GROTENDORST, Josef (Hauptstrasse 7, Dorsten, 46284, DE)
| Patentansprüche 1. Rohrelement (1 ) für ein Bohr- oder Förderrohrgestänge (13), mit einem Außenrohr (2) aus elektrisch leitfähigem Material und einem durch das Außenrohr (2) hindurchgeführten elektrischen Leiter, der gegenüber dem Außenrohr (2) elektrisch isoliert ist, wobei der elektrische Leiter ein Innenrohr (3) aus elektrisch leitfähigem Material ist, und wobei das Innenrohr (3) zu dem Außenrohr (2) konzentrisch angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen Innenrohr (3) und Außenrohr (2) ein ringspaltförmiger Hohlraum (4) angeordnet ist. 2. Rohrelement (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite des ringspaltförmigen Hohlraums (4) wenigstens 1 mm, vorzugsweise wenigstens 5 mm, höchst bevorzugt wenigstens 1 cm beträgt. 3. Rohrelement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Außenrohr (2) an seinen Enden Gewindeanschlüsse (7, 8) aufweist, über welche gleichartige Rohrelemente (1 ) miteinander lösbar verbindbar sind. 4. Rohrelement (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Gewindeanschlüsse (7, 8) Elektroden (9, 10) angeordnet sind, die einen elektrischen Kontakt zwischen den elektrischen Leitern miteinander verbundener, gleichartiger Rohrelemente (1 ) herstellen. 5. Rohrelement (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (9, 10) als zur Längsmittelachse (A) des Rohrelements (1 ) konzentrische Ringelektroden ausgebildet sind. 6. Rohrelement (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Elektroden axial federbelastet oder axial federnd sind. 7. Rohrelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (3) zumindest an seiner Innenseite eine Beschichtung aus elektrisch isolierendem Material aufweist. 8. Rohrelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (3) mittels einer daran angeordneten Klappe ( 4) verschließbar ist. 9. Rohrelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in dem Außenrohr (2) angeordnete Kapsel (17), die mit einem Ende des Innenrohrs (3) verbunden ist und Strömungskanäle aufweist, welche ein durch das Rohrelement (1 ) strömendes Fluid um die Kapsel (17) herum strömen lassen. 10. Bohr- oder Förderrohrgestänge (13) mit wenigstens zwei miteinander verbundenen Rohrelementen (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. 11. Bohr- oder Fördervorrichtung, mit einer Mehrzahl von zu einem Gestänge (13) verbundenen Rohrelementen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Energieversorgungs- und/oder Datenübertragungseinrichtung zur zwei- poligen Energie- und/oder Datenübertragung über das Gestänge (13), wobei ein elektrischer Pol durch die elektrischen Leiter und der andere elektrische Pol durch die Außenrohre (2) der Rohrelemente (1 ) gebildet wird. 12. Bohr- oder Fördervorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungs- und/oder Datenübertragungseinrichtung über Schleifringkontakte mit dem elektrischen Leiter und dem Außenrohr (2) wenigstens eines der Rohrelemente (1 ) des Gestänges (13) verbunden ist. 13. Bohr- oder Fördervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrichtung nach dem Trägerfrequenzverfahren arbeitet, wobei die durch die elektrischen Leiter und die Außenrohre (2) gebildeten elektrischen Leitungen sowohl zur Energie- als auch zur Datenübertragung dienen. 14. Bohr- oder Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch einen an dem Gestänge (13) endseitig angeordneten, elektrisch angetriebenen Bohrmeißel, dessen Antrieb von der Energieversorgungseinrichtung über das Gestänge (13) mit elektrischer Energie versorgt wird. 15. Bohr- oder Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch einen an dem Gestänge (13) endseitig angeordneten Richtbohrmeißel, dessen Bohrrichtung mittels elektrischer Steuersignale steuerbar ist, wobei die Steuersignale von der Datenübertragungseinrichtung über das Gestänge (13) an den Richtbohrmeißel übertragen werden. 16. Bohr- oder Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gestänge (13) eine Trennvorrichtung eingegliedert ist, die ein Trennmittelbehältnis aufweist, wobei aus dem Trennmittelbehältnis auf ein von der Datenübertragungseinrichtung über das Gestänge (13) an die Trennvorrichtung übertragbares elektrisches Steuersignal hin ein Trennmittel in einem Bohrloch freisetzbar ist. 17. Bohr- oder Fördervorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung einen mittels eines weiteren Steuersignals aktivierbaren Elektromagneten umfasst, dessen Magnetfeld eine Rückführung des aus magnetischen Partikeln bestehenden Trennmittels aus dem Bohrloch in das Trennmittelbehältnis bewirkt. 18. Bohr- oder Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gestänge (13) eine Messvorrichtung eingegliedert ist, die wenigstens einen Sensor zur Erfassung von Messsignalen aufweist, wobei die Messsignale über das Gestänge (13) an die Datenüber- tragungseinrichtung übertragbar sind. 19. Bohr- oder Fördervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein seismischer Sensor ist. 20. Verwendung der Bohr- oder Fördervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19 zum Tiefbohren oder zum Flachbohren. - Zusammenfassung - |
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Bohr- oder Förderrohrgestänge.
