EP0768446A1 - Method and boring tool for drilling into subterranean formations - Google Patents

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EP0768446A1
EP0768446A1 EP95115867A EP95115867A EP0768446A1 EP 0768446 A1 EP0768446 A1 EP 0768446A1 EP 95115867 A EP95115867 A EP 95115867A EP 95115867 A EP95115867 A EP 95115867A EP 0768446 A1 EP0768446 A1 EP 0768446A1
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EP
European Patent Office
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drilling
outer housing
borehole
drill bit
formation
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EP95115867A
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German (de)
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Friedhelm Dipl.-Ing. Makohl
Carsten Dipl.-Ing. Vogt
Pudjihanto Surwano
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Baker Hughes Holdings LLC
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Baker Hughes Inc
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Priority to US08/729,226 priority patent/US5845722A/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E21B7/208—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes using down-hole drives

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for sinking a borehole into underground formations with at least one layer-like special formation which has significantly different formation pressures than a formation adjacent in the sinking direction.
  • a borehole which is initially sunk in a first formation with a first formation pressure, meets a formation with a significantly higher formation pressure, then there is a risk of in-formation media flowing into the drilling fluid, through which drilling fluid can be pressed out of the annulus and the pipe string above ground . If the weight of the drilling fluid is increased, which can be carried out by introducing heavy spar or iron oxide to the drilling fluid in order to compensate for the high pressure of the drilled formation, then drilling fluid losses occur in the first.
  • the invention is concerned with the problem of providing a method and a drilling device which avoid the above disadvantages when drilling wells into underground formations with considerable differences in formation pressure.
  • the invention solves the problem by a method according to claim 1 and by a drilling device according to claim 9.
  • the outer housing forms a shield from the formation, which prevents the occurrence of inflows as well as pushing formation areas towards the drilling tool and pipe string.
  • the drilling system schematically illustrated in Fig. 1 for the sinking of a hole in underground formations comprises an above-ground drilling rig 1 with conventional equipment, from which extends into a borehole 2 a pipe string 3 composed of screwed pipe sections, the lower end of which in the usual way with connecting threads a drilling tool 4 is connected.
  • a compensating and pressure device 6 titanium
  • a compensating and pressure device 6 can be screwed in between the pipe string end 5 and the drilling tool 4, with the aid of which primarily thermally-induced length differences can be compensated for while maintaining or presetting a desired pressure force from the bit.
  • the drilling tool 4 comprises a tool housing 7 composed of screwed pipe sections and a deep-hole motor 8 of any suitable known design, which is accommodated therein and is only indicated schematically, the output shaft 9 of which is screwed to a drill bit 10 at its lower end.
  • the system shown in FIG. 1 further comprises an outer casing 11 surrounding the pipe string 3 and the drilling tool 4, which forms a borehole lining (liner or casing) composed of pipe sections and via a connecting device 12 (liner hanger) at its upper end to the pipe string 3 is connectable.
  • This connecting device 12 establishes a detachable connection with the tubular string 3 and enables the tubular casing 3 to be inserted and pulled out of the outer casing 11 into and out of the borehole 2.
  • the tool housing 7 is supported in the region of the lower end of the upper main part 13 of the outer housing 11 by an upper group 14 of control members against downward movement, and the drive shaft 9 is in the region of a thickened section 15 by a lower group 16 of locking members with a lower separate one End part 17 of the outer housing 11 connected, which is independently rotatably mounted on a lower end portion 18 of the main part 13 of the outer housing 11 and can rotate with the drive shaft 9 about the common longitudinal central axis 19 of the drilling device.
  • the lower end part 17 carries on the end face a drill bit 20, the cutting plane of which assumes an initial position approximately at the level of the cutting plane of the drill bit 10.
  • the upper group 14 of the locking members is formed by a locking groove 21 formed in the outer housing 11 in the form of an outwardly shaped annular pocket and locking bars 22 which are fixed to the tool housing 7 by means of screws 23 at one end and with their free part from a recessed starting position can be elastically deflected by the action of a spring 24 into a locking position, in which the locking strips 22 engage in the locking grooves 21 in a rotationally fixed manner.
  • the locking ledges 22 rest with their free lower end on the pocket bottom 21 'in the fastening of their upper end shown; if the locking bars 22 can also be fastened at their lower end, the support is provided by a projection of the engagement part 25 at the upper free end of the locking bars 22 on the pocket bottom 21 '.
  • the locking bars 22 are stressed in this case. At least three bars are provided on locking ledges 22, which are regularly distributed over the circumference of the outer housing 11 or the tool housing 7.
  • the lower group 16 of the locking members is formed by longitudinal locking grooves 26 formed in the lower end part 17 of the outer housing 11 in the form of trough-shaped pockets and by locking strips 27 fixed to the thickened section 15 of the drive shaft 9 of the deep hole motor 8 by means of screws 23, which are also can be elastically deflected from a lowered starting position by the action of a spring 28 into a locking position, in which engaging parts 29 of the locking strips 27 engage in the locking grooves 26.
  • the lower group 16 comprises at least three pairs of locking grooves 26 and locking strips 27, which are arranged at equal angles over the circumference of the outer housing 11 or drive shaft 9. Instead of the illustrated attachment of the locking bars 27 with an attachment point above and the lower free end, these can also be attached with the upper free end and the fastening point located below.
  • the locking groove 21 of the upper group 14 is designed with an engagement length that is shorter than the engagement length of the engagement parts 29 of the locking bars 27 of the lower Group 16. This ensures that the engaging parts 29 of the locking bars 27 of the lower group 16 can only fall into the locking grooves 26 of the lower group 16 intended for them.
  • the locking grooves 26 of the lower group 16 have an engagement length which is greater than that of the engaging parts 29 of the locking strips 27 of the lower group 16. This ensures that the lower end part 17 of the outer housing 11 in the axial direction relative to the drive shaft 9 between two End positions can shift, as illustrated in FIGS. 2 and 3.
  • the upper end position shown in FIG. 3 forms the drilling operating position in which the cutting plane of the drill bit 20 is offset upwards from that of the drill bit 10 and surrounds the drill bit 10 in the region of its side cutting surface. This creates a better drainage of drilling fluid and cuttings.
  • a bearing sleeve 30 is provided, which is inserted from above into the lower end part 17 of the outer housing 11 and is firmly connected, for example screwed, to it.
  • the lower end section 18 of the upper main part 13 of the outer housing 11 encompasses the bearing sleeve 30 and, with a bearing surface 31 on its inside, forms a plain bearing which is coaxial with the longitudinal central axis 19 of the drilling device.
  • the bearing sleeve 30 is in the lower end section 18 of the upper Main part 13 of the outer housing 11 is axially displaceably supported so as to enable the lower end part 17 the above-mentioned axial mobility between the starting position according to FIG. 2 and the drilling operating position according to FIG. 3.
  • the bearing sleeve 30 has a collar 32 on the outside which, as a stop in cooperation with a shoulder 33 above the bearing surface 31, defines the lower end position for the lower end part 17 of the outer housing 11.
  • the drilling operating position is defined by the lower end of the locking bars 27, which cooperate with a counter surface 34 as a stop, which in the example shown is formed by the end face of the screwed-in lower section 35 of the lower end part 17 of the outer housing 11, which is located in the upper ones above Section 36 of the lower end part 17 of the outer housing 11 is screwed.
  • the design of the drilling device according to FIG. 5 enables directional drilling to be carried out in underground formations.
  • This is made possible by the fact that when the outer housing 11 is otherwise unchanged, the lower end section 18 of the upper main part 13 of the outer housing 11 is oriented at an acute angle 37 of, for example, 1-3 ° to the main part 13 located above it. This can be achieved, for example, by an angular alignment of the thread 38 at the lower end of the main part 13 of the outer housing 11, onto which the lower end section 18 is screwed.
  • a separate angle piece can also be provided as an intermediate part that can be screwed in place.
  • the drive shaft 9 of the deep-hole motor 8 is provided with a section 39 of increased flexibility in the form of a circumferential, the bending resistance reducing contraction, otherwise the training of the drilling tool 4 is unchanged downward adjoining part of the drive shaft 9 gives an all-round elastic deflectability.
  • the flexible section 39 is located slightly below the bend 40 at which the longitudinal central axis 19 of the drilling device merges into the angled lower axis part 19 '.
  • any type of bit can be used as the drill bit 10. It is essential, however, that the drill bit 10 is provided with a stabilizer part 10 ', which is at a close distance from the inside of the lower section 35 of the lower end part 17, and has a side cutting surface which, for example by grinding, has a high accuracy of fit and with a close fit Can drill through 20.
  • first formation extends down into the vicinity of the border area to a special formation following in the direction of the sinking, in which the formation pressure is substantially higher or lower than it is in the region of the first formation.
  • This first formation with largely the same first formation pressure can have an essentially homogeneous structure, but can also consist of several different ones There are partial formations between which there are no significant formation pressure differences.
  • the normal drilling tool is drawn up and the outer housing 11 is inserted into the borehole 2, the length of the housing being such that it exceeds the predetermined thickness of the subsequent special formation.
  • This special formation can be, for example, one with high formation pressure, as is the case, for example, with cover layers above gas or oil storage layers.
  • the drilling tool 4 As soon as the drilling tool 4 is set down and locked in the outer housing 11, the upper end of the outer housing 11 is connected to the pipe string 3 by means of the connecting device 12, which can have any suitable known design, and then released from the support on the drilling tower side.
  • the unit of parts 3, 4 and 11 thus formed is now under Further construction of the pipe string 3 continues into the first part of the borehole 2 until the drill bit 10 and the drill bit 11 reach the bottom of the borehole 2.
  • the drilling tool 4 is then put into operation, which is done by switching on or starting the deep hole motor 8, which is started up, for example when it is designed as a turbine or Moineau motor, by supplying it with drilling fluid.
  • the tubular outer casing 11 is carried along by the tubular string 3, whereby the rotating core bit 20 at the lower end of the outer casing 11 in turn acts like a drilling tool.
  • the outer casing 11 lines the borehole 2 in the region of its length, absorbs inward formation forces as soon as these become effective, for example when there is a drop in pressure in the drilling fluid, and brings about a seal which can optionally be further perfected by cementing in.
  • the drilling tool can be opened after loosening the connecting device 12 and the bore can be used as a production bore, for example after complete lining. If the borehole is to be given a course that extends far beyond the special formation, after the drilling tool 4 previously connected to the outer housing 11 has been pulled up, a second drilling tool together with the pipe string can be inserted into the hole Borehole are retracted, which can be passed through the offset outer housing and can take over the further drilling of the hole. If a further special formation is to be drilled through at a considerable distance from the first special formation, a further drilling device with a second outer housing can be used, which can be passed through the stepped first outer housing. The sequence of the drilling process with the second drilling device is then analogous to the previously described sequence.
  • the upper main part 13 of the outer housing 11 is advantageously set in rotation by the tubing string 3 for the purpose of reducing friction or for guiding the drilling tool 4 straight. If the outer housing 11 is angled in its lower area and the drill can thus be used for directional drilling operations, after determining the direction of the angled part of the outer housing 11, this is secured against twisting by the pipe string 3 from above, so that as drilling continues, an in its direction is drilled in accordance with changed borehole part.

