[0001] Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung mit einem Antrieb, welcher zum drehenden
Antreiben von Bohrgestängeelementen ausgebildet und entlang einer Führung, insbesondere
eines Mastes, linear verstellbar ist, einer Stelleinrichtung zum linearen Verstellen
des Bohrantriebs, einer Aufnahme zum Aufnehmen und Halten mindestens eines ersten
Bohrgestängeelementes mit einem ersten Gewindebereich, einer an dem Bohrantrieb angeordneten
Spanneinrichtung zum Halten mindestens eines zweiten Bohrgestängeelementes mit einem
zweiten Gewindebereich, welches passend mit dem ersten Gewindeelement verschraubbar
ist, und einer Steuereinheit, durch welche der Bohrantrieb und die Stelleinrichtung
zum Verschrauben des ersten Gewindebereichs und des zweiten Gewindebereichs betätigbar
sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Verschrauben von Bohrgestängeelementen
mit einer Bohrvorrichtung, mit einem Bohrantrieb, welcher Bohrgestängeelemente drehend
antreibt und entlang einer Führung, insbesondere einem Mast, linear verfahren wird,
einer Stelleinrichtung zum linearen Verstellen des Bohrantriebes, einer Aufnahme,
welche mindestens ein erstes Bohrgestängeelement mit einem ersten Gewindebereich aufnimmt
und hält, einer an dem Bohrantrieb angeordneten Spanneinrichtung, welche mindestens
ein zweites Bohrgestängeelement mit einem zweiten Gewindebereich hält, wobei das zweite
Bohrgestängeelement durch den Bohrantrieb zum Verschrauben gedreht wird, und einer
Steuereinheit, durch welche der Bohrantrieb und die Stelleinrichtung gesteuert betätigt
werden, wobei der erste Gewindebereich und der zweite Gewindebereich verschraubt werden,
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
[0003] Zum Erstellen von Bohrungen mit einer größeren Bohrtiefe ist es erforderlich, das
Bohrgestänge aus mehreren Bohrgestängeelementen zusammenzusetzen. Dabei entspricht
die Länge eines Bohrgestängeelementes etwa der Höhe eines Mastes der Bohrvorrichtung.
Mittels eines Bohrantriebes wird zunächst ein erstes Bohrgestängeelement gespannt
und drehend in den Boden eingebracht. Anschließend wird der Bohrantrieb, welcher auch
als Kraftdrehkopf bezeichnet werden kann, rückgestellt und mit einem neuen Bohrgestängeelement
versehen. Dieses weist an seiner Unterseite einen Gewindebereich auf, welcher passend
in einen zugehörigen Gewindebereich am Ende des bereits abgebohrten Bohrgestängeelementes
geschraubt werden kann. Anschließend kann ein weiterer Bohrschritt durchgeführt werden.
Beim Erstellen etwa einer Wasser-, Gas- oder Ölbohrung mit relativ großen Bohrtiefen
kann es erforderlich sein, eine Vielzahl von Bohrgestängeelementen so zusammenzusetzen.
In umgekehrter Weise können die Bohrgestängeelemente nach Durchführen der Bohrung
auch wieder aus dem Boden gezogen und die Schraubverbindungen gelöst werden.
[0004] Bei einem Zusammenfügen von zwei Bohrgestängeelementen durch Verschrauben erzeugt
der Bohrantrieb die Drehbewegung zum Verschrauben. Gleichzeitig ist der Bohrantrieb
entsprechend axial nachzuführen. Aus der
US 2008/0093088 A1 ist es bekannt, eine Vorschubbewegung des Bohrantriebes beim Verschrauben abhängig
von der Drehgeschwindigkeit und einer Gewindesteigung zu bestimmen. Allerdings ist
es bei einem Verschrauben von Bohrgestängeelementen nicht immer eindeutig, wann das
Schraubgewinde greift. So können beispielsweise zu Beginn einer Verschraubungsbewegung
Leerdrehungen auftreten, bei welchen die beiden gegenüberliegenden Gewindebereiche
noch nicht greifen und somit auch keine Axialbewegung auftritt. Wird der Bohrantrieb
bereits bei den Leerdrehungen axial verfahren, kann es zu Überbelastungen an den Gewindegängen
und zu einem erhöhten Reibungsverschleiß sowie zu einem erhöhten Kraftaufwand beim
Verschrauben kommen. Entsprechende Belastungen treten auch dann auf, wenn Gewinde
vorzeitig greifen, so dass der Bohrantrieb der tatsächlichen Verschraubungsbewegung
nacheilt.