Ferner betrifft die Erfindung ein Bohr- oder Fördervorrichtung, mit einer Mehrzahl von zu einem Gestänge verbundenen Rohrelementen.
Ein entsprechendes Rohrelement ist beispielsweise aus DE 38 52 151 T2 be- kannt.
Mit derartigen Rohrelementen bzw. Gestängen werden beispielsweise Tiefbohrungen durchgeführt, insbesondere um Gas-, Wasser- oder Erdölhorizonte zu erschließen. Technische Probleme bereitet das genaue Auffinden und Erreichen eines bestimmten Horizonts mit dem Bohrgestänge. Problematisch ist außer- dem die fortlaufende Überwachung des Zustands des Bohrlochs und der Qualität des zu gewinnenden Rohstoffes während der Förderung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bohr- oder Förderrohrgestänge bereitzustellen, das eine elektrische Energieversorgung von in das Gestänge eingegliederten,
BESTÄTfGUNGSKOPIE elektrisch betriebenen Einrichtungen und eine Datenübertragung zwischen über und unter Tage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Rohrelement nach Anspruch 1 , durch ein Bohroder Förderrohrgestänge nach Anspruch 9 und durch eine Bohr- oder Förder- Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Rohrelement weist ein Außenrohr aus elektrisch leitfähigem Material auf. Durch das Außenrohr ist ein elektrischer Leiter geführt, der gegenüber dem Außenrohr elektrisch isoliert ist. Dieser elektrische Leiter dient zur elektrischen Energieversorgung von in das Gestänge eingegliederten elektrisch betriebenen Einrichtungen und/oder zur Datenübertragung zwischen über und unter Tage über das vorzugsweise aus gleichartigen Rohrelementen zusammengesetzte Bohr- oder Förderrohrgestänge. Der elektrische Leiter ist ein Innenrohr aus elektrisch leitfähigem Material, wobei das Innenrohr zu dem Außenrohr konzentrisch angeordnet ist, mit einem ringspaltförmigen Hohlraum zwischen Innenrohr und Außenrohr. Über Innen- und Außenrohr ist eine zweipolige Energie- und/oder Datenübertragung möglich. Das Innenrohr ist über den ringspaltförmigen Hohlraum von dem Außenrohr getrennt. Über den größten Teil der Längserstreckung des Rohrelements bilden Außen- und Innenrohr keinen Verbund. Die von dem Gestänge aufzunehmenden, mechanischen Belastungen können somit im Wesentlichen von dem Außenrohr getragen werden. Das Innenrohr hat keine mechanisch tragende Funktion. Außerdem sorgt der ringspaltförmige Hohlraum, der gegenüber der Umgebung und gegenüber dem Rohrinneren abgedichtet sein sollte, für einen geringen elektrischen Wellen- widerstand, was positiv für die Datenübertragung, beispielweise nach dem Trägerfrequenzprinzip, über große Distanzen ist. Die Spaltbreite des ringspaltförmigen Hohlraums sollte wenigstens 1 mm, vorzugsweise wenigstens 5 mm, höchst bevorzugt wenigstens 1 cm betragen.
