstangen und Sondereinheiten wie Schwerstangen, nichtmagnetischen Stangen, Zentriereinheiten, Spülungsmotoren etc., die je nach Bedarf eingesetzt werden. Insbesondere werden eine Vielzahl von Standardstangen je nach Bohrfortschritt nach und nach aneinandergefügt. Die Drehbewegung wird entweder über Mitnehmerstangen (sog. Kellystangen) von einem Drehtisch oder von einem sogenannten Topdrive (einem verti- kal verschiebbar geführten Drillmotor am oberen Ende des Bohrstranges) übernommen.Vertical drilling for the exploration of oil and gas fields and for geothermal projects at depths of up to 9000 are now carried out with steel drilling rigs (derrick) or drilling mast systems. Although the most varied structural designs exist, their mode of operation is always the same. A drilling tool (the drilling head) is connected to a rotary drive arranged above the surface of the earth by a drill string. The drill string consists of standard rods screwed together and special units such as drill rods, non-magnetic rods, centering units, flushing motors, etc., which are used as required. In particular, a large number of standard rods are gradually joined together depending on the drilling progress. The rotary movement is either carried out by a rotary table via driving rods (so-called Kelly rods) or by a so-called top drive (a vertical slidably guided drill motor at the upper end of the drill string).
Herkömmlicherweise hängt der gesamte Bohrstrang (evtl. einschließlich Topdrive) an einem Abhängesystem aus Haken, Flaschenzug, Seilrolle und Seilwinde, so daß der Anpreßdruck auf das Bohrwerkzeug durch das Eigengewicht des Strangs erfolgt und überschüssiges Gewicht von dem Hebesystem abgefangen werden. Anlagen dieser Art sind gekenn- zeichnet durch einen Bohrmast von turmgiebelartiger Konstruktion, in dessen Innerem sich der Bohrstrang und der Drillantrieb befinden.Conventionally, the entire drill string (possibly including Topdrive) depends on a suspension system consisting of hook, pulley, rope pulley and winch, so that the contact pressure on the drilling tool is due to the weight of the string and excess weight is absorbed by the lifting system. Plants of this type are characterized by a drilling mast with a gable-like construction, inside which the drill string and the drill drive are located.
Allen bisher bekannten Bohrvorrichtungen für Tiefboh- rungen ist konstruktionbedingt gemeinsam, daß die Richtung der Bohrung senkrecht eingeleitet wird. Spätere Richtungsänderungen werden durch steuerbare Bohrwerkzeuge ermöglicht, soweit es der minimale Gestänge- bzw. Verrohrungsradius und die zur Verfügung stehende Auflast aus dem Eigengewicht des Stranges zulassen.Due to the design, all previously known drilling devices for deep holes have in common that the direction of the hole is introduced vertically. Later changes in direction are made possible by controllable drilling tools, provided that the minimum boom or pipe radius and the available load from the weight of the string allow.
Aufgrund des vorgenannten Wirkprinzips einer herkömmlichen Bohranlage ist es nicht möglich, aktiv, d.h. unabhängig von dem Eigengewicht des Bohr- oder Casings- Strangs, auf diesen Druck auszuüben. Dies setzt gerichteten Bohrungen enge Grenzen, da z.B. beim Übergang in die Horizontale die Mantelreibung am Strang kontinuierlich ansteigt und bei längeren horizontalen oder gar wieder ansteigenden Abschnitten irgendwann der Punkt erreicht ist, an dem das Eigengewicht aus dem vertikalen Bohrungsabschnitt für einen Vortrieb nicht mehr ausreicht. Ein Grund, gerichtete Bohrungen überhaupt durchzuführen, kann darin liegen, daß eine Lagerstätte in der Nähe von bewohnten Gebieten oder unter solchen Gebieten liegt. In Ortschaften selbst ist das Platzangebot für einen Bohr- platz oft nicht gegeben. Zudem ist ein Bohrvorhaben mit oft erheblichen Lärmemissionen verbunden, die in Ortschaften oder in deren Nähe unerwünscht sein können.Due to the above-mentioned principle of action of a conventional drilling rig, it is not possible to apply this pressure actively, ie independently of the weight of the drilling or casing string. This sets directional bores narrow limits, for example, when the transition to the horizontal, the skin friction on the strand increases continuously and at longer horizontal or even rising sections the point is reached at which the dead weight from the vertical bore section is no longer sufficient for jacking. One reason to drill directional wells at all may be because a deposit is near or below populated areas. There is often not enough space for a drilling site in towns themselves. In addition, a drilling project is often associated with considerable noise emissions, which may be undesirable in or near localities.
Ein anderer Grund für horizontale Bohrungsabschnitte kann darin liegen, eine Lagerstätte von der Seite oder unter einem Winkel anzubohren, um in einer solchen Lagerstätte, die aufgrund der Schichtstruktur des geologischen Untergrunds meist eine größere Ausdehnung in vertikaler oder schräger Richtung als in vertikaler Richtung aufweist, eine längere Strecke zurückzulegen als bei vertikalem Anbohren. Je länger die in einer Lagerstätte zurückgelegte Strecke ist, umso größer ist das direkt zugängliche Volumen und umso optimaler und gleichmäßiger kann der Rohstoff daher dem Gestein entnommen werden. Eine lange Bohrstrecke unter flachem bzw. horizontalem Winkel reduziert also die Anzahl notwendiger Bohrungen, was insbesondere bei schlechter Zugänglichkeit von oben wünschenswert ist, aber auch die Erschließungskosten insgesamt verringert. Wie bereits gesagt, unterliegen bekannte Tiefbohrverfahren technischen Grenzen im Hinblick auf die Länge der flachen oder horizontalen Bohrabschnitte.Another reason for horizontal drilling sections can be to drill a deposit from the side or at an angle, in order to create a deposit in a deposit which, due to the layered structure of the geological subsoil, usually has a greater extent in the vertical or oblique direction than in the vertical direction cover a longer distance than when drilling vertically. The longer the distance covered in a deposit, the greater the directly accessible volume and the more optimally and evenly the raw material can therefore be extracted from the rock. A long drilling section at a flat or horizontal angle therefore reduces the number of holes required, which is desirable in particular in the case of poor accessibility from above, but also reduces the development costs overall. As already mentioned, known deep drilling methods are subject to technical limits with regard to the length of the flat or horizontal drilling sections.
