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EP3828375A1 - Cable reel for inserting a data cable in a drill string, in particular a horizontal drilling rig - Google Patents

Cable reel for inserting a data cable in a drill string, in particular a horizontal drilling rig Download PDF

Info

Publication number
EP3828375A1
EP3828375A1 EP20000413.3A EP20000413A EP3828375A1 EP 3828375 A1 EP3828375 A1 EP 3828375A1 EP 20000413 A EP20000413 A EP 20000413A EP 3828375 A1 EP3828375 A1 EP 3828375A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
drum
rotatably coupled
drill string
carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20000413.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Wurm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prime Drilling GmbH
Original Assignee
Prime Drilling GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prime Drilling GmbH filed Critical Prime Drilling GmbH
Publication of EP3828375A1 publication Critical patent/EP3828375A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/008—Winding units, specially adapted for drilling operations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/08—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
    • E21B23/14—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells for displacing a cable or a cable-operated tool, e.g. for logging or perforating operations in deviated wells

Definitions

  • the invention relates to a cable reel for introducing a data control cable into a drill string of a drilling system, in particular a horizontal drilling system, which has a rotary power head, a tubular drill string rotatably coupled therewith, made up of a plurality of tubular rod sections which are rotatably coupled to one another, a drum carrier which is rotatably coupled to the rotary power head, a comprises a cable drum rotatably mounted on the drum carrier, a rotary feedthrough for the data control cable from the cable drum to the drum carrier, a rotary feedthrough on the drill string for carrying out a connection of a data control cable to the outside.
  • horizontal drilling rigs are able to drill directional bores in the ground, in rock or in rock and have a power turret, which is guided on a drill mast or a frame and rotates with a drill string, consisting of each other element-wise rotatably coupled pipe sections, and drives this drill string into the ground.
  • These directional bores are created in order to lay product pipes, for example communication lines, gas lines, oil lines, water lines or the like in inaccessible terrain, in particular below railway lines, highways, rivers or the like. Holes that run essentially horizontally can be created over large distances. This simplifies the laying of product pipes and the laying costs can be reduced considerably.
  • a pilot bore is first created by driving a drill string into the ground in a directional manner by means of the power rotary head, which undercuts an existing obstacle and emerges from the ground again at a predetermined point.
  • an expansion head At the end of the drill string emerging from the ground is connected to an expansion head which is drawn into the pilot bore with the drill string and expands it.
  • a product pipe with a diameter that essentially corresponds to the expansion head can be pulled into the bore.
  • the drill head is connected to the data cable routed through the drill string and to the carrier device on the surface. In this way, it is possible to ensure contact between the drill head and the carrier device, regardless of the distance and depth of the bore.
  • the data cable does not twist during the drilling process, it is out of the DE 202 02 395 U1 known to rotatably arrange a drum on which the data guide cable is wound in a drum carrier, the drum carrier in turn being rotatably connected to the drill string. This causes the drill string and the data transmission cable to rotate with one another, so that the risk of knots and cable breakage is reduced.
  • the attached drawing shows only part of a horizontal drilling rig.
  • This sub-area comprises a frame on which a power rotary head, which drives a drill string, is movably arranged.
  • a fixed flushing adapter for flushing fluid introduced into the drill string is also attached to the frame, which is connected via a rotary leadthrough to a connection on the power rotary head and via a similar further rotary leadthrough to another pipe connection that rotates in a bearing.
  • a power and data conduction line in the form of an electric cable is led from the drill string through the power rotary head, the flushing adapter and the pipe connection to a rotatable drum carrier coupled to the drill string.
  • the drum carrier is designed as a closed frame in which an inner cable drum is mounted with an axis of rotation perpendicular to the axis of rotation of the drum carrier. A supply of electrical cables is wound onto the inner cable drum. The rotation of the drum carrier in the same direction as the drill string is brought about by the aforementioned connection.
  • a hydraulic motor acts to brake or drive the inner cable drum.
  • An electrical connection leads from the inner cable drum via a first rotary leadthrough provided with slip rings to a further rotary leadthrough through which the hydraulic lines for the hydraulic motor and the electric cable from the first rotary leadthrough are passed.
  • the hydraulic lines for the hydraulic motor are led from the further rotary feedthrough to a hydraulic control, which is used to set the braking torque or the drive torque of the hydraulic motor.
  • the electrical connection routed through the further rotary feedthrough conducts the signals routed through the electrical cable in a manner not shown to a carrier device which receives and processes the signals in order to apply the corresponding signals to a direction control device arranged in the drill head.
  • the electric cable also serves to supply the drill transmitter with the electrical energy required for its operation in the area of the drill head.
  • a conical valve seat is arranged in a flange of the pipe connection, which with a. elastically deformable valve ball cooperates.
  • This valve ball has a bore through which the electric cable is led from the cable drum to the drill string.
  • valve ball Since there is no relative movement of the electric cable with respect to the drill string during the drilling process and the application of flushing suspension, the valve ball provides a static seal, during which the electric cable does not slide against the rubber ball.
  • a hydraulic motor an electric motor can also be used, which is suitable both as a brake motor and as a drive motor. In this case, a corresponding electrical control device is required instead of the hydraulic control.
  • the horizontal drilling system described has proven itself very well in connection with the cable reel, especially on large horizontal drilling systems in operation, but the cable reel requires additional space for the cable drum and for a necessary extension of the frame to support the rotary feedthrough located opposite to the power turret on the cable drum.
  • an electrical potential between the conductor and the rod casing which is designed so that in the event of an electrical connection between the rod casing and the electrical conductor via the drilling fluid, the conductor does not act as an anode and on which electrical conductor no anodic reaction and thus no oxidation with an interruption of the conductivity of the non-insulated sections of the conductor takes place.
  • a cable reel is not mentioned in this document, nor is it whether the electrical conductor rotates with the drill rod or whether a rotary feedthrough is provided on the drill head or in the area of the voltage source.
  • the invention was based on the task of developing a drilling rig, In particular, to present a horizontal drilling rig with a cable reel for introducing a data cable into a drill string consisting of a large number of rotatably coupled tubular rod sections, which requires little space and construction effort, and with which the data cable is taut in the drill string without knotting and without the risk of tearing off move in and can be easily pulled out of it.
  • the invention relates to a cable reel for introducing a data guide cable into a drill string from a plurality of rotatably coupled tubular rod sections of a drilling system, in particular a horizontal drilling system, which has a power rotary head, a tubular drill string which is rotatably coupled to it, from a large number of rotatably coupled tubular rods Rod sections, a drum carrier rotatably coupled to the power turret, a cable drum rotatably mounted on the drum carrier, a rotary feedthrough for the data cable from the cable drum to the drum carrier, a rotary feedthrough on the drill string consisting of a large number of rotatably coupled, tubular rod sections to lead through a connection of the data cable to the outside includes.
  • the drum carrier is thus coupled to rotate with the outlet flange pipe downstream of the rotary head and does not require any additional space upstream of the rotary head.
  • the construction costs are also reduced compared to the aforementioned prior art.
  • the outlet flange pipe can advantageously be constructed in several parts, in that a rotatably coupled tubular intermediate piece can be arranged on the outlet flange pipe and / or a threaded transition piece between the outlet flange pipe and / or the intermediate piece and / or the drill string made up of a large number of rotatably coupled tubular rod sections can be arranged, wherein the cable bushing for the data cable can be arranged in the outlet flange pipe depending on requirements and space conditions.
  • the drill string is tubular, at least the outlet pipe flange with the cable bushing and with the outlet flange pipe or an adapter element-wise rotatable with one another Includes rod sections through which the data guide cable is guided to the drill head (not shown) at the front end of the drill string, the cable bushing having a sealing arrangement for the data guide cable running through the cable bushing, which acts as a seal against the interior of the tubular drill string, in order to prevent an exit of the via a Avoid flushing suspension introduced into the drill string.
  • the drum carrier there is at least one support shaft running approximately perpendicular to the axis of the outlet flange pipe for the rotatable mounting of the cable drum, the rotary leadthrough between the rotatable cable drum consisting of a first slip ring on the cable drum and a non-rotatable, adjacent to the at least one support shaft and isolated on the drum carrier, first grinding brush arrangement consists, the rotary leadthrough on the drill string consists of a second slip ring attached to the outlet pipe flange and a co-operating, second grinding brush arrangement attached to an isolated attached to the power head, from where an electrical connection conducts the signals carried through the data cable to a carrier device that carries the Receives and processes signals in order to apply appropriate signals to a direction control device arranged in the drill head.
  • At least one angled holder for a pressure fork is arranged on the drum carrier and is at the free end of the at least one support shaft for the Cable drum on the drum carrier a holding plate for the at least one cable drum non-rotatably attached, this holding plate at least one free end a receptacle, aligned with a complementary receptacle on the angled holder for the opposite, free ends of a pivot pin on a spring-loaded or weight-loaded pressure fork for a Has cable wrap on the cable drum.
  • the pressure fork can have a controlled rotatable or non-rotatable pressure roller resting on the cable reel.
  • a carrier for insulating accommodation of the second grinding brush arrangement is provided on the power rotary head.
  • the drum carrier can be clamped, welded or screwed to the outlet flange pipe or the intermediate piece or the protective piece.
  • the drum carrier can comprise more than one suitably directed support shaft, preferably two coaxial, oppositely directed support shafts for one cable drum each.
  • a power rotary head 1 with a plurality of rotary drive motors 1a arranged thereon is shown in an isometric view.
  • Such a power rotary head 1 is usually arranged to be movable by means of a linear drive, not shown, on a carriage of a horizontal drilling rig.
  • This arrangement is in horizontal drilling rigs, for example from the GM referred to at the beginning DE 202 02 395 U1 , known and therefore not shown in detail.
  • the rotary drive motors 1a and the linear drive on the power rotary head 1 are used to apply torque, compressive forces, tensile forces, possibly also impacting, to a drill string 6 composed of a large number of rotatably coupled tubular rod sections and possibly a threaded transition piece 11.
  • a well-known drill head is arranged at the front end of the drill string 6 from a plurality of rotatably coupled tubular rods and the threaded adapter 11, with which bores extending in direction can be made in the earth, in rock or in rock.
  • the thread transition piece 11 is provided with different, conical external threads 11a, 11b in order to be able to screw it to the outlet flange pipe 2 and / or the tubular intermediate piece 4 and / or the drill string 6, which can have different, conical internal threads.
  • An outlet flange pipe 2 is coupled to the power rotary head 1 in a rotationally fixed and axially immovable manner.
  • the outlet flange pipe 2 and a drill string 6 rotatably coupled to it is set in rotation by means of the rotary drive motors 1a, and pressure or pressure is applied at the same time Tensile forces applied to the drill head by means of the linear drive.
  • the drill head can optionally be designed to strike in a known manner in order to smash rock or rock.
  • a data cable 31 is passed through a cable bushing 5a in the drill string 6 consisting of a plurality of rotatably coupled rod sections and the threaded transition piece 11 to the drill transmitter in the area of the drill head and connected via a cable connection 36 to the carrier device 35 on the earth's surface.
  • a drum carrier 12 is arranged on the outlet flange pipe 2 in a rotationally fixed manner.
  • the non-rotatable connection between the outgoing flange pipe 2 and the drum carrier 12 can be formed in a force-locking manner, for example by clamping, in a form-locking manner by screwing, or materially by welding.
  • the drum carrier 12 is designed to accommodate two cable drums 18, 18a.
  • the drum carrier 12 has a first support shaft 13 for the first cable drum 18 and a second support shaft 13a for the second Cable drum 18a on.
  • the support shafts 13, 13a run coaxially opposite to each other and orthogonally to an axis 8 of the outlet flange pipe 2 and the drill string 6. More than two support shafts 13, 13a can be arranged on the drum support 12 in a suitable manner, around more than two cable drums 18, 18a to be able to be arranged on the cable carrier 12 when a larger supply of the data cable 31 is to be available.
  • Each cable drum 18, 18a has a first bearing flange 19 and a second bearing flange 19a for mounting on the respective first or second support shaft 13, 13a, which are provided with ball bearing receptacles 20 for a pair of ball bearings 21.
  • a first slipring grinding brush unit 28 and a second slipring grinding brush unit 29 are arranged in an insulating manner, each of which has cable connections 37, 38 to the first grinding brush arrangement 10 on the carrier 9 and lead from there via the cable connection 36 to the carrier device 35 and serve to transfer data for the cable harness of the data cable 31 from the cable drums 19, 19a to the carrier device 35.
  • each support shaft 13, 13a a square 14 is provided, which serves for the non-rotatable reception of a square opening 23 in a holding plate 22 for the first cable drum 18 and a holding plate 22a for the second cable drum 18a.
  • a hexagon screw 25, which can be screwed into threaded bores 15 in the support shafts 13, 13a, is used to fasten the retaining plates 22, 22a to the first support shaft 13 and to the second support shaft 13a in a rotationally fixed manner.
  • a locking bolt 27 arranged on the retaining plates 22, 22a is used to secure the bearing flanges 19, 19a to be secured against rotation before screwing in the hexagon head screw 25.
  • a first angled holder 16 and diametrically opposite a second angled holder 16a are arranged on the drum carrier 12 as a carrier for spring-loaded or weight-loaded pressure roller 34, pressure forks 32, 32a resting on a cable reel 30, 30a of the data cable 31.
  • the retaining plates 22, 22a each have one at at least one end Mount 24, 24a, in alignment with complementary mounts 17, 17a, 26, 26a ( Fig. 2 ) on the angled holder 16, 16a, for the opposite, free ends of a pivot pin 33, 33a on a spring-loaded or weight-loaded first pressure fork 32 and a second pressure fork 32a for a cable reel 30 of the data control cable 31 on the at least one cable drum 18, 18a on.
  • the outgoing flange pipe 2 is made in several parts and comprises a rotatably coupled, tubular intermediate piece 5, whereby the cable bushing 5a for the cable harness of the data cable 31 can be arranged in the outgoing flange pipe 2 or in the tubular protective piece 5, through which the cable harness of the data cable 31 to the drill head at the front end of the drill string 6 consisting of a plurality of rotatably coupled rod sections.
  • the tubular outlet flange pipe 2, the tubular intermediate piece 5, and the tubular rod sections of the drill string 6 consisting of a large number of rod sections that are rotatably coupled to one another can be quickly and easily rotatably coupled to one another by means of the conical external threads 11a, 11b and complementary internal threads 5c arranged at their ends.
  • the cable bushing 5a comprises a sealing arrangement 5b which acts in a sealing manner opposite the interior of the drill string 6, which consists of the multiplicity of rotatably coupled rods.
  • the drill string 6 screwed to the outlet flange pipe 2 is set in rotation by means of the rotary drive motors 1a on the power rotary head 1, while at the same time a linear drive (not shown) which is supported on a mount on the power rotary head 1 works.
  • a flushing fluid is introduced under pressure through a stationary flushing adapter (not shown) into the drill string 6 and exits again at the front end of the drill string 6 through the drill head located there.
  • the cuttings are returned to the surface of the earth by means of the flushing fluid through the bore along the introduced drill string 6 and disposed of there in a suitable manner.
  • the data guide cable 31 is inserted from the cable reel 30 on the cable drum 19 or 19a through the cable bushing 5a into the drill string 6, is pulled along with the drilling progress and is unwound from the cable drum 19 or 19a.
  • a suitable sealing arrangement 5b is used, which prevents the pressurized flushing liquid from escaping into the bore.
  • the drilling process is then continued in the manner described until another rod section has to be screwed onto the drill string 6 introduced into the bore, and this until the drill string 6 has emerged from the soil to the surface of the earth at the target. This can then be followed by an expansion process and a pulling-in of a product pipe in a known manner.