Das Innenrohr ist vorzugsweise an dem Außenrohr zumindest in dessen gegen- überliegenden Endbereichen fixiert sein. Falls die einzelnen Rohrelemente beispielsweise länger als 3 Meter sind, können zwischen Außen- und Innenrohr jedoch auch zusätzliche Stützkörper aus elektrisch nicht leitendem Material vorgesehen sein.
Wie ein übliches Rohrelement für ein Bohr- oder Förderrohr kann das Außenrohr an seinen Enden Gewindeanschlüsse aufweisen, über welche gleichartige Rohrelemente miteinander lösbar verbindbar sind.
Im Bereich dieser Gewindeanschlüsse können Elektroden angeordnet sein, die einen elektrischen Kontakt zwischen den elektrischen Leitern miteinander verbundener gleichartiger Rohrelemente herstellen. Vorzugsweise sind die Elektroden axial federbelastet oder axial federnd. Die Elektroden können beispielsweise als zur Längsmittelachse des Rohrelements konzentrische Ringelektroden ausgebildet sein. Eine axial federnde Ausgestaltung einer Elektrode soll bedeuten, dass die Elektrode in axialer Richtung gestaucht werden kann und selbsttätig wieder in ihre ungestauchte Ruhestellung zurückkehrt.
Das Innenrohr sollte zumindest an seiner Innenseite eine Beschichtung aus elektrisch isolierendem Material aufweisen, damit das Rohrinnere von Fluid (z.B. Wasser, Gas, Erdöl, Bohrspülung) durchströmt werden kann. Die Beschichtung sollte das Innenrohr vorzugsweise auch gegen Verschleiß und Korrosion schützen.
Die erfindungsgemäße Bohr- oder Fördervorrichtung der eingangs genannten Art weist eine Mehrzahl von zu einem Gestänge miteinander verbundenen Rohrelementen nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben auf. Des Weiteren umfasst die Bohr- oder Fördervorrichtung eine Energieversorgungs- und/oder Datenübertragungseinrichtung zur zweipoligen Energie- und/oder Datenübertragung über das Gestänge, wobei ein elektrischer Pol durch die elektrischen Leiter und der andere elektrische Pol durch die Außenrohre der Rohrelemente gebildet wird.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Energieversorgungs- und/oder Datenübertragungseinrichtung über Schleifringkontakte mit dem elektrischen Leiter und dem Außenrohr wenigstens eines der Rohr- elemente des Gestänges verbunden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung arbeitet die Datenübertragungseinrichtung nach dem Trägerfrequenzverfahren, wobei die durch die elektrischen Leiter und die Außenrohre gebildeten elektrischen Leitungen sowohl zur Energie- als auch zur Datenübertragung dienen können. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bohroder Fördervorrichtung einen an dem Gestänge endseitig angeordneten, elektrisch angetriebenen Bohrmeißel aufweist, dessen Antrieb von der Energieversorgungseinrichtung über das Gestänge mit elektrischer Energie versorgt wird. Eine alternative vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bohr- oder Fördervorrichtung einen an dem Gestänge endseitig angeordneten Richtbohrmeißel aufweist, dessen Bohrrichtung mittels elektrischer Steuersignale steuerbar ist, wobei die Steuersignale von der Datenübertragungseinrichtung über das Gestänge an den Richtbohrmeißel übertragen werden. Gleichzeitig kann der Richtbohrmeißel über das Gestänge mit elektrischer Energie versorgt werden.
