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Title:
METHOD FOR DRILLING A DRILL HOLE, AND FILTER UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/145166
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for drilling a drill hole by means of a drilling device arranged at the end of a drill string and having at least one drilling tool, for removing fluid from the drill hole via a filter unit (1), wherein the drill string has a drill rod assembly, and the filter unit (1) is arranged between the drill rod assembly and the drilling device, wherein during the drilling process a drilling fluid (6) is conveyed via the drill rod assembly and a sample channel (3) of the filter unit (1) in the underground direction, wherein one part (7) of the drilling fluid (6) returned via at least one fluidly communicating connection between the sample channel (3) and filter openings (8) of the filter unit (1) in a ring gap between a drill hole wall of the drill hole and an outer wall of the drill string, wherein the remaining part (9) of the drilling fluid (6) is guided via the sample channel (3) to the drilling device and is returned upon leaving the sample channel (3) in the area of the drilling device into the ring gap. The returned parts (7, 9) of the drilling fluid (6) are conveyed via the ring gap following transfer. According to the invention, the mass flow of the part (7) of the drilling fluid (6) returned via the fluidly communicating connection is set by at least one valve (12) in the fluidly communicating connection.

Inventors:
BERNARDI MANFRED (AT)
Application Number:
PCT/EP2007/004825
Publication Date:
December 04, 2008
Filing Date:
May 31, 2007
Export Citation:
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Assignee:
EDI EXPLORATION DRILLING INTER (DE)
BERNARDI MANFRED (AT)
International Classes:
E21B21/10; E21B21/00
Domestic Patent References:
WO2006117008A12006-11-09
Foreign References:
DE4133790A11993-04-15
DE3941763A11990-12-13
DE3147935A11983-06-30
US4615399A1986-10-07
US4470464A1984-09-11
Attorney, Agent or Firm:
GESTHUYSEN, VON ROHR & EGGERT (Essen, DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs mittels einer am Ende eines Bohrstrangs angeordneten wenigstens ein Bohrwerkzeug aufweisenden Bohrvorrich- tung für eine Fluidentnahme aus dem Bohrloch über eine Filtereinheit (1), wobei der Bohrstrang ein Bohrgestänge aufweist und die Filtereinheit (I) zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrvorrichtung angeordnet ist, wobei während eines Bohrvorgangs eine Spülung (6) über das Bohrgestänge und einen Probenkanal (3) der Filtereinheit (1) in Richtung nach Untertage gefördert wird, wobei ein Teil (7) der Spülung (6) über wenigstens eine fluidkommunizierende Verbindung zwischen dem Probenkanal (3) und Filteröffnungen (8) der Filtereinheit (1) in einen Ringspalt zwischen einer Bohrlochwandung des Bohrlochs und einer Außenwandung des Bohrstrangs zurückgespült wird, wobei der restliche Teil (9) der Spülung (6) über den Probenkanal (3) zur Bohrvorrichtung geführt und nach dem Austritt aus dem Probenkanal (3) im Bereich der Bohrvorrichtung in den Ringspalt zurückgespült wird und wobei die zurückgespülten Teile (7, 9) der Spülung (6) über den Ringspalt nach übertrage gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom des über die fluidkommunizierende Verbindung zurückgespülten Teils (7) der Spülung (6) über wenigstens ein Ventil (12) in der fluidkommunizierenden Verbindung eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom des über die fluidkommunizierende Verbindung zurückgespülten Teils (7) der Spülung (6) in Abhängigkeit von dem Druck der Spülung (6) im Probenkanal (3) eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom des über die fluidkommunizierende Verbindung zurückgespülten Teils (7) der Spülung (6) automatisch eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom des über die fluidkommunizierende Verbindung zurückgespülten Teils (7) der Spülung (6) bei einem Druckanstieg der Spülung (6) im Probenkanal (3) konstant gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom des über die fluidkommunizierende Verbindung

zurückgespülten Teils (7) der Spülung (6) bei bei einem Druckanstieg der Spülung (6) im Probenkanal (3) verringert wird.

