钻柱元件以及钻柱制造技术

本实用新型专利技术涉及一种钻柱元件和钻柱，该钻柱元件用于安装到用于水平钻进、用于沿钻孔路线建造钻孔的钻柱中，该钻柱元件具有基体和内部空间，用于冲洗所述钻孔的冲洗介质以及通过与钻柱连接的钻头松脱的钻屑的疏散能够通过所述内部空间可以被运走，该钻柱元件在基体的壁中具有与该内部空间连接的开口，至少一部分流动通过该内部空间的冲洗介质通过该开口到达环形空间中，在所述外壁上设置有至少一个体，在所述体中设置有一个流动通道，所述流动通道具有流动路径并且在流动技术上与所述开口经由进入开口连接，所述流动通道在其背离开口的一侧上具有至少一个排出开口，开口和/或进入开口的净横截面小于或大于所述排出开口的净横截面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钻柱元件以及钻柱
本技术涉及一种钻柱元件，该钻柱元件用于安装到尤其是用于水平或倾斜定向钻进(HDD或SDD)、用于沿钻孔路线建造钻孔的钻柱中、尤其是用于铺设管道，该钻柱元件具有管状基体，该基体具有两侧的连接元件以用于将所述钻柱元件与所述钻柱连接，其中，所述钻柱元件具有内部空间，用于冲洗所述钻孔的冲洗介质以及通过与钻柱连接的钻头松脱的钻屑的疏散能够通过所述内部空间运送，该钻柱元件在基体的壁中具有至少一个与该内部空间连接的开口，至少一部分流动通过该内部空间的冲洗介质通过所述开口到达在钻孔壁与基体之间的环形空间中。
技术介绍
由EP0360321已知一种钻孔和铺设方法(水平定向钻进)，在该方法中为了无挖掘地铺设管道在沿预先给定的钻孔线受阻碍的情况下利用钻头和钻柱从起点到目标点建造导向孔。通过旋转钻柱来驱动钻头。随后在导向钻柱上在目标侧上设置扩孔器，该扩孔器与待铺设的管道连接。通过旋转钻柱来驱动所述扩孔器。扩孔器的进给在同时拉入管道的情况下通过拉出导向钻柱实现。在利用HDD方法的导向孔中，所述导向钻头借助钻柱受控制地按照计划的路线走向沿着推动。钻孔液借助由钻柱导向的开口被泵送至钻头。由导向钻头钻落的钻屑与所述钻孔液在那里混合。然后所述钻孔液连同钻屑通过被钻出的钻孔流回至孔的起点或入口点。因为钻头的直径没有显著大于钻柱的外直径，在钻孔与钻柱之间存在有环形空间。在所述环形空间中形成一种流动，钻屑利用所述流动被从钻孔中输送出去。受流动通道在环形空间中的形状决定地存在如下区域，在这些区域中流动速度几乎趋近于零，一起带走的钻屑沉积在所述区域中，形成所谓的钻屑床。所述沉积物的后果是通过相对于钻孔底部上的钻屑床的摩擦而导致旋转的钻柱的转矩增加。此外，自由的流动横截面减小，流动速度提高并且由此在回流到钻孔的起始侧期间产生较高的压力损耗。所述压力损耗必须通过冲洗泵得以补偿，这导致在导向钻头处排出钻孔液时提高的压力水平。根据存在的基岩或其性质，在钻头处的冲洗液出口上较高的冲洗压力可能又导致基岩的开裂。这导致，未限定的冲洗路径通常可以垂直于水平的钻孔轴线直接朝向表面产生，然后钻孔冲洗液在所述冲洗路径上不受控制地排出。除未限定冲洗液排出的环境方面之外，所述钻进也必须中断，因为不再能受控制地排出钻屑。所谓的冲洗液井喷仅能耗费地再次被修复，其方式为将添加剂加入到钻孔冲洗液中或封固井喷位置。实际中，通常提前计算临界的冲洗压力，其方式为将现有的地质数据与压力计算叠加。不允许超过最大值。可以通过在钻头后面的压力传感器测量并监控所述压力。
技术实现思路
本技术的任务是，提供一种钻柱元件以及一种具有该钻柱元件的钻柱，利用其能够实现，将在环形空间中的压力保持在计算的限度之下或将在环形空间或钻柱中存在的压力保持得尽可能小，其方式为可以例如将沉积的钻屑又带入到所述流动中或防止钻屑沉积。按照本技术的任务根据关于钻柱元件的第一种解决方案通过如下方式得以解决，即，在所述外壁上在钻柱元件开口的上方设置有至少一个体，在所述体中至少部分地设置有流动通道，所述流动通道具有至少一个流动路径并且在流动技术上与所述钻柱元件开口经由进入开口连接，所述流动通道在其背离钻柱元件开口的一侧上具有至少一个排出开口，并且钻柱元件开口和/或进入开口的净横截面小于或大于排出开口的净横截面。