[0005] Zur Vermeidung von Überbelastungen lehrt die
US 2008/0093088 A1, eine Seilaufhängung des Bohrgestänges mit dem Bohrantrieb vorzusehen und die Aufhängelast
zu messen. Bei Überschreiten vorgegebener Grenzlasten wird dann die Drehgeschwindigkeit
des Bohrantriebes entsprechend geändert, bis die Grenzlast wieder unterschritten wird.
Für einen praktischen Betrieb, bei welchen Bohrgestängeelemente mit verschmutzten
Gewindebereichen oder bei gebrauchten Bohrgestängeelementen verformte Gewindebereiche
vorhanden sind, sind die Grenzlasten relativ hoch anzusetzen. Damit sind auch bei
diesen bekannten automatischen Verschraubungsverfahren die Belastungen und Beanspruchungen
der Gewinde relativ hoch. Dies hat einen erhöhten Verschleiß und eine reduzierte Lebensdauer
der Bohrgestängeelemente zur Folge.
[0006] Ein ähnliches Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Verschrauben von Bohrgestängeelementen
geht aus der
WO 2013/081467 A1 hervor. Auch bei diesem bekannten Verfahren wird eine axiale Gewichtskraft und damit
eine axiale Belastung erfasst und zum Steuern der Verschraubbewegung herangezogen.
[0007] Aus der
US 5,321,506 ist weiterhin ein Verfahren zum Vormontieren von Bohrgestängeelementen bekannt, bei
welchen eine Gewindemuffe auf einen Gewindebereich eines Bohrgestängeelementes aufgeschraubt
wird. Die Verschraubbewegung wird jedoch nicht an einer Bohrvorrichtung durchgeführt,
sondern in einer Montagevorrichtung in einer horizontalen Position. Hierbei kann eine
Positionsmessung unter Verwendung einer Kamera und eines Videoprozessors erfolgen.
[0008] Aus der
US 6,186,248 B1 und der
DE 201 2013 001 608 U1 sind Bohrvorrichtungen mit Steuereinheiten bekannt, mit welchen im Bohrbetrieb Drehzahl
und Auflastkraft auf dem Bohrstrang gesteuert werden können.
[0009] Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung und ein Verfahren zum Verschrauben von Bohrgestängeelementen
anzugeben, mit welchen eine Schraubverbindung zwischen Bohrgestängeelementen effizient
und besonders schonend geschlossen oder gelöst werden können.
[0010] Die Aufgabe wird zum einen durch eine Bohrvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0011] Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Wegmesseinrichtung
vorgesehen ist, durch welche ein Verstellweg des Bohrantriebs entlang einer Führung
als Ist-Wert erfassbar ist, dass durch die Steuereinrichtung eine Drehzahl des Bohrantriebs
beim Verschrauben erfassbar und unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Gewindekonstanten
ein Verstellweg als Soll-Wert ermittelbar ist, dass durch die Steuereinheit ein Vergleich
von Soll-Wert und Ist-Wert durchführbar und ein Differenzwert ermittelbar ist und
dass der Bohrantrieb und/oder die Stelleinrichtung durch die Steuereinheit entsprechend
dem ermittelten Differenzwert verstellbar ist.
[0012] Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, eine Steuerung einer Verschraubbewegung
basierend auf einem Verstellweg beim Verschrauben durchzuführen. Dabei wird einerseits
ein theoretischer Verstellweg abhängig von der Drehzahl des Bohrantriebes, also insbesondere
der Anzahl von Umdrehungen beim Verschrauben, und einer vorgegebenen Gewindekonstanten
ermittelt. Es kann so ermittelt werden, welchen theoretischen Verstellweg der Bohrantrieb
durchzuführen hat, um exakt dem axialen Vorschub beim Verschrauben zu folgen. Dieser
errechnete Verstellweg wird als ein Soll-Wert in einer Steuereinheit hinterlegt. Gleichzeitig
wird über eine Wegmesseinrichtung der tatsächliche Verfahrweg des Bohrantriebs beim
Verschrauben als Ist-Wert erfasst. In der Steuereinheit erfolgt ein Vergleich von
Soll-Wert und Ist-Wert, wobei sich gegebenenfalls ein Differenzwert ergibt. Abhängig
von diesem Differenzwert kann dann eine Nachstellung des Bohrantriebes und/oder der
Stelleinrichtung erfolgen, bis der Ist-Wert dem Soll-Wert angenähert ist oder diesem
entspricht.