6. Filtereinheit (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherge- henden Ansprüche, mit wenigstens einem eine Mehrzahl von Filteröffhungen (8) aufweisenden äußeren Filterrohr (2), wobei das Filterrohr (2) mit einem Ende an ein Bohrgestänge eines Bohrstrangs und mit einem anderen Ende an eine wenigstens ein Bohrwerkzeug aufweisende Bohrvorrichtung anschließbar ist, wobei das Filterrohr (2) wenigstens einen sich in Längsrichtung durch das Filterrohr (2) hindurch erstreckenden Probenkanal (3) für eine Spülung (6) aufweist und wobei wenigstens eine fluidkommunizierende Verbindung für die Spülung (6) zwischen dem Probenkanal (3) und den Filteröffhungen (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der fluidkommunizierenden Verbindung zwischen dem Probenkanal (3) und den Filteröffhungen (8) wenigstens ein Ventil (12) vorgese- hen ist.

7. Filtereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein selbstregelndes Druckventil (12) vorgesehen ist. 8. Filtereinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenkanal (3) über eine gemeinsame fluidkommunizierende Verbindung mit allen Filteröffhungen (8) verbunden ist.

9. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12) einen elastisch expandierbaren Ventilkörper (13) aufweist.

10. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (13) über wenigstens eine Druckleitung (14) mit dem Probenkanal (3) verbunden ist.

11. Filtereinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenkanal (3) im Bereich einer Austrittsöffnung (5) des Filterrohres (2) radial erweitert ist und eine Vorkammer (10) bildet und daß die Druckleitung (14) in der Vorkammer (10) mündet.

12. Filtereinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die fluidkommunizierende Verbindung oberhalb der Vorkammer (10) in den Probenkanal (3) mündet.

Description:

Verfahren zum Bohren eines Bohrlochs und Filtereinheit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Filtereinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 6.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 39 41 763 Al und der DE 41 33 790 Al, sind Verfahren zur Untersuchung des Grundwassers durch Entnahme von Grundwasserproben während des Bohrens ohne Ausbau der Bohrgarnitur bekannt. Beim Bohren wird ein am Ende eines Bohrstrangs angeordneter Bohrkopf in den Boden eingetrieben. Der Bohrstrang weist ein Bohrgestänge und eine Filtereinheit auf, die mit dem Bohrkopf verbunden ist. Der Bohrkopf weist wenigstens ein Bohrwerkzeug, beispielsweise einen Warzenmeißel, auf. Um das beim Herstellen der Bohrung gelöste Bohrgut nach übertage bringen zu können, wird durch einen inneren Bohrgestängekanal und die Filtereinheit Spülung zum Bohrlochgrund geführt, so daß am Meißel bzw. Bohrkopf vorbei diese Flüssigkeit das Bohrgut aufnehmen und nach übertrage bringen kann. Durch das Spülmedium wird die Ausbildung eines Filterkuchens an der Bohrlochwand bewirkt, der daß Bohrloch stabilisiert. Solche Bohrungen werden im Erdreich einge- bracht, um beispielsweise Trinkwasser zu erbohren und zu gewinnen. Derartige Bohrungen werden aber auch eingebracht, um durch Entnahme von Bohrproben bzw. von anfallendem Wasser Rückschlüsse auf den Verunreinigungsgrad von Böden zu ziehen.