Es wird weiter als vorteilhaft erachtet, wenn in das Gestänge eine Trennvorrichtung eingegliedert ist, die ein Trennmittelbehältnis aufweist, wobei aus dem Trennmittelbehältnis auf ein von der Datenübertragungseinrichtung über das Gestänge an die Trennvorrichtung übertragbares, elektrisches Steuersignal hin ein Trennmittel in einem Bohrloch freisetzbar ist. Nach dem Freisetzen sinkt das Trennmittel, bei dem es sich beispielsweise um ein Granulat geeigneter Körnung handeln kann, auf die Bohrlochsohle ab. Nach dem Stillstand der Bohrspülung sinken Schwebeteilchen, die beispielsweise Bestandteile der Spülung sind, auf die Oberseite des auf die Bohrsohle abgesunkenen Trennmittels ab, wodurch der Ringraum oberhalb der Trennvorrichtung innerhalb des Bohrlochs von dem Ringraum darunter dichtend abgeteilt wird. Danach ist eine Verprobung des Mediums im Bereich der Bohrlochsohle unterhalb der Trennung möglich, während das Bohrgestänge im Bohrloch verbleibt. Die Energieversor- gung und Steuerung der Trennvorrichtung erfolgt vorzugsweise über das erfindungsgemäß zusammengesetzte Gestänge. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Trennvorrichtung einen mittels eines weiteren Steuersignals aktivierbaren Elektromagneten umfasst, dessen Magnetfeld eine Rückführung des aus magnetischen Partikeln bestehenden Trennmittels aus dem Bohrloch in das Trennmittelbehältnis bewirkt. Diese Ausge- staltung der Erfindung ermöglicht es, das Trennmittel nach erfolgter Verprobung des Mediums wieder in das Trennmittelbehältnis aufzunehmen, ggf. mit Unterstützung der hierzu wieder in Gang gesetzten Bohrspülung. Danach kann die Bohrung fortgesetzt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Bohr- oder Fördervorrichtung eine in das Gestänge eingegliederte Messvorrichtung auf, die wenigstens einen Sensor zur Erfassung von Messsignalen umfasst. Der Sensor ist mit den elektrischen Leitungspolen des Gestänges in der Weise verbunden ist, dass die Messsignale über das Gestänge an die Datenübertragungseinrichtung übertragbar sind. Vorzugsweise ist der Sensor ein seis- mischer Sensor.
Prinzipiell besteht die Möglichkeit, im Inneren der Messvorrichtung jegliche Art von Messsensorik mit zugehöriger Elektronik unterzubringen. Die Sensorik und Elektronikkomponenten können beispielsweise auf einer geeigneten Montageplatte montiert sein, die mittels eines steuerbaren, hydraulischen Dämpfer- Systems in Ruhe gehalten wird. Die Sensoren können Qualitäts- und/oder Quantitätssensoren sein, die zur Überwachung der Spülung sowie des Bohrlochringraums genutzt werden. Die gewonnenen Daten können über das Bohrgestänge erfindungsgemäß im Millisekundentakt nach über Tage übertragen werden. Im Gehäuse der Messvorrichtung können (austauschbare) druckfeste Sichtfenster für optische Messsensoren eingebaut werden.