按照本技术的任务根据关于钻柱元件的解决方案通过如下方式得以解决，该钻柱元件用于安装到用于水平定向钻进、用于沿钻孔路线建造钻孔的钻柱中，该钻柱元件具有管状的基体，该基体具有两侧的连接元件以用于将所述钻柱元件与所述钻柱连接，其中，所述钻柱元件具有内部空间，用于冲洗所述钻孔的冲洗介质以及通过与钻柱连接的钻头松脱的钻屑的疏散能够通过所述内部空间运送，该钻柱元件在基体的壁中具有至少一个与该内部空间连接的钻柱元件开口，至少一部分流动通过该内部空间的冲洗介质通过所述钻柱元件开口到达在钻孔壁与基体之间的环形空间中，其中，在所述外壁上在钻柱元件开口的上方设置有至少一个体，在所述体中至少部分地设置有流动通道，所述流动通道具有至少一个流动路径并且在流动技术上与所述钻柱元件开口经由进入开口连接，所述流动通道在其背离钻柱元件开口的一侧上具有至少一个排出开口，并且钻柱元件开口和/或进入开口的净横截面小于或大于所述排出开口的净横截面，其中，所述排出开口相对于所述钻柱元件的中轴线轴向地设置，其特征在于，所述钻柱元件开口的或进入开口的和排出开口的净横截面是可调节的，在至少两个所述钻柱元件开口、进入开口中、在流动通道内部和/或在排出开口中分别设置有至少一个喷嘴和/或至少一个孔板，至少两个所述喷嘴和/或至少两个所述孔板构造成可更换的。设置两种不同的净横截面(其中钻柱元件开口和/或进入开口的净横截面小于排出开口的净横截面)能够以特别简单的方式实现，在喷嘴出口上提供低的压力水平。这确保冲洗介质在排出时较小的流动速度。冲洗介质的排出由此是不太激烈的。在钻柱的内部空间中以及因此在喷嘴出口上存在高的压力水平时存在所述钻孔由于排出的冲洗介质而被扩大的危险。因此出乎意料地已被证明的是：这样以特别简单的方式能将排出的冲洗介质小心地引入到环形空间中。设置两种不同的净横截面(其中钻柱元件开口和/或进入开口的净横截面大于排出开口的净横截面)能够以特别简单的方式实现，在喷嘴出口上提供较高的压力水平。这确保冲洗介质在排出时较大的流动速度。冲洗介质的排出由此是激烈的。这特别是可以在应该有意识地逐点扬起钻屑时使用，同时在其中建造有钻孔的基岩或钻孔壁的岩石性质如此，使得在钻柱的内部空间中以及因此在喷嘴出口上有高的压力水平时不存在所述钻孔由于排出的冲洗介质而被扩大的危险。本技术的另一种教导规定，所述钻柱元件开口的、进入开口的和/或排出开口的净横截面是可调节的。由此，冲洗介质的所希望的参数可以特别简单地调整/调节。本技术的另一种教导规定，在所述钻柱元件开口、进入开口中、在流动通道内部和/或在排出开口中设置有至少一个喷嘴和/或孔板，其中，优选所述至少一个喷嘴和/或孔板构造成可更换的。借助喷嘴/孔板可以特别简单地提供所希望的排出参数。通过更换喷嘴/孔板，在钻柱元件的运行点上所希望的参数可以特别简单地被调节。由此，根据钻进长度以特别简单的方式补偿钻柱内不同的压力水平。本技术的另一种教导规定，所述排出开口设置在所述体的设置在背侧的侧面中。在此，排出开口这样有利地设置在背侧的侧面上，使得在排出开口上排出的钻孔液将钻屑(所述钻屑由在体上的接纳及运送面接纳且在后端部上离开)被在那里排出的钻孔液带走并且因此又输送给在环形空间中钻孔液的共同的流动并且相应地沿流动方向B从钻孔中运走。本技术的另一种教导规定，所述排出开口基本上相对于所述钻柱元件的中轴线轴向地设置。由此，所述冲洗介质沿钻柱排出，这导致钻屑的移动，尤其是如果钻屑已沉积。此外，通过将已排出的冲洗介质直接作用到钻孔壁上以避免钻孔扩张。本技术的另一种教导规定，所述至少一个体、优选所述一个体在基体上延伸，从而所述基体的外半径局部地增大并且存在有偏心，通过该偏心，所述钻柱在钻进时能够暂时地被抬起。偏心构造的钻柱元件在每次转动时导致钻柱抬起。