Nachdem das Bohrloch eine ausreichende Tiefe erreicht hat, wird der Bohrantrieb vom Bohrstrang getrennt und eine Unterwasserpumpe in den Bohrstrang abgesenkt. Anschließend wird Filterkies bis kurz über die Filtereinheit in den Ringraum zwischen der Bohrlochwand und dem Bohrstrang eingebracht. Der nach Inbetriebnahme der Unterwasserpumpe bewirkte Unterdruck führt zur Aus- bildung einer Sperrschicht an der Trennungsebene zwischen dem Filterkies und der Spülung, wobei die Sperrschicht vergleichbar ist mit dem an der Bohrlochwand während des Bohrvorgangs gebildeten Filterkuchen. Damit wird das Bohrloch in zwei Abschnitte getrennt, wobei der Testhorizont im Bereich der Filtereinheit exakt vom Bohrstrang getrennt ist. Das im Testhorizont befindliche Was- ser kann jetzt über die Filtereinheit gefördert und direkt vor Ort verprobt werden.

BESTATIGUNGSKOPIE

Die Filtereinheit weist Filteröffhungen auf, die mit Sieben verschlossen sind. Um die Siebe beim Bohrvorgang von Verunreinigungen frei zu halten, wird ein Teilstrom der Spülung über die Filteröffhungen und die Siebe in den Ringraum zwischen der Bohrlochwand und dem Bohrstrang zurückgespült. Die restliche Men- ge der Spülung wird durch die Filtereinheit zu der Bohrvorrichtung geleitet und im Bereich des Bohrwerkzeuges in den Ringraum zurückgespült. Bei normalem Bohrbetrieb beträgt der über die Filtereinheit in den Ringraum zurückgespülte Anteil ca. 10 bis 15 Gew.-% der über den Bohrstrang in das Bohrloch eingebrachten Spülmenge.

Bei schwierigen Bohrungen in beispielsweise lehmigen oder tonhaltigen Böden kömmt es zum Teil zum Verkleben des Bohrwerkzeuges bis hin zu einem Festsetzen im Boden. Mit zunehmendem Verkleben des Bohrwerkzeuges steigt der Strömungswiderstand im Austrittsbereich der Bohrspülung aus der Filtereinheit und der Bohrvorrichtung in den Ringspalt an. Der steigende Strömungswiderstand führt zu einem Druckanstieg der Spülung in der Filtereinheit, was dazu führt, daß die Spülmenge, die über die Siebe der Filteröffhungen in den Ringraum zurückgespült wird, ansteigt. Bei einem Verkleben des Bohrwerkzeuges kommt es im Ergebnis zu einer prozentualen Verschiebung des Verhältnisses der über die Filteröffhungen in den Ringspalt fließenden Spülmenge zu der im Bereich des Bohrwerkzeuges in den Ringspalt austretenden Spülmenge. Dadurch ist ein Freispülen des Bohrwerkzeuges durch Erhöhung des Spülmengenstroms nur bedingt möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und eine Filtereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 6 zur Verfügung zu stellen, mit denen ein Bohren in schwierigen Böden möglich ist, ohne daß ein Verkleben bzw. Festsetzen des Bohrwerkzeuges im Boden befürchtet werden muß.

Die vorgenannte Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Massenstrom des über eine fluidkommunizierende Verbindung zwischen dem Probenkanal der Filtereinheit und den Filteröffhungen der Filtereinheit zurückgespülten Teils der Spülung über wenigstens ein Ventil in der fluidkommunizierenden Verbindung eingestellt bzw. reguliert wird. Dementsprechend weist die erfindungsgemäße Filtereinheit in einer fluidkommunzieren-

den Verbindung zwischen dem Probenkanal und den Filteröffnungen wenigstens ein Ventil auf. Bei einer "fluidkommunzierenden Verbindung" im Sinne der Erfindung handelt es sich um wenigstens einen Strömungskanal, der den Probenkanal mit den Filteröffhungen verbindet und über den ein Teil der Spülung aus dem Probenkanal über die Filteröffnungen in den Ringspalt zwischen der Bohrlochwandung und dem Bohrstrang zurückgespült wird. Eine fluidkommunizie- rende Verbindung liegt als konstruktives Merkmal im Sinne der Erfindung auch dann vor, wenn bei einer entsprechenden Ventilstellung überhaupt keine Spülung über die Filteröffhungen der Filtereinheit in den Ringspalt zurückgespült wird.