Abstract

The process for sinking a bore hole through underground formations which include special formations of strata with significantly different formation pressures to those in adjacent formations, comprises drilling a first bore hole using a tool carried on the lower end of a pipe train and driven by a deep-hole motor to a point close to the boundary of the first formation. To extend the hole through the special formation, a tubular housing carrying a driven bore-crown at its lower end is inserted with the drill, and this acts as a liner for the bore hole at least in the region of the special formation. Also claimed is a drilling device for the process, comprising a pipe train (3) and a drilling tool (4) comprising a deep-hole motor and a drill bit (10) enclosed in a tool housing (7) whose upper end can be connected to the lower end (5) of the pipe train (3). The drill bit (10) is attached to a drive shaft (9) extending beyond the end of the tool housing (7). An outer housing (11), whose length exceeds the depth of the special formation, has a bore-crown (20) and a removable connection (12) at its upper end to fix it to the pipe train. The outer housing (11) and the drilling tool are provided with interlocking mechanisms, of which an upper set (14) supports the tool housing (7) at a lowest position inside the outer housing (11), and a lower set (16) connects the drive shaft (9) of the deep-hole motor with a lower, independently rotatable part (17) of the outer housing so that it rotates with the drill bit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Abteufen einer Bohrung in unterirdische Formationen mit zumindest einer schichtförmigen Sonderformation, die zu einer in Abteufrichtung benachbarten Formation erheblich unterschiedliche Formationsdrücke aufweist.The invention relates to a method and a device for sinking a borehole into underground formations with at least one layer-like special formation which has significantly different formation pressures than a formation adjacent in the sinking direction.

Trifft eine Bohrung, die zunächst in einer ersten Formation mit einem ersten Formationsdruck abgeteuft wird, auf eine zweite Formation mit erheblich niedrigerem Formationsdruck, beispielsweise auf eine poröse Schicht, wie sie für Gas- und/oder Oellagerstätten typisch ist, dann fällt, gegebenenfalls schlagartig, der Druck in der Bohrspülung ab mit der Folge, daß der zuvor im Ringraum herrschende Druckausgleich zwischen dem Formationsdruck der ersten Formation und dem Druck der Bohrsprülung entfällt und sich zumindest Bereiche der ersten Formation sich an den Rohrstrang anlegen und diesen festsetzen können, was mit einem Verlust der Bohrung und der Hauptteile des Bohrgeräts einhergeht.If a borehole, which is initially sunk in a first formation with a first formation pressure, hits a second formation with a considerably lower formation pressure, for example a porous layer, as is typical for gas and / or oil deposits, then suddenly falls, if necessary, the pressure in the drilling fluid, with the result that the pressure balance prevailing in the annular space between the formation pressure of the first formation and the pressure of the drilling fluid is eliminated and at least regions of the first formation can attach themselves to the pipe string and fix it, which results in a loss the bore and the main parts of the drill.

Trifft eine Bohrung, die zunächst in einer ersten Formation mit einem ersten Formationdruck abgeteuft wird, auf eine Formation mit wesentlich höherem Formationsdruck, dann entsteht die Gefahr von Zuflüssen formationseigener Medien in die Bohrspülung, durch die Bohrspülung aus dem Ringraum und dem Rohrstrang oberirdisch herausgedrückt werden kann. Wird das Gewicht der Bohrspülung erhöht, was durch Einleitung von Schwerspat oder Eisenoxid zur Bohrspülung vorgenommen werden kann, um für den hohen Druck der angebohrten Formation einen Ausgleich zu schaffen, dann treten in der ersten-Bohrspülungsverluste auf.If a borehole, which is initially sunk in a first formation with a first formation pressure, meets a formation with a significantly higher formation pressure, then there is a risk of in-formation media flowing into the drilling fluid, through which drilling fluid can be pressed out of the annulus and the pipe string above ground . If the weight of the drilling fluid is increased, which can be carried out by introducing heavy spar or iron oxide to the drilling fluid in order to compensate for the high pressure of the drilled formation, then drilling fluid losses occur in the first.

Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem, ein Verfahren und ein Bohrgerät zu schaffen, welche die vorstehenden Nachteile beim Abteufen von Bohrungen in unterirdische Formationen mit erheblichen Formationsdruckunterschieden vermeiden. Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch ein Bohrgerät gemäß Anspruch 9. Hinsichtlich wesentlicher weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 8 bis 10 bis 19 verwiesen.The invention is concerned with the problem of providing a method and a drilling device which avoid the above disadvantages when drilling wells into underground formations with considerable differences in formation pressure. The invention solves the problem by a method according to claim 1 and by a drilling device according to claim 9. With regard to essential further developments, reference is made to claims 2 to 8 to 10 to 19.