Landscapes

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Abstract

Kabelhaspel zum Einbringen eines Datenführungskabels (31) in einen Bohrstrang (6) die- einen Kraftdrehkopf (1),- einen damit drehend gekuppelten Bohrstrang (6) aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten Gestängeschüssen einen mit dem Kraftdrehkopf (1) drehend gekuppelten Trommelträger (12),- eine am Trommelträger (12) drehend gelagerte Kabeltrommel (18),- eine erste Drehdurchführung (3, 10) am Bohrstrang (6) aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten Gestängeschüssen zum Durchführen einer Verbindung eines Kabelstrangs eines Datenführungskabels (31) nach außen,- eine zweite Drehdurchführung (28, 29) für den Kabelstrang des Datenführungskabels (31) von der Kabeltrommel (19) zum Trommelträger (12) umfasst, gekennzeichnet durch- ein mit dem Kraftdrehkopf (1) drehend gekuppeltes Abgangsflanschrohr (2),- einen mit dem Abgangsflanschrohr (2) drehend gekuppelten Trommelträger (12),- wenigstens eine am Trommelträger (12) drehend gelagerte Kabeltrommel (18, 18a) und- eine am Abgangsflanschrohr (2) angeordnete Kabeldurchführung (5a) für den Kabelstrang des Datenführungskabels(31) von der wenigstens einen Kabeltrommel (18, 18a) in den aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten Gestängeschüssen bestehenden Bohrstrang (6) umfasst.Cable reel for introducing a data guiding cable (31) into a drill string (6) which - a power rotary head (1), - a drill string (6) rotatably coupled to it, consisting of a large number of rotatably coupled rod sections, a drum carrier ( 12), - a cable drum (18) rotatably mounted on the drum carrier (12), - a first rotary feedthrough (3, 10) on the drill string (6) consisting of a plurality of rotatably coupled rod sections for connecting a cable strand of a data transmission cable (31) to the outside, - comprises a second rotary feedthrough (28, 29) for the cable harness of the data guide cable (31) from the cable drum (19) to the drum carrier (12), characterized by - an outlet flange pipe (2) rotatably coupled to the power turret (1), - a drum support (12) rotatably coupled to the outlet flange pipe (2), - at least one cable drum (18, 18a) rotatably mounted on the drum support (12) and - one on the outgoing flange pipe (2) arranged cable bushing (5a) for the cable strand of the data cable (31) from the at least one cable drum (18, 18a) in the drill string (6) consisting of a plurality of rotatably coupled rod sections.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabelhaspel zum Einbringen eines Datenführungskabels in einen Bohrstrang einer Bohranlage, insbesondere einer Horizontalbohranlage, die einen Kraftdrehkopf, einen damit drehend gekuppelten, rohrförmigen Bohrstrang aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen, einen mit dem Kraftdrehkopf drehend gekuppelten Trommelträger, eine am Trommelträger drehend gelagerte Kabeltrommel, eine Drehdurchführung für das Datenführungskabel von der Kabeltrommel zum Trommelträger, eine Drehdurchführung am Bohrstrang zum Durchführen einer Verbindung eines Datenführungskabels nach außen umfasst.The invention relates to a cable reel for introducing a data control cable into a drill string of a drilling system, in particular a horizontal drilling system, which has a rotary power head, a tubular drill string rotatably coupled therewith, made up of a plurality of tubular rod sections which are rotatably coupled to one another, a drum carrier which is rotatably coupled to the rotary power head, a comprises a cable drum rotatably mounted on the drum carrier, a rotary feedthrough for the data control cable from the cable drum to the drum carrier, a rotary feedthrough on the drill string for carrying out a connection of a data control cable to the outside.

Eine derartige Kabelhaspel an einer Horizontalbohranlage ist in der DE 202 02 395 U1 der Anmelderin offenbart.Such a cable reel on a horizontal drilling rig is in the DE 202 02 395 U1 disclosed by the applicant.

Im Einzelnen ist darin ausgeführt, dass Horizontalbohranlagen in der Lage sind, gerichtet verlaufende Bohrungen in das Erdreich, in Gestein oder in Fels einzubringen und weisen einen auf einem Bohrmast oder einem Rahmen verschiebbar geführten Kraftdrehkopf auf, der drehend mit einem Bohrstrang, bestehend aus untereinander elementweise drehend gekuppelten Gestängeschüssen, verbunden ist und diesen Bohrstrang in den Boden treibt.In detail, it is stated that horizontal drilling rigs are able to drill directional bores in the ground, in rock or in rock and have a power turret, which is guided on a drill mast or a frame and rotates with a drill string, consisting of each other element-wise rotatably coupled pipe sections, and drives this drill string into the ground.

Diese gerichteten Bohrungen werden angelegt, um Produktrohre, beispielsweise Kommunikationsleitungen, Gasleitungen, Ölleitungen, Wasserleitungen oder dergleichen in unzugänglichem Gelände zu verlegen, insbesondere unterhalb von Bahntrassen, Autobahnen, Flüssen oder dergleichen. Es lassen sich Bohrungen, die im Wesentlichen horizontal verlaufen, über große Entfernungen anlegen. Hierdurch wird das Verlegen von Produktrohren vereinfacht, und die Verlegekosten lassen sich erheblich vermindern.These directional bores are created in order to lay product pipes, for example communication lines, gas lines, oil lines, water lines or the like in inaccessible terrain, in particular below railway lines, highways, rivers or the like. Holes that run essentially horizontally can be created over large distances. This simplifies the laying of product pipes and the laying costs can be reduced considerably.

Mittels einer Horizontalbohranlage_wird zunächst eine Pilotbohrung erstellt, indem ein Bohrstrang mittels des Kraftdrehkopfs gerichtet in den Boden eingetrieben wird, der ein vorhandenes Hindernis unterläuft und an einer vorbestimmten Stelle aus dem Boden wieder auftaucht. An das aus dem Boden aufgetauchte Ende des Bohrstrangs wird ein Aufweitkopf angeschlossen, der mit dem Bohrstrang in die Pilotbohrung eingezogen wird und dieses aufweitet. Gleichzeitig oder danach lässt sich ein Produktrohr mit einem im Wesentlichen dem Aufweitkopf entsprechenden Durchmesser in die Bohrung einziehen.By means of a horizontal drilling rig, a pilot bore is first created by driving a drill string into the ground in a directional manner by means of the power rotary head, which undercuts an existing obstacle and emerges from the ground again at a predetermined point. At the end of the drill string emerging from the ground is connected to an expansion head which is drawn into the pilot bore with the drill string and expands it. At the same time or afterwards, a product pipe with a diameter that essentially corresponds to the expansion head can be pulled into the bore.