Der Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde, die Durchflußmenge der Spülung über die Filteröffhungen in den Ringkanal an die Belastung des Bohrwerkzeuges anzupassen. Bei beginnender Verklebung des Bohrwerkzeuges ist es erforderlich, der Bohrvorrichtung einen ausreichend großen Massenstrom der Spü- lung zuzuführen, um die gebildeten Verklebungen an dem Bohrwerkzeug wieder zu lösen. Das in der fluidkommunizierenden Verbindung vorgesehene Ventil ermöglicht es, bei einer auf die Verklebung des Bohrwerkzeuges zurückzuführenden Druckerhöhung der Spülung im Probenkanal den Massenstrom des über die Filteröffhungen zurückgespülten Teils der Spülung entsprechend konstant zu hal- ten oder sogar zu verringern, so daß ein ausreichend großer Teil der Spülung über die Bohrvorrichtung in den Ringspalt ausgetragen und das Bohrwerkzeug wieder freigespült wird. Wird ein gleich großer oder sogar größerer Massenstrom der Spülung über die Bohrvorrichtung in den Ringspalt zurückgespült, können in einfacher Weise die an dem Bohrwerkzeug gebildeten Verklebungen verringert bzw. beseitigt werden. Dadurch ist eine Bohrung auch in lehmhaltigen oder tonhaltigen Böden möglich, ohne daß ein Verkleben bzw. Festsetzen des Bohrwerkzeuges im Boden befürchtet werden muß.

Vorzugsweise kann der Massenstrom des über die fluidkommunizierende Ver- bindung zurückgespülten Teils der Spülung in Abhängigkeit von dem Druck der Spülung im Probenkanal eingestellt werden. Bei der Erfindung kann bei steigendem Druck der Spülung im Probenkanal der Massenstrom des über die fluidkommunizierende Verbindung und die Filteröffnungen in den Ringraum zurückgespülten Teils der Spülung bedarfsweise eingestellt bzw. verändert werden, um einen gleich großen oder sogar größeren Spülmengenstrom zur Bohrvorrichtung leiten zu können. In diesem Zusammenhang kann ein selbstregelndes Druckven-

til vorgesehen sein, so daß der Massenstrom des über die Filteröffnungen zurückgespülten Teils der Spülung in Abhängigkeit vom Druck der Spülung im Probenkanal automatisch eingestellt wird.

Vorzugsweise wird der Massenstrom des über die Filteröffhungen zurückgespülten Teils der Spülung bei einem Druckanstieg der Spülung im Probenkanal konstant gehalten, was eine entsprechende Regelung des Massenstroms über das Ventil erfordert. Dadurch wird sichergestellt, daß eine Druckerhöhung der Spülung im ProbenkanaLals Folge eines Verklebens des Bohrwerkzeuges nicht zu einem verstärkten Austritt von Spülung über die Filteröffhungen in den Ringspalt führt. Bei stärkerer Verklebung des Bohrwerkzeuges kann auch vorgesehen sein, daß der Massenstrom des über die fluidkommunizierende Verbindung zurückgespülten Teils der Spülung verringert wird, so daß ein noch größerer Anteil der Spülung zu der Bohrvorrichtung gelangt.