[0013] Auf diese Weise kann ein schonendes Verschrauben, also ein Schließen oder Lösen einer
Schraubverbindung, erreicht werden, ohne dass übermäßige axiale Kräfte auf die empfindlichen
Gewindegänge der Gewindebereiche der Bohrgestängeelemente ausgeübt werden. Hierdurch
werden der Reibungsverschleiß vermindert, Beschädigungen vermieden und die Lebenszeit
der Bohrgestängeelemente erhöht. Insgesamt wird auch ein schonender und energiesparender
Betrieb der Bohrvorrichtung beim Verschrauben erreicht.
[0014] Die Bohrvorrichtung kann eine stationäre Bohranlage oder ein mobiles Bohrgerät auf
einem Trägerfahrzeug sein.
[0015] Grundsätzlich kann als Stelleinrichtung zum Verfahren des Bohrantriebes jede geeignete
Einrichtung eingesetzt werden, etwa Ketten- oder Spindelantriebe. Besonders bevorzugt
ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass die Stelleinrichtung mindestens
einen Stellzylinder und/oder eine Seilwinde aufweist. Der eine oder mehrere Stellzylinder
können insbesondere Hydraulikzylinder sein, welche am Mast zum Verfahren des Bohrantriebes
angeordnet sind.
[0016] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Gewindekonstante
eine Gewindesteigung oder eine Ganghöhe umfasst. Mit einem derartigen Gewindewert
kann ermittelt werden, welche Axialverschiebung sich bei einer einzelnen Umdrehung
ergibt. Abhängig von der Drehzahl oder der Drehgeschwindigkeit in einer vorgegebenen
Zeitspanne kann so ohne weiteres ein axialer Verstellweg berechnet werden.
[0017] Eine vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung besteht darin, dass
die Steuereinheit eine Eingabestation zum Eingeben von Daten, insbesondere der Gewindekonstanten,
aufweist. Die Eingabestation kann eine übliche Mensch-Maschine-Schnittstelle aufweisen,
insbesondere ein Eingabeterminal oder einen Touchscreen.
[0018] Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die Eingabestation ein Display aufweist,
an welchem mögliche Gewindekonstanten anzeigbar sind. Dabei können die für Bohrgestänge
üblichen Gewindearten und Gewindegrößen in der Steuereinheit in einem entsprechenden
Datenspeicher hinterlegt sein. Diese Möglichkeiten können an dem Display angezeigt
werden, so dass ein Bediener lediglich eine Auswahl zu den möglichen Gewindekonstanten
treffen muss.
[0019] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kann darin gesehen werden, dass
eine Einrichtung zum automatischen Erfassen der Gewindekonstanten vorgesehen ist.
Hierzu kann beispielsweise an dem Bohrgestängeelement ein abfragbarer Datenspeicher,
etwa ein RFID-Chip, vorgesehen sein, welcher über eine entsprechende Abfrageeinrichtung
an der Bohrvorrichtung ausgelesen wird. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Kamerasystem
vorgesehen sein, welches einen Gewindebereich erfasst und die entsprechende Gewindekonstante
ermittelt.
[0020] Über die Eingabestation können auch beliebigerweise andere Daten, etwa Betriebsdaten
wie Vortrieb und Bohrgeschwindigkeit etc., eingegeben werden.
[0021] Grundsätzlich ist es weiterhin-möglich, dass die Bohrvorrichtung beim Verschrauben
auch eine Überlastsicherung aufweist, wobei eine Axiallast an dem Bohrantrieb oder
der Stelleinrichtung erfasst wird. Bei Überschreiten der Grenzlast kann der Verschraubvorgang
verlangsamt oder vorzugsweise abgebrochen werden. Die Erfassung einer Last stellt
somit eine Sicherheitsmaßnahme dar, welche jedoch nicht zur Regelung des Verschraubvorganges
herangezogen wird.