Für die Positionsbestimmung während des Vorganges ist ein ständiger Datenaustausch zwischen einem Bohrsender im Bereich eines Bohrkopfs am vorderen Ende des Bohrstrangs mit integrierter Ortungseinrichtung im Erdreich und einem Trägergerät an der Erdoberfläche erforderlich.To determine the position during the process, constant data exchange between a drill transmitter in the area of a drill head at the front end of the drill string with an integrated locating device in the ground and a carrier device on the surface of the earth is required.

Aus der DE 202 02 395 U1 ist es bekannt, für den Datenaustausch ein Datenführungkabel durch den Bohrstrang bis zum Bohrsender im Bereich des Bohrkopfs zu führen. Zu diesem Zweck wird der Bohrkopf mit dem durch den Bohrstrang geführten Datenführungskabel und mit dem Trägergerät an der Oberfläche verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, den Kontakt zwischen Bohrkopfund Trägergerät, unabgängig von der Entfernung und der Tiefe der Bohrung, zu gewährleisten. Damit sich das Datenführungskabel während des Bohrvorganges nicht verdreht, ist es aus der DE 202 02 395 U1 bekannt, eine Trommel auf die das Datenführungskabel aufgewickelt ist, in einem Trommelträger drehbar anzuordnen, wobei der Trommelträger seinerseits mit dem Bohrstrang drehend verbunden ist. Dadurch drehen sich der Bohrstrang und das Datenführungskabel miteinander, so dass die Gefahr der Knotenbildung und des Kabelabrisses vermindert ist.From the DE 202 02 395 U1 it is known to lead a data guide cable through the drill string to the drill transmitter in the region of the drill head for data exchange. For this purpose, the drill head is connected to the data cable routed through the drill string and to the carrier device on the surface. In this way, it is possible to ensure contact between the drill head and the carrier device, regardless of the distance and depth of the bore. So that the data cable does not twist during the drilling process, it is out of the DE 202 02 395 U1 known to rotatably arrange a drum on which the data guide cable is wound in a drum carrier, the drum carrier in turn being rotatably connected to the drill string. This causes the drill string and the data transmission cable to rotate with one another, so that the risk of knots and cable breakage is reduced.

Die der DE 202 02 395 U1 angefügte Zeichnung zeigt von einer Horizontalbohranlage nur einen Teilbereich. Dieser Teilbereich umfasst einen Rahmen , an dem ein Kraftdrehkopf, der einen Bohrstrang antreibt, verfahrbar angeordnet ist. Am Rahmen ist des Weiteren ein feststehender Einspüladapter für in den Bohrstrang eingeführte Spülflüssigkeit befestigt, der über eine Drehdurchführung mit einer Verbindung am Kraftdrehkopf und über eine gleichartige weitere Drehdurchführung mit einer weiteren Rohrverbindung, die sich in einem Lager dreht, verbunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Energie- und Datenführungsstrang in Form eines Elektrokabels vom Bohrstrang durch den Kraftdrehkopf , den Einspüladapter und die Rohrverbindung zu einem mit dem Bohrstrang gekuppelten, drehbaren Trommelträger geführt. Der Trommelträger ist als geschlossener Rahmen ausgeführt, in dem mit einer Drehachse senkrecht zur Drehachse des Trommelträgers eine innere Kabeltrommel gelagert ist. Auf die innere Kabeltrommel ist ein Elektrokabelvorrat aufgewickelt. Die gleichsinnige Drehung des Trommelträgers mit dem Bohrstrang wird durch die vorerwähnte Verbindung bewirkt.The the DE 202 02 395 U1 The attached drawing shows only part of a horizontal drilling rig. This sub-area comprises a frame on which a power rotary head, which drives a drill string, is movably arranged. A fixed flushing adapter for flushing fluid introduced into the drill string is also attached to the frame, which is connected via a rotary leadthrough to a connection on the power rotary head and via a similar further rotary leadthrough to another pipe connection that rotates in a bearing. In the illustrated embodiment, a power and data conduction line in the form of an electric cable is led from the drill string through the power rotary head, the flushing adapter and the pipe connection to a rotatable drum carrier coupled to the drill string. The drum carrier is designed as a closed frame in which an inner cable drum is mounted with an axis of rotation perpendicular to the axis of rotation of the drum carrier. A supply of electrical cables is wound onto the inner cable drum. The rotation of the drum carrier in the same direction as the drill string is brought about by the aforementioned connection.

Auf die innere Kabeltrommel wirkt ein Hydraulikmotor bremsend oder antreibend. Von der inneren Kabeltrommel führt eine elektrische Verbindung über eine erste, mit Schleifringen versehene Drehdurchführung zu einer weiteren Drehdurchführung, durch die die Hydraulikleitungen für den Hydraulikmotor und das Elektrokabel von der ersten Drehdurchführung hindurchgeführt sind. Die Hydraulikleitungen für den Hydraulikmotor sind von der weiteren Drehdurchführung zu einer Hydrauliksteuerung geführt, die dazu dient, das Bremsmoment oder das Antriebsmoment des Hydraulikmotors einzustellen. Die durch die weitere Drehdurchführung geführte elektrische Verbindung leitet die durch das Elektrokabel geführten Signale in nicht dargestellter Weise zu einem Trägergerät, das die Signale aufnimmt und verarbeitet, um ein in dem Bohrkopf angeordnetes Richtungssteuergerät mit den entsprechenden Signalen zu beaufschlagen. Ferner dient das Elektrokabel dazu, dem Bohrsender im Bereich des Bohrkopfs die zu seinem Betrieb benötigte elektrische Energie zuzuführen.A hydraulic motor acts to brake or drive the inner cable drum. An electrical connection leads from the inner cable drum via a first rotary leadthrough provided with slip rings to a further rotary leadthrough through which the hydraulic lines for the hydraulic motor and the electric cable from the first rotary leadthrough are passed. The hydraulic lines for the hydraulic motor are led from the further rotary feedthrough to a hydraulic control, which is used to set the braking torque or the drive torque of the hydraulic motor. The electrical connection routed through the further rotary feedthrough conducts the signals routed through the electrical cable in a manner not shown to a carrier device which receives and processes the signals in order to apply the corresponding signals to a direction control device arranged in the drill head. The electric cable also serves to supply the drill transmitter with the electrical energy required for its operation in the area of the drill head.

Zur Abdichtung der Spülsuspension, die unter Druck dem Einspüladapter zugeführt wird, ist in einem Flansch der Rohrverbindung ein konischer Ventilsitz angeordnet, der mit einer. elastisch verformbaren Ventilkugel zusammenwirkt. Diese Ventilkugel weist eine Bohrung auf, durch die das Elektrokabel von der Kabeltrommel zum Bohrstrang geführt ist. Bei Druckbeaufschlagung des Einspüladapters wird die Ventilkugel so auf den konischen Ventilsitz gepresst, dass sie sich verformt und die Bohrung um das Elektrokabel herum verschließt.To seal the flushing suspension, which is fed to the flushing adapter under pressure, a conical valve seat is arranged in a flange of the pipe connection, which with a. elastically deformable valve ball cooperates. This valve ball has a bore through which the electric cable is led from the cable drum to the drill string. When the induction adapter is pressurized, the valve ball is pressed onto the conical valve seat in such a way that it deforms and closes the hole around the electrical cable.

Da während des Bohrvorganges und der Beaufschlagung mit Spülsuspension keine Relativbewegung des Elektrokabels bezüglich des Bohrstranges erfolgt, ist durch die Ventilkugel eine statische Abdichtung gegeben, während der kein Gleiten des Elektrokabels gegenüber der Gummikugel eintritt. Statt eines Hydraulikmotors lässt sich auch ein Elektromotor verwenden, der sowohl als Bremsmotor als auch als Antriebsmotor geeignet ist. In diesem Fall ist anstelle der Hydrauliksteuerung eine entsprechende elektrische Steuereinrichtung erforderlich.Since there is no relative movement of the electric cable with respect to the drill string during the drilling process and the application of flushing suspension, the valve ball provides a static seal, during which the electric cable does not slide against the rubber ball. Instead of a hydraulic motor, an electric motor can also be used, which is suitable both as a brake motor and as a drive motor. In this case, a corresponding electrical control device is required instead of the hydraulic control.

Die beschriebene Horizontalbohranlage hat sich in Verbindung mit der Kabelhaspel insbesondere an großen Horizontalbohranlagen im Betrieb sehr gut bewährt, jedoch erfordert die Kabelhaspel zusätzlichen Raum für die Kabeltrommel und für eine deshalb notwendige Verlängerung des Rahmens zur Unterstützung der entgegengesetzt zum Kraftdrehkopf an der Kabeltrommel angeordneten Drehdurchführung.The horizontal drilling system described has proven itself very well in connection with the cable reel, especially on large horizontal drilling systems in operation, but the cable reel requires additional space for the cable drum and for a necessary extension of the frame to support the rotary feedthrough located opposite to the power turret on the cable drum.