Bei Geothermieprojekten sind üblicherweise mehrereThere are usually several in geothermal projects
Bohrungen erforderlich, um zumindest eine Entnahme von er- hitztem Wasser oder Dampf und Rückführung des Kondensats zu ermöglichen. Auch hier wäre es wünschenswert, die Anzahl der Bohrungen zu reduzieren. Bei einer neueren technischen Entwicklung, die auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung zurückgeht und zeitgleich angemeldet wurde, erfolgt die Lastaufbringung und Lastaufnahme in vertikaler Richtung an der Bohrvorrichtung, also Vorschub und Rückhaltekraft, über ein Zahnstangen- /Ritzelsystem, das von Vorschubmotoren angetrieben wird. Bei einer Anlage dieser Art verläuft der Bohrstrang außerhalb eines Bohrmasts, an welchem ein Schlitten verläuft, der den Drillantrieb (Topdrive) und die Vorschubmotoren trägt. Der Bohrmast ist über rückwärtige Stützen abgestützt, wobei durch den Einsatz von Stützen unterschiedlicher Länge nahezu beliebige Bohrwinkel möglich sind. Dies erweitert die Möglichkeiten der gerichteten und gegen Wi- derstand erfolgenden Bohrungen und erlaubt es, erweiterte und z.T. völlig neuartige Bohrverfahren zu ersinnen.Drilling is required to allow at least the removal of heated water or steam and the return of the condensate. Again, it would be desirable to reduce the number of holes. In a more recent technical development, which goes back to the applicant of the present application and was registered at the same time, the load application and load absorption takes place in the vertical direction on the drilling device, i.e. feed and retention force, via a rack and pinion system which is driven by feed motors. In a system of this type, the drill string runs outside a drilling mast, on which a slide runs, which carries the drill drive (top drive) and the feed motors. The drilling mast is supported by rear supports, whereby almost any drilling angle is possible by using supports of different lengths. This expands the possibilities of directional and resistance drilling and allows advanced and partly completely new drilling methods to be devised.
Zusammenfassung der Erfindung Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Nachteile des Stands der Technik zu überwinden.Summary of the Invention It is the primary object of the present invention to overcome the above disadvantages of the prior art.
Insbesondere besteht eine Aufgabe der vorliegenden Er- findung darin, ein Verfahren zum Herstellen von Tiefbohrungen in geologischen Schichten zu schaffen, welches die Er- schließbarkeit von Lagerstätten verbessert, die sich unter an der Oberfläche unzugänglichen Orten befinden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen von Tiefbohrungen in geologischen Schichten zu schaffen, welches erlaubt, die Anzahl der zum Ausbeuten einer Lagerstätte erforderlichen Bohrungen zu reduzieren.In particular, it is an object of the present invention to provide a method for producing deep holes in geological layers, which improves the accessibility of deposits that are located at locations that are inaccessible on the surface. Another object of the invention is to provide a method for producing deep holes in geological layers, which allows the number of the Reduce the required drilling of a deposit.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen von Tiefenbohrungen in geologischen Schichten zu schaffen, welches erlaubt, mit einer einzigen Bohrung mehrere Bohrlöcher zu einer Lagerstätte zu schaffen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen von Tiefbohrungen in geologischen Schichten mittels einer Bohrvorrichtung, einem Bohrstrang und einem Bohrwerkzeug die Schritte: Anbohren der erdbodennahen Schicht unter einem von der Ver- tikalen abweichenden Winkel; Tiefbohren unter einem beliebigen Winkel bis zu einer Tiefe einer Lagerstätte; wenigstens teilweises Durchbohren der Lagerstätte in horizontaler Richtung oder unter einem im Wesentlichen flach ab- oder ansteigenden Winkel; und Erzeugen einer motorischen Kraft in der Bohrvorrichtung in oder entgegen der Bohrrichtung derart, daß in jeder Phase der Bohrung ein geeigneter Anpreßdruck über den Bohrstrang auf das Bohrwerkzeug ausgeübt wird. Mit diesem Bohrverfahren ist es möglich, Lagerstätten, die sich ganz oder zum Teil unter an der Oberfläche unzugänglichen Orten befinden, effizienter und Wirtschaft- licher zu erschließen. Durch das schräge Anbohren wird die Bauhöhe der Bohrvorrichtung verringert und die Lärmemission reduziert. Je nach Gegebenheiten kann das Tiefbohren vertikal oder schräg erfolgen. Wenn es vertikal erfolgt, wird ein schneller Tiefengewinn erzielt. Wenn es schräg erfolgt, verringert sich die erforderliche Winkeländerung in der Umlenkphase und vergößert sich der seitliche Bohrfortschritt. Dadurch kann auch der Abstand vom Bohrplatz zu bewohnten oder aus anderen Gründen unzugänglichen Gebieten vergrößert und dort die Lärmimmission reduziert werden.Another object of the invention is to provide a method for producing deep holes in geological layers, which allows several holes to be made to a deposit with a single hole. The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments and developments of the invention form the subject of the subclaims. According to a first aspect of the present invention, a method for producing deep holes in geological layers by means of a drilling device, a drill string and a drilling tool comprises the steps: drilling the layer near the ground at an angle deviating from the vertical; Deep drilling from any angle to the depth of a deposit; at least partially drilling the deposit in the horizontal direction or at a substantially flat descending or ascending angle; and generating a motor force in the drilling device in or against the drilling direction such that a suitable contact pressure is exerted on the drilling tool via the drill string in each phase of the drilling. With this drilling method, it is possible to make deposits that are wholly or partly located at locations inaccessible to the surface more efficient and economical. licher to develop. The diagonal drilling reduces the overall height of the drilling device and reduces noise emissions. Depending on the circumstances, deep drilling can be carried out vertically or at an angle. If it is vertical, a quick gain in depth is achieved. If it is done at an angle, the required change in angle in the deflection phase is reduced and the drilling progress from the side increases. As a result, the distance from the drilling site to inhabited areas or areas that are inaccessible for other reasons can be increased and noise emissions can be reduced there.