Der Probenkanal kann über eine gemeinsame fluidkommunizierende Verbindung mit allen Filteröffhungen verbunden sein, was es ermöglicht, mit einem einzigen Ventil den Massenstrom des über alle Filteröffhungen zurückgespülten Teils der Spülung einzustellen. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, daß eine Mehrzahl von Strömungskanälen vorgesehen ist, um den Probenkanal mit den Filteröffhungen zu verbinden. In diesem Fall ist auch eine Mehrzahl von Ventilen vorgesehen, um den über die Filteröffhungen abfließenden Spülmengenstrom zu regulieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Ventil einen elastisch expandierbaren Ventilkörper auf. Durch Aufblasen des Ventilkörpers ist es dann möglich, Einfluß auf den über die fluidkommunizierende Verbindung abfließenden Spülmengenstrom zu nehmen, wobei durch Expandieren des Ventilkörpers der freie Strömungsquerschnitt der fluidkommunizierenden Verbin- düng im Bereich des Ventils und damit der Massenstrom der Spülung über die fluidkommunizierende Verbindung verringert werden kann. Der Ventilkörper kann über wenigstens eine Druckleitung mit dem Probenkanal verbunden sein, wobei der Ventilkörper über die Druckleitung mit der Spülung befüllbar ist und es ürAbhängigkeit vom Druck der Spülung im Probenkanal zu einem mehr oder weniger starken Aufblasen des Ventilkörpers kommt. Je höher der Druck der Spülung im Probenkanal ist, desto stärker expandiert der Ventilkörper, was zu

einer entsprechend starken Verringerung des freien Strömungsquerschnitts der fluidkommunizierenden Verbindung und damit zu einer entsprechend starken Abnahme des über die Filteröffhungen zurückgespülten Massenstroms der Spülung rühren kann.

Der Probenkanal kann am Ende des Filterrohres im Bereich einer Austrittsöffnung zum Bohrwerkzeug radial erweitert sein und eine Vorkammer bilden. Die fluidkommunizierende Verbindung zwischen den Filteröffhungen und dem Probenkanal mündet in einer Rückspülöffhung im Probenkanal, die vorzugsweise oberhalb von der Vorkammer angeordnet ist. Die Druckleitung des Ventilkörpers mündet dagegen im Bereich der Vorkammer in den Probenkanal, wobei durch eine Druckerhöhung in der Vorkammer eine Expansion des Ventilkörpers bewirkt wird und wobei die Rückspülöffhung im Probenkanal aufgrund der Expansion mehr oder weniger stark verengt wird. Kommt es zu einer Abnahme des Drucks im Probenkanal, kann die im Ventilkörper enthaltene Spülmenge über die Druckleitung in die Vorkammer ablaufen. Das Ablaufen der Spülung aus dem Ventilkörper wird durch (gummi-) elastische Eigenschaften des Ventilkörpers unterstützt. Mit zunehmender Verringerung des Expansionsgrades des Ventilkörpers wird die Rückspülöffhung im Probenkanal wieder frei gegeben, was zu einem Anstieg der über die Filteröffhungen zurückgespülten Spülmenge führt.

Der obere im Bereich der Filteröffhungen angeordnete Teil des Probenkanals kann gegenüber der Vorkammer mit einem Kanalventil, beispielsweise einer Rückschlagklappe, absperrbar sein, so daß es für eine Probenentnahme möglich ist, ein Probenmedium nach dem Schließen des Kanalventils aus dem Ringspalt über die Filteröffhungen und die fluidkommunizierende Verbindung in den Probenkanal und über den Probenkanal nach übertage zu fordern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung ex- emplarisch beschrieben, ohne daß die Erfindung auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. In der einzigen Figur der Zeichnung ist eine Filtereinheit 1 eines nicht im einzelnen dargestellten Bohrstrangs gezeigt, wobei die Filtereinheit 1 ein Filterrohr 2 und einen sich in Längsrichtung durch das Filterrohr 2 hindurch erstreckenden Probenkanal 3 aufweist. Der Probenka- nal 3 weist eine Eintrittsöffhung 4 am oberen Ende und eine Austrittsöffhung 5 am unteren Ende des Filterrohrs 2 auf. Die Eintrittsöffhung 4 ist an ein nicht dar-

gestelltes Bohrgestänge des Bohrstrangs und die Austrittsöffhung 5 an eine ebenfalls nicht dargestellte und wenigstens ein Bohrwerkzeug aufweisende Bohrvorrichtung anschließbar. Die Filtereinheit 1 ist Teil einer Bohranlage zum Bohren eines Bohrlochs für die Entnahme von Fluidproben aus dem Bohrloch, wobei die Filtereinheit 1 zwischen dem Bohrgestänge und der Bohrvorrichtung angeordnet ist.