In Ergänzung zur vorstehenden Analyse der DE 202 02 395 U1 wird noch auf die nachstehend aufgeführten Druckschriften verwiesen, die den technologischen Hintergrund zur beanspruchten Erfindung bilden:

  1. 1. DE 297 24 364 U1 : Dieses Dokument beschreibt eine Vorrichtung zum Einziehen von Rohren oder Kabeln in eine Pilotbohrung mit einem Antrieb, einem mit dem Antrieb drehend und/oder ziehend gekuppelten Bohrgestänge, einer Zugkräfte übertragenden Kupplung zwischen dem Bohrgestänge oder dem Aufweitkopf und dem Rohr oder Kabel und einer Messwertübertragung. Ein Kabel wird außerhalb des Bohrgestänges angeordnet und mitgezogen und ist direkt zu einer Haspel geführt, von wo das Kabel beim Einziehen abrollt. Von der Haspel führt ein weiteres Kabelstück zu einem Steuerkasten des Antriebs. Es ist in der Beschreibung nicht erwähnt, dass in der Achse der Haspel eine Schleifringanordnung vorhanden sein muss, um eine Datenverbindung über das weitere Kabelstück zum Steuerkasten herzustellen.
  2. 2. DE 198 19 626 A1 : Dieses Dokument beschreibt ein System zur Übertragung von Daten bzw. elektrischen Strom für ein lenkbares Horizontalbohrgerät zum Verlegen und zerstörendem Ersetzen von Versorgungsleitungen, das sowohl für den schlagenden als auch den rotierenden Bohrbetrieb geeignet ist, vorzugsweise aus drei Elementen (Maschinenadapter, Gestängeadapter, Sendeadapter) zum Verbinden der Kabelleitung besteht und einen zuverlässigen und problemlosen Einsatz einer Kabelverbindung zwischen einem Verbraucher bzw. Sensor und einer Stromquelle bzw. einer Datenverwertungseinheit erlaubt. In diesem Dokument wird das Problem erwähnt, dass das Bohrgerät die Gestängeschüsse elementweise in das Erdreich eintreiben muss, was das schrittweise Verbinden der Rohrelemente und auch der Kabelabschnitte erforderlich macht. Als Lösung weisen die einzelnen Gestängeschüsse Antriebsadapter, Gestängeadapter und einen Verbraucheradapter im Gehäuse eines nicht dargestellten Bohrgeräts und entsprechend vormontierte Innenleitungssegmente auf, die mit Kupplungskontakten versehen sind, die beim Zusammenfügen der Gestängeschüsse und des Gehäuses automatisch eine elektrische Verbindung zwischen den Innenleitungssegmenten herstellen. Im Antriebsadapter erfolgt die Signalübertragung vom rotierenden Bohrgestänge auf einen feststehenden Stromabnehmer über einen Schleifring, während die Signalübertragung im Gestängeadapter und im Verbraucheradapter über axial verschiebbare Kontakte erfolgt. Es ist nicht erwähnt, dass das Kabel von einer Haspel abgezogen wird.
  3. 3. DE 10 2010 019 514 A1 : Dieses Dokument beschreibt eine Erdbohrvorrichtung, umfassend ein Bohrgestänge, eine Quelle für eine Bohrflüssigkeit und eine Spannungsquelle, wobei das Bohrgestänge einen hohlen, für den Durchfluss der Bohrflüssigkeit vorgesehenen Gehäusemantel und einen innerhalb des Gestängemantels liegenden Leiter aufweist und wobei die Spannungsquelle mit dem Leiter und dem Gestängemantel verbunden ist. Die Spannungsquelle ist so geregelt, dass verhindert wird, dass der elektrische Leiter für den Fall, dass durch die Bohrflüssigkeit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gestängemantel und dem Leiter gegeben ist, dieser als Anode fungiert.
In addition to the above analysis of the DE 202 02 395 U1 Reference is also made to the documents listed below, which form the technological background to the claimed invention:
  1. 1. DE 297 24 364 U1 : This document describes a device for pulling pipes or cables into a pilot bore with a drive, a drill rod coupled to the drive in a rotating and / or pulling manner, a coupling that transmits tensile forces between the drill rod or the expander head and the pipe or cable and a measured value transmission. A cable is arranged outside the drill pipe and pulled along and is led directly to a reel, from where the cable unrolls when it is pulled in. Another piece of cable leads from the reel to a control box of the drive. It is not mentioned in the description that a slip ring arrangement must be present in the axis of the reel in order to establish a data connection via the further cable section to the control box.
  2. 2. DE 198 19 626 A1 : This document describes a system for the transmission of data or electrical current for a steerable horizontal drilling device for laying and destructive replacement of supply lines, which is suitable for both hammering and rotating drilling operations, preferably consisting of three elements (machine adapter, rod adapter, transmitter adapter) exists for connecting the cable line and allows a reliable and problem-free use of a cable connection between a consumer or sensor and a power source or a data processing unit. This document mentions the problem that the drilling device has to drive the rod sections into the ground element by element, which makes it necessary to connect the pipe elements and also the cable sections step-by-step. As a solution, the individual rod sections have drive adapters, rod adapters and a consumer adapter in the housing of a drilling device (not shown) and correspondingly preassembled inner line segments which are provided with coupling contacts that automatically establish an electrical connection between the inner line segments when the rod sections and the housing are joined together. In the drive adapter, the signals are transmitted from the rotating drill rods to a fixed current collector via a slip ring, while the signals in the rod adapter and in the consumer adapter are transmitted via axially movable contacts. It is not mentioned that the cable is from a reel is withdrawn.
  3. 3. DE 10 2010 019 514 A1 : This document describes an earth drilling apparatus comprising a drill string, a source for a drilling fluid and a voltage source, the drill string having a hollow housing jacket provided for the flow of the drilling fluid and a conductor lying within the rod jacket and wherein the voltage source with the conductor and the Rod jacket is connected. The voltage source is regulated in such a way that the electrical conductor is prevented from acting as an anode in the event that the drilling fluid creates an electrically conductive connection between the rod casing and the conductor.

In dieser Druckschrift wird das Problem angesprochen, dass die Bohrlängen von Horizontalbohrungen häufig mehrere hundert Meter betragen können und deshalb zwangsläufig Bohrgestänge verwendet werden, die aus einzelnen, miteinander drehend gekuppelten Gestängeschüssen bestehen. Dem Vortrieb der Bohrung entsprechend werden die einzelnen Gestängeschüsse nach und nach an den bereits bestehenden und verbohrten Bohrstrang angesetzt. In 3.. ist bereits beschrieben, wie sich vormontierte und in den Gestängeschüssen angeordnete, elektrische Innenleitungssegmente beim Zusammenfügen der Gestängeschüsse automatisch miteinander kuppeln lassen, jedoch tritt hier das Problem auf, dass an undichten Kontaktstellen des elektrischen Leiters eine anodische Reaktion eintritt, die durch die Ablagerung einer isolierenden Oxydschicht gekennzeichnet ist. Um dies zu vermeiden, ist vorgesehen, zwischen dem Leiter und dem Gestängemantel ein elektrisches Potenzial zu erzeugen, das so ausgelegt ist, dass im Fall einer elektrischen Verbindung zwischen dem Gestängemantel und dem elektrischen Leiter über die Bohrflüssigkeit der Leiter nicht als Anode fungiert und an dem elektrischen Leiter keine anodische Reaktion und somit auch keine Oxydation mit einer Unterbrechung der Leitfähigkeit der nicht isolierten Abschnitte des Leiters stattfindet. Eine Kabelhaspel ist in diesem Dokument nicht erwähnt, auch nicht, ob sich der elektrische Leiter mit dem Bohrgestänge mitdreht, oder ob am Bohrkopf oder im Bereich der Spannungsquelle eine Drehdurchführung vorgesehen ist.In this publication, the problem is addressed that the drilling lengths of horizontal bores can often be several hundred meters and therefore drill rods are inevitably used, which consist of individual rod sections that are coupled to one another in a rotating manner. In accordance with the advance of the borehole, the individual rod sections are gradually attached to the existing and drilled drill string. In 3 .. it is already described how preassembled electrical inner line segments arranged in the rod sections can be automatically coupled to one another when the rod sections are joined, but here the problem arises that an anodic reaction occurs at leaky contact points of the electrical conductor, which is caused by the Deposition of an insulating oxide layer is marked. In order to avoid this, provision is made to generate an electrical potential between the conductor and the rod casing, which is designed so that in the event of an electrical connection between the rod casing and the electrical conductor via the drilling fluid, the conductor does not act as an anode and on which electrical conductor no anodic reaction and thus no oxidation with an interruption of the conductivity of the non-insulated sections of the conductor takes place. A cable reel is not mentioned in this document, nor is it whether the electrical conductor rotates with the drill rod or whether a rotary feedthrough is provided on the drill head or in the area of the voltage source.

Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Bohranlage, insbesondere eine Horizontalbohranlage mit einer Kabelhaspel zum Einbringen eines Datenführungskabels in einen Bohrstrang aus einer Vielzahl von miteinander drehend gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen vorzustellen, die einen geringen Platzbedarf und Bauaufwand erfordert, und mit der sich das Datenführungskabel gestrafft in den Bohrstrang ohne Knotenbildung und ohne Gefahr des Abreißens einziehen und sich aus diesem problemlos herausziehen lässt.Against this background, the invention was based on the task of developing a drilling rig, In particular, to present a horizontal drilling rig with a cable reel for introducing a data cable into a drill string consisting of a large number of rotatably coupled tubular rod sections, which requires little space and construction effort, and with which the data cable is taut in the drill string without knotting and without the risk of tearing off move in and can be easily pulled out of it.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Bohranlage, insbesondere eine Horizontalbohranlage mit einer Kabelhaspel zum Einbringen eines Datenführungskabels in einen Bohrstrang, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 definiert.This object is achieved by a drilling rig, in particular a horizontal drilling rig with a cable reel for introducing a data control cable into a drill string, which has the features of claim 1. Advantageous further developments are defined in the dependent claims 2 to 10.

Demnach betrifft die Erfindung eine Kabelhaspel zum Einbringen eines Datenführungskabels in einen Bohrstrang aus einer Vielzahl von miteinander drehend gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen einer Bohranlage, insbesondere einer Horizontalbohranlage, die einen Kraftdrehkopf, einen damit drehend gekuppelten, rohrförmigen Bohrstrang aus einer Vielzahl von miteinander drehend gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen, einen mit dem Kraftdrehkopf drehend gekuppelten Trommelträger, eine am Trommelträger drehend gelagerte Kabeltrommel, eine Drehdurchführung für das Datenführungskabel von der Kabeltrommel zum Trommelträger, eine Drehdurchführung am Bohrstrang aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen zum Durchführen einer Verbindung des Datenführungskabels nach außen umfasst.Accordingly, the invention relates to a cable reel for introducing a data guide cable into a drill string from a plurality of rotatably coupled tubular rod sections of a drilling system, in particular a horizontal drilling system, which has a power rotary head, a tubular drill string which is rotatably coupled to it, from a large number of rotatably coupled tubular rods Rod sections, a drum carrier rotatably coupled to the power turret, a cable drum rotatably mounted on the drum carrier, a rotary feedthrough for the data cable from the cable drum to the drum carrier, a rotary feedthrough on the drill string consisting of a large number of rotatably coupled, tubular rod sections to lead through a connection of the data cable to the outside includes.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist gekennzeichnet durch

  • ein mit dem Kraftdrehkopf drehend gekuppeltes Abgangsflanschrohr,
  • einen mit dem Abgangsflanschrohr drehend gekuppelten Trommelträger,
  • wenigstens einer am Trommelträger drehend gelagerten Kabeltrommel und
  • einer am Abgangsflanschrohr angeordneten Kabeldurchführung für das Datenführungskabel von der wenigstens einen Kabeltrommel in den Bohrstrang.
The solution to the given task is indicated by
  • an outlet flange pipe that is coupled to rotate with the power turret,
  • a drum carrier rotatably coupled to the outlet flange pipe,
  • at least one cable drum rotatably mounted on the drum carrier and
  • a cable bushing arranged on the outlet flange pipe for the data cable from the at least one cable drum into the drill string.