Durch das Mitführen eines Außengehäuses (Liner oder Casing) nimmt dieses die Formationsdrücke auf, so daß das Bohrgerät betriebsbereit und die Bohrung weiterbenutzbar bleiben. Das Außengehäuse bildet eine Abschirmung zur Formation hin, die das Auftreten von Zuflüssen ebenso vermeidet wie das Heranschieben von Formationsbereichen an Bohrwerkzeug und Rohrstrang.By carrying an outer casing (liner or casing), this absorbs the formation pressures, so that the drill is ready for operation and the bore remains usable. The outer housing forms a shield from the formation, which prevents the occurrence of inflows as well as pushing formation areas towards the drilling tool and pipe string.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeugs, das in der Zeichnung in zwei Ausführungen näher veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1
eine schematische Gesamtdarstellung einer Bohranlage mit einem Bohrgerät erfindungsgemäßer Ausbildung,
Fig. 2
einen Längsschnitt durch ein Bohrwerkzeug erster Ausführung in einer unteren Endstellung in einem unteren Abschnitt eines Außengehäuses, aufgeteilt in zwei aneinander anschließende Teildarstellungen,
Fig. 3
eine Darstellung ähnlich Fig. 2 zur Veranschaulichung des unteren Endteils des Außengehäuses in Bohrbetriebsstellung,
Fig. 4
eine einteilige Darstellung von Außengehäuse und Bohrwerkzeug nach Fig. 2 mit zwei Ausschnittvergrößerungen, und
Fig. 5
eine Darstellung ähnlich Fig. 2 einer zweiten Ausführung des Bohrwerkzeugs nach der Erfindung.
Further details and advantages result from the following description of the method according to the invention and the drilling tool according to the invention, which is illustrated in more detail in the drawing in two versions. The drawing shows:
Fig. 1
1 shows a schematic overall representation of a drilling rig with a drilling device of the design according to the invention,
Fig. 2
2 shows a longitudinal section through a drilling tool of the first embodiment in a lower end position in a lower section of an outer housing, divided into two adjoining partial representations,
Fig. 3
2 shows a representation of the lower end part of the outer housing in the drilling operating position,
Fig. 4
a one-part representation of the outer housing and drilling tool according to FIG. 2 with two enlarged sections, and
Fig. 5
a representation similar to FIG. 2 of a second embodiment of the drilling tool according to the invention.

Die in Fig. 1 schematisch veranschaulichte Bohranlage für das Abteufen einer Bohrung in unterirdische Formationen umfaßt einen oberirdischen Bohrturm 1 mit üblicher Ausrüstung, von dem sich in ein Bohrloch 2 ein aus verschraubten Rohrabschnitten zusammengesetzter Rohrstrang 3 heraberstreckt, dessen unteres Ende in üblicher Weise über Anschlußgewinde mit einem Bohrwerkzeug 4 verbunden ist. Dabei kann wie dargestellt zwischen dem Rohrstrangende 5 und dem Bohrwerkzeug 4 eine Ausgleichs- und Druckvorrichtung 6 (thruster) zwischengeschraubt sein, mit deren Hilfe vornehmlich thermisch bedingte Längendifferenzen unter Aufrechterhaltung bzw. Vorgabe einer gewünschten Meißelandruckkraft ausgeglichen werden können.The drilling system schematically illustrated in Fig. 1 for the sinking of a hole in underground formations comprises an above-ground drilling rig 1 with conventional equipment, from which extends into a borehole 2 a pipe string 3 composed of screwed pipe sections, the lower end of which in the usual way with connecting threads a drilling tool 4 is connected. As shown, a compensating and pressure device 6 (thruster) can be screwed in between the pipe string end 5 and the drilling tool 4, with the aid of which primarily thermally-induced length differences can be compensated for while maintaining or presetting a desired pressure force from the bit.

Das Bohrwerkzeug 4 umfaßt ein aus verschraubten Rohrabschnitten zusammengesetztes Werkzeuggehäuse 7 und einen in diesem untergebrachten, lediglich schematisch angedeuteten Tieflochmotor 8 irgendeiner geeigneten, bekannten Ausbildung, dessen Abtriebswelle 9 an ihrem unteren Ende mit einem Bohrmeißel 10 verschraubt ist.The drilling tool 4 comprises a tool housing 7 composed of screwed pipe sections and a deep-hole motor 8 of any suitable known design, which is accommodated therein and is only indicated schematically, the output shaft 9 of which is screwed to a drill bit 10 at its lower end.

Die in Fig. 1 gezeigte Anlage umfaßt ferner ein den Rohrstrang 3 und das Bohrwerkzeug 4 umgebendes Außengehäuse 11, das eine aus Rohrabschnitten zusammengesetzte Bohrlochauskleidung (Liner oder Casing) bildet und über eine Verbindungsvorrichtung 12 (liner hanger) an seinem oberen Ende mit dem Rohrstrang 3 verbindbar ist. Diese Verbindungsvorrichtung 12 stellt eine auflösbare Verbindung mit dem Rohrstrang 3 her und ermöglicht ein mit dem Rohrstrang 3 gemeinsames Einfahren und Aufziehen des Außengehäuses 11 in das Bohrloch 2 bzw. aus diesem.The system shown in FIG. 1 further comprises an outer casing 11 surrounding the pipe string 3 and the drilling tool 4, which forms a borehole lining (liner or casing) composed of pipe sections and via a connecting device 12 (liner hanger) at its upper end to the pipe string 3 is connectable. This connecting device 12 establishes a detachable connection with the tubular string 3 and enables the tubular casing 3 to be inserted and pulled out of the outer casing 11 into and out of the borehole 2.

Das Werkzeuggehäuse 7 ist im Bereich des unteren Endes des oberen Hauptteils 13 des Außengehäuses 11 durch eine obere Gruppe 14 von Regelgliedern gegen Abwärtsbewegung gesichert abgestützt, und die Antriebswelle 9 ist im Bereich eines verdickten Abschnitts 15 durch eine untere Gruppe 16 von Riegelgliedern mit einem unteren gesonderten Endteil 17 des Außengehäuses 11 verbunden, das unabhängig drehbar an einem unteren Endabschnitt 18 des Hauptteils 13 des Außengehäuses 11 gelagert ist und mit der Antriebswelle 9 um die gemeinsame Längsmittelachse 19 des Bohrgeräts umlaufen kann. Das untere Endteil 17 trägt stirnseitig eine Bohrkrone 20, deren Schneidebene eine etwa in Höhe der Schneidebene des Bohrmeißels 10 gelegene Ausgangsstellung einnimmt.The tool housing 7 is supported in the region of the lower end of the upper main part 13 of the outer housing 11 by an upper group 14 of control members against downward movement, and the drive shaft 9 is in the region of a thickened section 15 by a lower group 16 of locking members with a lower separate one End part 17 of the outer housing 11 connected, which is independently rotatably mounted on a lower end portion 18 of the main part 13 of the outer housing 11 and can rotate with the drive shaft 9 about the common longitudinal central axis 19 of the drilling device. The lower end part 17 carries on the end face a drill bit 20, the cutting plane of which assumes an initial position approximately at the level of the cutting plane of the drill bit 10.