Zur Eingliederung einer Messsensorik in das erfindungsgemäße Bohr- oder Fördergestänge eignet sich ein standardisiertes Modul, das in seinem Inneren eine Kapsel zum Einbau beliebiger Sensoren oder anderer Einrichtungen aufweist. Der Durchlass für die Bohrspülung bzw. für den zu fördernden Roh- stoff kann im Eingangsbereich des Moduls nach außen in einen ringspalt- förmigen Kanal zwischen Kapselaußenwand und Innenwand des Modulgehäuses umgeleitet werden. Die Kapsel kann auf diese Weise ausreichend groß dimensioniert werden, um beliebige Komponenten einbauen zu können, ohne die Bohr- oder Förderfunktionalität des Bohr- oder Förderrohrgestänges einzuschränken. Am Ausgang des Moduls wird die Spülung bzw. das zu fördernde Medium wieder zurück nach innen geleitet, und zwar in das Innenrohr des Gestänges. Die Kapsel ist zum Betrieb der darin eingebauten Komponenten mit den elektrischen Leitungspolen des Bohrgestänges verbunden. Das Modul kann mit geeigneten Messeinbauten genutzt werden, um fortlaufend Qualitätsund Quantitätsmessungen im Bohrlochringraum und im Inneren des Bohr- oder Fördergestänges durchzuführen. Die Messdaten und die Steuersignale können über das Gestänge bidirektional zwischen über und unter Tage übertragen werden. Die Kapsel des Moduls sollte an der Außenseite mit einer thermisch isolierenden und gegen Verschleiß und Korrosion schützenden Beschichtung versehen sein. Aufgrund der hohen Temperaturen im Bohrloch sollte in die Kapsel ein Kühlaggregat integriert sein, das eine für den Betrieb der in die Kapsel eingebauten elektrischen und elektronischen Komponenten geeignete Temperatur erzeugt. Das Kühlaggregat kann elektrisch betrieben sein, wobei die Energieversorgung und Steuerung erfindungsgemäß über das Gestänge erfolgt. Wichtig ist, dass sich das Modul elektrisch wie das übrige Gestänge verhält. Die beiden Pole der Energie- und/oder Datenübertragung sind vom Eingang zum Ausgang des Moduls durchgeschleift und der Wellenwiderstand ist mit demjenigen des übrigen Gestänges identisch. Auf diese Weise können ein oder mehrere Module an beliebiger Stelle in den Bohrstrang eingegliedert werden. Das standardisierte Modul ist vorzugsweise über die Gewindeanschlüsse der Rohrelemente mit den Rohrelementen verbindbar, wie es auch zwischen benachbarten Rohrelementen möglich ist.
Das erfindungsgemäße Gestänge kann vorteilhaft für eine Förderleitung zur Förderung von Wasser, Gas oder Erdöl genutzt werden. Die Möglichkeit der Integration von Messsensorik in das Gestänge und der Datenübertragung nach über Tage kann vorteilhaft genutzt werden, um seismische Daten aufzunehmen. Ein geeigneter seismischer Sensor (Beschleunigungssensor, Geophon) kann im Bereich der Bohrsohle in den Förderstrang integriert sein, um von dort seismische Daten permanent nach über Tage zu übermitteln. Von dort können die Daten weiter (z.B. per Internet) an zentrale Überwachungseinrichtungen übertragen werden. Mit der Erfindung wird ferner die Verwendung des Bohr- oder Fördergestänges nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben zum Tiefbohren oder zum Flachbohren vorgeschlagen. Unter Tiefbohren sei hier ein Bohren in einer Richtung zu verstehen, deren vertikale Komponente größer als die horizontale Komponente ist, wohingegen unter Flachbohren ein Bohren in einer Richtung verstanden sein soll, deren horizontale Komponente größer als die vertikale Komponente ist.
Die Erfindung wird im Folgend anhand der beigefügten Figuren weiter erläutert. Dabei zeigen
Figur 1 : einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Rohrelement,
Figur 2: einen Ausschnitt einer Verbindung von zwei Rohrelementen gemäß Figur 1 im Längsschnitt,
Figur 3: einen Längsschnitt durch ein weiteres
Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Rohrelement,
Figur 4: einen Längsschnitt durch ein weiteres
Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Rohrelement,
Figur 5: einen Längsschnitt durch ein weiteres
Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Rohrelement, und