Das Durchdringen der Lagerstätte unter zusätzlicher Längskraft erlaubt es, die Lagerstätte zu einem großen Teil oder gar vollständig zu durchdringen. Hierdurch wird ein der Geometrie der Lagerstätte folgender Kanal innerhalb der Lagerstätte geschaffen, mit welchem diese effizienter ausgebeutet werden kann als mit einem kurzen vertikalen Anstich. Dies verringert die Anzahl der erforderlichen Bohrungen zur Ausbeutung der Lagerstätte, verkürzt damit Vor- bereitungszeiten und Bohrkosten und macht die Ausbeutung von solchen Lagerstätten, die sich unter bewohntem oder unzugänglichem Gebiet befinden, wirtschaftlicher.The penetration of the deposit under additional longitudinal force allows the deposit to be penetrated to a large extent or even completely. This creates a channel within the deposit following the geometry of the deposit, with which it can be exploited more efficiently than with a short vertical tapping. This reduces the number of wells required to exploit the deposit, thereby reducing preparation times and drilling costs and making the exploitation of such deposits that are located in inhabited or inaccessible areas more economical.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Er- findung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen von Tiefbohrungen in geologischen Schichten mittels einer Bohrvorrichtung, einem Bohrstrang und einem Bohrwerkzeug die Schritte: Anbohren der erdbodennahen Schicht unter einem beliebigen Winkel; Tiefbohren unter einem beliebigen Winkel bis zu einer Tiefe einer Lagerstätte; Durchbohren der Lagerstätte in horizontaler Richtung oder unter einem im Wesentlichen flach ab- oder ansteigenden Winkel; Steigbohren von der La- gerstätte aus nach oben unter einem beliebigen Winkel bis zum Erreichen des Erdbodenniveaus; und Erzeugen einer motorischen Kraft in der Bohrvorrichtung in oder entgegen der Bohrrichtung derart, daß in jeder Phase der Bohrung ein ge- eigneter Anpreßdruck über den Bohrstrang auf das Bohrwerkzeug ausgeübt wird. Vorzugsweise erfolgt das Anbohren in vertikaler Richtung.According to a second aspect of the present invention, a method for producing deep holes in geological layers by means of a drilling device, a drill string and a drilling tool comprises the steps: drilling the layer near the ground at an arbitrary angle; Deep drilling from any angle to the depth of a deposit; Drilling the deposit in the horizontal direction or at a substantially flat descending or ascending angle; Rise drilling from the La from upwards at any angle until reaching the ground level; and generating a motor force in the drilling device in or against the drilling direction in such a way that in each phase of the drilling an appropriate contact pressure is exerted on the drilling tool via the drilling string. The drilling is preferably carried out in the vertical direction.
Mit diesem Verfahren ist es möglich, in einer einzigen Bohrung einen Bohrkanal herzustellen, der zwei Verbindungen von der Lagerstätte zur Oberfläche schafft. Somit kann eine Verbindung als Förderloch und die andere als Druckausgleichsloch fungieren. Bei Geothermieprojekten kann eine Verbindung als Vorlauf und die andere als Rücklauf fungie- ren.With this method, it is possible to create a drilling channel in a single hole, which creates two connections from the deposit to the surface. Thus, one connection can act as a production hole and the other as a pressure compensation hole. In geothermal projects, one connection can act as a flow and the other as a return.
Der Bohrwinkel kann beim Durchbohren der Lagerstätte zur optimalen Anpassung an die lokalen Gegebenheiten in Abhängigkeit vom Verlauf der Lagerstätte gewählt und/oder nachgeführt werden, um die Druckverteilung und das erreichte Teilvolumen der Lagerstätte zu optimieren.The drilling angle can be selected and / or adjusted depending on the course of the deposit when drilling through the deposit for optimal adaptation to the local conditions in order to optimize the pressure distribution and the partial volume of the deposit reached.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Bohrkampagne, die gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.Brief Description of the Drawings Figure 1 shows a sectional view of a drilling campaign carried out in accordance with a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer Bohrkampagne, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer Bohrvorrichtung, die bei der Bohrkampagne der ersten oder zweiten Ausführungsform zum Einsatz kommt, in vertikaler Konfiguration. Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Bohrvorrichtung von Fig. 3 in schräger Konfiguration.2 shows a sectional view of a drilling campaign carried out according to a second embodiment of the present invention. Fig. 3 shows a side view of a drilling device used in the drilling campaign of the first or second embodiment in a vertical configuration. Fig. 4 shows a side view of the drilling device of Fig. 3 in an oblique configuration.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Bohrkampagne, die gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows a sectional view of a drilling campaign carried out according to a first embodiment of the present invention.