[0022] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Wegmesseinrichtung
vorgesehen ist, mit welcher ein Verstellweg des Bohrantriebs entlang der Führung beim
Verschrauben als Ist-Wert erfasst wird, dass durch die Steuereinheit eine Drehzahl
des Bohrantriebs beim Verschrauben erfasst wird und unter Berücksichtigung einer vorgegebenen
Gewindekonstanten ein Verstellweg als Soll-Wert ermittelt wird, dass durch die Steuereinheit
der Soll-Wert mit dem Ist-Wert verglichen wird und ein Differenzwert ermittelt wird
und dass der Bohrantrieb und/oder die Stelleinrichtung durch die Steuereinheit entsprechend
dem ermittelten Differenzwert verstellt wird.
[0023] Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere mit der zuvor beschriebenen Bohrvorrichtung
ausgeführt. Es können dabei die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden.
[0024] Eine bevorzugte Verfahrensvariante der Erfindung besteht darin, dass eine Drehgeschwindigkeit,
eine Drehrichtung und/oder eine Drehzahl des Bohrantriebes verstellt wird, bis der
Ist-Wert einem Soll-Wert entspricht. Damit wird bei der Regelung des Verschraubvorganges
maßgeblich der Bohrantrieb gesteuert und in seinem Betrieb verändert.
[0025] Alternativ oder ergänzend ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
dass die Stelleinrichtung entlang der Führung linear verfahren wird, bis der Ist-Wert
dem Soll-Wert entspricht. Damit wird durch die Regelung die Stelleinrichtung, also
insbesondere der oder die Hydraulikzylinder oder eine Vorschubwinde für den Bohrantrieb
beeinflusst.
[0026] Grundsätzlich kann das Verfahren mit unterschiedlichen Zielsetzungen durchgeführt
werden, so etwa um ein möglichst schnelles Verschrauben der Bohrgestänge zu erzielen.
Hierdurch kann ein besonders effizienter Bohrbetrieb erreicht werden. Eine vorteilhafte
Verfahrensvariante besteht nach der Erfindung darin, dass der Bohrantrieb und die
Stelleinrichtung so aufeinander abgestimmt betätigt werden, dass an den Gewindebereichen
eine geringe Belastung und/oder Reibung auftritt. Hierdurch kann ein besonders gewindeschonender
Betrieb erreicht werden. Dies ist energiesparend und erhöht insgesamt die Lebensdauer
der Bohrgestängeelemente.
[0027] Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen,
dass das Verschrauben ein Schließen und/oder Lösen einer Gewindeverbindung zwischen
dem ersten Gewindebereich und dem zweiten Gewindebereich umfasst. Damit kann das erfindungsgemäße
Verfahren sowohl bei einem Einschrauben sowie bei einem Aufschrauben zwischen den
Bohrgestängeelementen zum Einsatz kommen.
[0028] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter
beschrieben, welches nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungsfiguren weiter
beschrieben ist. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung und
- Fig. 2
- eine vergrößerte Detailansicht einer Eingabestation der Bohrvorrichtung von Fig. 1.
[0029] Eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 10 weist gemäß Fig. 1 ein Trägerfahrzeug 11
auf, an dessen Heckbereich ein vertikal aufstellbarer Mast 14 vorgesehen ist. An seiner
vom Trägerfahrzeug 11 abgewandten freien Seite weist der Mast 14 eine lineare Führung
16 auf, entlang welcher ein Schlitten 15 mit einem Bohrantrieb 12 angeordnet ist.
Der Schlitten 15 ist mittels einer Stelleinrichtung 30 entlang der Führung 16 des
Mastes 14 linear verfahrbar. Hierzu weist die Stelleinrichtung 30 eine Seilwinde 32
für ein Seil 34 auf. Das Seil 34 ist von der Seilwinde 32 am Trägerfahrzeug 11 über
eine Umlenkrolle 36 am Kopf des Mastes 14 bis zu dem Schlitten 15 geführt.