Figur 6: eine perspektivische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels für die Elektroden der erfindungsgemäßen Rohrelemente.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Rohrelement 1. Das Rohrelement 1 weist ein Außenrohr 2 aus elektrisch leitfähigem Material auf. Durch das Außenrohr 2 ist ein elek- trischer Leiter in Form eines konzentrisch zu dem Außenrohr 2 angeordneten Innenrohrs 3 aus elektrisch leitfähigem Material geführt. Zwischen dem Außenrohr 2 und dem Innenrohr 3 ist ein ringspaltförmiger Hohlraum 4 angeordnet. Das Innenrohr 3 ist an dem Außenrohr 2 in dessen gegenüberliegenden End- bereichen über Buchsen 5 und 6 fixiert. Das Außenrohr 2 weist an seinen Enden Gewindeanschlüsse 7 und 8 auf, über welche das Rohrelement 1 mit gleichartig ausgebildeten Rohrelementen 1 lösbar verbindbar ist. Im Bereich der Gewindeanschlüsse 7 und 8 sind Elektroden 9 bzw. 10 angeordnet, die einen elektrischen Kontakt zwischen den elektrischen Leitern miteinander verbundener, gleichartig ausgebildeter Rohrelemente 1 herstellen. Die Elektroden 9 und 10 sind als zur Längsmittelachse A des Rohrelementes 1 konzentrische Ringelektroden ausgebildet. Wenigstens eine der beiden Elektroden 9 und 10 ist axial federbelastet. Das Innenrohr 3 weist an seiner Innenseite eine nicht näher dargestellte temperaturbeständige Beschichtung aus elektrisch isolierendem Material wie beispielsweise Kunststoff auf. Auch zwischen den Buchsen 5 und 6 und dem Außenrohr 2 ist eine temperaturbeständige (> 350 °C) Beschichtung aus elektrisch isolierendem Material angeordnet. Die zwischen den Buchsen 5 und 6 und dem Außenrohr 2 eines Rohrelementes 1 angeordnete Beschichtung aus elektrisch isolierendem Material erstreckt sich über die gesamte Innenseite des Außenrohrs 2. Die Buchsen 5 und 6 können an den gegenüberliegenden Enden des Innenrohres 3 aufgeschrumpft sein. Die Buchsen 5 und 6 sind an ihrer Innenseite und das Innenrohr 3 ist an seiner Außenseite unbeschichtet, so dass sie nach dem Aufschrumpfen auf das Innenrohr 3 eine elektrische Einheit bilden. Da das Innenrohr 3 nur im Bereich der Buchsen 5 und 6 an dem Außenrohr 2 fixiert ist, ist sichergestellt, dass alle von außen einwirkenden Kräfte (Drehmomente, Zug, Schub, Scherung) vom Außenrohr 2 aufgenommen werden. An der Buchse 5 ist eine ringförmig ausgebildete Teflondichtung 1 angeordnet, die beim Verbinden des Rohrelementes 1 mit weiteren gleichartig ausgebildeten Rohrelementen 1 in eine ringförmig ausgebildete Ausnehmung 12 an der Buchse 6 eines weiteren Rohrelementes 1 eingreift. Die Spaltbreite des ringspaltförmigen Hohlraums 4 ist derart ausgebildet, dass ein geringer elektrischer Wellenwiderstand gebildet wird, der optimal für eine Datenübertragung über das Rohrelement 1 nach dem Trägerfrequenzprinzip über große Distanzen ist. Der ringspaltförmiger Hohlraum 4 ist mit Luft gefüllt und gegenüber der Umgebung und gegenüber dem Rohrinneren abgedichtet ist. Die in Figur 1 dargestellte Konfiguration erlaubt eine zweipolige Übertragung von Wechsel- oder Gleichspannungen im Bereich von 1-1000 Volt sowie eine bidirektionale Datenübertragung mit bis zu 1000 kBit/s.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts einer Verbindung von zwei Rohrelementen 1 , die gemäß dem in Figur 1 gezeigten Rohrelement 1 ausgeführt sind. Die Außenrohre 2 der Rohrelemente 1 sind über die Gewindeanschlüsse 7 und 8 lösbar miteinander verbunden. Zwischen den Buchsen 5 und 6 und den damit elektrisch leitend verbundenen Innenrohren 3 der beiden Rohrelemente 1 ist ein elektrischer Kontakt über die Elektroden 9 und 10 hergestellt. Die ringförmig ausgebildete Teflondichtung 11 greift in die ringförmig ausgebildete Ausnehmung 12 an der Buchse 6 ein. Durch die in Figur 2 gezeigte Verbindung von gleichartig ausgebildeten Rohrelementen 1 miteinander wird ein Gestänge 13 einer nicht gezeigten Bohr- oder Fördervorrichtung ausgebildet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rohrelemente 