In der dargestellten Situation befindet sich eine La- gerstätte 1 in einer Tiefe T unter der Erdoberfläche 2, und zwar unter einem Gebiet 3, das aufgrund dichter Besiedelung für einen Bohrplatz keinen Raum bietet. Es versteht sich, daß das Gebiet 3 auch aus anderem Grund für eine Bohrung unzugänglich sein könnte, etwa wegen eines Naturschutz- gebiets oder landschaftlicher Gegebenheiten wie z.B. schroffer Gebirgszüge oder größerer Gewässer. Außerhalb des Gebiets 3 ist eine Bohrvorrichtung 4 angeordnet. Im dargestellten Fall ist die Bohrvorrichtung 4 unter einem Winkel A zwischen der Horizontalen und der Bohrrichtung schräg ge- stellt, sie kann aber auch unter einem anderen Winkel schräg gestellt oder auch vertikal (A=90°) eingerichtet sein.In the situation shown, a deposit 1 is located at a depth T below the surface 2 of the earth, specifically under an area 3 which, because of the dense population, does not offer any space for a drilling site. It is understood that area 3 could also be inaccessible to drilling for other reasons, for example due to a nature reserve or scenic features such as e.g. rugged mountain ranges or larger bodies of water. A drilling device 4 is arranged outside the region 3. In the illustrated case, the drilling device 4 is inclined at an angle A between the horizontal and the drilling direction, but it can also be inclined at a different angle or also set up vertically (A = 90 °).
Eine solche Bohrvorrichtung 4 ist in Fig. 3 und 4 im Einzelnen dargestellt. Fig. 3 zeigt die Bohrvorrichtung in vertikaler Stellung, während Fig. 4 eine schräg gestellte Konfiguration zeigt. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Bohrmast 10, einem daran vertikal beweglichen Schlitten 20 und einer den Bohrmast tragenden Plattform 30.Such a drilling device 4 is shown in FIGS. 3 and 4 in detail. Fig. 3 shows the drilling device in a vertical position, while Fig. 4 shows an inclined configuration. The device essentially consists of a drilling mast 10, a slide 20 movable vertically thereon and a platform 30 supporting the drilling mast.
Der Bohrmast 10 ist in einem Schwenklager 32, das auf einem Grundrahmen 31 der Plattform 30 befestigt ist, schwenkbar gelagert und über eine Strebe 60 in einem Stützlager 33, das ebenfalls an dem Grundrahmen 31 befestigt ist, gegen Kippen abgestützt. Mittels eines Hubzylinders 70, der von dem Grundrahmen 31 zu dem Bohrmast 10 verläuft, kann der Bohrmast 10 zur Montage und Demontage vollständig aufgerichtet bzw. abgesenkt werden. Ein Auslenkzylinder 61 erlaubt eine Längenänderung der Strebe 60 in gewissen Gren- zen, wodurch eine Abweichung des Bohrmasts 10 von der Vertikalen möglich ist. Das Stützlager 33 und die Strebe 60 mit dem Auslenkzylinder 61 sind jeweils paarweise vorhanden, wobei die Streben 60 von einem Lagerpunkt 12 im oberen Bereich des Bohrmasts 10 aus nach hinten und zu den Seiten verlaufen. Dadurch wird auch ein Ausschwingen des Bohrmasts 10 nach den Seiten verhindert.The drilling mast 10 is pivotally mounted in a pivot bearing 32, which is fastened on a base frame 31 of the platform 30, and is supported against tipping over a strut 60 in a support bearing 33, which is also fastened to the base frame 31. By means of a lifting cylinder 70, which runs from the base frame 31 to the drilling mast 10, the drilling mast 10 can be completely erected or lowered for assembly and disassembly. A deflection cylinder 61 allows the length of the strut 60 to be changed within certain limits, as a result of which the drilling mast 10 can deviate from the vertical. The support bearing 33 and the strut 60 with the deflection cylinder 61 are each provided in pairs, the struts 60 running from a bearing point 12 in the upper region of the drilling mast 10 to the rear and to the sides. This also prevents the drilling mast 10 from swinging out to the sides.
Der Schlitten 20 ist in an dem Bohrmast 10 in Längsrichtung angebrachten Laufschienen mit Rollen gelagert und über Zahnräder bzw. Ritzel 24, die über Getriebe 22 bzw. Haltebremsen 23 durch Vorschubmotoren 21 angetrieben werden und in zwei paarweise an den Seiten des Bohrmasts 10 in dessen Längsrichtung angebrachte Zahnstangen 14 eingreifen, längs des Bohrmasts verfahrbar. Neben einer Anordnung von vorliegend beispielsweise sechs Vorschubmotoren 21, Getrieben 22, Haltebremsen 23 und Ritzeln 24 ist auf dem Schiit- ten 20 ein Drillmotor 25 angebracht, der eine Bohrstangenaufnahmevorrichtung bzw. ein Bohrfutter 26 hält.The carriage 20 is mounted in the longitudinally attached to the drilling mast 10 with rollers and via gears or pinions 24, which are driven by gears 22 or holding brakes 23 by feed motors 21 and in two pairs on the sides of the drilling mast 10 in its longitudinal direction engage attached racks 14, movable along the drilling mast. In addition to an arrangement of six feed motors 21, gears 22, holding brakes 23 and pinions 24, for example, Ten 20 a drill motor 25 attached, which holds a drill rod holder or a drill chuck 26.
In der dargestellten Ausführungsform sind die Motoren 21, 25 Hydraulikmotoren und die Haltebremsen 23 federgespannte, hydraulisch lösbare Lamellenbremsen. Die Hydraulikenergie wird in einem Aggregatcontainer (nicht näher dargestellt) erzeugt und über Hydraulikleitungen (nicht näher dargestellt) , die im oberen Bereich des Bohrmasts 10 in einer Gelenkkette 86 geführt werden, zugeführt.In the illustrated embodiment, the motors 21, 25 are hydraulic motors and the holding brakes 23 are spring-loaded, hydraulically releasable multi-plate brakes. The hydraulic energy is generated in an aggregate container (not shown in detail) and supplied via hydraulic lines (not shown in detail) which are guided in a link chain 86 in the upper region of the drilling mast 10.
