DE2607046C3 - Thermalbohrgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf rotierend oder in Drehrichtung pendelnd angetiiebene Thermalbohrgeräte zum Bohren insbesondere georgischer Formationen mittels heißer Gase, mit einer Brennkammer sowie einer Ausströmdüse.

Bekannte Thermalbohrgeiäte dieser Art (DE-AS 16 29 966) bestehen im wesentlichen aus einer Brennkammer, in die zumeist flüssiger Brennstoff und Sauerstoff eingefördert werden und dort zur Erzeugung der heißen Bohrgase reagieren, aus einer oder Iriehreren, der Brennkammer nachgeschalteten, im Querschnitt kreisförmigen Ausströmdüsen für die heißen Bohrgase, ferner aus einem Gerätegehäuse zur Unterbringung der Wasserkühlung, zur Anordnung gegebenenfalls von zusätzlichen mechanischen Bohr-Itöpfen mit Schneidwerkzeugen zum Nachbohren des thermisch vorgearbeiteten Bohrlochs, und schließlich »us Versorgungseinrichtungen für die benötigten betriebsmittel. Der Bohrvorgang erfolgt bei solchen Ceräten auf die Weise, daß der heiße Bohrstrahl das Cestein durch Erhitzen schmilzt oder durch seine Hitzeeinwirkung spaltet, wobei das gleichzeitig zugelührte Wasser durch die vorhandene Hitze verdampft •nd der unter Druck stehende Dampf das Bohrklein mit •ach oben reißt.

Ferner ist ein nichtrotierender Spülkopf bekannt |DE-PS 9 49 729), bei dem Druckluft oder Wasser über ■m Außenmantel gleichförmig verteilte, " hlitzförmige Durchlässe radial zur Längsachse des Spülkopfes austritt und dadurch das Bohrloch freispüll.

Bekannt Ist weiterhin eine unter Sauerstoffzufuhr tbbrennende, ebenfalls nichtrolierende Lanze mit einer gleichfalls schlitzförmigen Sauerstoff-Austrittsdüse am vorderen Lanzenende,

Schließlich ist ein rotierendes Thermalbohrgerät bekannt (GB-PS 11 79 093), das statt mit einem in einer Brennkammer erzeugten HeiOgasstrahl mit einem Plasmaslrahl arbeitet, der über einen von der Längsachse des Bohrgerätes zu dessen Umfang hin verlaufenden Düsenschlitz im wesentlichen konstanter Breite oder über zwei im stumpfen Winkel zueinander angeordnete Düsenschlitzpaare austritt. Durch die Rotationsbewegung dieses Thermalbohrgeräts entstehen umlaufend abwechselnd örtliche Wärmeschock- und Äbkühlberei-

IU ehe am Bohrlochgrund, die ein thermisches Sprengen und dann Abplatzen der Schicht auf dem Bohrlochgrund bewirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Bohrwirkungsgrad und die Bohrleislung von Thermalbohrgeräter» der eingangs erwähnten Art zu erhöhen.

Dies geschieht erfindungsgemäß bei einem Thermalbohrgerät der beanspruchten Gattung einmal dadurch, daß die Ausströmdüse mit mindestens einem radial angeordneten Düsenschlitz versehen ist, dessen Schlitzbreite mit der Entfernung von der Längsachse des Bohrgerätes zunimmt.

Bei dem crfindungsgemäßen Thermalbuhrgeräi ist der besondere Vorteil gegeben, daß in der Zeiteinheit in bezug auf den jeweils überstrichenen Bodensektor das Hitzeangebot spezifisch ausgeglichen ist, d. h. bei einer Umdrehung des Gerätes irifft auf den Bohrgrund pro Flächeneinheil etwa die gleiche Wärmemenge. Durch die in Radialrichtihrg im wesentlichen gleichförmi|e Erhitzung und nachfolgende Kühlung der auf/ubrechenden Gesteinsbereiche bei Drehung des Bohrgerätes um seine Längsachse wird somit eine in Radialrichtung stark vergleichmäßigte Bohrwirkung und mithin ein wesentlich verbesserter Bohrwirkungsgrad sichergestellt.

Wahlweise oder zusätzlich wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Thermalbohrgerät der beanspruchten Gattung pclnst. das dadurch gekennzeichnet ist. daß die Ausströmdüse zwei Düsensthlilze aufweist, welche diameiral und symmetrisch zur Längsachse des Bohrgerätes angeordnet sind.

Bei diesem erfindungsgemäßen Thermalbohrgerät werden durch die spezielle Düsenschht/anordnung jeweils zwei gleich große, voneinander getrennte Heißbzw. Kühlzonen geschaffen, die den Bohrlochgrund bei einer Rotations- bzw. Pendelbewegung des Bohrgerätes lückenlos überwandern und dort unter Verdoppelung der Anzahl der Wärmeschocks eine für jedes I lei/- und Kühlzonenpaar gleich hohe, thermische Sprengwirkung erzeugen, so daß die Bohrleisturig erheblich gesteigert wird. Da die Düscnschlit/e im Bereich der Längsachse des Bohrgeräts voneinander gelrennt sind, wird eine gleichbleibend überhöhte, spezifische Wärmcbelastung in' zentralen Bohrbereich unterbunden.