Während eines Bohrvorgangs wird eine Spülung 6 über das Bohrgestänge und den Probenkanal 3 in Richtung nach Untertage gefördert, wobei ein Teil 7 der Spülung 6 über eine fluidkommunizierende Verbindung zwischen dem Probenkanal 3 und Filteröffhungen 8 der Filtereinheit 1 in einen Ringspalt zwischen einer Bohrlochwandung des Bohrlochs und einer Außenwandung des Bohrstrangs zurückgespült wird. Ein restlicher Teil 9 der Spülung 6 wird über den Probenkanal 3 über die Austrittsöffhung 5 zur Bohrvorrichtung geführt und nach dem Austritt-aus dem Probenkanal 3 im Bereich der Bohrvorrichtung in den Ringspalt zurückgespült. Beide Teile 7, 9 der Spülung 6 werden dann im Ringspalt in Richtung nach übertrage gefördert. Der Teil 7 der Spülung 3 ist vorgesehen, um beim Bohren eine Verunreinigung von nicht dargestellten und in die Filteröffnungen 8 des Filterrohrs 2 eingesetzten Filtersieben zu verhindern. Der restliche Teil 9 der Spülung 6 ist dagegen vorgesehen, um Bohrgut aus dem Bereich der Bohrlochsohle nach oben auszutragen.

Nach Beendigung eines Bohrvorgangs wird ein Bohrantrieb vom Strang getrennt und eine Unterwasserpumpe in den Bohrstrang abgesenkt. Anschließend wird Filterkies bis kurz über die Filtereinheit 1 in den Ringraum eingebracht. Durch Inbetriebnahme der Unterwasserpumpe wird Unterdruck im Bohrstrang erzeugt, der zur Ausbildung einer Sperrschicht als Trennungsebene zwischen dem in den Ringspalt eingebrachten Filterkies und der darüberstehenden Spülung führt. Damit wird das Bohrloch in zwei Abschnitte getrennt. Anschließend erfolgt die Be- probung des Horizontes, wobei vorzugsweise Wasser über die Filteröffhungen 8 der Filtereinheit 1 und die fluidkommunizierende Verbindung in den Probenkanal 3 und von dort nach übertrage gefördert wird.

Beim Bohren wird der restliche Teil 9 der Spülung 6 durch den Probenkanal 3 hindurch zu der nicht dargestellten Bohrvorrichtung geführt, wobei der Probenkanal 3 im unteren Bereich des Filterrohrs 2 aufgeweitet ist und eine Vorkammer

10 bildet. Beim Bohren wird durch den Druck der Spülung 6 eine vorgespannte Rückschlagklappe 11 aufgedrückt, so daß die Spülung 6 zu der Bohrvorrichtung gelangt. Sobald der Massenstrom der Spülung 6 am Ende eines Bohrvorgangs verringert wird, kommt es aufgrund der Vorspannung zu einem Umklappen der Rückschlagklappe 11, wodurch der obere Teil des Probenkanals 3 im Bereich der Filteröfmungen gegenüber dem als Vorkammer 10 ausgebildeten unteren Teil des Probenkanals 3 abgeschlossen wird. Es kann nach dem Abschließen des Probenkanals 3 die Entnahme eines Probenmediums über die Filteröfmungen 8 aus dem Bohrspalt erfolgen.