[0030] An einem unteren Endbereich des Mastes 14 ist eine Aufnahme 20 mit einem Spannzylinder
vorgesehen, durch welchen ein nicht dargestelltes, teilweise in den Boden abgebohrtes
erstes Bohrgestängeelement axial und drehfest gehalten und gespannt werden kann. Weiterhin
ist an dem Bohrantrieb 12 in bekannter Weise eine Spanneinrichtung 13, insbesondere
ein Spannfutter, vorgesehen, an welchem ein weiteres zweites Bohrgestängeelement drehfest
am Bohrantrieb 12 gehalten und gespannt ist. An den jeweiligen freien Endbereichen
der rohr- oder stangenförmigen Bohrgestängeelemente sind zueinander passende Gewindebereiche
vorgesehen, mit welchen die Bohrgestängeelemente miteinander verbunden werden können.
[0031] Zum Verschrauben der ersten und zweiten Bohrgestängeelemente ist eine Steuereinheit
50 vorzugsweise am Heckbereich des Trägerfahrzeuges 11 angeordnet. Die Steuereinheit
50 ist teilweise vergrößert in Fig. 2 dargestellt, wobei diese eine Eingabestation
52 mit einem Display 54 aufweist.
[0032] Zunächst wird mit der Steuereinheit 50 das am Bohrantrieb12 eingespannte Bohrgestängeelement
nach unten bis zum Kontakt mit dem eingespannten ersten Bohrgestängeelement in der
Aufnahme 20 verfahren. Hierbei werden die beiden gegenüberliegenden Gewindebereiche
an den Bohrgestängeelementen miteinander in Kontakt gebracht. Durch die Steuereinheit
50 wird das obere zweite Bohrgestängeelement in Drehung versetzt, wobei der Gewindebereich
des zweiten Bohrgestängeelementes in den passenden Gewindebereich des unteren ersten
Bohrgestängeelementes eingeschraubt wird. Abhängig von einer bekannten Gewindekonstanten,
welche über den Bediener mittels der Eingabestation 52 oder automatisch in die Steuereinheit
50 eingegeben worden ist, wird von der Steuereinheit die Drehzahl des Bohrantriebes
12 beim Verschrauben gemessen und hierdurch ein axialer Verstellweg des Bohrantriebs
12 rechnerisch ermittelt.
[0033] Gleichzeitig wird bei der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung über eine nicht näher
dargestellte Wegmesseinrichtung, welche am Mast 14 angebracht ist, beim Verschrauben
der tatsächliche Verstellweg des Bohrantriebs 12 entlang der Führung 16 als Ist-Wert
gemessen. In der Steuereinheit 50 erfolgt ein Vergleich des gemessenen Ist-Wertes
mit dem Soll-Wert, wobei gegebenenfalls ein Differenzwert ermittelt wird. Entsprechend
einem ermittelten Differenzwert kann durch die Steuereinheit 50 der Bohrantrieb 12,
also insbesondere eine Drehgeschwindigkeit oder eine Drehzahl des Bohrantriebes 12,
oder die Stelleinrichtung 30, insbesondere die Seilwinde 32, verstellt und damit gesteuert
werden. Es versteht sich, dass das Errechnen des SollWertes, das Erfassen des Ist-Wertes
sowie das Ermitteln des Differenzwertes innerhalb von differenziell kleinen Zeiteinheiten
erfolgen kann, so dass vorzugsweise eine ständige und damit sehr exakte und auch verschleißschonende
Verschraubbewereicht werden kann. In entsprechender Weise erfolgt die Steuerung auch
bei einem Lösen der Schraubverbindung zwischen den zwei Gestängeelementen.
1. Bohrvorrichtung mit
- einem Bohrantrieb (12), welcher zum drehenden Antreiben von Bohrgestängeelementen
ausgebildet und entlang einer Führung (16), insbesondere eines Mastes (14), linear
verstellbar ist,
- einer Stelleinrichtung (30) zum linearen Verstellen des Bohrantriebs (12),
- einer Aufnahme (20) zum Aufnehmen und Halten mindestens eines ersten Bohrgestängeelementes
mit einem ersten Gewindebereich,
- einer an dem Bohrantrieb (12) angeordneten Spanneinrichtung (13) zum Halten mindestens
eines zweiten Bohrgestängeelementes mit einem zweiten Gewindebereich, welches passend
mit dem ersten Gewindebereich verschraubbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass eine Steuereinheit (50) vorgesehen ist, durch welche der Bohrantrieb (12) und die
Stelleinrichtung (30) zum Verschrauben des ersten Gewindebereichs und des zweiten
Gewindebereichs betätigbar sind und in welcher eine Gewindekonstante vorgebbar ist,
- dass eine Wegmesseinrichtung vorgesehen ist, durch welche beim Verschrauben ein Verstellweg
des Bohrantriebs (12) entlang der Führung (16) als Ist-Wert erfassbar ist,
- dass durch die Steuereinheit (50) eine Drehzahl des Bohrantriebs (12) beim Verschrauben
erfassbar und unter Berücksichtigung der vorgegebenen Gewindekonstanten ein Verstellweg
als Soll-Wert ermittelbar ist,
- dass durch die Steuereinheit (50) ein Vergleich von Soll-Wert und Ist-Wert durchführbar
und ein Differenzwert ermittelbar ist und
- dass der Bohrantrieb (12) und/oder die Stelleinrichtung (30) durch die Steuereinheit (50)
entsprechend dem ermittelten Differenzwert verstellbar ist.