1 und eines dadurch gebildeten Gestänges 13 ist eine Energie- und/oder Datenübertragung über das Gestänge 13 möglich, wobei ein elektrischer Pol durch die Innenrohre 2 und der andere elektrische Pol durch die Außenrohre 3 der Rohrelemente 1 gebildet wird. Zu dieser Energie- und/oder Datenübertragung weist die Bohr- oder Fördervorrichtung eine nicht gezeigte Energiever- sorgungs- und/oder Datenübertragungseinrichtung auf, die über nicht gezeigte Schleifringkontakte mit dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 2 wenigstens eines der Rohrelemente 1 des Gestänges verbunden ist. Die Datenübertragungseinrichtung arbeitet nach dem Trägerfrequenzverfahren.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Rohrelement 1 im Längsschnitt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten einerseits durch die Ausgestaltung seiner Endbereiche und andererseits dadurch, dass das Innenrohr 3 mittels einer Klappe 14 verschließbar ist, wenn sich diese in ihrer gezeigten Schließstellung befindet. In dieser Schließstellung wirkt die Klappe 14 mit einer ringförmigen Dichtung 15 zusammen, welches an einer Schulter des Innenrohrs 3 angeordnet ist. Die Klappe 14 ist um die Achse S schwenkbar an dem Innenrohr 3 gelagert und vorzugsweise in Richtung ihrer Schließstellung mit Kraft beaufschlagt, wodurch die Klappe 14 ohne äußere Krafteinflüsse von einer ihrer Offenstellungen in die Schließstellung gedrängt wird. Diese Ausgestaltung des Rohrelementes 1 ermöglicht es, ein weiteres Rohrelement 1 gleicher Bauart, welches zur Verlängerung des Gestänges mit dem rechts dargestellten Ende des Rohrelementes 1 bzw. mit der Buchse 6 verbunden werden soll, mit dem gezeigten Rohrelement 1 zu verbinden, ohne dass Verunreinigungen im Verbindungsbereich zwischen den Rohrelementen 1 vorhanden sind. Dies geschieht vorzugsweise durch ein Verfahren zum Verbinden von Rohrelementen 1 eines Bohr- oder Förderrohrgestänges, nach dem mit der Buchse 6 zunächst ein nicht gezeigter Druckluftanschluss verbunden wird, mit dem Druckluft in das Innenrohr 3 einführbar und somit in dem Innenrohr 3 befindliches Fluid nach links bis hinter die Klappe 14 verdrängbar ist. Nach Beendigung der Druckluftbeaufschlagung bewegt sich die Klappe 14 in die gezeigte Schließstellung, so dass links von der Klappe 14 vorhandenes Fluid nicht an der Klappe 14 vorbei nach rechts drängen kann. Bei der Druckluftbeaufschlagung wird die hierzu verwendete Druckluft gleichzeitig zum reinigenden Freiblasen des gesamten Verbindungsbereichs im Bereich der Buchse 6 verwendet. Nach dem Entfernen des Druckluftanschlusses von der Buchse 6 kann nun ein weiteres gleichartig ausgebildetes Rohrelement 1 mit der Buchse 6 des Rohrelementes 1 verbunden werden. Dadurch, dass im Bereich der Buchse 6 kein Fluid und keine Verunreinigungen mehr nach der Druckluftbeaufschlagung vorhanden sind, kann eine ideale Verbindung zwischen den miteinander verbundenen Rohrelementen 1 hergestellt werden. Das in Figur 3 gezeigte Ausführungsbeispiel des Rohrelementes 1 kann an irgendeiner geeigneten Stelle in das Gestänge 13 integriert werden. Auch können mehrere solcher Rohrelemente 1 in das Gestänge 13 integriert werden. In jedem Fall können über das in Figur 3 gezeigte Rohrelement 1 , ebenso wie bei dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, Energie von über Tage nach unter Tage und/oder Signale oder Daten bidirektional zwischen über Tage und unter Tage übertragen werden. Figur 4 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Rohrelement 1. Die Endbereiche dieses Rohrelementes 1 entsprechen denjenigen des Rohrelementes 1 von Figur 3. Unterschied zu den in den vorhergehenden Figuren gezeigten Rohrelementen 1 ist, dass an dem Außenrohr 2 des Rohrelementes 1 über drei ringförmige Kontakte 16 ein Schleifringkontakt mit einer nicht gezeigten Energieversorgungs- und/oder Datenübertragungseinrichtung einer mit dem Rohrelement 1 ausgestatteten Rohr- oder Fördervorrichtung herstellbar ist.