Beim normalen Bohrbetrieb werden ca. 5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 10 bis 15 Gew.-%, der Spülung 6 über die Filteröfmungen 8 in den Ringspalt zwischen der Bohrlochwand und dem Bohrstrang zurückgespült. Der restliche Teil 9 der Spülung 6 wird zu der Bohrvorrichtung weitergeleitet und tritt dort beispielsweise über Düsen des Bohrwerkzeuges im Bereich der Bohrvorrichtung in den Ringspalt aus. Beim Bohren in schwierigen Böden, beispielsweise in lehmigen oder tonhaltigen Böden, kann es dazu kommen, daß das Bohrwerkzeug mit Bodenbestandteilen verklebt. Dies führt zu einer Verringerung des freien Strömungsquerschnitts am Austritt des restlichen Teils 9 der Spülung 6 aus dem Bohrstrang im Bereich der Bohrvorrichrung. Mit zunehmendem Verkleben steigt der Strömungswiderstand an, was zu einem Druckanstieg der Bohrspülung im Probenkanal 3 sowie im darüber angeordneten Bohrgestänge fuhrt.

Um zu verhindern, daß es aufgrund des höheren Strömungswiderstandes zu einer prozentualen Verschiebung des Massenverhältnisses von dem über die Filteröffnungen 8 zurückgespülten Teil 7 der Spülung 6 zu dem restlichen Teil 9 der Spülung 6 kommt, ist ein ringförmiges Ventil 12 vorgesehen. Durch das Ventil 12 ist es möglich, in Abhängigkeit von dem Druck der Bohrspülung im Probenkanal 3 den Massenstrom des Teils 7 der Spülung 6 einzustellen. Das Ventil 12 ist dabei derart ausgebildet, daß bei steigendem Druck der Bohrspülung in dem Probenkanal 3 die Durchflußmenge der Bohrspülung durch die Filteröffnungen 8 konstant gehalten oder ggf. sogar reduziert werden kann. Damit wird die prozentuale Verteilung der Spülung 6 stabil gehalten und beim Verkleben des Bohrwerkzeuges eine Verringerung des Massenstroms der Bohrspülung zum Bohrwerkzeug ver- hindert. Im Ergebnis ist bei Verwendung der dargestellten Filtereinheit 1 ein Verkleben des Bohrwerkzeugs bis hin zu einem Festsetzen des Bohrwerkzeugs

im Boden weitgehend ausgeschlossen, wobei der Druckanstieg der Spülung 6 im Probenkanal 3 ausgenutzt wird, um den über die Filteröfmungen 8 zurückgespülten Teil 7 der Spülung 6 zu begrenzen. Darauf wird nachfolgend im einzelnen eingegangen.

Die fluidkommunizierende Verbindung zwischen dem Probenkanal 3 und den Filteröfmungen 8 der Filtereinheit 1 ist in der Figur mit Strichlinien schematisch dargestellt. Dabei ist in der Figur auf der linken Seite der Filtereinheit ein Rückflußzustand dargestellt, wobei ein Teil 7 der Spülung 6 über die fluidkommuni- zierende Verbindung von dem Probenkanal 3 zu den Filteröfmungen 8 und über die Filteröfmungen 8 in den Ringspalt zwischen dem Filterrohr 2 und der Bohrlochwandung ausströmen kann. Die rechte Seite der Filtereinheit zeigt einen Absperrzustand, wobei der gesamte Massenstrom der Spülung 6 zu der Bohrvorrichtung geleitet wird. In diesem Fall ist die fluidkommunizierende Verbindung zwischen dem Probenkanal 3 und den Filteröfmungen 8 vollständig blockiert. Es versteht sich, daß die halbseitige Darstellung von Rückfluß- und Absperrzustand der Einfachheit halber gewählt worden ist, um beide Zustände in einer Figur darzustellen. Tatsächlich ist entweder eine Rückflußstellung oder eine Absperrstellung des Ventils 12 einstellbar, wobei das Ventil 12 über den gesamten Umfang einen gleichen Expansionsgrad aufweist.

Das Ventil 12 ist als selbstregelndes Druckventil ausgebildet und in einer gemeinsamen fluidkommunizierenden Verbindung vorgesehen, die den Probenkanal 3 mit und allen Filteröfmungen 8 verbindet. Das Ventil 12 weist einen ela- stisch expandierbaren Ventilkörper 13 auf, der über eine Druckleitung 14 mit dem Probenkanal 3 verbunden ist. Die Druckleitung 14 endet in der Vorkammer 10.

Wie sich aus der linken Hälfte der dargestellten Filtereinheit 1 ergibt, ist der Ventilkörper 13 ringförmig ausgebildet und dient zur bedarfsweisen Absperrung einer Rückspülöffhung 15, die Teil der fluidkommunizierenden Verbindung ist und über die der Probenkanal 3 mit den Filteröffnungen 8 fluidkommunzierend verbunden ist. Der Ventilkörper 13 wird in Abhängigkeit vom Druckniveau der Bohrspülung im Probenkanal 3 aufgeblasen, wobei die Bohrspülung über die Druckleitung 14 in den Ventilkörper 13 gedrückt wird. Mit zunehmender Expansion des Ventilkörpers 13, der an seinem Außenrand an dem Filterrohr 2 gelagert

ist, verringert sich der freie Strömungsquerschnitt der Rückspülöffhung 15, die sich vorzugsweise über den gesamten Umfang des Probenkanals 3 erstreckt. Nicht dargestellt ist, daß auch ein schwimmend gelagertes Ventil vorgesehen sein kann. In diesem Fall kann es in Abhängigkeit vom Druck in dem Probenka- nal zu einer axialen Bewegung des Ventilkörpers kommen, um die Rückspülöffnung 15 zu verschließen.

Der Massenstrom des Teils 7 der Spülung 6, der über den Probenkanal 3 und die Rückspülöffhung 15 zunächst in einen Ringspalt zwischen einem Siebrohr 16 und einem Innenrohr 17 einströmt und nach dem Durchtritt durch das Siebrohr 16 und einen mit einem nicht dargestellten Filtergut gefüllten Filterraum 18 zu den Filteröffhungen 8 strömt, wird in Abhängigkeit von dem Druck der Spülung 6 im Bereich der Vorkammer 10 reguliert bzw. eingestellt. Die fiuidkommunizie- rende Verbindung zwischen dem Probenkanal 3 und den Filteröffnungen 8 wird durch die Rückspülöfmung 15, das Siebrohr 16 und das Innenrohr 17 sowie den Filterraum 18 gebildet. Das Siebrohr 16 und das Innenrohr 17 sind im oberen Bereich des Filterrohres 2 durch einen Stützring 17a und im unteren Bereich des Filterrohres 2 mit nicht dargestellten Anschlägen im Filterrohr 2 zentriert. Darüber hinaus weist das Filterrohr 2 eine Mehrzahl von Stützrohren 17b auf.

Das Aufblasen des Ventilkörpers 13 führt schließlich zu dem in der rechten Hälfte der Filtereinheit 1 dargestellten Verschlußzustand, bei dem der Ventilkörper 13 die Rückspülöffhung 15 vollständig abschließt, so daß die Bohrspülung im wesentlichen vollständig zu der Bohrvorrichtung geleitet wird.

Können bei einer Verklebung des Bohrwerkzeuges die am Bohrwerkzeug anhaftenden Bestandteile durch den zur Bohrvorrichtung geleiteten Teil 9 der Spülung 6 gelöst werden, nimmt der Strömungswiderstand im Austrittsbereich aus dem Filterrohr 2 wieder ab, was zu einem Druckabfall der Spülung 6 im Probenkanal 3 fuhrt. Mit sinkendem Druck der Bohrspülung im Bereich der Vorkammer 10 nimmt auch der Druck im Ventilkörper 13 ab, wobei die Bohrspülung aus dem Ventilkörper 13 über die Druckleitung 14 wieder in die Vorkammer 10 abfließt und die Rückspülöffhung 15 freigegeben wird. Der Massenstrom des Teils 7 der Spülung 6 steigt in Folge wieder an.