Der Trommelträger ist mit dem Abgangsflanschrohr somit stromab vom Kraftdrehkopf drehend gekuppelt und erfordert keinen zusätzlichen Platzbedarf stromauf vom Kraftdrehkopf. Auch der Bauaufwand ist gegenüber dem vorerwähnten Stand der Technik verringert.The drum carrier is thus coupled to rotate with the outlet flange pipe downstream of the rotary head and does not require any additional space upstream of the rotary head. The construction costs are also reduced compared to the aforementioned prior art.

Da sich der Trommelträger mit der Kabeltrommel, mit dem Abgangflanschrohr und somit mit dem Bohrstrang mitdreht, ist die Gefahr der Knotenbildung und des Abreißens beseitigt, ohne dass ein auf die Kabeltrommel bremsend oder antreibend wirkender Motor erforderlich ist.Since the drum carrier rotates with the cable drum, with the outlet flange pipe and thus with the drill string, the risk of knots and tearing is eliminated, without the need for a motor to brake or drive the cable drum.

Das Abgangsflanschrohr kann vorteilhafterweise mehrteilig ausgeführt sein, indem ggf. ein drehend gekuppeltes, rohrförmige Zwischenstück am Abgangsflanschrohr angeordnet sein kann und/oder ein Gewindeübergangsstück zwischen dem Abgangsflanschrohr und/oder dem Zwischenstück und/oder dem Bohrstrang aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen angeordnet sein kann, wobei die Kabeldurchführung für das Datenführungskabel je nach Bedarf und Platzverhältnissen im Abgangsflanschrohr angeordnet sein kann.The outlet flange pipe can advantageously be constructed in several parts, in that a rotatably coupled tubular intermediate piece can be arranged on the outlet flange pipe and / or a threaded transition piece between the outlet flange pipe and / or the intermediate piece and / or the drill string made up of a large number of rotatably coupled tubular rod sections can be arranged, wherein the cable bushing for the data cable can be arranged in the outlet flange pipe depending on requirements and space conditions.

Um den Bohrstrang an die jeweilige erforderliche Länge einer gerichtet verlaufenden Bohrung im Erdreich, im Gestein oder im Fels anpassen zu können, kann vorgesehen sein, dass der Bohrstrang wenigstens den Abgangsrohrflansch mit der Kabeldurchführung und mit dem Abgangsflanschrohr oder einem Zwischenstück elementweise untereinander drehend kuppelbare, rohrförmige Gestängeschüsse umfasst, durch die das Datenführungskabel zu dem nicht dargestellten Bohrkopf am vorderen Ende des Bohrstrangs geführt ist, wobei die Kabeldurchführung eine gegenüber dem Inneren des rohrförmigen Bohrstrangs eine dichtend wirkende Dichtungsanordnung für das durch die Kabeldurchführung verlaufende Datenführungskabel aufweisen kann, um einen Austritt der über einen Einspüladapter in den Bohrstrang eingeführten Spülsuspension zu vermeiden.In order to be able to adapt the drill string to the required length of a directional bore in the ground, in the rock or in the rock, it can be provided that the drill string is tubular, at least the outlet pipe flange with the cable bushing and with the outlet flange pipe or an adapter element-wise rotatable with one another Includes rod sections through which the data guide cable is guided to the drill head (not shown) at the front end of the drill string, the cable bushing having a sealing arrangement for the data guide cable running through the cable bushing, which acts as a seal against the interior of the tubular drill string, in order to prevent an exit of the via a Avoid flushing suspension introduced into the drill string.

Am Trommelträger ist wenigstens eine etwa senkrecht zur Achse des Abgangsflanschrohrs verlaufenden Tragwelle zur drehbaren Lagerung der Kabeltrommel angeordnet, wobei die Drehdurchführung zwischen der drehbaren Kabeltrommel aus einem ersten Schleifring an der Kabeltrommel und einer drehfest, benachbart zu der wenigstens einen Tragwelle und isoliert am Trommelträger befestigten, ersten Schleifbürstenanordnung besteht, die Drehdurchführung am Bohrstrang aus einem am Abgangsrohrflansch angebrachten, zweiten Schleifring und einer damit zusammenwirkenden, an einer am Kraftdrehkopf isoliert angebrachten, zweiten Schleifbürstenanordnung besteht, von wo eine elektrische Verbindung die durch das Datenführungskabel geführten Signale zu einem Trägergerät leitet, das die Signale aufnimmt und verarbeitet, um ein im Bohrkopf angeordnetes Richtungssteuergerät mit entsprechenden Signalen zu beaufschlagen.On the drum carrier there is at least one support shaft running approximately perpendicular to the axis of the outlet flange pipe for the rotatable mounting of the cable drum, the rotary leadthrough between the rotatable cable drum consisting of a first slip ring on the cable drum and a non-rotatable, adjacent to the at least one support shaft and isolated on the drum carrier, first grinding brush arrangement consists, the rotary leadthrough on the drill string consists of a second slip ring attached to the outlet pipe flange and a co-operating, second grinding brush arrangement attached to an isolated attached to the power head, from where an electrical connection conducts the signals carried through the data cable to a carrier device that carries the Receives and processes signals in order to apply appropriate signals to a direction control device arranged in the drill head.

Des Weiteren ist am Trommelträger wenigstens eine gewinkelte Halterung für eine Andruckgabel angeordnet und ist am freien Ende der wenigstens einen Tragwelle für die Kabeltrommel am Trommelträger ein Halteblech für die wenigstens eine Kabeltrommel undrehbar befestigt, wobei dieses Halteblech an wenigstens einem freien Ende eine Aufnahme, fluchtend zu einer komplementären Aufnahme an der gewinkelten Halterung für die entgegengesetzten, freien Enden eines Schwenkstifts an einer feder- oder gewichtsbelasteten Andruckgabel für einen Kabelwickel auf der Kabeltrommel aufweist. Zur Kontrolle der Reibung auf dem Kabelwickel auf der Kabeltrommel kann die Andruckgabel eine auf dem Kabelwickel aufliegende, kontrolliert drehbare oder undrehbare Andruckrolle aufweisen.Furthermore, at least one angled holder for a pressure fork is arranged on the drum carrier and is at the free end of the at least one support shaft for the Cable drum on the drum carrier a holding plate for the at least one cable drum non-rotatably attached, this holding plate at least one free end a receptacle, aligned with a complementary receptacle on the angled holder for the opposite, free ends of a pivot pin on a spring-loaded or weight-loaded pressure fork for a Has cable wrap on the cable drum. To control the friction on the cable reel on the cable drum, the pressure fork can have a controlled rotatable or non-rotatable pressure roller resting on the cable reel.

Am Kraftdrehkopf ist ein Träger für eine isolierende Aufnahme der zweiten Schleifbürstenanordnung vorgesehen.A carrier for insulating accommodation of the second grinding brush arrangement is provided on the power rotary head.

Der Trommelträger kann mit dem Abgangsflanschrohr oder dem Zwischenstück oder dem Schonstück verklemmt, verschweißt oder verschraubt sein.The drum carrier can be clamped, welded or screwed to the outlet flange pipe or the intermediate piece or the protective piece.

Zur Vergrößerung des Vorrats des in den Bohrstrang einzubringenden Datenführungskabels kann der Trommelträger mehr als eine geeignet gerichtete Tragwelle, vorzugsweise zwei koaxiale, entgegengesetzt gerichtete Tragwellen für je eine Kabeltrommel umfassen.To increase the supply of data guide cable to be introduced into the drill string, the drum carrier can comprise more than one suitably directed support shaft, preferably two coaxial, oppositely directed support shafts for one cable drum each.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt:

  • Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Kraftdrehkopfs einer Horizontalbohranlage mit daran angeordneter Kabelhaspel und
  • Fig, 2 eine isometrische, auseinandergezogene Ansicht des Kraftdrehkopfs der Horizontalbohranlage mit einer Darstellung der Einzelteile der Kabelhaspel
To further illustrate the invention, the description is accompanied by a drawing of an exemplary embodiment. In this shows:
  • Fig. 1 an isometric view of a power turret of a horizontal drilling rig with a cable reel arranged thereon and
  • Fig, 2 an isometric, exploded view of the power turret of the horizontal drilling rig with a representation of the individual parts of the cable reel

In der Fig. 1 ist ein Kraftdrehkopf 1 mit mehreren daran angeordneten Drehantriebsmotoren 1a in einer isometrischen Darstellung gezeigt. Ein derartiger Kraftdrehkopf 1 ist üblicherweise mittels eines nicht dargestellten Linearantriebs auf einer Lafette einer Horizontalbohranlage verfahrbar angeordnet. Diese Anordnung ist bei Horizontalbohranlagen, beispielsweise aus der eingangs referierten GM DE 202 02 395 U1 , bekannt und daher nicht im Einzelnen dargestellt. Die Drehantriebsmotoren 1a und der Linearantrieb am Kraftdrehkopf 1 dienen dazu, auf einen Bohrstrang 6 aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen und ggf. einem Gewindeübergangsstück 11 ein Drehmoment, Druckkräfte, Zugkräfte, ggf., auch schlagend, aufzubringen. Zu diesem Zweck ist am vorderen Ende des Bohrstrangs 6 aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen und dem Gewindeübergangsstück 11 ein nicht dargestellter und allgemein bekannter Bohrkopf angeordnet, mit dem sich gerichtet verlaufende Bohrungen in das Erdreich, in Gestein oder in Fels einbringen lassen. Das Gewindeübergangsstück 11 ist mit unterschiedlichen, konischen Außengewinden 11a, 11b versehen, um es mit dem Abgangsflanschrohr 2 und/oder dem rohrförmigen Zwischenstück 4 und/oder dem Bohrstrang 6, die unterschiedliche, konische Innengewinde aufweisen können, verschrauben zu können.In the Fig. 1 a power rotary head 1 with a plurality of rotary drive motors 1a arranged thereon is shown in an isometric view. Such a power rotary head 1 is usually arranged to be movable by means of a linear drive, not shown, on a carriage of a horizontal drilling rig. This arrangement is in horizontal drilling rigs, for example from the GM referred to at the beginning DE 202 02 395 U1 , known and therefore not shown in detail. The rotary drive motors 1a and the linear drive on the power rotary head 1 are used to apply torque, compressive forces, tensile forces, possibly also impacting, to a drill string 6 composed of a large number of rotatably coupled tubular rod sections and possibly a threaded transition piece 11. To this end a well-known drill head, not shown, is arranged at the front end of the drill string 6 from a plurality of rotatably coupled tubular rods and the threaded adapter 11, with which bores extending in direction can be made in the earth, in rock or in rock. The thread transition piece 11 is provided with different, conical external threads 11a, 11b in order to be able to screw it to the outlet flange pipe 2 and / or the tubular intermediate piece 4 and / or the drill string 6, which can have different, conical internal threads.