Die obere Gruppe 14 der Riegelglieder wird von einer im Außengehäuse 11 ausgebildeten Riegelnut 21 in Form einer von nach außen ausgeformten ringförmigen Tasche und von Riegelleisten 22 gebildet, die am Werkzeuggehäuse 7 mittels Schrauben 23 an einem Ende festgelegt und mit ihrem freien Teil aus einer versenkten Ausgangsstellung durch Wirkung einer Feder 24 in eine Riegelstellung elastisch auslenkbar sind, in der die Riegelleisten 22 in die Riegelnuten 21 verdrehfest eingreifen. Dabei liegen die Riegelleisten 22 bei der dargestellten Befestigung ihres oberen Endes mit ihrem freien unteren Ende auf dem Taschenboden 21' auf; bei auch möglicher Befestigungs der Riegelleisten 22 an ihrem unteren Ende erfolgt die Abstützung durch einen Vorsprung des Eingriffsteils 25 am oberen freien Ende der Riegelleisten 22 auf dem Taschenboden 21'. Die Riegelleisten 22 werden in diesem Falle auf Zug beansprucht. An Riegelleisten 22 sind zumindest drei vorgesehen, die regelmäßig über den Umfang des Außengehäuses 11 bzw. des Werkzeuggehäuses 7 verteilt angeordnet sind.The upper group 14 of the locking members is formed by a locking groove 21 formed in the outer housing 11 in the form of an outwardly shaped annular pocket and locking bars 22 which are fixed to the tool housing 7 by means of screws 23 at one end and with their free part from a recessed starting position can be elastically deflected by the action of a spring 24 into a locking position, in which the locking strips 22 engage in the locking grooves 21 in a rotationally fixed manner. In this case, the locking ledges 22 rest with their free lower end on the pocket bottom 21 'in the fastening of their upper end shown; if the locking bars 22 can also be fastened at their lower end, the support is provided by a projection of the engagement part 25 at the upper free end of the locking bars 22 on the pocket bottom 21 '. The locking bars 22 are stressed in this case. At least three bars are provided on locking ledges 22, which are regularly distributed over the circumference of the outer housing 11 or the tool housing 7.

Die untere Gruppe 16 der Riegelglieder wird von im unteren Endteil 17 des Außengehäuses 11 ausgebildeten, längsgerichteten Riegelnuten 26 in Form von rinnenförmig nach außen ausgeformten Taschen und von am verdickten Abschnitt 15 der Antriebswelle 9 des Tieflochmotors 8 mittels Schrauben 23 festgelegten Riegelleisten 27 gebildet, die ebenfalls aus einer versenkten Ausgangsstellung durch Wirkung einer Feder 28 in eine Riegelstellung elastisch auslenkbar sind, in der Eingriffsteile 29 der Riegelleisten 27 in die Riegelnuten 26 eingreifen. Die untere Gruppe 16 umfaßt zumindest drei Paarungen von Riegelnuten 26 und Riegelleisten 27, die gleichwinklig über den Umfang von Außengehäuse 11 bzw. Antriebswelle 9 verteilt angeordnet sind. Anstelle der dargestellten Anbringung der Riegelleisten 27 mit obenliegender Befestigungsstelle und unterem freien Ende können diese auch mit oberem freien Ende und unten befindlicher Befestigungsstelle angebracht sein.The lower group 16 of the locking members is formed by longitudinal locking grooves 26 formed in the lower end part 17 of the outer housing 11 in the form of trough-shaped pockets and by locking strips 27 fixed to the thickened section 15 of the drive shaft 9 of the deep hole motor 8 by means of screws 23, which are also can be elastically deflected from a lowered starting position by the action of a spring 28 into a locking position, in which engaging parts 29 of the locking strips 27 engage in the locking grooves 26. The lower group 16 comprises at least three pairs of locking grooves 26 and locking strips 27, which are arranged at equal angles over the circumference of the outer housing 11 or drive shaft 9. Instead of the illustrated attachment of the locking bars 27 with an attachment point above and the lower free end, these can also be attached with the upper free end and the fastening point located below.

Um sicherzustellen, daß die Riegelleisten 27 der unteren Gruppe 16 nicht in die Riegelnut 21 der oberen Gruppe 14 einfallen können, ist die Riegelnut 21 der oberen Gruppe 14 mit einer Eingriffslänge ausgeführt, die kürzer ist als die Eingriffslänge der Eingriffsteile 29 der Riegelleisten 27 der unteren Gruppe 16. Dadurch ist sichergestellt, daß die Eingriffsteile 29 der Riegelleisten 27 der unteren Gruppe 16 nur in die für sie bestimmten Riegelnuten 26 der unteren Gruppe 16 einfallen können.To ensure that the locking bars 27 of the lower group 16 cannot fall into the locking groove 21 of the upper group 14, the locking groove 21 of the upper group 14 is designed with an engagement length that is shorter than the engagement length of the engagement parts 29 of the locking bars 27 of the lower Group 16. This ensures that the engaging parts 29 of the locking bars 27 of the lower group 16 can only fall into the locking grooves 26 of the lower group 16 intended for them.

Die Riegelnuten 26 der unteren Gruppe 16 weisen eine Eingriffslänge auf, die größer ist als die der Eingriffsteile 29 der Riegelleisten 27 der unteren Gruppe 16. Dies stellt sicher, daß sich das untere Endteil 17 des Außengehäuses 11 in axialer Richtung relativ zur Antriebswelle 9 zwischen zwei Endstellungen verlagern kann, wie sie in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht sind. Dabei bildet die in Fig. 3 dargestellte obere Endstellung die Bohrbetriebsstellung, in der die Schneidebene der Bohrkrone 20 gegenüber der des Bohrmeißels 10 aufwärts versetzt ist und den Bohrmeißel 10 im Bereich seiner Seitenschneidfläche umgibt. Dies schafft einen besseren Abfluß von Bohrspülung und Bohrklein.The locking grooves 26 of the lower group 16 have an engagement length which is greater than that of the engaging parts 29 of the locking strips 27 of the lower group 16. This ensures that the lower end part 17 of the outer housing 11 in the axial direction relative to the drive shaft 9 between two End positions can shift, as illustrated in FIGS. 2 and 3. The upper end position shown in FIG. 3 forms the drilling operating position in which the cutting plane of the drill bit 20 is offset upwards from that of the drill bit 10 and surrounds the drill bit 10 in the region of its side cutting surface. This creates a better drainage of drilling fluid and cuttings.

Zur Lagerung des unteren Endteils 17 am Hauptteil 13 des Außengehäuses 11 ist eine Lagerhülse 30 vorgesehen, die von oben in den unteren Endteil 17 des Außengehäuses 11 eingesetzt und mit diesem fest verbunden, z.B. verschraubt ist. Der untere Endabschnitt 18 des oberen Hauptteils 13 des Außengehäuses 11 umgreift die Lagerhülse 30 und bildet mit einer Lagerfläche 31 an seiner Innenseite ein zur Längsmittelachse 19 des Bohrgeräts koaxiales Gleitlager. Zugleich ist die Lagerhülse 30 im unteren Endabschnitt 18 des oberen Hauptteils 13 des Außengehäuses 11 axial verschieblich abgestützt, um so dem unteren Endteil 17 die oben schon erwähnte axiale Beweglichkeit zwischen der Ausgangsstellung nach Fig. 2 und der Bohrbetriebsstellung nach Fig. 3 zu ermöglichen.To mount the lower end part 17 on the main part 13 of the outer housing 11, a bearing sleeve 30 is provided, which is inserted from above into the lower end part 17 of the outer housing 11 and is firmly connected, for example screwed, to it. The lower end section 18 of the upper main part 13 of the outer housing 11 encompasses the bearing sleeve 30 and, with a bearing surface 31 on its inside, forms a plain bearing which is coaxial with the longitudinal central axis 19 of the drilling device. At the same time, the bearing sleeve 30 is in the lower end section 18 of the upper Main part 13 of the outer housing 11 is axially displaceably supported so as to enable the lower end part 17 the above-mentioned axial mobility between the starting position according to FIG. 2 and the drilling operating position according to FIG. 3.

An ihrem oberen Ende weist die Lagerhülse 30 außenseitig einen Bund 32 auf, der als Anschlag in Zusammenwirken mit einer Schulter 33 oberhalb der Lagerfläche 31 die untere Endstellung für den unteren Endteil 17 des Außengehäuses 11 definiert. Die Bohrbetriebsstellung wird hingegen durch das untere Ende der Riegelleisten 27 definiert, die mit einer Gegenfläche 34 als Anschlag zusammenwirken, die bei dem dargestellten Beispiel von der Stirnfläche des eingeschraubten unteren Abschnitts 35 des unteren Endteils 17 des Außengehäuses 11 gebildet wird, der in den darüberliegenden oberen Abschnitt 36 des unteren Endteils 17 des Außengehäuses 11 eingeschraubt ist.At its upper end, the bearing sleeve 30 has a collar 32 on the outside which, as a stop in cooperation with a shoulder 33 above the bearing surface 31, defines the lower end position for the lower end part 17 of the outer housing 11. The drilling operating position, on the other hand, is defined by the lower end of the locking bars 27, which cooperate with a counter surface 34 as a stop, which in the example shown is formed by the end face of the screwed-in lower section 35 of the lower end part 17 of the outer housing 11, which is located in the upper ones above Section 36 of the lower end part 17 of the outer housing 11 is screwed.

Während das Bohrgerät nach Fig. 1 bis 4 zum Abteufen von geraden Bohrlöchern 2 ausgebildet ist, ermöglicht die Ausgestaltung des Bohrgerätes nach Fig 5 die Ausführung von Richtungsbohrungen in unterirdische Formationen. Dies wird dadurch ermöglicht, daß bei sonst unveränderter Ausführung des Außengehäuses 11 der untere Endabschnitt 18 des oberen Hauptteils 13 des Außengehäuses 11 unter einem spitzen Winkel 37 von beispielsweise 1-3 ° zu dem darüber befindlichen Hauptteil 13 ausgerichtet ist. Dies kann beispielsweise durch eine winklige Ausrichtung des Gewindes 38 am unteren Ende des Hauptteils 13 des Außengehäuses 11 verwirklicht sein, auf das der untere Endabschnitt 18 aufgeschraubt wird. Statt dessen kann auch ein gesondertes Winkelstück als zwischenschraubbares Übergangsteil vorgesehen sein.1 to 4 is designed to sink straight boreholes 2, the design of the drilling device according to FIG. 5 enables directional drilling to be carried out in underground formations. This is made possible by the fact that when the outer housing 11 is otherwise unchanged, the lower end section 18 of the upper main part 13 of the outer housing 11 is oriented at an acute angle 37 of, for example, 1-3 ° to the main part 13 located above it. This can be achieved, for example, by an angular alignment of the thread 38 at the lower end of the main part 13 of the outer housing 11, onto which the lower end section 18 is screwed. Instead, a separate angle piece can also be provided as an intermediate part that can be screwed in place.

Um sicherzustellen, daß das Bohrwerkzeug 4 seine untere Endstellung im Außengehäuse 11 einnehmen kann, ist bei sonst unveränderter Ausbildung des Bohrwerkzeugs 4 die Antriebswelle 9 des Tieflochmotors 8 mit einem Abschnitt 39 erhöhter Flexibilität in Gestalt einer umlaufenden, den Biegewiderstand herabsetzenden Einziehung versehen, der dem sich abwärts anschließenden Teil der Antriebswelle 9 eine allseitige elastische Auslenkbarkeit verleiht. Der flexible Abschnitt 39 befindet sich, wenn sich das Bohrwerkzeug 4 in seiner unteren Endstellung im Außengehäuse 11 befindet, geringfügig unterhalb der Abwinklung 40, an der die Längsmittelachse 19 des Bohrgeräts in den abgewinkelten unteren Achsteil 19' übergeht.In order to ensure that the drilling tool 4 can assume its lower end position in the outer housing 11, the drive shaft 9 of the deep-hole motor 8 is provided with a section 39 of increased flexibility in the form of a circumferential, the bending resistance reducing contraction, otherwise the training of the drilling tool 4 is unchanged downward adjoining part of the drive shaft 9 gives an all-round elastic deflectability. When the drilling tool 4 is in its lower end position in the outer housing 11, the flexible section 39 is located slightly below the bend 40 at which the longitudinal central axis 19 of the drilling device merges into the angled lower axis part 19 '.

Als Bohrmeißel 10 kann grundsätzlich jeder Meißeltyp Anwendung finden. Wesentlich ist jedoch, daß der Bohrmeißel 10 mit einem Stabilisatorteil 10' versehen ist, der der Innenseite des unteren Abschnitts 35 des unteren Endteils 17 in dichtem Abstand gegenüberliegt, und eine Seitenschneidfläche aufweist, die beispielsweise durch Überschleifen eine hohe Paßgenauigkeit aufweist und mit enger Passung die Bohrkrone 20 durchgreifen kann.In principle, any type of bit can be used as the drill bit 10. It is essential, however, that the drill bit 10 is provided with a stabilizer part 10 ', which is at a close distance from the inside of the lower section 35 of the lower end part 17, and has a side cutting surface which, for example by grinding, has a high accuracy of fit and with a close fit Can drill through 20.

Zum Abteufen einer Bohrung in unterirdische Formationen, deren Verlauf und Zusammensetzung in der Regel durch vorausgegangene geologische Untersuchungen bekannt ist, wird zunächst ein erster Teil eines Bohrlochs 2 mit Hilfe eines normalen Bohrwerkzeugs ähnlich dem Bohrwerkzeug 4 erbohrt, der sich durch irgendeine, z.B. von Schiefer gebildete, erste Formation hindurch bis in die Nähe des Grenzbereiches zu einer in Abteufrichtung nachfolgenden Sonderformation herabreicht, in der der Formationsdruck wesentlich höher oder niedriger ist, als er im Bereich der ersten Formation vorliegt. Diese erste Formation mit weitgehend gleichem ersten Formationsdruck kann eine im wesentlichen homogene Struktur haben, kann jedoch auch aus mehreren unterschiedlichen Teilformationen bestehen, zwischen denen keine erheblichen Formationsdruckunterschiede vorliegen.In order to sink a borehole into underground formations, the course and composition of which is generally known from previous geological investigations, a first part of a borehole 2 is first drilled with the aid of a normal drilling tool similar to the drilling tool 4, which is formed by any one, for example slate , first formation extends down into the vicinity of the border area to a special formation following in the direction of the sinking, in which the formation pressure is substantially higher or lower than it is in the region of the first formation. This first formation with largely the same first formation pressure can have an essentially homogeneous structure, but can also consist of several different ones There are partial formations between which there are no significant formation pressure differences.

Nach Abteufen dieses ersten Teils des Bohrlochs 2 wird das normale Bohrwerkzeug aufgezogen und in das Bohrloch 2 das Außengehäuse 11 eingefahren, das in der Länge so bemessen wird, daß es die vorermittelte Dicke der nachfolgenden Sonderformation überschreitet. Diese Sonderformation kann beispielsweise eine solche mit hohem Formationsdruck sein, wie das beispielsweise bei Deckschichten oberhalb von Gas- oder Öllagerschichten der Fall ist. Nach Einfahren des mit seinem oberen Ende zu diesem Zeitpunkt bohrturmseitig abgestützten Außengehäuses 11 in das Bohrloch 2 wird in das Außengehäuse 11 nunmehr das Bohrwerkzeug 4 unter fortschreitendem Aufbau des Rohrstrangs 3 eingefahren, bis das Bohrwerkzeug 4 eine untere, durch die obere Gruppe 14 der Riegelglieder 21,22 definierte Endstellung im Außengehäuse 11 erreicht hat und in dieser gegen weitere Abwärtsbewegung gesichert ist. In dieser unteren Endstellung, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht ist, ist über die Riegelglieder 26,27 der unteren Gruppe 16 eine Verbindung zwischen der Antriebswelle 9,15 und dem unteren Endteil 17 des Außengehäuses 11 hergestellt, die bei Aufnahme des Bohrbetriebs sicherstellt, daß Antriebswelle 9 und unterer Endteil 17 des Außengehäuses 11 gemeinsam um die Längsmittelachse 19 des Bohrgeräts umlaufen und dadurch den Bohrmeißel 10 und die Bohrkrone 12 gemeinsam in Umdrehung versetzen.After this first part of the borehole 2 has been sunk, the normal drilling tool is drawn up and the outer housing 11 is inserted into the borehole 2, the length of the housing being such that it exceeds the predetermined thickness of the subsequent special formation. This special formation can be, for example, one with high formation pressure, as is the case, for example, with cover layers above gas or oil storage layers. After the outer housing 11, which is supported at its upper end on the drilling tower side at this time, is inserted into the borehole 2, the drilling tool 4 is now inserted into the outer housing 11 with the progressive construction of the tubular string 3 until the drilling tool 4 has a lower one through the upper group 14 of the locking members 21 , 22 has reached a defined end position in the outer housing 11 and is secured in this against further downward movement. In this lower end position, as illustrated in FIG. 2, a connection is established between the drive shaft 9, 15 and the lower end part 17 of the outer housing 11 via the locking members 26, 27 of the lower group 16, which ensures that when drilling operation is started, that drive shaft 9 and lower end part 17 of the outer housing 11 rotate together about the longitudinal central axis 19 of the drilling device and thereby set the drill bit 10 and the drill bit 12 together in rotation.

Sobald das Bohrwerkzeug 4 im Außengehäuse 11 abgesetzt und verriegelt ist,wird das obere Ende des Außengehäuses 11 mittels der Verbindungsvorrichtung 12, die irgendeine geeignete, bekannte Ausbildung aufweisen kann, mit dem Rohrstrang 3 verbunden und danach aus der bohrturmseitigen Abstützung gelöst. Die so gebildete Einheit der Teile 3,4 und 11 wird nun unter weiterem Aufbau des Rohrstrangs 3 in den ersten Teil des Bohrlochs 2 weiter eingefahren, bis Bohrmeißel 10 und Bohrkrone 11 die Sohle des Bohrlochs 2 erreichen. Anschließend wird nun das Bohrwerkzeug 4 in Betrieb genommen, was durch Einschalten bzw. Anfahren des Tieflochmotors 8 geschieht, der beispielsweise bei Ausbildung als Turbine oder Moineau-Motor durch Beaufschlagen mit Bohrspülung in Betrieb genommen wird. Diese wird durch den zentralen Spülungskanal 41 im Bohrstrang von übertage her zugeführt und tritt nach Durchströmen des zentralen Spülungskanals 41 stirnseitig aus dem Bohrmeißel 10 in das Bohrloch 2 aus, um nachfolgend im Ringraum zwischen Bohrgerät und Bohrlochwandung nach übertage zurückzuströmen.As soon as the drilling tool 4 is set down and locked in the outer housing 11, the upper end of the outer housing 11 is connected to the pipe string 3 by means of the connecting device 12, which can have any suitable known design, and then released from the support on the drilling tower side. The unit of parts 3, 4 and 11 thus formed is now under Further construction of the pipe string 3 continues into the first part of the borehole 2 until the drill bit 10 and the drill bit 11 reach the bottom of the borehole 2. Then the drilling tool 4 is then put into operation, which is done by switching on or starting the deep hole motor 8, which is started up, for example when it is designed as a turbine or Moineau motor, by supplying it with drilling fluid. This is fed from the surface through the central flushing channel 41 in the drill string and, after flowing through the central flushing channel 41, emerges from the face of the drill bit 10 into the borehole 2, in order subsequently to flow back to the surface in the annular space between the drill and the borehole wall.

Beim nachfolgenden Abteufen eines weiteren, zumindest die Sonderformation durchquerenden Teils des Bohrlochs 2 wird vom Rohrstrang 3 das rohrförmige Außengehäuse 11 mitgeführt, wobei durch das Umlaufen der Bohrkrone 20 am unteren Ende des Außengehäuses 11 dieses seinerseits wie ein Bohrwerkzeug wirkt. Das Außengehäuse 11 kleidet im Bereich seiner Länge das Bohrloch 2 aus, nimmt einwärtsgerichtete Formationskräfte auf, sobald diese beispielsweise bei Druckabfall in der Bohrspülung wirksam werden, und bewirkt eine Abdichtung, die gegebenenfalls durch Einzementierung noch vervollkommnet werden kann.During the subsequent sinking of a further part of the borehole 2, which at least crosses the special formation, the tubular outer casing 11 is carried along by the tubular string 3, whereby the rotating core bit 20 at the lower end of the outer casing 11 in turn acts like a drilling tool. The outer casing 11 lines the borehole 2 in the region of its length, absorbs inward formation forces as soon as these become effective, for example when there is a drop in pressure in the drilling fluid, and brings about a seal which can optionally be further perfected by cementing in.

Hat die Bohrung nach Durchqueren der Sonderformation ihr Ziel, beispielsweise eine Gas- oder Öllagerstätte, erreicht, kann das Bohrwerkzeug nach Lösen der Verbindungsvorrichtung 12 aufgezogen und die Bohrung beispielsweise nach vollständiger Auskleidung als Produktionsbohrung verwendet werden. Ist dem Bohrloch ein weit über die Sonderformation herabreichender Verlauf zu geben, kann nach Aufziehen des zuvor mit dem Außengehäuse 11 verbundenen Bohrwerkzeugs4 ein zweites Bohrwerkzeug mitsamt Rohrstrang in das Bohrloch eingefahren werden, die durch das abgesetzte Außengehäuse hindurchführbar sind und das weitere Abteufen der Bohrung übernehmen können. Dabei kann, sofern bei weiterem Abteufen in erheblichem Abstand zur ersten Sonderformation eine weitere Sonderformation zu durchbohren ist, ein zweites Bohrgerät mit einem zweiten Außengehäuse zum Einsatz gebracht werden, das durch das abgesetzte erste Außengehäuse hindurchführbar ist. Der Ablauf des Bohrvorganges mit dem zweiten Bohrgerät gestaltet sich dann analog dem vorbeschriebenen Ablauf.If the bore has reached its destination, for example a gas or oil deposit, after passing through the special formation, the drilling tool can be opened after loosening the connecting device 12 and the bore can be used as a production bore, for example after complete lining. If the borehole is to be given a course that extends far beyond the special formation, after the drilling tool 4 previously connected to the outer housing 11 has been pulled up, a second drilling tool together with the pipe string can be inserted into the hole Borehole are retracted, which can be passed through the offset outer housing and can take over the further drilling of the hole. If a further special formation is to be drilled through at a considerable distance from the first special formation, a further drilling device with a second outer housing can be used, which can be passed through the stepped first outer housing. The sequence of the drilling process with the second drilling device is then analogous to the previously described sequence.

In Fällen, in denen mehrere Sonderformationen in Abteufrichtung in verhältnismäßig dichtem Abstand aufeinanderfolgen, kann es zweckmäßig sein, das Außengehäuse durch sämtliche Sonderformationen hindurch mitzuführen und dementsprechend die Bohrlochauskleidung über sämtliche Sonderformationen zu erstrecken.In cases in which several special formations follow one another in the direction of the sink at a relatively close spacing, it may be expedient to carry the outer housing through all special formations and accordingly to extend the borehole lining over all special formations.

Beim Abteufen von geraden Bohrungen unter Mitführung des Außengehäuses 11 wird der obere Hauptteil 13 des Außengehäuses 11 vorteilhaft durch den Rohrstrang 3 zum Zwecke der Reibungsminderung bzw. zur Geradführung des Bohrwerkzeugs 4 in Drehung versetzt. Sofern das Außengehäuse 11 mit einer Abwinklung in seinem unteren Bereich versehen und das Bohrgerät somit zu Richtbohrvorgängen einsetzbar ist, wird nach Bestimmung des Richtungsverlaufes des abgewinkelten Teils des Außengehäuses 11 dieses durch den Rohrstrang 3 von übertage her gegen Verdrehen gesichert, wodurch bei weiterem Bohrfortschritt ein in seine Richtung entsprechend geänderter Bohrlochteil erbohrt wird.When sinking straight bores while carrying the outer housing 11, the upper main part 13 of the outer housing 11 is advantageously set in rotation by the tubing string 3 for the purpose of reducing friction or for guiding the drilling tool 4 straight. If the outer housing 11 is angled in its lower area and the drill can thus be used for directional drilling operations, after determining the direction of the angled part of the outer housing 11, this is secured against twisting by the pipe string 3 from above, so that as drilling continues, an in its direction is drilled in accordance with changed borehole part.

Claims (19)

Verfahren zum Abteufen einer Bohrung in unterirdische Formationen mit zumindest einer schichtförmigen Sonderformation, die zu einer in Abteufrichtung benachbarten Formation erheblich unterschiedliche Formationsdrücke aufweist, bei dem durch ein vom unteren Ende eines Rohrstrangs getragenes Bohrwerkzeug mit einem von einem Tieflochmotor angetriebenen Bohrmeißel ein erster Teil eines Bohrlochs erbohrt wird, der bis nahe an den Grenzbereich zu der zumindest einen Sonderformation herabreicht, dadurch gekennzeichnet , daß beim nachfolgenden Abteufen eines weiteren, zumindest eine Sonderformation durchquerenden Teils des Bohrlochs vom Rohrstrang ein rohrförmiges Außengehäuse mit einem unteren, eine angetriebene Bohrkrone tragenden Ende mitgeführt und durch dieses das Bohrloch zumindest im Bereich der Sonderformation ausgekleidet wird.Method for sinking a borehole into underground formations with at least one layer-like special formation, which has considerably different formation pressures than an adjacent formation in the direction of the sinking, in which a first part of a borehole is drilled by a drilling tool carried by the lower end of a pipe string with a drill bit driven by a deep hole motor which extends to close to the border area to the at least one special formation, characterized in that during the subsequent sinking of a further part of the borehole which passes through at least one special formation, a tubular outer housing with a lower end carrying a driven drill bit is carried along by and through this the borehole is lined at least in the area of the special formation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß - nach Erbohren des ersten Bohrlochteils der Rohrstrang mitsamt Bohrwerkzeug aufgezogen wird, - in das Bohrloch das rohrförmige, am unteren Ende mit der Bohrkrone versehene Außengehäuse von einer Länge eingefahren wird, welche die vorermittelte Dicke der zumindest einen Sonderformation überschreitet, - in das Außengehäuse ein Bohrwerkzeug mitsamt Rohrstrang eingeführt und das Bohrwerkzeug in einer unteren Endstellung im Außengehäuse abgesetzt und festgelegt wird, in der die Bohrkrone und der Bohrmeißel annähernd in gleicher Höhe liegen, - das obere Ende des Außengehäuses mit dem Rohrstrang verbunden wird, - der Rohrstrang mitsamt Außengehäuse weiter in das Bohrloch bis zum Erreichen der Bohrlochsohle eingefahren wird, und - nach Erreichen der Bohrlochsohle der Bohrmeißel und mit diesem ein die Bohrkrone tragendes unteres Endteil des Außengehäuses in gemeinsamen Bohrbetrieb genommen werden. A method according to claim 1, characterized in that - After drilling the first part of the borehole, the pipe string is pulled together with the drilling tool, the tubular outer casing, provided with the drill bit at the lower end, is inserted into the borehole with a length which exceeds the previously determined thickness of the at least one special formation, a drilling tool including the pipe string is inserted into the outer housing and the drilling tool is placed and fixed in a lower end position in the outer housing in which the drill bit and the drill bit are approximately at the same height, - The upper end of the outer housing is connected to the pipe string, - The pipe string together with the outer casing is inserted further into the borehole until the bottom of the borehole is reached, and - After reaching the bottom of the borehole of the drill bit and with it a lower end part of the outer casing carrying the drill bit are taken in common drilling operation. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß beim Abteufen der Bohrung in Formationen mit nur einer Sonderformation und einem weit über die Sonderformation herabreichenden, vorgegebenen Bohrlochverlauf das Abteufen des Bohrlochs nach Durchqueren der Sonderformation beendet, die Verbindung des Außengehäuses mit dem Rohrstrang gelöst, der Rohrstrang mitsamt Bohrwerkzeug aufgezogen und das weitere Abteufen des Bohrlochs mit einem mitsamt Rohrstrang durch das Außengehäuse hindurchführbaren zweiten Bohrwerkzeugs vorgenommen wird.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that when the borehole is sunk in formations with only one special formation and a predefined borehole profile extending far beyond the special formation, the drilling of the borehole ends after crossing the special formation, the connection of the outer casing to the pipe string is released, the pipe string is pulled together with the drilling tool and the further drilling of the borehole is carried out with a second drilling tool that can be passed through the outer housing together with the pipe string. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß bei mehreren, in Abteufrichtung benachbarten oder verhältnismäßig dicht aufeinanderfolgenden Sonderformationen der weitere Teil des Bohrlochs durch sämtliche Sonderformationen hindurch unter Mitführung des Außengehäuses abgeteuft wird.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that, in the case of a plurality of special formations which are adjacent or relatively closely following one another in the direction of the sink, the further part of the borehole is sunk through all of the special formations while carrying the outer casing. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß - bei mehreren, in Abteufrichtung verhältnismäßig weit voneinander entfernten Sonderformationen das Abteufen des weiteren Teils des Bohrlochs nach Durchqueren der ersten Sonderformation beendet, die Verbindung des Außengehäuses mit dem Rohrstrang gelöst, der Rohrstrang mitsamt Bohrwerkzeug aufgezogen und der weitere Teil des Bohrlochs mit einem mitsamt Rohrstrang durch das Außengehäuse hindurchführbaren zweiten Bohrwerkzeug bis nahe an den Grenzbereich zu einer zweiten Sonderformation vorgenommen wird, - nach Abteufen des weiteren Teils des Bohrlochs das Bohrwerkzeug mitsamt Rohrstrang aufgezogen wird, - in das Bohrloch ein mit einer Bohrkrone versehenes, durch das erste Außengehäuse hindurchführbares zweites Außengehäuse von einer auf die Dicke der nachfolgend zu erbohrenden Sonderformation abgestimmten Länge eingefahren wird, - das zweite Bohrwerkzeug im zweiten Außengehäuse abgesetzt und das zweite Außengehäuse mit dem zweiten Rohrstrang verbunden wird, und - die Gerätegruppe bis zum Erreichen der Bohrlochsohle weiter eingefahren und anschließend ein dritter Teil des Bohrlochs erbohrt wird, der zumindest die zweite Sonderformation durchquert. A method according to claim 1 or 2, characterized in that - In the case of several special formations that are relatively far apart from one another, the drilling of the further part of the borehole ends after crossing the first special formation, the connection of the outer housing to the pipe string is released, the pipe string with the drilling tool is pulled on and the further part of the borehole with a pipe string together the outer drilling tool, which can be passed through, is carried out up to close to the border area to form a second special formation, - after the further part of the borehole has been sunk, the drilling tool together with the pipe string is pulled up, a second outer housing provided with a drill bit and which can be passed through the first outer housing and of a length matched to the thickness of the special formation to be subsequently drilled is inserted into the borehole, - The second drilling tool is placed in the second outer casing and the second outer casing is connected to the second pipe string, and - The device group is retracted until it reaches the bottom of the borehole and then a third part of the borehole is drilled, which at least crosses the second special formation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das oder die Außengehäuse im Bohrloch in ihrer Sollstellung einzementiert werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer casing or casings are cemented in their desired position in the borehole. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das jeweilige Außengehäuse und das in diesem jeweils abgesetzte Bohrwerkzeug ein Richtungsbohrgerät bilden und zu Richtungsbohrungen eingesetzt werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the respective outer housing and the drilling tool respectively deposited therein form a directional drilling rig and be used for directional drilling. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der obere Hauptteil des Außengehäuses durch den Rohrstrang zur Reibungsminderung und/oder zum Geradeausbohren beim Abteufen des Bohrlochs in Drehung versetzt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the upper main part of the outer housing is set in rotation by the tubing string for reducing friction and / or for drilling straight out when the borehole is sunk. Bohrgerät zum Abteufen einer Bohrung in unterirdische Formationen mit zumindest einer schichtförmigen Sonderformation, die zu einer in Abteufrichtung benachbarten Formation einen erheblich abweichenden Formationsdruck aufweist, mit einem Rohrstrang (3) und einem Bohrwerkzeug (4), das ein rohrförmiges Werkzeuggehäuse (7), das an einem oberen Ende mit dem unteren Ende (5) des Rohrstranges (3) verbindbar ist, einen Tieflochmotor (8) und einen Bohrmeißel (10) umfaßt, der auf einem über das untere Ende des Werkzeuggehäuses (7) vorstehenden Ende der Antriebswelle (9) des Tieflochmotors (8) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet , daß es ein Außengehäuse (11) umfaßt, das eine zumindest die Dicke der Sonderformation übersteigende Länge, am unteren Ende eine Bohrkrone (20) und am oberen Ende eine ein- und ausrückbare Verbindungsvorrichtung (12) zur Festlegung des Außengehäuses (11) auf dem Rohrstrang (3) aufweist, und daß Bohrwerkzeug (4) und Außengehäuse (11) mit Riegelgliedern (21,22;26,27) versehen sind, von denen eine obere Gruppe (14) das Werkzeuggehäuse (7) in einer unteren Endstellung im Außengehäuse (11) abstützt, und von denen eine untere Gruppe (16) die Antriebswelle (9) des Tieflochmotors (8) und ein unabhängig drehbar gelagertes Endteil (17) des Außengehäuses (11) für eine gemeinsame Drehbewegung verbindet.Drilling device for drilling a borehole into underground formations with at least one layer-like special formation, which has a considerably different formation pressure than an adjacent formation in the direction of the sink, with a pipe string (3) and a drilling tool (4), which has a tubular tool housing (7) attached to it an upper end can be connected to the lower end (5) of the tubular string (3), comprises a deep hole motor (8) and a drill bit (10) which is mounted on an end of the drive shaft (9) projecting over the lower end of the tool housing (7) of the deep hole motor (8), characterized in that it comprises an outer housing (11) which has a length exceeding at least the thickness of the special formation, a drill bit (20) at the lower end and a connecting device (12 ) for fixing the outer housing (11) on the tubing string (3), and that drilling tool (4) and outer housing (11) with locking bar (21, 22; 26, 27) are provided, of which an upper group (14) supports the tool housing (7) in a lower end position in the outer housing (11), and of which a lower group (16) supports the drive shaft (9 ) of the deep hole motor (8) and an independently rotatably mounted end part (17) of the outer housing (11) for a common rotary movement. Bohrgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Riegelglieder (21,22) der oberen Gruppe (14) dem Bohrwerkzeug (4) eine untere Endstellung im Außengehäuse (11) mit in Höhe der Bohrkrone (20) des Außengehäuses (11) gelegenem Bohrmeißel (10) vorgeben.Drilling device according to claim 9, characterized in that the locking members (21, 22) of the upper group (14) give the drilling tool (4) a lower end position in the outer housing (11) with a drill bit located at the height of the drill bit (20) of the outer housing (11) Specify (10). Bohrgerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß die obere Gruppe (14) der Riegelglieder (21,22;26,27) eine im Außengehäuse (11) ausgebildete Riegelnut (21) in Form einer nach außen ausgeformten, ringförmigen Tasche und am Werkzeuggehäuse (7) schwenkbar gelagerte Riegelleisten (22) umfaßt, die aus einer versenkten Ausgangsstellung durch Federwirkung in eine Riegelstellung ausklappbar sind, in der die Riegelleisten (22) in die Riegelnuten (21) eingreifen und mit dem Taschenboden (25) in axialem Stützeingriff stehen.Drilling device according to claim 9 or 10, characterized in that the upper group (14) of the locking members (21, 22; 26, 27) has a locking groove (21) formed in the outer housing (11) in the form of an outwardly shaped, annular pocket and on Tool housing (7) comprises pivotably mounted locking bars (22) which can be folded out of a lowered starting position by spring action into a locking position, in which the locking bars (22) engage in the locking grooves (21) and are in axial support engagement with the pocket base (25) . Bohrgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die untere Gruppe (16) der Riegelglieder (21,22;26,27) im unteren Endteil (17) des Außengehäuses (11) ausgebildete, längsgerichtete Riegelnuten (26) in Form von rinnenförmig nach außen ausgeformten Taschen und an der Antriebswelle (9) des Tieflochmotors (8) schwenkbar gelagerte Riegelleisten (27) umfaßt, die aus einer versenkten Ausgangsstellung durch Federwirkung in eine Riegelstellung ausklappbar sind, in der die Riegelleisten (27) in die Riegelnuten (26) eingreifen.Drilling device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the lower group (16) of the locking members (21, 22; 26, 27) in the lower end part (17) of the outer housing (11) is formed in the form of longitudinal locking grooves (26) comprises pockets shaped like a groove outwards and pivot bars (27) pivotably mounted on the drive shaft (9) of the deep-hole motor (8), which can be folded out from a lowered starting position by spring action into a locking position in which the locking bars (27) slide into the locking grooves ( 26) intervene. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Riegelnut (21) der oberen Gruppe (14) der Abstütz- und Riegelglieder (21,22;26,27) eine Eingriffslänge aufweist, die kürzer ist als die der Eingriffsteile (29) der Riegelleisten (27) der unteren Gruppe (16).Drilling device according to one of claims 11 or 12, characterized in that the locking groove (21) of the upper group (14) of the support and locking members (21, 22; 26, 27) has an engagement length which is shorter than that of the engagement parts ( 29) of the locking bars (27) of the lower group (16). Bohrgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Riegelnuten der unteren Gruppe (16) der Riegelglieder (21,22;26,27) eine Eingriffslänge aufweisen, die größer ist als die der Eingriffsteile (29) der Riegelleisten (27) der unteren Gruppe (16).Drilling device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the locking grooves of the lower group (16) of the locking members (21, 22; 26, 27) have an engagement length which is greater than that of the engagement parts (29) of the locking bars (27 ) of the lower group (16). Bohrgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß das drehbar am oberen Hauptteil (13) des Außengehäuses (11) gelagerte untere Endteil (17) des Außengehäuses (11) axial aus einer unteren Ausgangsstellung in eine Bohrbetriebsstellung verschieblich ist, in der die Schneidebene der Bohrkrone (20) gegenüber der des Bohrmeißels (10) aufwärts versetzt ist und den Bohrmeißel (10) im Bereich seiner Seitenschneidfläche umgibt.Drilling device according to one of claims 9 to 14, characterized in that the lower end part (17) of the outer housing (11) rotatably mounted on the upper main part (13) of the outer housing (11) is axially displaceable from a lower starting position into a drilling operating position in which the cutting plane of the drill bit (20) is offset upwards from that of the drill bit (10) and surrounds the drill bit (10) in the region of its side cutting surface. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß das untere Endteil (17) und das untere Ende (18) des oberen Hauptteils (13) des Außengehäuses (11) eine Lagerhülse (30) umgreifen, die fest mit dem unteren Endteil (17) verbunden und drehbar und axial begrenzt verschieblich im unteren Ende (18) des oberen Hauptteils (13) des Außengehäuses (11) abgestützt ist.Drilling device according to one of claims 9 to 15, characterized in that the lower end part (17) and the lower end (18) of the upper main part (13) of the outer housing (11) engage around a bearing sleeve (30) which is fixed to the lower end part (17) connected and rotatably and axially limited displaceably in the lower end (18) of the upper main part (13) of the outer housing (11) is supported. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß das untere Ende (18) des oberen Hauptteils (13) des Außengehäuses (11) eine abgewinkelte Ausrichtung aufweist und die Antriebswelle (9) des Tieflochmotors mit einem flexiblen Abschnitt (39) versehen ist, der dem sich abwärts anschließenden Teil der Antriebswelle (9) eine elastische allseitige Auslenkbarkeit verleiht.Drilling device according to one of claims 9 to 16, characterized in that the lower end (18) of the upper main part (13) of the outer housing (11) has an angled orientation and the drive shaft (9) of the deep-hole motor is provided with a flexible section (39) is that gives the downwardly adjoining part of the drive shaft (9) an elastic deflectability on all sides. Bohrgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß der flexible Abschnitt (39) der Antriebswelle (9) nahe der Abwinklung gelegen ist.Drilling device according to claim 17, characterized in that the flexible section (39) of the drive shaft (9) is located near the bend. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß oberhalb des Bohrwerkzeugs (4) eine Längenausgleichs- und Druckvorrichtung (6) angeordnet ist.Drilling device according to one of claims 9 to 18, characterized in that a length compensation and pressure device (6) is arranged above the drilling tool (4).
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