2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stelleinrichtung (30) mindestens einen Stellzylinder und/oder eine Seilwinde
(32) aufweist.
3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gewindekonstante eine Gewindesteigung oder eine Ganghöhe umfasst.
4. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (50) eine Eingabestation (52) zum Eingeben von Daten, insbesondere
der Gewindekonstanten, aufweist.
5. Bohrvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Eingabestation (50) ein Display (54) aufweist, an welchem mögliche Gewindekonstanten
anzeigbar sind.
6. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Einrichtung zum automatischen Erfassen der Gewindekonstanten vorgesehen ist.
7. Verfahren zum Verschrauben von Bohrgestängeelementen mit einer Bohrvorrichtung (10),
insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit
- einem Bohrantrieb (12), welcher Bohrgestängeelemente drehend antreibt und entlang
einer Führung (16), insbesondere einem Mast (14), linear verfahren wird,
- einer Stelleinrichtung (30) zum linearen Verstellen des Bohrantriebes (12),
- einer Aufnahme (20), welche mindestens ein erstes Bohrgestängeelement mit einem
ersten Gewindebereich aufnimmt und hält, und
- einer an dem Bohrantrieb (12) angeordneten Spanneinrichtung (13), welche mindestens
ein zweites Bohrgestängeelement mit einem zweiten Gewindebereich hält, wobei das zweite
Bohrgestängeelement durch den Bohrantrieb (12) zum Verschrauben gedreht wird,
dadurch gekennzeichnet,
- dass eine Steuereinheit (50) vorgesehen ist, durch welche der Bohrantrieb (12) und die
Stelleinrichtung (30) gesteuert betätigt werden, wobei der erste Gewindebereich und
der zweite Gewindebereich verschraubt werden,
- dass eine Wegmesseinrichtung vorgesehen ist, mit welcher ein Verstellweg des Bohrantriebs
(12) entlang der Führung beim Verschrauben als Ist-Wert erfasst wird,
- dass durch die Steuereinheit (50) eine Drehzahl des Bohrantriebs (12) beim Verschrauben
erfasst wird und unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Gewindekonstanten ein Verstellweg
als Soll-Wert ermittelt wird,
- dass durch die Steuereinheit (50) der Soll-Wert mit dem Ist-Wert verglichen wird und ein
Differenzwert ermittelt wird und
- dass der Bohrantrieb (12) und/oder die Stelleinrichtung (30) durch die Steuereinheit (50)
entsprechend dem ermittelten Differenzwert verstellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Drehgeschwindigkeit, eine Drehrichtung und/oder eine Drehzahl des Bohrantriebes
(12) verstellt wird, bis der Ist-Wert einem Soll-Wert entspricht.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stelleinrichtung (30) entlang der Führung (16) linear verfahren wird, bis der
Ist-Wert dem Soll-Wert entspricht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bohrantrieb (12) und die Stelleinrichtung (30) so aufeinander abgestimmt betätigt
werden, dass an den Gewindebereichen eine geringe Belastung und/oder Reibung auftritt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verschrauben ein Schließen und/oder Lösen einer Gewindeverbindung zwischen dem
ersten Gewindebereich und dem zweiten Gewindebereich umfasst.