Mit dem Kraftdrehkopf 1 ist ein Abgangsflanschrohr 2 drehfest und axial unverschiebbar gekuppelt. Zum Einbringen einer Bohrung in das Erdreich, in Gestein oder Fels wird das Abgangsflanschrohr 2 und ein damit drehend gekuppelter Bohrstrang 6 aus einer Vielzahl von damit drehend gekuppelten Gestängeschüssen und dem Gewindeübergangsstück 11 mittels der Drehantriebsmotoren 1a in Drehung versetzt, und es werden gleichzeitig Druck- oder Zugkräfte mittels des Linearantriebs auf den Bohrkopf aufgebracht. Der Bohrkopf kann ggf. in bekannter Weise schlagend ausgebildet sein, um Gestein oder Fels zu zertrümmern.An outlet flange pipe 2 is coupled to the power rotary head 1 in a rotationally fixed and axially immovable manner. To drill a hole in the ground, in rock or rock, the outlet flange pipe 2 and a drill string 6 rotatably coupled to it, made up of a plurality of rods and the threaded transition piece 11 rotatably coupled therewith, is set in rotation by means of the rotary drive motors 1a, and pressure or pressure is applied at the same time Tensile forces applied to the drill head by means of the linear drive. The drill head can optionally be designed to strike in a known manner in order to smash rock or rock.

Für die Positionsbestimmung während des Bohrvorgangs ist ein ständiger Datenaustausch zwischen einem nicht dargestellten Bohrsender im Bereich des Bohrkopfs am vorderen Ende des Bohrstrangs 6 aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten Gestängeschüssen und dem Gewindeübergangsstück 11 mit integrierter, nicht dargestellter Ortungseinrichtung in der Bohrung und einem Trägergerät 35 an der Erdoberfläche erforderlich. Zu diesem Zweck ist ein Datenführungskabel 31 durch eine Kabeldurchführung 5a in den Bohrstrang 6 aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten Gestängeschüssen und dem Gewindeübergangsstück 11 bis zum Bohrsender im Bereich des Bohrkopfs geführt und über eine Kabelverbindung 36 mit dem Trägergerät 35 an der Erdoberfläche verbunden.To determine the position during the drilling process, a constant exchange of data between a drilling transmitter (not shown) in the area of the drill head at the front end of the drill string 6 consisting of a large number of rotatably coupled rod sections and the thread transition piece 11 with an integrated, not shown locating device in the bore and a carrier device 35 required at the earth's surface. For this purpose, a data cable 31 is passed through a cable bushing 5a in the drill string 6 consisting of a plurality of rotatably coupled rod sections and the threaded transition piece 11 to the drill transmitter in the area of the drill head and connected via a cable connection 36 to the carrier device 35 on the earth's surface.

Damit sich das Datenführungskabel 31 während des Bohrvorgangs nicht verdreht, ist an dem Abgangsflanschrohr 2 ein Trommelträger 12 drehfest angeordnet. Die drehfeste Verbindung zwischen dem Abgangsflanschrohr 2 und dem Trommelträger 12 kann kraftschlüssig, beispielsweise durch Klemmen, formschlüssig durch Verschrauben oder stoffschlüssig durch Verschweißen ausgebildet sein.So that the data guide cable 31 does not twist during the drilling process, a drum carrier 12 is arranged on the outlet flange pipe 2 in a rotationally fixed manner. The non-rotatable connection between the outgoing flange pipe 2 and the drum carrier 12 can be formed in a force-locking manner, for example by clamping, in a form-locking manner by screwing, or materially by welding.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, dass der Trommelträger 12 zur Aufnahme von zwei Kabeltrommeln 18,18a ausgebildet ist. Zu diesem Zweck weist der Trommelträger 12 eine erste Tragwelle 13 für die erste Kabeltrommel 18 und eine zweite Tragwelle13a für die zweite Kabeltrommel 18a auf. Die Tragwellen 13, 13a verlaufen koaxial entgegengesetzt zueinander und orthogonal zu einer Achse 8 des Abgangsflanschrohrs 2 und des Bohrstrangs 6. Es können auch mehr als zwei Tragwellen 13, 13a am Trommelträger 12 in geeigneter Weise angeordnet sein, um mehr als zwei Kabeltrommeln 18,18a am Kabelträger 12 anordnen zu können, wenn ein größerer Vorrat des Datenführungskabels 31 zur Verfügung stehen soll.From the Fig. 1 and 2 it can be seen that the drum carrier 12 is designed to accommodate two cable drums 18, 18a. For this purpose, the drum carrier 12 has a first support shaft 13 for the first cable drum 18 and a second support shaft 13a for the second Cable drum 18a on. The support shafts 13, 13a run coaxially opposite to each other and orthogonally to an axis 8 of the outlet flange pipe 2 and the drill string 6. More than two support shafts 13, 13a can be arranged on the drum support 12 in a suitable manner, around more than two cable drums 18, 18a to be able to be arranged on the cable carrier 12 when a larger supply of the data cable 31 is to be available.

Eine erste Drehdurchführung 3,10 zum Durchführen einer Verbindung eines Kabelstrangs des Datenführungskabels 30 nach außen zu dem Trägergerät 35, bestehend aus einem Schleifring 3 am Abgangsflanschrohr 2 und einer damit zusammenwirkenden ersten Schleifbürstenanordnung 10, die isolierend an einem am Kraftdrehkopf 1 angeordneten Träger 9 befestigt ist, gewährleistet die Datenübertragung durch eine Kabelverbindung 36 vom Trommelträger 12 nach außen zu dem Trägergerät 35.A first rotary leadthrough 3, 10 for carrying out a connection of a cable harness of the data control cable 30 to the outside to the carrier device 35, consisting of a slip ring 3 on the outlet flange tube 2 and a first grinding brush arrangement 10 interacting therewith, which is insulated on a carrier 9 arranged on the power rotary head 1 , ensures the data transmission through a cable connection 36 from the drum carrier 12 to the outside to the carrier device 35.

Jede Kabeltrommel 18,18a weist zur Lagerung auf der jeweiligen ersten oder zweiten Tragwelle13, 13a einen ersten Lagerflansch 19 und einen zweiten Lagerflansch 19a auf, die mit Kugellageraufnahmen 20 für ein Kugellagerpaar 21 versehen sind. An den einander zugewandten Lagerflanschen 19,19a an den Kabeltrommeln 18, 18a sind eine erste Schleifring-Schleifbürsten-Einheit 28 und eine zweite Schleifring-Schleifbürsten-Einheit 29 , isolierend angeordnet, von denen jeweils Kabelverbindungen 37, 38 zur ersten Schleifbürstenanordnung 10 am Träger 9 und von dort über die Kabelverbindung 36 zum Trägergerät 35 führen und zur Datenübertragung für den Kabelstrang des Datenführungskabels 31 von den Kabeltrommeln 19, 19a zum Trägergerät 35 dienen.Each cable drum 18, 18a has a first bearing flange 19 and a second bearing flange 19a for mounting on the respective first or second support shaft 13, 13a, which are provided with ball bearing receptacles 20 for a pair of ball bearings 21. On the facing bearing flanges 19, 19a on the cable drums 18, 18a, a first slipring grinding brush unit 28 and a second slipring grinding brush unit 29 are arranged in an insulating manner, each of which has cable connections 37, 38 to the first grinding brush arrangement 10 on the carrier 9 and lead from there via the cable connection 36 to the carrier device 35 and serve to transfer data for the cable harness of the data cable 31 from the cable drums 19, 19a to the carrier device 35.

An den Enden einer jeden Tragwelle 13, 13a ist jeweils ein Vierkant 14 vorgesehen, der zur drehfesten Aufnahme einer Vierkantöffnung 23 in einem Halteblech 22 für die erste Kabeltrommel 18 und einem Halteblech 22a für die zweite Kabeltrommel 18a dient. Zur drehfesten Befestigung der Haltebleche 22, 22a an der ersten Tragwelle 13 und an der zweiten Tragwelle 13a dient jeweils eine in Gewindebohrungen 15 in den Tragwellen 13, 13a schraubbare Sechskantschraube 25. Ein an den Halteblechen 22, 22a angeordneter Rastriegel 27 dient dazu, die Lagerflansche 19,19a drehgesichert vor dem Einschrauben der Sechskantkantschraube 25 zu positionieren.At the ends of each support shaft 13, 13a a square 14 is provided, which serves for the non-rotatable reception of a square opening 23 in a holding plate 22 for the first cable drum 18 and a holding plate 22a for the second cable drum 18a. A hexagon screw 25, which can be screwed into threaded bores 15 in the support shafts 13, 13a, is used to fasten the retaining plates 22, 22a to the first support shaft 13 and to the second support shaft 13a in a rotationally fixed manner. A locking bolt 27 arranged on the retaining plates 22, 22a is used to secure the bearing flanges 19, 19a to be secured against rotation before screwing in the hexagon head screw 25.

Am Trommelträger 12 sind eine erste gewinkelte Halterung 16 und diametral gegenüberliegend eine zweite gewinkelte Halterung 16a als Träger für daran feder- oder gewichtsbelastet mittels einer frei oder gebremst drehbaren Andruckrolle 34, auf einem Kabelwickel 30, 30a des Datenführungskabels 31 aufliegende Andruckgabeln 32, 32a angeordnet. Die Haltebleche 22, 22a weisen an wenigstens einem Ende jeweils eine Aufnahme 24, 24a, fluchtend zu komplementären Aufnahmen 17, 17a, 26, 26a (Fig. 2) an der gewinkelten Halterung 16, 16a, für die entgegengesetzten, freien Enden eines Schwenkstifts 33, 33a an einer feder- oder gewichtsbelasteten ersten Andruckgabel 32 bzw. einer zweiten Andruckgabel 32a für einen Kabelwickel 30 des Datenführungskabels 31 auf der wenigstens einen Kabeltrommel 18, 18a auf.A first angled holder 16 and diametrically opposite a second angled holder 16a are arranged on the drum carrier 12 as a carrier for spring-loaded or weight-loaded pressure roller 34, pressure forks 32, 32a resting on a cable reel 30, 30a of the data cable 31. The retaining plates 22, 22a each have one at at least one end Mount 24, 24a, in alignment with complementary mounts 17, 17a, 26, 26a ( Fig. 2 ) on the angled holder 16, 16a, for the opposite, free ends of a pivot pin 33, 33a on a spring-loaded or weight-loaded first pressure fork 32 and a second pressure fork 32a for a cable reel 30 of the data control cable 31 on the at least one cable drum 18, 18a on.

Das Abgangsflanschrohr 2 ist mehrteilig ausgeführt und umfasst ein drehend gekuppeltes, rohrförmiges Zwischenstück 5 wobei die Kabeldurchführung 5a für den Kabelstrang des Datenführungskabels 31 im Abgangsflanschrohr 2 oder im rohrförmigen Schonstück 5 angeordnet sein kann, durch die der Kabelstrang des Datenführungskabels 31 zu dem Bohrkopf am vorderen Ende des aus einer Vielzahl von drehend gekuppelten Gestängeschüssen bestehenden Bohrstrang 6 geführt ist.The outgoing flange pipe 2 is made in several parts and comprises a rotatably coupled, tubular intermediate piece 5, whereby the cable bushing 5a for the cable harness of the data cable 31 can be arranged in the outgoing flange pipe 2 or in the tubular protective piece 5, through which the cable harness of the data cable 31 to the drill head at the front end of the drill string 6 consisting of a plurality of rotatably coupled rod sections.