Eine Brech- und Kontervorrichtung 83 ist an dem Bohrmast 10 unabhängig von dem Schlitten 20 verfahrbar. Seitlich an dem Bohrmast 10 ist eine Seilwinde 84 angebracht, die zur manuellen Handhabung von Lasten auf der Plattform 30 vorgesehen ist.A breaking and countering device 83 can be moved on the drilling mast 10 independently of the carriage 20. A cable winch 84 is attached to the side of the drilling mast 10 and is provided for the manual handling of loads on the platform 30.
Eine Bohrvorrichtung der vorgenannten Art ist Gegenstand einer eigenständigen Erfindung der Anmelderin der vorliegenden Erfindung und bildet den Gegenstand der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel "Vorrichtung zum Herstellen von Tiefbohrungen in geologischen Strukturen" (Anwaltsaktenzeichen B/11ST0408/DE) vom selben Anmeldetag. Die Bohrvorrichtung kann mit ihrer Plattform auf einem Unterbau montiert sein. Eine vorteilhafte Unterbaukonstruktion, die von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde, bildet den Gegenstand der deut¬ schen Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel "Unterbaukonstruktion für eine Tiefbohr-Plattform" (Anwaltsaktenzeichen B/11ST0409/DE) vom selben Anmeldetag. Zur Übergabe von Bohrgestänge u.a. von einem Lager zu der Bohrvorrichtung kann ein Handhabungssystem verwendet werden. Ein neuarti- ges, automatisiertes Rohr- oder Stangenlager, das von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde, bildet den Gegenstand der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel "Rohr- oder Stangenlager für eine Bohranlage" (Anwaltsaktenzeichen B/11ST0411/DE) vom selben Anmeldetag. Eine vorteilhafte Handhabungsvorrichtung für Bohrgestänge und andere Gegenstände, die von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde, bildet den Gegenstand der deutschen Patentanmeldung mit dem Titel "Vor- richtung und Verfahren zum Handhaben von Gegenständen an einer Bohranlage" (Anwaltsaktenzeichen P/11ST0412/DE) vom selben Anmeldetag. Auf den Offenbarungsgehalt der vorgenannten Anmeldungen wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung vollinhaltlich Bezug genommen.A drilling device of the aforementioned type is the subject of an independent invention by the applicant of the present invention and forms the subject of the German utility model application entitled "Device for producing deep drilling in geological structures" (attorney file number B / 11ST0408 / DE) from the same filing date. The drilling device can be mounted with its platform on a substructure. An advantageous substructure, which was developed by the assignee of the present invention is the subject of interpreting ¬ rule utility model application entitled "substructure for a deep drilling platform" (Attorney Docket B / 11ST0409 / DE) from the same application. A handling system can be used to transfer drill rods from a bearing to the drilling device, among other things. A new Total, automated tube or rod storage, which was developed by the applicant of the present invention, forms the subject of the German utility model application entitled "Tube or rod storage for a drilling rig" (attorney file number B / 11ST0411 / DE) from the same filing date. An advantageous handling device for drill rods and other objects, which was developed by the applicant of the present invention, forms the subject of the German patent application with the title "Device and method for handling objects on a drilling rig" (attorney file number P / 11ST0412 / DE) from the same filing date. The content of the disclosure of the aforementioned applications is referred to in full in the context of the present application.
In Fig. 1 ist die Bohrvorrichtung in schräger Lage dargestellt. Von ihrem Platz aus wird mittels des Bohrstrangs (nicht näher dargestellt) ein Bohrkanal 5 vorgetrieben. Der Bohrstrang besteht im Wesentlichen aus einem Bohrwerkzeug bzw. Bohrkopf und einer Mehrzahl standardisierter Stangen oder Rohre, die miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Stangen ist so ausgebildet, daß geringe, gesteuerte Winkelabweichungen möglich sind. So kann mit einem solchen Bohrstrang eine Kurve gebohrt werden.In Fig. 1 the drilling device is shown in an inclined position. A drill channel 5 is driven from its place by means of the drill string (not shown in detail). The drill string essentially consists of a drilling tool or drill head and a plurality of standardized rods or pipes which are connected to one another. The connection of the rods is designed so that small, controlled angular deviations are possible. In this way, a curve can be drilled with such a drill string.
Der Bohrkanal 5 weist, von der Bohrstelle ausgehend, zunächst ein annähernd gerades Stück 5a auf, dessen Neigung der des Bohrmasts der Bohrvorrichtung 4 entspricht. In dieser Phase der Bohrung nähert sich der Bohrkanal 5 der La- gerstätte 1 an. Daher wird diese Phase auch Annäherungsphase genannt. Kurz vor Erreichen der Lagerstätte 1 wird eine geringfügige Richtungskorrektur vorgenommen, um die Lagerstätte 1 optimal zu treffen. Der Bohrkanal 5 wird dann noch ein beträchtliches Stück in die Lagerstätte 1 hineingetrieben. In diesem Teil 5b des Bohrkanals 5 wird dieser immer flacher, bis er nahezu die Horizontale erreicht. Es versteht sich, daß die Richtungsführung dieses Teils 5b des Bohrkanals 5 von der Geometrie und Lage der Lagerstätte 1 selbst abhängt. Es können auch lange horizontale oder auch anstei- gende Bohrstrecken zurückgelegt werden. Die Bohrphase innerhalb der Lagerstätte 1 wird auch Durchdringungsphase genannt.Starting from the drilling point, the drilling channel 5 initially has an approximately straight piece 5a, the inclination of which corresponds to that of the drilling mast of the drilling device 4. In this phase of the drilling, the drilling channel 5 approaches the deposit 1. This phase is therefore also called the approximation phase. Shortly before reaching deposit 1, a slight directional correction is made in order to optimally hit deposit 1. The drilling channel 5 is then driven a considerable distance into the deposit 1. In this part 5b of the drilling channel 5, it becomes flatter and flatter until it almost reaches the horizontal. It is understood that the direction of this part 5b of the drilling channel 5 depends on the geometry and location of the deposit 1 itself. Long horizontal or even increasing drilling distances can also be covered. The drilling phase within deposit 1 is also called the penetration phase.