1. Drilling device having
- a drill drive (12) which is designed for driving drill rod elements in a rotating
manner and is linearly adjustable along a guide (16), in particular a mast (14),
- a positioning means (30) for linear adjustment of the drill drive (12),
- a receiving part (20) for receiving and holding at least a first drill rod element
with a first thread region,
- a clamping means (13) which is arranged on the drill drive (12) for holding at least
a second drill rod element with a second thread region which can be screwed so as
to fit to the first thread region,
characterized in that
- a control unit (50) is provided, by which the drill drive (12) and the positioning
means (30) can be actuated in order to screw together the first thread region and
the second thread region and in which a thread constant can be predetermined.
- a distance measuring means is provided, by which an adjustment distance of the drill
drive (12) along the guide (16) can be detected as an actual value during screwing,
- in that by the control unit (50) a revolution speed of the drill drive (12) during screwing
can be detected and, on taking account of the predetermined thread constants, an adjustment
distance can be determined as a nominal value,
- in that by the control unit (50) a comparison of nominal value and actual value can be carried
out and a difference value can be determined and
- in that the drill drive (12) and/or the positioning means (30) can be adjusted by the control
unit (50) according to the difference value determined.
2. Drilling device according to claim 1,
characterized in that
the positioning means (30) has at least one positioning cylinder and/or a rope winch
(32).
3. Drilling device according to claim 1 or 2,
characterized in that
the thread constant comprises a thread pitch or a lead.
4. Drilling device according to any one of claims 1 to 3,
characterized in that
the control unit (50) has an input station (52) for the input of data, in particular
the thread constants.
5. Drilling device according to claim 4,
characterized in that
the input station (50) has a display (54), on which possible thread constants can
be shown.
6. Drilling device according to any one of claims 1 to 5,
characterized in that
a means for automatic detection of the thread constants is provided.
7. Method for screwing drill rod elements by means of a drilling device (10), in particular
according to any one of claims 1 to 6, having
- a drill drive (12) which drives drill rod elements in a rotating manner and is displaced
linearly along a guide (16), in particular a mast (14),
- a positioning means (30) for linear adjustment of the drill drive (12),
- a receiving part (20) which receives and holds at least a first drill rod element
with a first thread region, and
- a clamping means (13) which is arranged on the drill drive (12) and holds at least
a second drill rod element with a second thread region, wherein, for screwing, the
second drill rod element is rotated by the drill drive (12),
characterized in that
- a control unit (50) is provided, by which the drill drive (12) and the positioning
means (30) are actuated in a controlled manner, wherein the first thread region and
the second thread region are screwed together,
- a distance measuring means is provided, by means of which an adjustment distance
of the drill drive (12) along the guide during screwing is detected as an actual value,
- in that by the control unit (50) a revolution speed of the drill drive (12) during screwing
is detected and, on taking account of a predetermined thread constant, an adjustment
distance is determined as a nominal value,
- in that by the control unit (50) the nominal value is compared with the actual value and
a difference value is determined and
- in that the drill drive (12) and/or the positioning means (30) is adjusted by the control
unit (50) according to the difference value determined.
8. Method according to claim 7,
characterized in that
a rotational speed, a direction of rotation and/or a revolution speed of the drill
drive (12) is adjusted until the actual value corresponds to a nominal value.
9. Method according to claim 7 or 8,
characterized in that
the positioning means (30) is displaced linearly along the guide (16) until the actual
value corresponds to the nominal value.
10. Method according to any one of claims 7 to 9,
characterized in that
the drill drive (12) and the positioning means (30) are actuated in a coordinated
manner such that on the thread regions little load and/or friction occurs.
11. Method according to any one of claims 7 to 10,
characterized in that
the screwing comprises an establishment and/or release of a threaded connection between
the first thread region and the second thread region.
1. Dispositif de forage avec
- un entraînement de forage (12), lequel est réalisé pour l'entraînement rotatif d'éléments
de tiges de forage et déplaçable linéairement le long d'un guide (16), en particulier
d'un mât (14),
- un dispositif de réglage (30) pour le déplacement linéaire de l'entraînement de
forage (12),
- un logement (20) pour le logement et le maintien d'au moins un premier élément de
tiges de forage avec une première zone de filetage,
- un dispositif de serrage (13) agencé au niveau de l'entraînement de forage (12)
pour le maintien d'au moins un second élément de tiges de forage avec une seconde
zone de filetage, lequel est vissable de manière adaptée avec la première zone de
filetage, caractérisé en ce
- qu'une unité de commande (50) est prévue, par laquelle l'entraînement de forage (12)
et le dispositif de réglage (30) sont actionnables pour le vissage de la première
zone de filetage et de la seconde zone de filetage et dans laquelle une constante
de filetage peut être prédéfinie,
- qu'un dispositif de mesure de trajet est prévu, par lequel lors du vissage, un trajet
de déplacement de l'entraînement de forage (12) le long du guide (16) est détectable
en tant que valeur réelle,
- qu'un nombre de tours par minute de l'entraînement de forage (12) peut être détecté par
l'unité de commande (50) lors du vissage et un trajet de déplacement peut être déterminé
en tant que valeur de consigne en tenant compte de constantes de filetage prédéfinies,
- qu'une comparaison de la valeur de consigne et de la valeur réelle peut être effectuée
et une valeur de différence peut être déterminée par l'unité de commande (50) et
- que l'entraînement de forage (12) et/ou le dispositif de réglage (30) peut être déplacé
par le biais de l'unité de commande (50) conformément à la valeur de différence déterminée.
2. Dispositif de forage selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que le dispositif de réglage (30) présente au moins un vérin de réglage et/ou un treuil
(32).
3. Dispositif de forage selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce
que la constante de filetage est un pas de filetage ou une hauteur de pas.
4. Dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce
que l'unité de commande (50) présente une station de saisie (52) pour la saisie de données,
en particulier des constantes de filetage.
5. Dispositif de forage selon la revendication 4,
caractérisé en ce
que la station de saisie (50) présente un écran (54), sur lequel des constantes de filetage
possibles sont affichables.
6. Dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce
qu'un dispositif de saisie automatique des constantes de filetage est prévu.
7. Procédé de vissage d'éléments de tiges de forage avec un dispositif de forage (10),
en particulier selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, avec
- un entraînement de forage (12), lequel entraîne en rotation des éléments de tiges
de forage et est déplacé linéairement le long d'un guide (16), en particulier d'un
mât (14),
- un dispositif de réglage (30) pour le déplacement linéaire de l'entraînement de
forage (12),
- un logement (20), lequel loge et maintient au moins un premier élément de tiges
de forage avec une première zone de filetage, et
- un dispositif de serrage (13) agencé au niveau de l'entraînement de forage (12),
lequel maintient au moins un second élément de tiges de forage avec une seconde zone
de filetage, dans lequel le second élément de tiges de forage est tourné par l'entraînement
de forage (12) pour le vissage,
caractérisé en ce
- qu'une unité de commande (50) est prévue, par laquelle l'entraînement de forage (12)
et le dispositif de réglage (30) sont actionnés de manière commandée, la première
zone de filetage et la seconde zone de filetage étant vissées,
- qu'un dispositif de mesure de trajet est prévu, avec lequel un trajet de déplacement
de l'entraînement de forage (12) le long du guide est détecté lors du vissage en tant
que valeur réelle,
- qu'un nombre de tours par minute de l'entraînement de forage (12) est détecté par l'unité
de commande (50) lors du vissage et un trajet de déplacement est déterminé en tant
que valeur de consigne en tenant compte d'une constante de filetage prédéfinie,
- que la valeur de consigne est comparée avec la valeur réelle et une valeur de différence
est déterminée par l'unité de commande (50) et
- que l'entraînement de forage (12) et/ou le dispositif de réglage (30) est déplacé par
le biais de l'unité de commande (50) conformément à la valeur de différence déterminée.
8. Procédé selon la revendication 7,
caractérisé en ce
qu'une vitesse de rotation, un sens de rotation et/ou un nombre de tours par minute de
l'entraînement de forage (12) est modifié, jusqu'à ce que la valeur réelle corresponde
à une valeur de consigne.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8,
caractérisé en ce
que le dispositif de réglage (30) est déplacé linéairement le long du guide (16), jusqu'à
ce que la valeur réelle corresponde à la valeur de consigne.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9,
caractérisé en ce
que l'entraînement de forage (12) et le dispositif de réglage (30) sont actionnés de
manière coordonnée l'un par rapport à l'autre de sorte qu'une faible sollicitation
et/ou friction a lieu au niveau des zones de filetage.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10,
caractérisé en ce
que le vissage comprend une fermeture et/ou libération d'une liaison filetée entre la
première zone de filetage et la seconde zone de filetage.