Das rohrförmige Abgangsflanschrohr 2, das rohrförmige Zwischenstück 5, sowie die rohrförmigen Gestängeschüsse des aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten Gestängeschüssen bestehenden Bohrstrangs 6 sind schnell und einfach mittels der an deren Enden angeordneten, konischen Außengewinde 11a, 11b und komplementärer Innengewinde 5c drehend miteinander kuppelbar.The tubular outlet flange pipe 2, the tubular intermediate piece 5, and the tubular rod sections of the drill string 6 consisting of a large number of rod sections that are rotatably coupled to one another can be quickly and easily rotatably coupled to one another by means of the conical external threads 11a, 11b and complementary internal threads 5c arranged at their ends.

Die Kabeldurchführung 5a umfasst eine gegenüber dem Inneren des aus der Vielzahl von drehend gekuppelten Gestängeschüssen bestehenden Bohrstrangs 6 eine dichtend wirkende Dichtungsanordnung 5b.The cable bushing 5a comprises a sealing arrangement 5b which acts in a sealing manner opposite the interior of the drill string 6, which consists of the multiplicity of rotatably coupled rods.

Zum Einbringen des aus einer Vielzahl von Gestängeschüssen bestehenden Bohrstrangs 6 in das Erdreich wird der mit dem Abgangsflanschrohr 2 verschraubte Bohrstrang 6 mittels der Drehantriebsmotoren 1a am Kraftdrehkopf 1 in Drehung versetzt, während gleichzeitig auf den Kraftdrehkopf 1 ein nicht dargestellter, sich an einer Lafette abstützender Linearantrieb wirkt. Zum Abtransport des Bohrkleins aus der Bohrung wird eine Spülflüssigkeit unter Druck durch einen feststehenden, nicht dargestellten Einspüladapter in den Bohrstrang 6 eingeführt und tritt am vorderen Ende des Bohrstrangs 6 durch den dort angeordneten Bohrkopf wieder aus. Das Bohrklein wird mittels der Spülflüssigkeit durch die Bohrung entlang des eingebrachten Bohrstrangs 6 bis an die Erdoberfläche zurückgeführt und dort in geeigneter Weise entsorgt.In order to introduce the drill string 6, which consists of a large number of rods, into the ground, the drill string 6 screwed to the outlet flange pipe 2 is set in rotation by means of the rotary drive motors 1a on the power rotary head 1, while at the same time a linear drive (not shown) which is supported on a mount on the power rotary head 1 works. To remove the drill cuttings from the bore, a flushing fluid is introduced under pressure through a stationary flushing adapter (not shown) into the drill string 6 and exits again at the front end of the drill string 6 through the drill head located there. The cuttings are returned to the surface of the earth by means of the flushing fluid through the bore along the introduced drill string 6 and disposed of there in a suitable manner.

Das Datenführungskabel 31 ist vom Kabelwickel 30 auf der Kabeltrommel 19 oder 19a durch die Kabeldurchführung 5a in den Bohrstrang 6 eingeführt, wird mit dem Bohrfortschritt mitgezogen und dabei von der Kabeltrommel 19 oder 19a abgewickelt. In die Kabeldurchführung 5a ist eine geeignete, dichtend wirkende Dichtungsanordnung 5b eingesetzt, die einen Austritt der unter Druck stehenden Spülflüssigkeit in die Bohrung verhindert. Sobald ein Gestängeschuss am Bohrstrang 6 in die Bohrung eingebracht ist, werden der Bohrvorgang und die Spülflüssigkeitszufuhr in den Bohrstrang 6 unterbrochen, der in die Bohrung eingebrachte Gestängeschuss vom Abgangsflanschrohr 2 abgeschraubt, das Datenkabel 31 durchgetrennt, der Kraftdrehkopf 1 um die Länge eines Gestängeschusses zurückgefahren und ein weiterer Gestängeschuss mit dem Abgangsflanschrohr 2 und dem Bohrstrang 6 verschraubt, nachdem das Datenführungskabel 31 durch die Kabeldurchführung 5a hindurch in den neuen Gestängeschuss eingezogen und mit dem Ende des bereits im Bohrstrang in der Bohrung befindlichen Endes des Datenführungskabels 31 mittels einer entsprechenden, geeigneten Kupplung 7 verbunden wurde.The data guide cable 31 is inserted from the cable reel 30 on the cable drum 19 or 19a through the cable bushing 5a into the drill string 6, is pulled along with the drilling progress and is unwound from the cable drum 19 or 19a. In the Cable bushing 5a, a suitable sealing arrangement 5b is used, which prevents the pressurized flushing liquid from escaping into the bore. As soon as a rod section is introduced into the bore on the drill string 6, the drilling process and the supply of flushing fluid to the drill cord 6 are interrupted, the rod section introduced into the bore is unscrewed from the outlet flange pipe 2, the data cable 31 is cut, the power rotary head 1 is retracted by the length of a rod section and Another rod section is screwed to the outlet flange pipe 2 and the drill string 6 after the data cable 31 has been pulled through the cable bushing 5a into the new rod section and with the end of the data cable 31 already in the drill string by means of a suitable, suitable coupling 7 was connected.

Danach wird der Bohrvorgang in der beschriebenen Weise fortgesetzt, bis erneut ein weiterer Gestängeschuss an den in die Bohrung eingebrachten Bohrstrang 6 angeschraubt werden muss, und dies so lange, bis der Bohrstrang 6 am Ziel aus dem Erdreich an die Erdoberfläche ausgetreten ist. Danach können sich ein Aufweitvorgang und ein Einziehen eines Produktrohres in bekannter Weise anschließen.The drilling process is then continued in the manner described until another rod section has to be screwed onto the drill string 6 introduced into the bore, and this until the drill string 6 has emerged from the soil to the surface of the earth at the target. This can then be followed by an expansion process and a pulling-in of a product pipe in a known manner.

BezugszeichenReference number

  • 1 Kraftdrehkopf1 power head
  • 1a Drehantriebsmotoren1a rotary drive motors
  • 2 Abgangsflanschrohr2 outlet flange pipe
  • 3 Schleifring am Abgangsflanschrohr 2
    • 5 Rohrförmiges Zwischenstück
    • 5a Kabeldurchführung
    3 Slip ring on the outlet flange pipe 2
    • 5 Tubular spacer
    • 5a cable entry
  • 5b Dichtungsanordnung5b seal arrangement
  • 5c Konisches Innengewinde am rohrförmigen Zwischenstück 55c Conical internal thread on the tubular intermediate piece 5
  • 6 Bohrstrang aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen6 drill string consisting of a large number of rotatably coupled tubular rod sections
  • 7 Kupplung7 clutch
  • 8 Achse des Abgangsflanschrohrs 2 und des Bohrstrangs 6 9 Träger für eine erste Schleifbürstenanordnung 108 axis of the outlet flange tube 2 and of the drill string 6 9 carrier for a first grinding brush arrangement 10
  • 10 Erste Schleifbürstenanordnung am Träger 910 First grinding brush arrangement on the carrier 9
  • 11 Gewindeübergangsstück11 threaded adapter
  • 11a, 11b unterschiedliche, konische Außengewinde am Gewindeübergangsstück11a, 11b different, conical external threads on the thread transition piece
  • 12 Trommelträger12 drum carriers
  • 13 Erste Tragwelle13 First support shaft
  • 13a Zweite Tragwelle13a Second support shaft
  • 14 Vierkant14 square
  • 15 Gewindebohrung15 threaded hole
  • 16 Erste gewinkelte Halterung16 First angled bracket
  • 16a Zweite gewinkelte Halterung16a Second angled bracket
  • 17 Erste Aufnahme für einen ersten Schwenkstift 3317 First receptacle for a first pivot pin 33
  • 17a Zweite Aufnahme für einen zweiten Schwenkstift 33a17a Second receptacle for a second pivot pin 33a
  • 18 Erste Kabeltrommel18 First cable drum
  • 18a Zweite Kabeltrommel18a Second cable drum
  • 19 Erster Lagerflansch an der ersten Kabeltrommel 1819 First bearing flange on the first cable drum 18
  • 19a Zweiter Lagerflansch an der ersten Kabeltrommel 1819a Second bearing flange on the first cable drum 18
  • 20 Kugellageraufnahme20 ball bearing mount
  • 21 Kugellagerpaar21 pair of ball bearings
  • 22 Halteblech für die erste Kabeltrommel 1822 Retaining plate for the first cable drum 18
  • 22a Halteblech für die zweite Kabeltrommel 18a22a retaining plate for the second cable drum 18a
  • 23 Vierkantöffnung23 square opening
  • 24 Erste Aufnahme am ersten freien Ende des Halteblechs 2224 First receptacle at the first free end of the retaining plate 22
  • 24a Zweite Aufnahme am zweiten freien Ende des Halteblechs 2224a Second receptacle at the second free end of the holding plate 22
  • 25 Sechskantschraube25 hexagon screw
  • 26 Erste komplementäre Aufnahme an der ersten gewinkelten Halterung 1626 First complementary receptacle on the first angled bracket 16
  • 26a Zweite komplementäre Aufnahme an der ersten gewinkelten Halterung 1626a Second complementary receptacle on the first angled holder 16
  • 27 Rastriegel27 locking latches
  • 28 Erste Schleifring- Schleifbürsten-Einheit an der ersten Kabeltrommel 1828 First slip ring / brush unit on the first cable drum 18
  • 29 Zweite Schleifring-Schleifbürsten-Einheit an der zweiten Kabeltrommel29 Second slip ring grinding brush unit on the second cable drum
  • 30 Kabelwickel eines Datenführungskabels 31 auf der ersten Kabeltrommel 1830 cable winding of a data guide cable 31 on the first cable drum 18
  • 30a Kabelwickel des Datenführungskabels 31 auf der zweiten Kabeltrommel 18a30a Cable winding of the data guide cable 31 on the second cable drum 18a
  • 31 Datenführungskabel31 data cable
  • 32 Erste Andruckgabel auf dem Kabelwickel 30 des Datenführungskabels 31 auf der ersten Kabeltrommel 1832 First pressure fork on the cable roll 30 of the data guide cable 31 on the first cable drum 18
  • 32a Zweite Andruckgabel auf dem Kabelwickel 30 des Datenführungskabels 31 auf der ersten Kabeltrommel 1832a Second pressure fork on the cable roll 30 of the data guide cable 31 on the first cable drum 18
  • 33 Schwenkstift an der ersten Andruckgabel 3233 pivot pin on the first pressure fork 32
  • 33a Schwenkstift an der zweiten Andruckgabel 32a33a pivot pin on the second pressure fork 32a
  • 34 Andruckrolle34 Pressure roller
  • 35 Trägergerät mit Kabelverbindung 36 vom Trägergerät 35 zur ersten Schleifbürstenanordnung 10,35 carrier device with cable connection 36 from carrier device 35 to the first grinding brush arrangement 10,
  • 36 Kabelverbindung vom Trägergerät 35 zur ersten Schleifbürstenanordnung 1036 Cable connection from the carrier device 35 to the first grinding brush arrangement 10
  • 37 Kabelverbindung von der ersten Schleifring-Schleifbürsten-Einheit 28 zur ersten Schleifbürstenanordnung 10 am Träger 937 Cable connection from the first slip ring / grinding brush unit 28 to the first grinding brush arrangement 10 on the carrier 9
  • 38 Kabelverbindung von der zweiten Schleifring-Schleifbürsten-Einheit 29 zur ersten Schleifbürstenanordnung 10 am Träger 938 Cable connection from the second slip ring / grinding brush unit 29 to the first grinding brush arrangement 10 on the carrier 9
  • 39 Kabelverbindung von der zweiten Schleifring-Schleifbürsten-Einheit 29 zur ersten Schleifbürstenanordnung 10 am Träger 939 Cable connection from the second slip ring / grinding brush unit 29 to the first grinding brush arrangement 10 on the carrier 9