Figur 5 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Rohrelement 1. Das Rohrelement 1 von Figur 5 unterscheidet sich von denen der vorhergehenden Figuren insbesondere dadurch, dass das Innenrohr 3 des Rohrelementes 1 mit einer Kapsel 17 verbunden ist. Eine durch das Rohrelement 1 von rechts strömende Bohrspülung strömt entsprechend den in der Figur 5 gezeigten Pfeilen um die Kapsel 17 herum und wird nach der Kapsel 17 in das Innenrohr 3 geleitet. In die Kapsel 17 können Sensoren eingebaut werden, welche beispielsweise zur Überwachung der Bohrspülung oder des Bohrlochringraums genutzt werden können. Die Außenseite der Kapsel 17 ist mit einer thermisch isolierenden und gegen Verschleiß und Korrosion schützenden Beschichtung versehen. Um eventuell in der Kapsel 17 vorhandene Sensoren oder andere elektronische Komponenten gegen die hohen Temperaturen im Bohrloch zu schützen, kann in der Kapsel 17 ein nicht gezeigtes Kühlaggregat eingebaut sein. Sowohl das Kühlaggregat als auch die anderen elektronischen Komponenten in der Kapsel 17 sind gemäß der Erfindung über das Gestänge mit Energie versorgbar. Zudem sind über das erfindungsgemäße Gestänge, in das das in Figur 5 gezeigte Rohrelement 1 integrierbar ist, mit in der Kapsel 17 vorhandenen Sensoren gewonnene Daten nach über Tage übertragbar. Um beispielsweise auch optische Messungen mit in der Kapsel 17 angeordneten Sensoren durchführen zu können, weist sowohl die Kapsel 17 als auch das Außenrohr 2 Sichtfenster 18 auf. An dem Innenrohr 3 des Rohrelementes 1 ist des Weiteren eine Schließklappe 19 um die Achse B schwenkbar gelagert. Mittels dieser Schließklappe 19 kann das Innenrohr 3 geschlossen werden. Hierzu ist die Schließklappe 19 mit einem elektrischen Antrieb 20 gekoppelt, dessen Ansteuerung ebenfalls über das Bohrgestänge erfolgt. Mit der Anordnung der Schließklappe 19 an dem Innenrohr 3 ist die oben mit Bezug auf die in Figur 3 gezeigte Klappe 14 genannte verbesserte Ver- bindbarkeit von Rohrelementen 1 untereinander erzielbar.
Figur 6 zeigt noch einmal perspektivisch die in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Elektroden 9 und 10. An der Elektrode 9 sind etwa schraubenlinienförmig ausgebildete Öffnungen 21 ausgebildet, so dass die Elektrode 9 axial federnd ist und bei einem bestimmungsgemäßen Verbinden von Rohrelementen 1 geringfügig entlang der Längsachse A gestaucht wird, wodurch ein sehr guter elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden 9 und 10 hergestellt wird. Das erfindungsgemäße Bohrgestänge kann mit jeder herkömmlichen Bohranlage genutzt werden. Mittels der Datenübertragungseinrichtung werden Steuerbefehle vom übertägigen Leitstand der Bohranlage über das Bohrgestänge an untertägige Einrichtungen des Bohrstrangs übertragen. Diese werden ebenfalls über das Bohrgestänge mit elektrischer Energie versorgt. Somit ist eine weitgehend vollständige Automatisierung des Bohrvorgangs möglich.
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