Weiterhin ist ein Thermalbohrgerät der bcanspruchten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmdüse mehrarmig mit sich von der Längsachse des Bohrgerätes /u dessen Umfang hin erstreckenden Düsenschlii/cn ausgebildet ist

Durch diese mehrarmige. si.h über die gesamte Radialbreite des Bohrgerätes erstreckende Schlit/konfiguration vervielfacht sich die Anzahl der Thermo· schocks je Umdrehung bzw. Pendelgang des Bohrgerätes, und es kommt auf dem gesamten Flächenbercieh des Bohrlochgrundes zu einer hochgradigen thermischen Sprengwirkung, die eine Zerstörung auch sehr härter Gesteinsformationen ermöglicht.

in der Zeichnung sind Ausführungsbcispiclc gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Bohrgerät mit Schnitt durch einen der beiden Düsenschlitze, und

F i g. 2 bis 4 verschiedene Gestaltungen von Stirnseiten eines Bohrgerätes.

Wie in F i g. 1 veranschaulicht, besteht das Bohrgerät im wesentlichen aus einem Gerätegehäuse t, einer Brennkammer 2 mit Brennkammerkopf 3 und Treibstoffeinförderungsvorrichiungen 4 und 5, aus Treibstoffzuführungsleitungen 6 und ? sowie einer Kühlwasserzuführleitung 8 und aus einer Gasausströmdüse 9. Zwischen der Innenseite des Gerätegehäuses 1 und der Außenseite der Brennkammer 2 ist ein freier Zwischenraum bzw. Kühlraum 10 vorgesehen, der vom Kühlwasser W von oben nach unten durchströmt wird. Dieses tritt durch radial nach außen gerichtete Bohrungen 11 aus, verdampft dort durch die Hitzeeinwirkung der vom Bohrlochgrund nach oben abströmenden noch heißen Gasstrahlen und trägt somit auch von außen her zur Kühlung des Bohrgerätes bei. Mit L ist die Längsachse des Bohrgerätes bezeichnet.

F i g. 2 zeigt eine Ausströmdüse, wie sie im Bohrgerät nach F 13.I eingebaut ist, mit zwei einzelnen Düsenschlitzen 9s und 9Zj, die diametral zum Bohrlochgrund liegen und symmetrisch zur Längsachse L des Bohrgerätes angeordnet sind.

Fig.3 zeigt eine dreiarmige Ausströmdüse mit drei Düsenschlitzen 9d, 9e und 9 f.

In Fig.4 ist eine doppel-V-förmige Ausströmdüse dargestellt, deren beide Düsenschlitze 9g und 9Λ sich jeweils in radialer Richtung nach außen hin erweitern.

Die Bohrdüse entspricht durch ihre Gestaltung einem flachen mechanischen Bohrme ißel. Durch die Rotationsoder Pendebewegung der Bohrdüse werden über den ι⁵ Bohrlochgrund verteilt örtlich umlaufende bzw. hin- und hergehende thermische Spitzenbelastungen erzeugt, die zu hohen mechanischen Spannung im Bohrlochgrund führen, durch die auch sehr harte Gesteinsformationen zerstört werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rotierend oder in Drehrichtung pendelnd angetriebenes Thermalbohrgerät zum Bohren insbesondere geologischer Formationen mittels heißer Gase, mit einer Brennkammer sowie einer Ausströmdüse, dadurchgekennzeichnet, daß die Ausströmdüse (9) mit mindestens einem radial angeordneten Düsenschlitz (9g; 9AJ versehen ist, dessen Schlitzbreite mit der Entfernung von der Längsachse (L)des Bohrgerätes zunimmt.

2. Rotierend oder in Drehrichtung pendelnd angetriebenes Thermalbohrgerät zum Bohren insbesondere geologischer Formationen mittels heißer Gase, mit einer Brennkammer sowie einer Ausströmdüse, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmdüse (9) zwei Düsenschlitze (9a; 9b) aufweist, welche diametral und symmetrisch zur Längsachse (L) des Bohrgerätes angeordi .et sind.

3. Rotierend oder in Drehrichtung pendelnd angetriebenes Thermalbohrgerät zum Bohren insbesondere geologischer Formationen mittels heißer Gase, mit einer Brennkammer sowie einer Ausströmdüse, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmdüse (9) mehrarmig mit sich von der Längsachse (Qdss Bohrgerätes zu dessen Umfang hin erstreckenden Düsenschlitzen (9ti. 9e, 9f) ausgebildet ist.