Claims (10)

Kabelhaspel zum Einbringen eines Datenführungskabels (31) in einen Bohrstrang (6) aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen einer Bohranlage, insbesondere einer Horizontalbohranlage, die - einen Kraftdrehkopf (1), - einen damit drehend gekuppelten Bohrstrang (6) aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen-, - einen mit dem Kraftdrehkopf (1) drehend gekuppelten Trommelträger (12), - eine am Trommelträger (12) drehend gelagerte Kabeltrommel (18), - eine erste Drehdurchführung (3, 10) am Bohrstrang (6) aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen zum Durchführen einer Verbindung eines Kabelstrangs eines Datenführungskabels (31) nach außen, - eine zweite Drehdurchführung (28, 29) für den Kabelstrang des Datenführungskabels (31) von der Kabeltrommel (18) zum Trommelträger (12) umfasst, gekennzeichnet durch - ein mit dem Kraftdrehkopf (1) drehend gekuppeltes Abgangsflanschrohr (2), - einen mit dem Abgangsflanschrohr (2) drehend gekuppelten Trommelträger (12), - wenigstens eine am Trommelträger (12) drehend gelagerte Kabeltrommel (18, 18a) und - wenigstens eine am Abgangsflanschrohr (2) und/oder am rohrförmigen Zwischenstück (5) angeordnete Kabeldurchführung (5a) für den Kabelstrang des Datenführungskabels(31) von der wenigstens einen Kabeltrommel (18, 18a) in den aus einer Vielzahl von drehend miteinander gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen bestehenden Bohrstrang(6). Cable reel for introducing a data guiding cable (31) into a drill string (6) made up of a plurality of tubular rod sections of a drilling system, in particular a horizontal drilling system, which are rotatably coupled to one another - a power head (1), - a drill string (6) rotatably coupled therewith, comprising a plurality of rotatably coupled tubular rods, - A drum carrier (12) rotatably coupled to the power rotary head (1), - A cable drum (18) rotatably mounted on the drum carrier (12), - A first rotary leadthrough (3, 10) on the drill string (6) made up of a plurality of tubular rod sections that are rotatably coupled to one another for carrying out a connection of a cable harness of a data control cable (31) to the outside, - A second rotary feedthrough (28, 29) for the cable harness of the data cable (31) from the cable drum (18) to the drum carrier (12), characterized by - an outlet flange pipe (2) rotatably coupled to the power head (1), - a drum carrier (12) rotatably coupled to the outlet flange pipe (2), - At least one cable drum (18, 18a) and rotatably mounted on the drum carrier (12) - At least one on the outlet flange pipe (2) and / or on the tubular intermediate piece (5) arranged cable bushing (5a) for the Cable strand of the data guide cable (31) from the at least one cable drum (18, 18a) in the drill string (6) consisting of a multiplicity of tubular rod sections that are rotatably coupled to one another. Kabelhaspel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgangsflanschrohr (2) mehrteilig ausgeführt ist und ein drehend gekuppeltes, rohrförmiges Zwischenstück (5) sowie ein Gewindeübergangsstück (11) umfasst, wobei die Kabeldurchführung (5a) für den Kabelstrang des Datenführungskabels (31) im Abgangsflanschrohr (2) oder im rohrförmigen Zwischenstück (5) angeordnet sein kann.Cable reel according to claim 1, characterized in that the outlet flange tube (2) is constructed in several parts and comprises a rotatably coupled, tubular intermediate piece (5) and a threaded transition piece (11), the cable bushing (5a) for the cable harness of the data cable (31) in the Outlet flange pipe (2) or in the tubular intermediate piece (5) can be arranged. Kabelhaspel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einer Vielzahl von drehend gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen bestehende Bohrstrang (6)wenigstens das Abgangsflanschrohr (2), ggf. ein damit drehend gekuppeltes, rohrförmiges Zwischenstück (5) mit der Kabeldurchführung (5a) und mit dem Abgangsflanschrohr (2) oder dem rohrförmigen Zwischenstück (5) untereinander drehend miteinander kuppelbare rohrförmige Gestängeschüsse umfasst, durch die der Kabelstrang des Datenführungskabels (31) zu einem Bohrkopf am vorderen Ende des aus einer Vielzahl von drehend gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen bestehenden Bohrstrang (6) geführt ist.Cable reel according to claim 1 or 2, characterized in that the drill string (6) consisting of a multiplicity of rotatably coupled tubular rod sections has at least the outlet flange pipe (2), possibly a rotatably coupled tubular intermediate piece (5) with the cable bushing (5a) ) and with the outlet flange tube (2) or the tubular intermediate piece (5) comprises tubular rod sections which can be coupled to one another in a rotating manner, through which the cable harness of the data control cable (31) to a drill head at the front end of the drill string consisting of a plurality of rotatably coupled tubular rod sections (6) is performed. Kabelhaspel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabeldurchführung (5a) eine oder mehrere gegenüber dem Inneren des aus der Vielzahl von drehend gekuppelten, rohrförmigen Gestängeschüssen bestehenden Bohrstrangs (6) dichtend wirkende Dichtungsanordnungen (5b) umfasst.Cable reel according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the cable bushing (5a) comprises one or more sealing arrangements (5b) which act in a sealing manner opposite the interior of the drill string (6) consisting of the plurality of rotatably coupled tubular rods. Kabelhaspel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelträger (12) wenigstens eine etwa senkrecht zur Achse (35) des Abgangsflanschrohrs (2) gerichtete Tragwelle (13, 13a) zur drehbaren Lagerung der wenigstens einen Kabeltrommel (18, 18a) aufweist, wobei an den Kabeltrommeln (18, 18a) jeweils eine erste Schleifring- Schleifbürsten-Einheit (28) und eine zweite Schleifring-Schleifbürsten-Einheit (29) isolierend angeordnet sind, von denen jeweils Kabelverbindungen (38, 39) zur ersten Schleifbürstenanordnung (10) am Träger (9) und von dort über die Kabelverbindung (37) zu einem Trägergerät (36) führen, das die Signale aufnimmt und verarbeitet, um ein im Bohrkopf angeordnetes Richtungssteuergerät mit entsprechenden Signalen zu beaufschlagen.Cable reel according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the drum carrier (12) has at least one support shaft (13, 13a) directed approximately perpendicular to the axis (35) of the outgoing flange pipe (2) for the rotatable mounting of the at least one cable drum (18, 18a) ), with a first slip ring grinding brush unit (28) and a second slip ring grinding brush unit (29) each insulating on the cable drums (18, 18a) are arranged, of which each cable connections (38, 39) lead to the first grinding brush arrangement (10) on the carrier (9) and from there via the cable connection (37) to a carrier device (36) which receives and processes the signals in order to produce an im To apply the appropriate signals to the direction control device arranged in the drilling head. Kabelhaspel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Trommelträger (12) wenigstens eine gewinkelte Halterung (16,16a) für eine Andruckgabel (32) angeordnet ist, am freien Ende der wenigstens einen Tragwelle (13, 13a) am Trommelträger (12) für die wenigstens eine Kabeltrommel (18, 18a) ein Halteblech (22, 22a) für die wenigstens eine Kabeltrommel (18, 18a) undrehbar befestigt ist, wobei dieses Halteblech (22, 22a) an wenigstens einem freien Ende eine Aufnahme (24, 24a) fluchtend zu einer komplementären Aufnahme (26, 26a) an der gewinkelten Halterung (16, 16a) für die entgegengesetzten, freien Enden eines Schwenkstifts (33, 33a) an einer feder- oder gewichtsbelasteten Andruckgabel (32, 32a) für einen Kabelwickel (30) des Datenführungskabels (31) auf der wenigstens einen Kabeltrommel (18,18a) aufweist.Cable reel according to one of Claims 1 to 5, characterized in that at least one angled holder (16, 16a) for a pressure fork (32) is arranged on the drum carrier (12), and at the free end of the at least one support shaft (13, 13a) on the drum carrier (12) for the at least one cable drum (18, 18a) a retaining plate (22, 22a) for the at least one cable drum (18, 18a) is non-rotatably attached, this retaining plate (22, 22a) having a receptacle ( 24, 24a) in alignment with a complementary receptacle (26, 26a) on the angled holder (16, 16a) for the opposite, free ends of a pivot pin (33, 33a) on a spring-loaded or weight-loaded pressure fork (32, 32a) for a Has cable winding (30) of the data control cable (31) on the at least one cable drum (18,18a). Kabelhaspel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckgabel (32, 32a) eine frei oder gebremst drehbar auf dem Kabelwickel (30, 30) aufliegende Andruckrolle (34) umfasst.Cable reel according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the pressure fork (32, 32a) comprises a pressure roller (34) resting freely or braked rotatably on the cable reel (30, 30). Kabelhaspel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Kraftdrehkopf (1) ein Träger (9) für eine isolierende Aufnahme der ersten Schleifbürstenanordnung (10) befestigt ist.Cable reel according to one of Claims 1 to 7, characterized in that a carrier (9) for an insulating accommodation of the first grinding brush arrangement (10) is attached to the power rotary head (1). Kabelhaspel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelträger (12) mit dem Abgangsflanschrohr (2) oder dem rohrförmigen Zwischenstück (5) verklemmt, verklebt, verschweißt oder verschraubt ist.Cable reel according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the drum carrier (12) is clamped, glued, welded or screwed to the outlet flange pipe (2) or the tubular intermediate piece (5). Kabelhaspel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelträger (12) zwei koaxial entgegengesetzt gerichtete Tragwellen (13, 13a) für je eine Kabeltrommel (18,18a) umfasst.Cable reel according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the drum carrier (12) comprises two coaxially oppositely directed carrier shafts (13, 13a) for one cable drum (18, 18a) each.
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