Öl- und Gasfelder werden üblicherweise an mehreren Stellen möglichst vertikal angebohrt, um den Rohstoff an mehreren Stellen entnehmen zu können. Eine vertikale Bohrstelle kann nur ein geringes Teilvolumen der Lagerstätte erschließen. Durch eine horizontale Durchbohrung des Öl- felds ist mit einer Bohrung ein ungleich größeres Teilvolu- men erschließbar. Durch den motorischen Vortrieb des Bohrstrangs an der Bohrvorrichtung 4 können erheblich längere horizontale bzw. flach schräge Strecken zurückgelegt werden als ohne zusätzlichen Vortrieb. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer Bohrkampagne, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.Oil and gas fields are usually drilled vertically at several points so that the raw material can be extracted at several points. A vertical drilling site can only open up a small part of the deposit. By drilling the oil field horizontally, a much larger part of the volume can be accessed with one hole. Due to the motorized propulsion of the drill string on the drilling device 4, considerably longer horizontal or flat inclined distances can be covered than without additional propulsion. 2 shows a sectional view of a drilling campaign carried out according to a second embodiment of the present invention.
In der dargestellten Situation befindet sich eine La- gerstätte 1 in einer Tiefe T unter der Erdoberfläche 2. Auf der Erdoberfläche 2 ist, in horizontaler Richtung um einenIn the situation shown, there is a deposit 1 at a depth T below the earth's surface 2. On the earth's surface 2 is in the horizontal direction by one
Abstand L von der Lagerstätte entfernt, eine Bohrvorrich- tung 4 angeordnet. Im dargestellten Fall ist die Bohrvorrichtung 4 senkrecht gestellt, sie kann aber auch unter einem beliebigen Winkel schräg gestellt sein. Von der Bohrstelle aus wird mittels des Bohrstrangs (nicht gezeigt) ein Bohrkanal 5 vorgetrieben. In der dargestellten Situation beschreibt der Bohrkanal 5 in einem Bereich 5a einen weiten Bogen, bis er unter annähernd horizontalem Winkel auf die Lagerstätte 1 trifft. Die dar- gestellte Form des Bohrkanals 5 in dieser Annäherungsphase ist nur als Beispiel gedacht. Der Bohrkanal 5 kann in diesem Teil 5a auch zunächst gerade verlaufen und erst in beträchtlicher Tiefe zu der Lagerstätte 1 hin umschwenken. Der Weg des Bohrkanals 5 und der optimale Auftreffwinkel auf die Lagerstätte 1 ist von der Lage und Geometrie der Lagerstätte 1 abhängig.Distance L from the deposit, a drilling device device 4 arranged. In the illustrated case, the drilling device 4 is placed vertically, but it can also be inclined at any angle. A drill channel 5 is driven from the drill site by means of the drill string (not shown). In the situation shown, the drilling channel 5 describes a wide arc in a region 5a until it strikes the deposit 1 at an approximately horizontal angle. The illustrated shape of the drilling channel 5 in this approach phase is only intended as an example. In this part 5a, the drilling channel 5 can also initially run straight and only swivel to the deposit 1 at a considerable depth. The path of the drilling channel 5 and the optimal angle of incidence on the deposit 1 depends on the location and geometry of the deposit 1.
An den Teil 5a des Bohrkanals 5 schließt sich ein Teil 5b an, der die Lagerstätte 5 nahezu horizontal durch- dringt .Abhängig von der Geometrie der Lagerstätte 1 kann der Bohrkanal 5 in diesem Teil 5b mehrere Richtungsänderungen aufweisen und kann streckenweise horizontal, schräg nach unten oder schräg nach oben verlaufen. Nach Austritt aus der Lagerstätte verläuft der Bohrkanal 5 in einem sich an den Teil 5b anschließenden Teil 5c in weitem Bogen nach oben, bis er nahezu senkrecht wieder aus der Erdoberfläche 2 austritt. Diese Phase der Bohrung wird auch Anstiegsphase genannt. Auch in dieser Phase hängt der Verlauf des Bohrkanals 5 von den geologischen, geographischen und geopolitischen Gegebenheiten unter und über der Erdoberfläche 2 ab. Es sind ebenso kurvige wie gerade, horizontale, geneigte und vertikale Abschnitte möglich.A part 5b adjoins the part 5a of the drilling channel 5, which penetrates the deposit 5 almost horizontally. Depending on the geometry of the deposit 1, the drilling channel 5 in this part 5b can have several changes of direction and can be horizontal, obliquely downwards in places or run diagonally upwards. After exiting the deposit, the drilling channel 5 runs upwards in a part 5c adjoining the part 5b until it emerges from the surface 2 of the earth almost vertically. This phase of the drilling is also called the rising phase. In this phase too, the course of the drilling channel 5 depends on the geological, geographic and geopolitical conditions below and above from the earth's surface 2. Curvy as well as straight, horizontal, inclined and vertical sections are possible.
Der Bohrungsteil 5c kann beispielsweise als Aus- gleichsbohrung oder Meßbohrung bei die Förderung von Öl oder Gas aus der Lagerstätte 1 dienen.The borehole part 5c can serve, for example, as a compensating borehole or measuring borehole for the production of oil or gas from the deposit 1.