由于所述抬起，在钻孔的上面区域中的流动横截面减少，这导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钻柱元件，该钻柱元件用于安装到用于水平定向钻进、用于沿钻孔路线建造钻孔(100)的钻柱中，该钻柱元件具有管状的基体(11)，该基体具有两侧的连接元件(13、15)以用于将所述钻柱元件(10)与所述钻柱连接，其中，所述钻柱元件(10)具有内部空间(22)，用于冲洗所述钻孔(100)的冲洗介质以及通过与钻柱连接的钻头松脱的钻屑的疏散能够通过所述内部空间运送，该钻柱元件在基体(11)的壁中具有至少一个与该内部空间(22)连接的钻柱元件开口(23)，至少一部分流动通过该内部空间的冲洗介质通过所述钻柱元件开口到达在钻孔壁(103)与基体(11)之间的环形空间(102)中，其中，在所述外壁(16)上在钻柱元件开口(23)的上方设置有至少一个体(17)，在所述体中至少部分地设置有流动通道(24)，所述流动通道(24)具有至少一个流动路径并且在流动技术上与所述钻柱元件开口(23)经由进入开口(25)连接，所述流动通道(24)在其背离钻柱元件开口(23)的一侧上具有至少一个排出开口(28)，并且钻柱元件开口(23)和/或进入开口(25)的净横截面小于或大于所述排出开口(28)的净横截面，其中，所述排出开口(28)相对于所述钻柱元件(10)的中轴线轴向地设置，其特征在于，所述钻柱元件开口(23)的或进入开口(25)的和排出开口(28)的净横截面是可调节的，在至少两个所述钻柱元件开口(23)、进入开口(25)中、在流动通道(24)内部和/或在排出开口(28)中分别设置有至少一个喷嘴(26、29)和/或至少一个孔板，至少两个所述喷嘴(26、29)和/或至少两个所述孔板构造成可更换的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.15 DE 102015003157.01.钻柱元件，该钻柱元件用于安装到用于水平定向钻进、用于沿钻孔路线建造钻孔(100)的钻柱中，该钻柱元件具有管状的基体(11)，该基体具有两侧的连接元件(13、15)以用于将所述钻柱元件(10)与所述钻柱连接，其中，所述钻柱元件(10)具有内部空间(22)，用于冲洗所述钻孔(100)的冲洗介质以及通过与钻柱连接的钻头松脱的钻屑的疏散能够通过所述内部空间运送，该钻柱元件在基体(11)的壁中具有至少一个与该内部空间(22)连接的钻柱元件开口(23)，至少一部分流动通过该内部空间的冲洗介质通过所述钻柱元件开口到达在钻孔壁(103)与基体(11)之间的环形空间(102)中，其中，在所述外壁(16)上在钻柱元件开口(23)的上方设置有至少一个体(17)，在所述体中至少部分地设置有流动通道(24)，所述流动通道(24)具有至少一个流动路径并且在流动技术上与所述钻柱元件开口(23)经由进入开口(25)连接，所述流动通道(24)在其背离钻柱元件开口(23)的一侧上具有至少一个排出开口(28)，并且钻柱元件开口(23)和/或进入开口(25)的净横截面小于或大于所述排出开口(28)的净横截面，其中，所述排出开口(28)相对于所述钻柱元件(10)的中轴线轴向地设置，其特征在于，所述钻柱元件开口(23)的或进入开口(25)的和排出开口(28)的净横截面是可调节的，在至少两个所述钻柱元件开口(23)、进入开口(25)中、在流动通道(24)内部和/或在排出开口(28)中分别设置有至少一个喷嘴(26、29)和/或至少一个孔板，至少两个所述喷嘴(26、29)和/或至少两个所述孔板构造成可更换的。2.根据权利要求1所述的钻柱元件，其特征在于，所述钻柱元件用于铺设管道。3.根据权利要求1所述的钻柱元件，其特征在于，所述排出开口(28)设置在所述体(17)的设置在背侧的侧面(30)中。4.根据权利要求1至3之一所述的钻柱元件，其特征在于，所述至少一个体(17)在基体(11)上延伸，从而所述基体(11)的外半径局部地增大并且存在有偏心，通过所述偏心，所述钻柱在钻进时能够暂时地从钻孔壁(103)抬起。5.根据权利要求4所述的钻柱元件，其特征在于，所述至少一个体(17)是恰好一个体(17)或两个体。6.根据权利要求4所述的钻柱元件，其特征在于，所述至少一个体(17)是两个对置的体(17)。7.根据权利要求1所述的钻柱元件，其特征在于，在所述体(17)上设置有侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·格哈特，M·鲁伯格，T·恩格尔，
申请(专利权)人：海瑞克股份公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE