Stand der Technik Vertikalbohrungen zur Exploration von Öl-und Gas- feldern sowie für Geothermieprojekte in Tiefen bis zu 9000 m werden heutzutage mit Stahlbohrgerüsten (Bohrtürmen) durchgeführt. Obwohl die verschiedensten konstruktiven Aus- gestaltungen existieren, ist deren Funktionsweise grund- sätzlich immer gleich. Ein Bohrwerkzeug (der Bohrkopf) ist mit einem oberhalb der Erdoberfläche angeordneten Dreh- antrieb durch einen Bohrstrang verbunden. Der Bohrstrang besteht aus zusammengeschraubten Standardstangen und Son- dereinheiten wie Schwerstangen, nichtmagnetischen Stangen, Zentriereinheiten, Spülungsmotoren etc., die je nach Bedarf eingesetzt werden. Insbesondere werden eine Vielzahl von

Standardstangen je nach Bohrfortschritt nach und nach an- einandergefügt.

Beim Bohren wird eine definierte Auflast auf das Bohr- werkzeug benötigt, um einen guten Bohrfortschritt zu erzeu- gen, aber gleichzeitig darf das Bohrwerkzeug nicht über- lastet werden. Dazu wird das Eigengewicht des Bohrstranges als Auflast genutzt und das überschüssige Gewicht in einer Abhängevorrichtung abgefangen und geführt. Eine Abhängevor- richtung 90 nach dem Stand der Technik ist in Fi. 5 ge- zeigt. Demgemäß wird der Bohrstrang gehalten über einen Haken 901, der über einen aus einer Oberflasche 904, einer Unterflasche 902, dem Fahrseil 903a und dem Zugseil 903b aufgebauten Flaschenzug mit einer Seilwinde 905a mit inte- grierter Bremse 905b, dem sogenannten Hebewerk 905, verbun- den ist. Nach der anderen Seite der Oberflasche 904 ist ein Totseil 903c mit einer Reserveseiltrommel 906 verbunden.

Über diesen Aufbau (die Hebevorrichtung) wird das Gewicht von Bohrstrang und Bohrwerkzeug aufgefangen.

Zur Übertragung der Drehbewegung sind herkömmlicher- weise im wesentlichen zwei Grundprinzipien bekannt. In einer ersten bekannten Anordnung, die in Fig. 6 beispiel- haft dargestellt ist, wird die Drehbewegung über Mitnehmer- stangen 701, sogenanne Kellystangen, die einen polygonalen (hier quadratischen) Querschnitt aufweisen, von einem Dreh- tisch 703 mittels eines Verbindungsstücks 702, das in den Drehtisch 703 mittels Mitnehmerstiften einrastet und wel- ches die Kellystange 701 axial verschiebbar lagert und in Drehrichtung formschlüssig ergreift, auf den Bohrstrang 709 übertragen. Die Kellystange 701 ist in der Abhängevorrich- tung 90 von Fig. 5 eingehängt und drehbar gelagert.

Eine andere Lösung des Stands der Technik ist in Fig. 7 gezeigt. Hierbei handelt es sich um einen sogenann- ten Topdrive 80, bei welchem die Drehbewegung von einem Drehmotor 801, der ebenfalls an der oben genannten Hebekon- struktion 90 hängt, über ein Einspannfutter 802 auf den Bohrstrang übertragen wird. Das Gegenmoment wird dabei über einen Fahrschlitten 803 auf mit dem Bohrturm fest verbun- dene Schienen 804 aufgenommen.

Gerichtete Bohrungen werden durch steuerbare Bohrwerk- zeuge ermöglicht, soweit es der minimale Gestänge-bzw.

Verrohrungsradius und die zur Verfügung stehende Auflast aus dem Eigengewicht des Stranges zulassen.

Die Bohrungen werden abschließend mit verschraubten Casingen verrohrt und zum Gebirge hin zementiert. Diese Casingrohrtouren werden auch über die Hubflaschen-und Win- denkonstruktion 90 eingebaut.

Der Stand der Technik, wie er oben beschrieben ist, wirft in der Praxis die nachstehenden Probleme auf.

Durch die starre Oberflasche mit Lagerbock, die beweg- liche Unterflasche, die drehbare Hakenlagerung, den Haken, die Anschlagmittel und evtl. den angehängten Top-Drive wird eine große Bauhöhe benötigt.

Durch die große Bauhöhe kann nicht nahe an Gebäuden oder in Ortschaften gebohrt werden, da Mindestabstände in Abhängigkeit von der Bauhöhe der Anlage vorgeschrieben sind. Bei Geothermieprojekten wirkt sich dies besonders

nachteilig aus, da die Nähe zu Ortschaften einen entschei- denden Faktor zur Wirtschaftlichkeit darstellt. Darüber hinaus sind auch auf dem Bohrplatz Mindestabstände von Con- tainern und Anlagen zum Bohrturm in Abhängigkeit von dessen Höhe einzuhalten (der sogenannte Kippradius), so daß der Bohrplatz relativ groß angelegt werden muß.

Zudem trägt, bedingt durch die große Bauhöhe, die Lärmemission der oberen Bauteile sehr weit. Auch dies ist in oder in der Nähe von bewohnten Gebieten oft unerwünscht.

Aus dem allgemein bekannten, seit Jahrzehnten angewen- deten Prinzip einer Vertikalbohrung ergibt sich noch ein weiteres Problem. So ist der Anpreßdruck auf das Bohrwerk- zeug allein von dessen Eigengewicht, dem Gewicht des Bohrstrangs und ggf. des Topdrives sowie dem Eigengewicht der Aufhängevorrichtung bestimmt. Ein Zuviel an Gewicht kann durch die Hebevorrichtung kompensiert werden, aber hiermit kann auf den Bohrstrang kein Druck ausgeübt werden.

Dadurch muß z. B. für die ersten ca. 200 m eine andere Bohrtechnik installiert werden (z. B. Lufthebeverfahren), oder der Bohrfortschritt bleibt weit hinter der unter opti- malem Druck auf das Bohrwerkzeug möglichen Leistung zurück.

Auch der gerichteten Bohrung sind dadurch Grenzen gesetzt, da z. B. beim Übergang in die Horizontale die Mantelreibung am Strang kontinuierlich ansteigt und bei längeren horizon- talen Abschnitten irgendwann der Punkt erreicht ist, an dem das Eigengewicht aus dem vertikalen Bohrungsabschnitt für einen Vortrieb nicht mehr ausreicht. Daher ist auch die Er- stellung eines durchgehenden gerichteten Bohrlochs mit Ein- tritt und Austritt an der Oberfläche nicht möglich. Ebenso

kann in ein unter Druck stehendes, abgeschlossenes Bohrloch ohne Zuhilfenahme von Zusatztechnik nicht eingefahren wer- den, da beim Einfahren nicht gedrückt werden kann.

Das Hebewerk mit dem Zugseil und die Reserveseiltrom- mel mit dem Totseil werden entweder von der Spitze des Bohrmasts nach außen geführt oder im Inneren eines Bohr- turms angeordnet. Diese Anordnung von Seiltrommeln, Um- lenkrollen und Seilen erfordert einerseits einen nicht un- erheblichen Stellplatz. Die unter wechselnder, teilweise sehr hoher Zugspannung stehenden und bewegten Seile stellen eine nicht unerhebliche Störquelle und Unfallgefahr dar.

Schließlich ergeben sich aus der Bauform herkömmlicher Bohrtürme einige Nachteile. So ist z. B. ein schräges Ein- stechen in die Oberfläche nicht möglich.

Neuere Bohrverfahren, wie z. B das Casingbohren, sind im oberflächennahen Bereich mit der herkömmlichen Technik nicht möglich.

Schließlich ist die Auf-und Abbauzeit der Bohranlagen groß. Auch sind sehr viele Transporte bei einem Baustellen- wechsel notwendig. Aufgrund des hohen technischen Aufwandes sind die Bohrungen teuer ; kleinere Lagerstätten können da- mit nicht wirtschaftlich erschlossen werden. Die benötigte Fläche zum Auf-und Abbau ist entweder sehr groß oder man braucht sehr große Kräne. In Fig. 8 ist beispielhaft ein Klappmast nach dem Stand der Technik dargestellt, der eine Gesamthöhe von fast 45 m hat. Außerdem weist der Mast nach Fig. 8 die bekannte geschlossenen Mastkonstruktionen auf, bei welcher der Bohrstrang und die gesamte Antriebs-und

Abhängetechnik im Inneren einer ringsum geschlossenen Stahlfachwerkkonstruktion angeordnet ist. Dies beschränkt die Zugänglichkeit zur Bohrachse, was sich negativ auf die Möglichkeiten zum Pipehandling, also zur Handhabung der einzelnen Segmente des Bohrstrang außerhalb des Bohrlochs, auswirkt. Die Segmente des Bohrstrangs müssen sozusagen von unten"eingefädelt"werden, um in den Bohrstrang eingebaut werden zu können.

Zusammenfassung der Erfindung Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Nachteile des Stands der Technik zu über- winden.

Das heißt, eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung be- steht darin, eine Vorrichtung zum Herstellen von Vertikal- bohrungen bereitzustellen, die in der Nähe von Ortschaften, ja sogar innerhalb von Ortschaften verwendet werden kann, deren Lärmemission im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen reduziert ist, die in der Lage ist, unabhängig vom Eigen- gewicht des Bohrstrangs ohne wesentliche Umbauten und Zu- satzaggregate und Bauteile den optimalen Anpreßdruck auf den Bohrstrang bzw. das Bohrwerkzeug auszuüben sowie ohne wesentliche Zusatztechnik in ein unter Druck stehendes Bohrloch einzufahren und beliebige Bohrlochgeometrien ein- schließlich Kurven und ansteigenden Abschnitten zu bohren, die im Hinblick auf Transport, Aufbau und Abbau im Ver- gleich zu herkömmlichen Vorrichtungen geringere Kosten ver- ursacht und die insgesamt eine geringe Aufbaufläche benö- tigt.

Eine sich hieraus ergebende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zum Herstellen von Vertikalbohrungen be- reitzustellen, die eine geringere Bauhöhe als herkömmliche Vorrichtungen aufweist und in der Lage ist, eigenständig einen Druck auf den Bohrstrang auszuüben.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung be- steht darin, eine Vertikalbohranlage in ihrem Aufbau zu vereinfachen und sicherer zu machen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiter- bildungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unter- ansprüche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung zum Herstellen von im Wesentlichen vertikalen Bohrungen in geologischen Schichten mittels eines Bohrwerkzeugs und eines aus einer Mehrzahl von Segmenten bestehenden Bohrstrangs auf : einen vertikal aufgerichteten Mast ; ein Paar von Zahnstangen, die an dem Mast angebracht sind und sich parallel zueinander im Wesentlichen über die Länge des Mastes in dessen Längsrichtung erstrecken ; Führungsflächen, die an dem Mast angebracht sind und sich im Wesentlichen über die Länge des Mastes in dessen Längsrichtung er- strecken ; einen Schlitten, der an den Führungsflächen ge- führt in der Hauptrichtung des Mastes an einer Außenseite desselben verschiebbar ist ; einen Drillmotor zum Drehen des Bohrstrangs, wobei der Drillmotor auf dem Schlitten be- festigt ist und die Drehachse des Drillmotors zu der Längs- richtung des Mastes parallel ist ; und wenigstens ein Paar von Vorschubmotoren, die auf dem Schlitten befestigt sind

und über jeweils ein Ritzel mit einer der Zahnstangen im Eingriff stehen.

Eine Bohrvorrichtung mit diesem Aufbau und dem Drill- motor auf einem Schlitten arbeitet nach dem Topdrive- Prinzip. Zusätzlich dazu können durch die Vorschubmotoren und die Ritzel Längskräfte auf den Drillmotor und damit auf den Bohrstrang aufgebracht werden. Dadurch entfällt ein Überbau zur Aufnahme der Abhängevorrichtung. Auch entfallen lange, von der Spitze des Masts aus verlaufende und unter Spannung stehende Seile, was zur Betriebs-und Unfall- sicherheit der Anlage und zur Verringerung der benötigten Stellfläche beiträgt.

Vorzugsweise ist zwischen den Vorschubmotoren und den Ritzeln jeweils ein Getriebe vorgesehen. Hierdurch kann das Abtriebsmoment der Vorschubmotoren den Erfordernissen ange- paßt, insbesondere erhöht werden.

Vorzugsweise ist zwischen den Vorschubmototoren und den Ritzeln jeweils eine Haltebremse vorgesehen. Hierdurch kann ein gezieltes Bremsmoment auf die Abtriebswelle der Vorschubmotoren aufgebracht werden.

Der Drillmotor und die Vorschubmotoren können Elektro- motoren oder Hydraulikmotoren sein. Bei der Exploration von Öl-und Gasfeldern und wenn während einer Bohrung mit sol- chen Feldern gerechnet werden muß, sind aus Explosions- schutzgründen elektrische Geräte von dem direkten Bereich des Bohrlochs fernzuhalten, weshalb in solchen Situationen vorzugsweise Hydraulikgeräte eingesetzt werden. Daher sind die Haltebremsen in diesem Fall vorzugsweise hydraulische

Lamellenbremsen, die im drucklosen Zustand durch eine Vor- spannkraft festgestellt sind und durch Anlegen eines hy- draulischen Drucks lösen. In weniger explosionsgefährdeten Situationen kann es vorteilhaft sein, Elektromotoren einzu- setzen, da diese eine einfachere Steuerung, eine geringere Geräuschentwicklung und ein insgesamt saubereres Arbeits- umfeld aufweisen.

Vorzugsweise besteht der Mast mit den Zahnstangen und Führungsflächen aus wenigstens zwei in Längsrichtung hin- tereinander angeordneten Modulen oder Teilstücken, und die einzelnen Module weisen Mittel zum Zentrieren und Verbinden miteinander auf.

Mit dieser modularen Bauweise kann der Mast in mehre- ren, vorzugsweise zwei Teilstücken fertig vorkonfektioniert am Bohrplatz angeliefert und dort aneinander ausgerichtet zusammengesetzt werden. Die Module können in ihrer Länge dem Innenmaß eines Standardcontainers angepaßt werden, wo- durch Spezialtransporte vermieden werden.

Vorzugsweise ist der Mast an seinem unteren Ende nach der dem Schlitten abgewandten Seite hin schwenkbar gelagert und durch Streben abgestützt, wobei sich die Streben auf der dem Schlitten abgewandten Seite des Mastes befinden.

Die Streben erlauben eine Ableitung der teilweise erheb- lichen Momente, die über den Bohrstrang und den Drillmotor der seitlichen Anordnung des Schlittens in den Mast gelei- tet werden, als Zug-und Druckkräfte. Sie befinden sich auf einer Seite des Masts, wo sie die Bewegungen des Schlittens nicht stören können.

Vorzugsweise weisen die Streben jeweils eine Längen- änderungseinrichtung zur Änderung der Länge der Streben auf. Die Längenänderungseinrichtung kann einen Zylinder aufweisen. Hierdurch kann der Mast in gewissem Maße aus seiner vertikalen Lage ausgeschwenkt werden, wodurch das Bohrloch für Manipulationen z. B. mit einem Kran zugänglich wird.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Aufrichtein- richtung zum Aufrichten des Masts auf. Die Aufrichteinrich- tung kann einen Zylinder aufweisen. Mit der Aufrichtein- richtung kann der Mast von einer im Wesentlichen horizonta- len Lage in seine Arbeitslage gebracht und umgekehrt wieder abgesenkt werden. Durch diese quasi selbstaufrichtende Ei- genschaft des Masts erübrigt sich eine Aufrichtung mit einem Kran, die einen erheblichen Aufwand und eine poten- tielle Unfallgefahr darstellt.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine am Bohrmast vorgesehene Brech-und Kontervorrichtung für Bohrstangen, Casinge und Zubehör auf. Die Brech-und Kontervorrichtung kann am gesamten Mast in dessen Hauptrichtung unabhängig von dem Vorschublitten verfahrbar sein. Die Brech-und Kon- tervorrichtung dient dem Verschrauben und Lösen von Segmen- ten mit-und voneinander und mit und von dem Spannfutter.

Vorzugsweise ist seitlich an dem Bohrmast eine Seil- winde schwenkbar angebracht. Damit können Lasten unabhängig von dem Schlitten gehoben werden.

Vorzugsweise sind der Mast und die Verstrebungen auf einer Plattform angebracht, die einen selbsttragend aus- geführte Grundrahmen aufweist.

Vorzugsweise sind wenigstens zwei, insbesondere drei Paare von Vorschubmotoren vorgesehen. Zur Aufnahme von Mo- menten sind grundsätzlich zwei Lagerpunkte erforderlich, die jeweils Kräfte in entgegengesetzten Richtungen aufneh- men können. Im Fall von Laufschiene/Laufrad oder Zahn- schiene/Zahnrad, die senkrechte Lagerkräfte jeweils nur in Druckrichtung aufnehmen, bedeutet dies, daß für jede Momen- tenebene zwei Paare von Rädern vorzusehen sind. Daher bie- tet es sich an, bei den Zahnrädern auch die Antriebskraft auf zwei ohnehin vorhandene Paare zu verteilen. Ein zusätz- liches, drittes Paar von angetriebenen Zahnrädern und damit Vorschubmotoren dient der Redundanz und besseren Dosierbar- keit der Antriebskräfte.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung ein Energieversor- gungaggregat und einen Steuerstand auf, die getrennt von- einander und in einer bestimmten Entfernung von der Bohrachse in Containerbauweise beigestellt sind. Durch die Containerbauweise können Antriebsaggregat und Steuerstand jeweils im Werk vorkonfektioniert und mit Standardcontai- nertransporten zum Bohrplatz verbracht werden. Sie sind außerdem vor äußeren Einflüssen geschützt und können je nach Gegebenheiten an einem geeigneten Ort aufgestellt wer- den.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Bohrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht der Bohrvorrichtung von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Bohrvorrichtung von Fig. 1 in Schrägstellung.

Fig. 4 zeigt eine Gesamtseitenansicht einer Bohranlage mit der Bohrvorrichtung von Fig. 1 sowie zusätzlich bei- gestellten Einrichtungen.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Ab- hängevorrichtung nach dem Stand der Technik.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht eines mittleren Be- reichs einer Drehtischanordnung nach dem Stand der Technik im Teilschnitt.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Topdrive-Anordnung nach dem Stand der Technik.

Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht einer Bohrvorrichtung mit Kippmast nach dem Stand der Technik.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Fig. 1 und 2 zeigen eine Bohrvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Seiten-bzw. einer Vorderansicht.

Die Bohrvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Bohrmast 1, einem daran verfahrbaren Vorschubschlitten 2 und einer Plattform 3. Die Plattform 3 ist als selbsttra- gende geschweißte Stahlkonstruktion, dem sogenannten Grundrahmen 31, ausgeführt und weist etwa in der Mitte ein Schwenklager 32, im Bereich der hinteren Ecken zwei Stütz- lager 33 sowie einen zusätzlichen Lagerpunkt 34 hier- zwischen auf.

Der Bohrmast 1 ist auf dem Grundrahmen 31 in dem Schwenklager 32 schwenkbar gelagert und über zwei Streben 6, die sich in den Stützlagern 33 abstützen und in einem Lagerpunkt 12 beiderseits des Bohrmasts 1 befestigt sind, in Schwenkrichtung vertrebt. Durch den Verlauf der Streben schräg nach hinten werden auch seitliche Ausweichtendenzen des Bohrmasts 1 aufgefangen. In dieser Ausführungsform wird der Bohrmast 1 durch die Streben 6 in vertikaler Ausrich- tung, d. h. senkrecht zur Erdoberfläche, fixiert.

Über einen in der Verstrebung 6 angeordneten Auslenk- zylinder 61 kann die Verstrebung 6 in gewissem Ausmaß in ihrer Länge verändert werden, so daß Winkelabweichungen des Bohrmasts 1 von der Vertikalen möglich sind. Dadurch wird das Bohrloch für verschiedenen Arbeiten, z. B. zum Hantieren mit einem Kran, zugänglich.

Über einen Hubzylinder 7, der in dem Lagerpunkt 34 auf dem Grundrahmen 31 und in einem weiteren Lagerpunkt 15 an dem Bohrmast 1 gelagert ist, kann der Bohrmast 1 von einer im wesentlichen horizontalen Lage in die vertikale Arbeits- lage verfahren werden. Dadurch wird ein einfaches Aufrich- ten und Absenken des Bohrmasts 1 zur Montage, Demontage,

Wartung und Reparatur möglich. Der Hubzylinder 7 kann auch entfallen, wenn der Bohrmast 1 mit einem Kran aufgestellt wird.

Der Bohrmast 1 ist ebenfalls eine geschweißte Stahl- konstruktion mit einer langgestreckten Kastenform. Der Bohrmast 1 ist in der dargestellten Form in zwei Modulen hergestellt, nämlich einem Untermast lla und einem Obermast llb. Durch geeignete Zentrier-und Verbindungsmittel 19 sind der Untermast lla und der Obermast llb fluchtend mit- einander verbunden. Die Zentrier-und Verbindungsmittel 19 können beispielsweise an gegenüberliegenden Stirnseiten des Obermasts lla und des Untermasts llb vorgesehene Flansche sein, die über Zentrierbolzen ausgerichtet und mittels Schrauben und Muttern fest, aber lösbar miteinander verbun- den werden. Die einzelnen Module weisen eine Größe auf, die an den Laderaum eines Standardcontainers angepaßt ist.

Mit diesem Aufbau, wie er bisher beschrieben ist, wird durch die modulare Bauweise einerseits die Montagezeit auf der Baustelle minimiert, andererseits werden aber keine Spezialtransporte etwa des ganzen vormontierten Masts nötig, sondern der Transport beschränkt sich auf Stan- dardtransporte. Ferner befinden sich alle strukturellen Bauteile zum Stützen der Konstruktion auf der Hinterseite des Bohrmasts 1. Dadurch wird die Vorderseite des Bohr- mastes 1 von jedweden Abstützungen frei.

Im vorderen Bereich des Bohrmasts 1 erstrecken sich zwei Zahnstangen 14 über die gesamte Länge des Bohrmasts 1, wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt. Die Zahnstangen 14 sind durch geeignete Befestigungsmittel wie etwa Schrauben oder

Schweißen mit dem Bohrmast verbunden. Die Zahnstangen 14 sind in der Länge der Module lla, llb des Bohrmasts 1 ge- teilt und werden vor Anlieferung vormontiert.

Ferner erstrecken sich Führungsschienen 13 über die gesamte Länge des Bohrmasts 1. Die Führungsschienen 13 sind ebenfalls durch geeignete Befestigungsmittel wie etwa Schrauben oder Schweißen mit dem Bohrmast 1 bzw. den Zahn- stangen 14 verbunden und geteilt. Sie sind ebenfalls in der Länge der Module lla, llb des Bohrmasts 1 geteilt und wer- den vor Anlieferung vormontiert.

In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Darstellung befinden sich die Zahnstangen 14 jeweils an den seitlichen Flächen des Bohrmasts 1, und eine der Führungsschienen 13 befindet sich jeweils hinter der Zahnstange 14. Es erübrigt sich zu sagen, daß in der Technik vielfältige Anordnungen, Kombina- tionen und Geometrien von Zahnstangen und Führungsschienen bekannt sind, die zur Anwendung kommen können.

Der Vorschubschlitten 2 ist mittels daran angebrach- ter, nicht näher dargestellter Rollen in den Laufflächen der Führungsschienen 13 nach vorne und hinten abgestützt und so in Hauptrichtung oder Längsrichtung des Bohrmasts 1, also nach oben und unten, verschiebbar gelagert.

Die Fahrbewegung des Vorschubschlittens 2 sowie die seitliche Abstützung gegen den Bohrmast 1 wird durch in die Zahnstangen 14 eingreifende Zahnräder bzw. Ritzel 24 aus- geführt, die ihrerseits von auf dem Vorschubschlitten 2 an- gebrachten Vorschubmotoren 21 angetrieben werden.

Die Vorschubmotoren 21 sind in der bevorzugten Ausfüh- rungsform als Hydraulikmotoren ausgeführt. Diese weisen an explosionsgefährdeten Bohrvorhaben eine hinreichende Sicherheit auf. In nicht explosionsgefährdeter Umgebung können auch Elektromotoren als Vorschubmotoren verwendet werden. Ferner sind die Vorschubmotoren 21 paarweise ange- ordnet. In der bevorzugten Ausführungsform sind drei Paare von Vorschubmotoren 21 (und damit Ritzeln 24) vorgesehen, es können aber auch mehr oder weniger Paare sein. Aus Grün- den der Stabilität sollten jedoch mindestens zwei Paare von Ritzeln 24 vorhanden sein, von denen theoretisch ein Paar ohne Antrieb sein kann. Aus Gründen der Redundanz und Steu- erbarkeit sollten jedoch vorzugsweise alle Ritzel angetrie- ben sein.

Zwischen den Ritzeln 24 und den Vorschubmotoren 21 be- finden sich Getriebe 22 (zur Erhöhung des Abtriebsmoments) und Haltebremsen 23. Die Haltebremsen 23 sind als Lamellen- bremsen ausgeführt, die unter Federvorspannung blockieren und durch Anlegen hydraulischen Drucks gelöst werden kön- nen.

Mit diesem Aufbau kann der Vorschubschlitten 2 Druck- und Zugkräfte sowohl im Stillstand als auch in der Bewegung abgeben. Ferner kann durch die oben beschriebene Konstruk- tion mit Führungsschienen/Rollen und Zahnstangen/Ritzeln der Bohrmast 1 alle an dem Vorschubschlitten 2 auftretenden Zug-und Druckkräfte, Biege-und Torsionsmomente und Quer- kräfte aufnehmen und in die Plattform 3 ableiten.

Schließlich befindet sich auf dem Vorschubschlitten 2 ein Drillmotor 25. Der Drillmotor 25 ist in der bevorzugten

Ausführungsform als Hydraulikmotor ausgeführt und weist so- mit an explosionsgefährdeten Bohrvorhaben eine hinreichende Sicherheit auf. In nicht explosionsgefährdeter Umgebung kann auch ein Elektromotor als Drillmotor 25 verwendet wer- den.

An dem Drillmotor 25 ist ein Spannfutter 26 zur Auf- nahme des Bohrstrangs (nicht näher dargestellt) befestigt.

Somit ist die Bohrvorrichtung der vorliegenden Erfindung nach dem Topdrive-Prinzip konstruiert, bei dem sich der Drillmotor stets am oberen Ende der obersten Stange des Bohrstrangs befindet. Im Gegensatz zu bekannten Bohrvor- richtungen, bei denen der Bohrstrang mit dem Topdrive an einem Haken und einem Flaschenzug hängt, der wiederum über eine Seilrolle mit einer Seilwinde verbunden ist, werden bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung alle Längskräfte durch die Vorschubmotoren 21 und die Zahnstange 14 aufgebracht. Hierdurch entfällt der gesamte Überbau, der letztlich nur dazu dient, die Umlenkrolle, den Flaschenzug und den Haken aufzunehmen und den überschüssigen Teil der Gewichtskraft derselben zuzüglich der des Drillmotors 25 und des Bohrstrangs samt Bohrwerkzeug aufzunehmen.

An dem Bohrmast 1 ist ferner eine Brech-und Konter- vorrichtung 83 für Bohrstangen, Casinge und Zubehör instal- liert, die an dem gesamten Bohrmast, unabhängig von dem Vorschubschlitten 2, verfahren werden kann.

Ferner ist an dem Bohrmast seitlich eine schwenkbare Seilwinde 84 angebracht. Damit können Lasten auf einfache Weise gehandhabt werden.

Wie oben ausgeführt, sind über in den Streben 6 ange- ordnete Auslenkzylinder 61 gewisse Winkelabweichungen des Bohrmastes von der Vertikalen möglich. Dadurch kann der Bohrmast z. B. für Arbeiten am Bohrloch mit einem Kran weg- gekippt werden, was mit herkömmlichen Bohrtürmen nicht mög- lich ist.

Darüber hinaus kann mit dem Bohrmast 1 in jeder belie- bigen Neigung zur Oberfläche gearbeitet werden. Dies wird möglich durch den Einsatz unterschiedlich langer Abstützun- gen 6. Dadurch erschließen sich völlig neue Anwendungs- gebiete für eine auf eine Vertikalbohrung ausgelegte Bohr- vorrichtung. Beispielsweise können so unter einer Siedlung oder aus anderen Gründen unzugänglichen Gebieten wie etwa Gebirgen befindliche Lagerstätten erreicht werden, indem zunächst schräg angebohrt wird und später die Bohrung bei Bedarf in die Vertikale gelenkt wird. Bei Arbeiten unter anderen Winkeln als der Vertikalen wird die Seilwinde 84 nicht eingesetzt.

Eine solche Konfiguration der Bohrvorrichtung mit einem Bohrwinkel von etwa 45° ist in Fig. 3 gezeigt.

Wie oben ausgeführt, ist der Grundrahmen 31 selbst- tragend ausgeführt. Damit sind Bohrungen mit oder ohne Bohrkeller und mit oder ohne Unterbau ohne Umbauten mög- lich. Eine vorteilhafte Unterbaukonstruktion, die von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde, bildet den Gegenstand der deutschen Gebrauchsmusteranmel- dung mit dem Titel"Unterbaukonstruktion für eine Tiefbohr- Plattform" (Anwaltsaktenzeichen B/22ST0409/DE) vom selben Anmeldetag. Auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird im

Rahmen der vorliegenden Anmeldung vollinhaltlich Bezug ge- nommen.

In Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer Gesamtanlage mit der Bohrvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ge- zeigt. Die Energieversorgung erfolgt über ein beigestelltes Hydraulikaggregat 81 in Containerbauweise. Der Steuerstand 82 ist ebenfalls in einem Container untergebracht. Die Con- tainer für Hydraulikaggregat 81 und Steuerstand 82 sind außerhalb der Plattform 3 angeordnet. Somit kann immer ein optimaler Abstand zum Bohrloch eingehalten werden.

Die Zufuhr hydraulischer Energie von dem Hydraulik- aggregat 81 zu dem Drillmotor 25 und den Vorschubmotoren 21 erfolgt über Hydraulikleitungen 85 (siehe Fig. 2), die im oberen Bereich des Bohrmastes 1 in Gelenkketten 86 geführt sind.

Durch die oben beschriebene Konstruktion können die Nachteile des Stands der Technik vermieden beziehungsweise minimiert werden.

Durch den Wegfall von Haken, Flaschenzug, Umlenkrolle und Überbaukonstruktion wird die Bauhöhe verringert. Daher können die zu Gebäuden und Verkehrswegen wie auch zu Con- tainern und peripheren Anlagenteilen erforderlichen Min- destabstände verringert werden. Der benötigte Bohrplatz wird kleiner, und die Lärmemission kann reduziert werden.

Durch die Kombination von Topdrive und motorischem Vorschub kann jederzeit ein gewünschter Anpreßdruck bereit- gestellt werden. So kann von Anfang an mit dem benötigten

Anpreßdruck gebohrt werden, ohne Schwerstangen einsetzen oder gar Zusatzgeräte einbauen zu müssen. Bei Erreichen einer Tiefe, bei der das Eigengewicht des Bohrstranges aus- reicht, um den erforderlichen Anpreßdruck zu gewährleisten, kann über die Vorschubmotoren das überschüssige Gewicht ab- gefangen werden. Gerichtete Bohrungen sind ohne Rücksicht auf Anpreßdruckverluste durch Mantelreibung durchführbar.

Es ist sogar möglich, bei einer Tiefbohrung nach Treffen einer Lagerstätte die Bohrung nach oben weiterzuführen und an anderer Stelle wieder an der Oberfläche austreten zu lassen. Hierdurch erübrigen sich Zweitbohrungen, die z. B. bei Öl-und insbesondere Erdgaslagerstätten regelmäßig not-' wendig sind ; es können also mit einem Bohrplatz quasi zwei Bohrungen durchgeführt werden. Ebenso kann in ein unter Druck stehendes, abgeschlossenes Bohrloch eingefahren wer- den, was nach dem Stand der Technik nur mit Zusatztechnik möglich ist.

Neuartige Bohrverfahren, die im Zusammenhang mit der Bohrvorrichtung dieser Anmeldung von der Anmelderin der vorliegenden. Erfindung entwickelt wurden, bilden den Gegen- stand der deutschen Patentanmeldung mit dem Titel"Verfah- ren zum Herstellen von Tiefbohrungen in geologischen Struk- turen" (Anwaltsaktenzeichen P/11ST0410/DE) vom selben An- meldetag. Auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird im Rah- men der vorliegenden Anmeldungen vollinhaltlich Bezug ge- nommen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung und den Zeich- nungen ersichtlich, ist die Bohrachse bei der Bohrvorrich- tung nach der vorliegenden Erfindung frei zugänglich. Hier- durch erleichtert sich die Handhabung der einzelnen Seg-

mente des Bohrstrang außerhalb des Bohrlochs, etwa in einem Rohrlager, enorm. Ein neuartiges, automatisiertes Rohr- oder Stangenlager, das von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung entwickelt wurde, bildet den Gegenstand der deut- schen Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel"Rohr-oder Stangenlager für eine Bohranlage" (Anwaltsaktenzeichen B/22ST0411/DE) vom selben Anmeldetag. Auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird im Rahmen der vorliegenden Anmel- dung vollinhaltlich Bezug genommen. Eine vorteilhafte Hand- habungsvorrichtung für Bohrgestänge und andere Gegenstände, die von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung ent- wickelt wurde, bildet den Gegenstand der deutschen Patentanmeldung mit dem Titel"Vorrichtung und Verfahren zum Handhaben von Gegenständen an einer Bohranlage" (An- waltsaktenzeichen P/11ST0412/DE) vom selben Anmeldetag. Auf den dortigen Offenbarungsgehalt wird im Rahmen der vor- liegenden Anmeldung ebenfalls vollinhaltlich Bezug genom- men.

Die Flexibilität auf dem Bohrplatz wird zusätzlich da- durch gesteigert, daß der gesamte Bohrmast 1 mittels des Auslenkzylinders 61 aus seiner vertikalen Lage herausge- schwenkt werden kann und somit das Bohrloch für Manipula- tionen etwa mit einem Kran zugänglich wird.

Neuere Bohrverfahren, wie z. B das Casingbohren im oberflächennahen Bereich, sind mit der Bohrvorrichtung der vorliegenden Erfindung ohne weiteres möglich.

Die Auf-und Abbauzeit der Bohranlage und die Trans- portkosten und Transportzeiten sind durch die modulare Bau- weise der Bohrvorrichtung, insbesondere des Bohrmastes 1,

die Selbstaufrichtbarkeit des Bohrmastes 1 mittels des Hub- zylinders 7 sowie die kompakte, vormontierbare Konfigura- tion des gesamten Komplexes aus Drillantrieb 25 und Vor- schub 21,22, 23,24 auf einem einzigen Schlitten 2 beson- ders gering. Aufgrund der vergleichsweise geringen Peri- pherietechnik und der insgesamt kompakten Bauweise sind bei einem Baustellenwechsel nicht sehr viele Transporte notwen- dig, die sich zudem auf Transporte mit Standardcontainern beschränken können. Insgesamt ist die Bohrstelle preiswert, so daß auch kleinere Lagerstätten wirtschaftlich erschlos- sen werden können.