Bei geothermischen Projekten kann der Bohrungsteil 5a als Zulauf dienen, der Bohrungsteil 5b als Erhitzer und der Bohrungsteil 5c als Rücklauf, während zwischen den beiden Bohrlöchern oder an einem von beiden ein Kraftwerk angeordnet ist, das die gewonnene geothermische Energie umsetzt oder in ein Fernwärmenetz einspeist. Mit dieser neuartigen Technik entfällt die üblicherweise erforderliche zweite Bohrung, was die Nutzung der Lagerstätte vereinfacht und wirtschaftlicher macht. Der zusätzliche Vortrieb des Bohrstrangs an der Bohrvorrichtung 4 macht eine solche Bohrstreckenführung erst möglich. In geothermal projects, the borehole section 5a can serve as an inlet, the borehole section 5b as a heater and the borehole section 5c as a return line, while a power plant is arranged between the two boreholes or at one of the two, which converts the geothermal energy obtained or feeds it into a district heating network. This new technology eliminates the need for the second drilling, which simplifies the use of the deposit and makes it more economical. The additional advance of the drill string on the drilling device 4 makes such a drilling route guidance possible.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen von Tiefbohrungen in geologischen Schichten mittels einer Bohrvorrichtung, einem Bohrstrang und einem Bohrwerkzeug, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Anbohren der erdbodennahen Schicht unter einem von der Vertikalen abweichenden Winkel; Tiefbohren unter einem beliebigen Winkel bis zu einer Tiefe einer Lagerstätte; wenigstens teilweises Durchbohren der Lagerstätte in horizontaler Richtung oder unter einem im Wesentlichen flach ab- oder ansteigenden Winkel; und Erzeugen einer motorischen Kraft in der Bohrvorrich- tung in oder entgegen der Bohrrichtung derart, daß in jeder Phase der Bohrung ein geeigneter Anpreßdruck über den Bohrstrang auf das Bohrwerkzeug ausgeübt wird.1. A method for producing deep drilling in geological layers by means of a drilling device, a drill string and a drilling tool, the method comprising the steps of: drilling the layer near the ground at an angle deviating from the vertical; Deep drilling from any angle to the depth of a deposit; at least partially drilling the deposit in the horizontal direction or at a substantially flat descending or ascending angle; and generating a motor force in the drilling device in or against the drilling direction such that in each phase of the drilling a suitable contact pressure is exerted on the drilling tool via the drilling string.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefbohren unter im Wesentlichen dem gleichen Winkel erfolgt wie as Anbohren.2. The method according to claim 1, characterized in that the deep drilling is carried out at substantially the same angle as as drilling.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefbohren im Wesentlichen in vertikaler Richtung erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the deep drilling takes place essentially in the vertical direction.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstätte wenigstens bis zur Hälfte ihrer Ausdehnung in Bohrrichtung durchbohrt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the deposit is drilled through at least up to half of its extent in the drilling direction.
5. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstätte im wesentlichen vollständig durchbohrt wird. 5. The method according to claim 5, characterized in that the deposit is substantially completely pierced.
6. Verfahren zum Herstellen von Tiefbohrungen in geologischen Schichten mittels einer Bohrvorrichtung, einem Bohrstrang und einem Bohrwerkzeug, wobei das Verfahren wenigstens die Schritte aufweist: Anbohren der erdbodennahen Schicht unter einem belie- bigen Winkel; Tiefbohren unter einem beliebigen Winkel bis zu einer Tiefe einer Lagerstätte; Durchbohren der Lagerstätte in horizontaler Richtung oder unter einem im Wesentlichen flach ab- oder ansteigen- den Winkel; Steigbohren von der Lagerstätte aus nach oben unter einem beliebigen Winkel bis zum Erreichen des Erdbodenniveaus; und Erzeugen einer motorischen Kraft in der Bohrvorrich- tung in oder entgegen der Bohrrichtung so, daß in jeder Phase der Bohrung ein geeigneter Anpreßdruck über den Bohrstrang auf das Bohrwerkzeug ausgeübt wird.6. A method for producing deep boreholes in geological layers by means of a drilling device, a drill string and a drilling tool, the method comprising at least the following steps: drilling the layer close to the ground at any angle; Deep drilling from any angle to the depth of a deposit; Drilling through the deposit in a horizontal direction or at an angle that increases or decreases substantially flat; Drill upward from the deposit at any angle to ground level; and generating a motor force in the drilling device in or against the drilling direction so that in each phase of the drilling a suitable contact pressure is exerted on the drilling tool via the drilling string.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbohren in vertikaler Richtung erfolgt.7. The method according to claim 6, characterized in that the tapping takes place in the vertical direction.
8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefbohren unter im Wesentlichen dem gleichen Winkel erfolgt wie das Anbohren. 8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the deep drilling is carried out at substantially the same angle as the drilling.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefbohren unter einem im Wesentlichen anderen Winkel erfolgt als das Anbohren. 9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the deep drilling is carried out at a substantially different angle than the drilling.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigbohren so erfolgt, daß die Erdoberfläche in im Wesentlichen vertikaler Richtung erreicht wird. 10. The method according to any one of claims 6 to 9, characterized in that the rising drilling is carried out so that the surface of the earth is reached in a substantially vertical direction.
11. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrwinkel beim Durchbohren in Abhängigkeit vom Verlauf der Lagerstätte gewählt und/oder nachgeführt wird. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the drilling angle is selected and / or updated depending on the course of the deposit when drilling.
PCT/EP2005/000453 2004-01-28 2005-01-18 Method for the generation of deep-drillings in geological structures WO2005073508A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004004316.7 2004-01-28
DE200410004316 DE102004004316A1 (en) 2004-01-28 2004-01-28 Method of producing deep wells in geological structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005073508A1 true WO2005073508A1 (en) 2005-08-11

Family

ID=34745184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2005/000453 WO2005073508A1 (en) 2004-01-28 2005-01-18 Method for the generation of deep-drillings in geological structures

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102004004316A1 (en)
WO (1) WO2005073508A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008038391A1 (en) 2008-08-20 2010-02-25 Max Streicher Gmbh & Co. Kg Aa Drilling rig and assembly process for this
DE102008038456A1 (en) 2008-08-20 2010-02-25 Max Streicher Gmbh & Co. Kg Aa drilling rig
CN115879333A (en) * 2023-03-09 2023-03-31 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 Method for arranging geological exploration drill holes of linear directional drill

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2075185A (en) * 1935-06-27 1937-03-30 William A Eiler Portable drill mounting
US3907042A (en) * 1974-03-04 1975-09-23 Gardner Denver Co Traverse head for rotary drill rig
US3934649A (en) * 1974-07-25 1976-01-27 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Method for removal of methane from coalbeds
US3986557A (en) * 1975-06-06 1976-10-19 Atlantic Richfield Company Production of bitumen from tar sands
US4074774A (en) * 1975-05-19 1978-02-21 Brown Cicero C Drilling assembly
US4334580A (en) * 1980-03-24 1982-06-15 Geo Vann, Inc. Continuous borehole formed horizontally through a hydrocarbon producing formation
US4508172A (en) * 1983-05-09 1985-04-02 Texaco Inc. Tar sand production using thermal stimulation
US5094302A (en) * 1990-06-15 1992-03-10 Laibe Supply Corporation Drilling rig
EP1048820A2 (en) * 1999-04-29 2000-11-02 FlowTex Technologie GmbH & Co. KG Method for exploiting geothermal energy and heat exchanger apparatus therefor
US20020007971A1 (en) * 1998-12-18 2002-01-24 Beaufort Ronald E. Electro-hydraulically controlled tractor
US6422318B1 (en) * 1999-12-17 2002-07-23 Scioto County Regional Water District #1 Horizontal well system

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2075185A (en) * 1935-06-27 1937-03-30 William A Eiler Portable drill mounting
US3907042A (en) * 1974-03-04 1975-09-23 Gardner Denver Co Traverse head for rotary drill rig
US3934649A (en) * 1974-07-25 1976-01-27 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Method for removal of methane from coalbeds
US4074774A (en) * 1975-05-19 1978-02-21 Brown Cicero C Drilling assembly
US3986557A (en) * 1975-06-06 1976-10-19 Atlantic Richfield Company Production of bitumen from tar sands
US4334580A (en) * 1980-03-24 1982-06-15 Geo Vann, Inc. Continuous borehole formed horizontally through a hydrocarbon producing formation
US4508172A (en) * 1983-05-09 1985-04-02 Texaco Inc. Tar sand production using thermal stimulation
US5094302A (en) * 1990-06-15 1992-03-10 Laibe Supply Corporation Drilling rig
US20020007971A1 (en) * 1998-12-18 2002-01-24 Beaufort Ronald E. Electro-hydraulically controlled tractor
EP1048820A2 (en) * 1999-04-29 2000-11-02 FlowTex Technologie GmbH & Co. KG Method for exploiting geothermal energy and heat exchanger apparatus therefor
US6422318B1 (en) * 1999-12-17 2002-07-23 Scioto County Regional Water District #1 Horizontal well system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008038391A1 (en) 2008-08-20 2010-02-25 Max Streicher Gmbh & Co. Kg Aa Drilling rig and assembly process for this
DE102008038456A1 (en) 2008-08-20 2010-02-25 Max Streicher Gmbh & Co. Kg Aa drilling rig
CN115879333A (en) * 2023-03-09 2023-03-31 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 Method for arranging geological exploration drill holes of linear directional drill

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004004316A1 (en) 2005-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2913570C2 (en) Offshore platform and procedure for setting up an offshore platform
EP2728104B1 (en) Method for producing a horizontally drilled bore hole in the ground and horizontal drilling device
EP2322724B1 (en) Submarine drilling assembly and method for inserting a tubular foundation element into the sea floor
WO2005073495A1 (en) Device for the production of deep drilling in geological structures
DE3606082C2 (en)
DE2144570B2 (en) Platform for deep drilling and production work as well as procedures for guiding standpipes along the platform
EP0900319B1 (en) Process and device for separation of pipes or columns fixed in the ground
DE102014002968A1 (en) Drilling device for creating a bore and system for positioning the drilling device
WO2005073471A1 (en) Foundation construction for a deep-drilling platform
WO2005073508A1 (en) Method for the generation of deep-drillings in geological structures
EP2553203B1 (en) Horizontal drilling device
EP2245256B1 (en) Method and device for creating a deep borehole
EP4018067A1 (en) Method for producing a geothermal heat collector, drill for producing a geothermal heat collector, and geothermal heat collector
DE102009036325A1 (en) Mounting device for a geothermal probe
DE10159712A1 (en) Method and device for making earth bores
DE102009036324A1 (en) Geothermal probe mounting device
AT522581A4 (en) Method for the production of a geothermal collector, drilling machine for the production of a geothermal collector and geothermal collector
EP4013949B1 (en) Underground drilling rig and method for erecting same
WO2010017830A1 (en) Drilling rig for deep well drilling
DE102004019426B3 (en) Horizontal drilling system has drilling mast longitudinally movable/tilt-adjustable on crawler vehicle or base plate with parallel longitudinal supports, rigidly connecting cross-supports, carriage(s) movably mounted on supports
EP3029260B1 (en) Soil drilling device
EP3029263B1 (en) Horizontal ground drilling device
DE102018006693A1 (en) Hybrid coaxial geothermal ramming probe (made of metal and HDPE)
DE2033477C (en) Methods and devices for taking soil samples for geological purposes
CH402749A (en) Method and device for producing drill slots

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase