DE2652043A1 - Simultaneous formation of two drill shafts - and part recovery of molten rock for heat content utilisation - Google Patents
Simultaneous formation of two drill shafts - and part recovery of molten rock for heat content utilisationInfo
- Publication number
- DE2652043A1 DE2652043A1 DE19762652043 DE2652043A DE2652043A1 DE 2652043 A1 DE2652043 A1 DE 2652043A1 DE 19762652043 DE19762652043 DE 19762652043 DE 2652043 A DE2652043 A DE 2652043A DE 2652043 A1 DE2652043 A1 DE 2652043A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rock
- drill body
- heating element
- drill
- drilling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 215
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 23
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title abstract description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 120
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 22
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 19
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 13
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 claims description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 abstract 1
- 238000009385 rock melting Methods 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 34
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 230000002996 emotional effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/12—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using drilling pipes with plural fluid passages, e.g. closed circulation systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/14—Drilling by use of heat, e.g. flame drilling
- E21B7/15—Drilling by use of heat, e.g. flame drilling of electrically generated heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G4/00—Devices for producing mechanical power from geothermal energy
- F03G4/074—Safety arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Einrichtung und Verfahren zum Bohren von Gesteins- Equipment and method for drilling rock
formationen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung sowie ein Verfahren zum Bohren von Gesteinsformationen unter Verwendung eines Bohrkörpers sowie eines Heizelementes; das durch Aufheizen ein Gesteinsvolumen schmelzt, durch welches der Bohrkörper abgesenkt wird. formations The invention relates to a device and a method for drilling rock formations using a drill body and a Heating element; which by heating melts a volume of rock through which the Drill body is lowered.
Es ist von Geologen allgemein anerkannt, daß innerhalb einer Entfernung von etwa 30 bis 35 km unter jedem Punkt der Erdoberfläche einschließlich des Ozeanbodens Temperaturen erreicht werden, die zum Betreiben von Wärmemaschinen hoher Leistung besonders günstig wären. Die einzigen bisherigen Barriere, um solche Energiequellen anzuzapfen, war die Schwierigkeit, geeignete Wärmeaustauscher in solche als geothermische Energiequellen geeignete Tiefen zu bringen. Sobald diese Schwierigkeit an einem gegebenen Punkt der Erdfläche zu überwinden sind, wird dieser besonders geeignet sein, um ein geothermisches Kraftwerk in Betrieb zu nehmen. Es wird angenommen angenommen, daß die bisher leicht erreichbaren geothermischen Energiequellen in der Nähe der Erdoberfläche, welche bisher erfolgreich ausgenutzt wurden, das Ergebnis eines natürlichen Wärmeaustauschmechanismusses sind, der sich bis in große Tiefen erstreckt. Dieser natürliche Wärmeaustausch in diesen Bereichen gibt jedoch nur einen sehr geringen Teil der innerhalb der 30 bis 35 Kilometerzone zur Verfügung stehenden Energie für die Ausbeute frei.It is generally accepted by geologists to be within a distance from about 30 to 35 km below any point on the surface of the earth including the ocean floor Temperatures can be reached necessary for the operation of high-performance heating machines would be particularly cheap. The only previous barrier to such energy sources tapping was the difficulty of finding suitable heat exchangers in those called geothermal Energy sources bring suitable depths. As soon as this difficulty at one given point of the earth's surface are to be overcome, this is particularly suitable to put a geothermal power plant into operation. It is believed accepted, that the previously easily accessible geothermal energy sources in the vicinity of the Earth's surface, which has been successfully exploited so far, the result of a natural Are heat exchange mechanism that extends to great depths. This however, natural heat exchange in these areas is very low Part of the energy available for within the 30 to 35 kilometer zone the yield free.
Die gesamten geothermischen Energiequellen der Erde überschreiten bei weitem den gesamten Weltenergiebedarf, und zwar nicht nur für heute, sondern auch für die gesamte übersehbare Zukunft. Diese Energiequellen sind jedoch bisher nahezu unzugänglich mit Hilfe der bekannten Methoden und Einrichtungen, und zwar nicht, weil bekannte Bohreinrichtungen keinen ausreichend hohen Entwicklungsstand erreicht haben, sondern wegen der Schwierigkeiten und Grenzen sowohl technologischer als auch ökonomischer Art, die bei den bekannten Bohrmethoden auftreten. Es ist wünschenswert, diese Schwierigkeiten zu überwinden und sowohl ein Verfahren als auch Einrichtungen zu schaffen, mit denen geothe rmis che Energiequellen zugänglich werden, um den weltweiten Bedarf an Energie umweltfreundlich und ohne Verschmutzung zu gewinnen.Exceeding all geothermal energy sources on earth by far the entire world energy demand, and not just for today, but also for the entire foreseeable future. However, these energy sources are so far almost inaccessible with the help of known methods and facilities, namely not because known drilling devices do not have a sufficiently high level of development have achieved, but because of the difficulties and limitations of both technological as well as of the economic nature that occur with the known drilling methods. It is desirable to overcome these difficulties and both a method as also to create facilities with which geothermal energy sources are accessible be to meet the world's need for energy environmentally friendly and without pollution to win.
Es wurde bereits versucht, zwei separate Bohrlöcher mit Hitzebohrern oder auch anderen Bohreinrichtungen in massive Gesteinsformationen vorzutreiben, um dann die Gesteinsformation hydraulisch oder auch atomar zu zerbrechen und Passagen für Flüssigkeitsströme zu schaffen.Attempts have already been made to drill two separate holes with heat drills or to drive other drilling devices into massive rock formations, to then break up the rock formation hydraulically or atomically and passages to create for liquid flows.
Eine durch ein Bohrloch eingeführte und durch die Passagen zirkulierte Flüssigkeit wird dann über das andere Bohrloch zur Erdoberfläche zurückgebracht, um die im Erdinnern aufgenommene Wärmeenergie zurückzugewinnen. Beim Verwenden von Nuklearsprengsätzen könnte ein Teil der durch die nukleare Reaktion ausgelösten Hitze wiedergewonnen wonnen werden. Es wurde auch bereits versucht, ein einziges Bohrloch zu bohren, in welches nach dem Entfernen der Bohreinrichtung Rohre eingeführt werden, um durch eine über die Tiefe zirkulierte Flüssigkeit Wärme zu gewinnen (US-PS 3 274 769, 3 470 943 und 3 521 699). Für den Bohrvorgang wurden verschiedene Vorrichtungen in Erwägung gezogen (US-PS 3 396 806, 3 357 505 und 3 693 731).One introduced through a borehole and circulated through the passages Fluid is then returned to the surface of the earth via the other borehole, to recover the thermal energy absorbed in the earth's interior. When using Nuclear explosive devices could be part of that triggered by the nuclear reaction Heat regained be won. Attempts have also been made to drill a single borehole, in which after removing the drilling equipment Pipes are inserted to carry heat through a fluid circulated over the depth (U.S. Patents 3,274,769, 3,470,943, and 3,521,699). For the drilling process were various devices are contemplated (U.S. Patents 3,396,806, 3,357,505, and 3 693 731).
Diese bekannten Methoden und Einrichtungen haben Nachteile. Insbesondere benötigen sie für jedes Bohrloch eine separate Bohrvorrichtung und das Einführen von Rohren über die ganze Länge des Bohrloches, um Bohrschlamm zum Entfernen von überschüssigem Gestein zirkulieren lassen zu können. Ferner sind auch beträchtliche mechanische Kräfte erforderlich, um den Bohrkopf zu betreiben, der erheblichen Abnützungen unterworfen ist und dadurch Unregelmäßigkeiten bezüglich der Bohrquerschnitte im Bohrloch zwangsläufig mit sich bringt. Es ist auch erforderlich, das Bohrloch auszukleiden, und zwar mit einer Auskleidung die sich von der Oberfläche bis in den Bodenbereich des Bohrloches erstreckt, um ein Zusammenfallen der Bohrwände zu verhindern. Dabei müssen die einzelnen Teile der Auskleidung ineinanderpassen, so daß man ein Bohrloch erhält, das zunehmend kleineren Durchmesser hat. Dies wiederum erfordert, daß das Bohrgerät in den durchmesserkleinsten Teil am Boden des Bohrloches paßt, wobei mit weiterem Vortreiben des Bohrloches der Bohrer jeweils der durchmesserkleineren Auskleidung angepaßt werden muß. Die Bohrgeräte selbst miissen häufig herausgeholt und ersetzt werden, da sie sich abnützen. Bei diesen Bohrvorgängen ist es kaum möglich, während des Bohrvorgangs entstehende Wärmeenergie nützlich wiederzugewinnen, d. h. es steht keine Wärmeausbeute zur Verfügung, bevor nicht der Bohrprozeß abgeschlossen ist. Außerdem sind separate Bearbeitungen notwendig zusätzlich zum Bohren, um die Auskleidung des Bohrloches zu perforieren, damit Flüssigke;t durch das Bohrloch und die umgebende Gesteins -steins formation zirkulieren kann. Damit eine solche Zirkulation durch die Gesteinsformation möglich ist, müssen neben dem Bohren Gesteinssprengungen im Bohrlochbereich durchgeführt werden, damit die für den Wärmetransport zirkulierte Flüssigkeit möglichst großflächig mit dem Gestein in Berührung kommt. Bei der Verwendung von Schmelzbohrern gibt es keine zweckmäßigen Einrichtungen, um die Position oder die Orientierung der Gesteinsbrüche zu kontrollieren, denn es ist durchaus wünschenswert, Brüche zu vermeiden, die innerhalb des Gesteins falsch verlaufen.These known methods and devices have disadvantages. In particular you need a separate drilling device and insertion for each borehole of pipes running the length of the borehole to drilling mud for removal of to be able to circulate excess rock. Furthermore, there are also considerable mechanical forces required to operate the drill head, the considerable wear and tear is subject and thereby irregularities in the drilling cross-sections in Borehole inevitably brings with it. It is also necessary to line the borehole, with a lining that extends from the surface to the bottom of the borehole to prevent collapse of the drill walls. Included the individual parts of the liner must fit into one another, so that you have a borehole receives, which has increasingly smaller diameter. This in turn requires that the Drilling device fits into the smallest diameter part at the bottom of the borehole, with further advancing the borehole of the drill in each case of the smaller-diameter lining must be adjusted. The drilling rigs themselves often have to be removed and replaced as they wear out. With these drilling operations it is hardly possible while useful to recover thermal energy from drilling, d. H. it stands no heat output is available until the drilling process is complete. Also, separate machining operations are necessary in addition to drilling to make the liner of the borehole to perforate so that liquid can pass through the borehole and the surrounding area Rock-stone formation can circulate. So such a Circulation through the rock formation is possible, apart from drilling rock blasting be carried out in the borehole area, so that the circulated for the heat transport Liquid comes into contact with the rock over the largest possible area. When using of fusible drills there are no convenient facilities to position or to control the orientation of the quarries, because it is quite desirable Avoiding breaks that go wrong within the rock.
Es gibt auch keine geeigneten Mittel, um zwei Bohrlöcher im massiven Gestein miteinander zu verbinden, es sei denn durch das Vorsehen von Gesteinsbrüchen, die die Passagen für die Flüssigkeit vom einen Bohrloch zum anderen Bohrloch ermöglichen. Ferner gibt es auch keine geeigneten Mittel, um eine arbeitende geothermische Quelle mit zwei Bohrlöchern auf größere Tiefe vorzutreiben, ohne die verbindenden Passagen zwischen den Bohrlöchern abzudichten. Ferner ist es notwendig, bei Schmelzbohrern auf die Heizfläche eine Schubkraft auszuüben, um sowohl das geschmolzene Gestein als auch das Bohrgerät zu verschieben. Wünschenswert sind auch Schmelzbohrer, die eine solche Kraft auf die Heizfläche bringen, daß die verwendeten oder verwendbaren Temperaturen durch die struktuelle Festigkeit des Materials begrenzt sind und nicht durch die Materialfestigkeit bei höheren Temperaturen.There is also no suitable means of drilling two holes in the massive To connect rocks to one another, except by providing for rock fractures, which allow the passages for the fluid from one borehole to the other borehole. Furthermore, there is no suitable means of having a working geothermal spring to advance with two boreholes to a greater depth, without the connecting passages to seal between the boreholes. It is also necessary for fusion drills to exert a thrust on the heating surface to both the molten rock as well as to move the drill. Fusion drills that bring such a force to the heating surface that the used or usable Temperatures are limited by the structural strength of the material and not due to the material strength at higher temperatures.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bohren von festem Gestein zu schaffen, bei dem die voraus stehend erwähnten Nachteile überwunden und die geforderten Ziele erreicht werden.The invention is based on the object of a method and a device for drilling solid rock, such as those mentioned above Disadvantages are overcome and the required goals are achieved.
Diese Aufgabe wird für eine Bohreinrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Heizelement so gehaltert ist, daß es nur einen Teil des zu schmelzenden Gesteins direkt schmelzt, daß der stehen gebliebene Teil des Teil des zu schmelzenden Gesteins durch Wärmeableitung aus dem direkt geschmolzenen Gestein zum Schmelzen gebracht wird, derart, daß durch die rasche gegenseitige Durchdringung ein starker Anstieg der mittleren Temperatur des Gesteins Über den Schmelzpunkt vermieden wird, und daß der Bohrkörper zum Ableiten eines Teils der Gesteinsschmelze Verwendung findet.This object is achieved according to the invention for a drilling device solved that the heating element is supported so that it is only part of the to be melted Rock melts directly that the remaining part of the part of the rock to be melted by dissipating heat from the directly melted rock is brought to melt, such that by the rapid mutual penetration a sharp rise in the mean temperature of the rock above the melting point is avoided, and that the drill body to divert part of the rock melt Is used.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bohreinrichtung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.Further refinements of the drilling device according to the invention are Subject of further claims.
Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht vor» daß die unmittelbar mit dem Heizelement- in Berührung kommendenTeile des Gesteins direkt durch Wärmeübertragung auf eine wesentlich über der Schmelztemperatur des Gesteins liegende Temperatur erhitzt werden, und daß die nicht unmittelbar mit dem Heizelement in Berührung kommenden benachbarten Gesteinsteile durch Wärmeleitung aus dem geschmolzenen Gestein geschmolzen werden, wodurch die mittlere Temperatur der gesamten Gesteinsschmelze auf einer wesentlich geringeren-Temperatur als die höchste Temperatur der Teils chm elze gehalten wird.The method according to the invention provides that the directly with parts of the rock that come into contact with the heating element directly through heat transfer to a temperature significantly higher than the melting temperature of the rock are heated and that they do not come into direct contact with the heating element adjacent pieces of rock melted by conduction from the molten rock be, reducing the mean temperature of the entire molten rock on a M elze maintained at a much lower temperature than the highest temperature of the partial melt will.
Dieses Verfahren findet weitere Ausgestaltung durch Merkmale weiterer Ansprüche.This method is further developed through features of further Expectations.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung umfaßt einen Bohrkörper mit einer speziellen Formgebung und einem Heizelement mit bestimmter Konfiguration, das am unteren Ende des Bohrkörpers angebracht ist und durch Schmelzen des Gesteins in das Erdreich vordringt.A particularly advantageous embodiment of the invention includes a Drill body with a special shape and a heating element with a certain Configuration attached to the lower end of the drill body and by melting of the rock penetrates into the ground.
Dabei werden zwei separate Bohrlöcher gleichzeitig in der Erde geschaffen.Two separate boreholes are created in the earth at the same time.
Diese beiden Bohrlöcher dienen der Zufuhr und der Abfuhr von Flüssigkeit, welche in Form von Bohrschlamm über den Bohrkörper zirkuliert wird, um überschüssiges Gestein abzuführen. Das Heizelement arbeitet mit einer Temperatur, Temperatur, die die wesentlich über der Schmelztemperatur des Gesteins liegt. Dadurch wird vor dem Bohrkörper eine Gesteinsschmelze geschaffen und umliegendes Gestein ebenfalls durch Konvektion zum Schmelzen gebracht, so daß sie schließlich in der geschmolzenen Gesteinsmasse eine mittlere Temperatur ausbildet, die wesentlich weniger über dem Schmelzpunkt des Gesteines liegt. Die geschmolzene Gesteinsmasse kann beim Vorrücken des Bohrkörpers in zweifacher Weise wegfließen. Entweder es fließt in das Innere des Bohrkörpers und vermischt sich mit dem Bohrschlamm, um mit diesem an die Oberfläche gebracht zu werden. Der andere Teil des Schlammes fließt um das Äußere des Bohrkörpers herum zur Oberseite, welche die beiden Bohrlöcher im geschmolzenen Gestein formt. Zu diesem Zweck sind am Bohrkörper geeignete Vorrichtungen vorgesehen, an denen sich die Gesteinsmasse entlangverschiebt und allmählich erstarrt.These two boreholes are used for the supply and discharge of liquid, which is circulated in the form of drilling mud over the drill body to remove excess Remove rock. The heating element works at a temperature Temperature, which is significantly higher than the melting temperature of the rock. This will make before the drill body created a rock melt and the surrounding rock as well melted by convection so that they eventually melt in the Rock mass forms a mean temperature, which is much less above that Melting point of the rock. The molten rock mass can move forward of the drill body flow away in two ways. Either it flows inside of the drill body and mixes with the drilling mud to bring it to the surface to be brought. The other part of the mud flows around the exterior of the drill body around to the top, which forms the two boreholes in the molten rock. For this purpose, suitable devices are provided on the drill body on which the rock mass shifts along and gradually solidifies.
Dadurch entstehen in gewünschter Weise die beiden Bohrlöcher. Es sind auch Vorrichtungen vorgesehen, die es ermöglichen, daß sich die Bohrlöcher in genau vorgesehener Weise umeinander herum winden.This creates the two boreholes in the desired manner. There are Devices are also provided which allow the boreholes to be located in exactly wind around each other in the intended manner.
Das den Bohrschlamm nach unten führende Bohrloch wird mit einer oder mehreren Ausnehmungen versehen, die sich über die gesamte Länge des Bohrloches erstrecken und vorzugsweise V-förmig in die Wand des Bohrloches eingeschnitten sind. Diese Ausnehmungen werden vorgesehen, um in einem späteren Verfahrensschritt das Brechen des umliegenden Gesteins zu erleichtern, indem thermische Spannungen am vorderen Ende des V-förmigen Ausschnittes konzentriert werden» die dafür sorgen, daß die Brüche im der gewünschten Weise verlaufen. Der durch die Bohrlöcher und den Bohrkörper zirkulierte Bohrschlamm absorbiert Wärme, die durch Rückgewinnung in entsprechende Energien umgewandelt werden kann, welche zur Aufrechterhaltung des Bohrvorgangs Verwendung finden können. Durch diese absorbierte Wärme kann in der in der Flüssigkeitssäule ein sogenannter Thermosyphon-Eftekt erzielt werden, durch welchen auf die Flüssigkeit eine Kraft in Richtung der Flüssigkeitsbewegung wirkt und die ausreichend groß sein kann, um die für die Zirkulation der Flüssigkeit notwendige Pumpleistung aufzubringen. Mit Hilfe eines Wärmeaustausches an der Erdoberfläche wird die Wärme aus dem zirkulierten Bohrschlamm zurückgewonnen und in eine für die Weiterverwertung gewünschte Energieform umgewandelt.The drilling mud leading down the borehole is with an or provided several recesses which extend over the entire length of the borehole and are preferably cut in a V-shape into the wall of the borehole. These Recesses are provided for breaking in a later process step of the surrounding rock to ease by removing thermal stresses on the front At the end of the V-shaped cutout to ensure that the Fractions proceed in the desired way. The one through the drill holes and the drill body circulated drilling mud absorbs heat which is recovered in appropriate Energies can be converted, which are used to sustain the drilling process Can be used. This absorbed heat can be used in the in the liquid column a so-called thermosiphon effect can be achieved by which a force acts on the liquid in the direction of the liquid movement and which can be sufficiently large to accommodate that necessary for the circulation of the liquid Apply pump power. With the help of heat exchange on the earth's surface the heat is recovered from the circulated drilling mud and put into one for the Recycling converted into desired form of energy.
Sobald der Bohrkörper die gewünschte Tiefe erreicht hat, werden Brüche im umliegenden Gestein angebracht, indem auf hydraulischem Weg Energie eingeleitet wird. Diese Brüche gehen, wie bereits erwähnt, vorzugsweise von den V-förmigen Ausnehmungen aus. Durch Einführen eines geeigneten Materials werden die Brüche teilweise verschlossen, so daß Zellen entstehen, in welche der Wärmeaustausch mit der Transportflüssigkeit stattfindet. Wenn die Bohrlöcher miteinander verwunden sind, verlaufen die von dem die Flüssigkeit nach unten leitenden Bohrloch ausgehenden Brüche in derselben Richtung und mit derselben Drehung wie die Bohrlöcher, so daß schraubenförmige Flächen entstehen. Der Bohrschlamm oder die anstelle des Bohrschlammes eingeführte Flüssigkeit wird als Transportflüssigkeit für die Wärme energie benutzt, welche sie von dem Gestein aufnimmt, wenn sie durch die Bohrlöcher, die Brüche und die Zellen im Gestein sowie den Bohrkörper zirkuliert. Wie bereits erwähnt, wird durch den Thermosyphon-Effekt eine Pumpleistung erbracht, die das Zirkulieren der Flüssigkeit unterstütz wobei Zirkulationsgeschwindigkeiten erreicht werden können, die den Einsatz einer Turbine notwendig machen, um den Flüssigkeitsstrom auf die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit zu limitieren. Die Turbine kann dabei sowohl im Abwärts- als auch im Aufwärtsstrom liegen, wobei jedoch der Abwärts strom Abwärtsstrom bevorzugt wird, da er wegen der Siebung an der Erdoberfläche keine Gesteinsreste mit sich führt. Diese Turbine kann ebenfalls zur Lieferung von Energie eingesetzt werden.Once the drill body has reached the desired depth, fractures will occur installed in the surrounding rock by introducing energy in a hydraulic way will. As already mentioned, these breaks preferably start from the V-shaped recesses the end. By introducing a suitable material, the fractures are partially closed, so that cells arise in which the heat exchange with the transport fluid takes place. If the boreholes are twisted together, they run from the fractures in the same direction emanating from the borehole conducting the fluid downward and with the same rotation as the drill holes, so that helical surfaces are created. The drilling mud or the liquid introduced instead of the drilling mud is used as a transport fluid for the thermal energy that it collects from the rock picks up when they get through the boreholes, the fractures and the cells in the rock as well the drill body circulates. As already mentioned, the thermosiphon effect is used a pumping power provided, which supports the circulation of the liquid Circulation speeds can be achieved using a turbine make necessary to adjust the liquid flow to the desired flow rate to limit. The turbine can be used in both downward and upward flow lie, but the downward current Downward current is preferred, because it does not carry any rock remnants with it because of the sieving on the surface of the earth. This turbine can also be used to supply energy.
Es ist auch möglich, den Bohrkörper zu einem späteren Zeitpunkt wieder erneut in Betrieb zu nehmen, um das Bohrniveau weiter abzusenken, ohne daß es dabei notwendig ist, die Brüche im Gestein abzudichten. Die Brüche, welche von einem Bohrloch ausgehen, haben keine Verbindung zu dem anderen Bohrloch, so daß die gesamte Flüssigkeit, die durch die Bohrlöcher zirkuliert wird, iiber den Bohrkörper fließen muß.It is also possible to use the drill body again at a later date to start up again to lower the drilling level further without it it is necessary to seal the fractures in the rock. The fractures caused by a borehole go out, have no connection to the other borehole, so that all the fluid, which is circulated through the boreholes, must flow over the drill body.
Mit den Maßnahmen der Erfindung läßt sich in vorteilhafter Weise geothermische Wärme aus der Erdkruste gewinnen» wobei die Maßnahmen sehr viel vielseitiger und in wesentlich verschiedeneren :geologischen Formationen als bisher bekannte Verfahren eingesetzt werden können. Es können Bohrvorgänge bis in sehr große Tiefen vorgetrieben werden, die bisher, wenn überhaupt, nur mit äußerst großen Anstrengun gen und wirtschaftlichem Aufwand erreicht werden können. Dabei sind die Maßnahmen nicht nur für den Einsatz im festeri Gestein, sondern auch im Eis geeignet, so daß nunmehr auch die Erforschung dieser Bereiche der Erdoberfläche wesentlich leichter ist. Es ist auch möglich, daß die öl- und Gasquellen, welche neuerdings nah der Oberfläche in 5 edimentäre Gesteinsformationen eingeschlossen festgestellt wurden, durch die Ablagerung von chemischen Stoffen entstanden sein können welche aus einer größeren Tiefe durch das Basisgestein nach oben gedrungen sind, so daß durch Brüche im festen Gestein in ausreichender Tiefe brauchbare Mengen dieser petrochemischen Stoffe gewonnen werden können. Damit ist die Erfindung auch besonders vorteilhaft für die Erforschung unbekannter Regionen geeignet, um unbekannte kannte Rohstoffquellen zu finden.With the measures of the invention can be geothermal in an advantageous manner Obtaining heat from the earth's crust »whereby the measures are much more versatile and in much more different: geological formations than previously known methods can be used. It can drive drilling operations to very great depths that so far, if at all, only with extremely great efforts and economic Effort can be achieved. The measures are not just for use in solid rock, but also in ice, so that now also exploration these areas of the earth's surface is much lighter. It is also possible, that the oil and gas wells, which lately close to the surface in 5 edimentary Rock formations were found trapped by the deposition of chemical substances which may have originated from a greater depth the base rock has pushed upwards, so that through fractures in the solid rock usable quantities of these petrochemical substances obtained in sufficient depth can be. The invention is therefore also particularly advantageous for research unknown regions suitable to unknown knew raw material sources to find.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 eine schematisierte perspektivische Ansicht einer Einrichtung zum Bohren von festem Gestein als beispielsweise Verwirklichung der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 durch eine beispielsweise Ausführungsform einer Heizwicklung gemäß der Erfindung; Fig. 3 die Ansicht eines weiteren Heizelementes, das bei der Verwirklichung der Erfindung Verwendung finden kann; Fig. 4 eine schematische Ansicht von in der Außenwand der Bohrung ausgebildeten Brüchen; Fig. 5 eine schematisierte perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Einrichtung zum Ausführen von Bodenbohrungen; Fig. 6 eine modifizierte Ausgestaltung der Ausführungsform gemäß Fig. 5; Fig. 7 Detailsansichten der Ausführungsform gemäß Fig. 5; Fig. 8 einen Schnitt durch ein Gerät zum Anlegen eines hydraulischen hydraulischen Drucks, um Brüche zu erzeugen oder auszuweiten.The advantages and features of the invention also emerge from the following description of an embodiment in connection with the claims and the drawing. They show: FIG. 1 a schematic perspective view a device for drilling solid rock as an example of implementation the invention; Fig. 2 is a section along the line II-II of FIG. 1 through a for example embodiment of a heating coil according to the invention; Fig. 3 the View of another heating element used in practicing the invention Can be found; Fig. 4 is a schematic view of formed in the outer wall of the bore Fractions; 5 shows a schematic perspective view of a further embodiment a device for carrying out soil boreholes; 6 shows a modified embodiment the embodiment according to FIG. 5; 7 shows detailed views of the embodiment according to Fig. 5; 8 shows a section through a device for applying a hydraulic hydraulic Pressure to create or expand breaks.
In Fig. 1 ist eine Einrichtung zum Bohren von Gesteinsformationen und zur erleichterten Gewinnung von geothermischer Energie dargestellt. Die Bohreinrichtung umfaßt einen Bohrkörper 12 und ein Heizelement 15, das vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Material wie z. B. pyrolythischem Graphit oder Wolfram hergestellt ist und besteht aus einer Anzahl von geradlinigen bzw. gebogenen Heizstäben in Form eines Heizgitters bzw. einer Heizwicklung 18, welche von Strom durchflossen ist. Dieses Heizgitter ist an den Endpunkten 17 am Bohrkörper 12 gemäß Fig. 2 befestigt und hat eine gewisse Nachgiebigkeit in Bohrrichtung. Die Heizelemente können in ein entsprechend geformtes Gehäuse eingeschlossen sein. Der Bohrkörper ist vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Material hergestellt, das elektrisch isolierend ist, z. B. Bohrnitrid. Es gibt eine größere Anzahl von Materialien, die für den Bohrkörper benutzt werden können einschließlich Materialien aus Keramik und gebranntem Ziegel. Der Bohrkörper hat eine Öffnung 20 auf der Unterseite, gekrümmte Seitenwände mit einem lippenförmig auslaufenden Teil 24, der in die obere Endfläche 26 übergeht, sowie Formelemente 28, die am oberen Ende mit einem umlaufenden Bund 25 versehen sind. Mit Hilfe der Formelemente werden Bohröffnungen geformt, die einen Querschnittsbereich von etwa dem Querschnittsbereich der Öffnung 20 haben. Diese Öffnung 20 steht mit einem gekrümmten Rohrabschnitt 30 innerhalb des Bohrkörpers 12 über einen Kanal 23 und eine Öffnung 21 in Verbindung.In Fig. 1 is a device for drilling rock formations and to facilitate the extraction of geothermal energy. The drilling device comprises a drill body 12 and a heating element 15, which preferably consists of a heat-resistant Material such as B. pyrolytic graphite or tungsten is made and consists from a number of straight or curved heating rods in the form of a heating grid or a heating coil 18 through which current flows. This heating grid is attached to the end points 17 on the drill body 12 according to FIG. 2 and has a certain Compliance in the direction of drilling. The heating elements can be shaped accordingly Enclosed housing. The drill body is preferably made of a heat-resistant one Made material that is electrically insulating, e.g. B. boron nitride. There is a greater number of materials that can be used for the drill body including Ceramic and baked brick materials. The drill body has an opening 20 on the underside, curved side walls with a lip-shaped tapering part 24, which merges into the upper end surface 26, as well as shaped elements 28, which on the upper End with a circumferential collar 25 are provided. With the help of the form elements Drill openings formed having a cross-sectional area of about the cross-sectional area the opening 20 have. This opening 20 stands with a curved pipe section 30 within the drill body 12 via a channel 23 and an opening 21 in connection.
Das Heizelement 15 bringt das Gestein vor dem Bohrkörper 12 zum Schmelzen und wird bei einer Temperatur betrieben, die ausausreichend über der Schmelztemperatur des umgebenden Gesteines liegt. Ein Gestein, das mit der Einrichtung gemäß der Erfindung vorzugsweise durchbohrt werden soll, besteht aus Granit. Granit hat einen Schmelzpunkt von etwa 1 2000C. Daher muß das Heizelement über eine Temperatur von 1 2000C aufheizbar sein, ohne selbst zu schmelzen oder sich selbst bei langzeitigem Gebrauch ab -zunutzen. Eine zweckmäßige und vorteilhafte Betriebstemperatur des Heizelementes liegt etwa bei dem Doppelten der Schmelztemperatur des 0 Gesteins, d.h. im angegebenen Fall bei 2 700 C für Granit. Das Heizelement 15, das als Heizgitter oder Heizwicklung ausgebildet ist, schmelzt das Gestein in einem entsprechenden Muster und durchdringt nur einen Bruchteil des Gesamtvolumens des geschmolzenen Gesteins.The heating element 15 melts the rock in front of the drill body 12 and is operated at a temperature that is sufficient above the melting temperature of the surrounding rock. A rock that goes with the establishment according to the invention is preferably to be pierced, consists of granite. granite has a melting point of about 1200C. Therefore, the heating element must have a temperature be heatable from 1 2000C without melting itself or even with long-term Use to wear out. An expedient and advantageous operating temperature of the Heating element is about twice the melting temperature of the rock, i.e. in the given case at 2 700 C for granite. The heating element 15, which acts as a heating grid or heating coil is formed, the rock melts in a corresponding Pattern and penetrates only a fraction of the total volume of the melted Rock.
Dabei verdrängt es das Gestein beim Durchdringen nur um einen Abstand in der Größenordnung des Durchmessers der stabförmigen Elemente des Heizgitters bzw. der Heizwicklung 18, so daß das geschmolzene Gesteinsvolumen nur geringförmig größer als das verdrängte Gesteins volumen ist Das verbleibende feste Gestein durchsetzt die Öffnungen im Heizgitter bzw. in der Heizwicklung und wird durch vom erhitzten Gestein ausgehende Wärmeleitung geschmolzen, bevor der Heizkörper 12 diesen Bereich erreicht. Das Verfahren und die zur Durchführung vorgesehene Einrichtung verbindet drei sehr wichtige Merkmale, welche das Vordringen des Heizelementes in das Gestein mit einem geringeren Widerstand ermöglicht, als dies bei früheren Versuchen der Fall war. Dabei mußte das geschmolzene Gestein von der Oberfläche des Heizelementes beseitigt werden1 um weiterem Gestein Wärmeenergie zuzuführen. Solange sich geschmolzenes Gestein zwischen dem Heizelement und dem festen Gestein befindet, wirkt dieses als Isolator. Bei der vorliegenden Erfindung muß das geschmolzene Gestein nur in Größenordnungen verdrängt werden, die dem Durchmesser der Stabelemente entsprechen und nicht in der Größenordnung des Durchmessers des Bohrkörpers, wie dies bei bekannten Verfahren Verfahren der Fall ist. Ferner ist das von dem Heizelement verdrängte Gestein wesentlich heißer al s die übrige Gesteinsschmelze und hat daher einen geringeren Viskositätswiderstand. Schließlich wirkt der geringere Viskositätswiderstand auf das Heizelement nur während der verhältnismäßig kurzen Zeit ein, die zum Verdrängen der Gesteinsmasse benötigt wird. Durch diese Merkmale ist es möglich, das Heizelement bei höheren Temperaturen als bisher einzusetzen und die Bohrung rascher vorzutreiben, da das Heizelement einen verhältnismäßig kleinen Widerstand und damit auch entsprechend geringere Beanspruchungen erfährt. Das Gesamtvolumen des geschmolzenen Gesteins wird dabei lediglich auf eine Temperatur erwärmt, die um den gewünschten Bereich über der Schmelztemperatur liegt. Daraus ergibt sich ein sehr wirtschaftlicher Vorteil in Verbindung mit einer raschen Durchdringung des Gesteins bei über das Gesamte gesehen geringeren Schmelztemperaturen. Die Verwendung eines Heizgitters bzw. einer Heizwicklung für das Heizelement 15 würde offensichtlich auch zu denselben Vorteilen führen, wenn anstelle von zwei Bohrungen nur eine Bohrung vorgetrieben wird.In doing so, it only displaces the rock by a certain distance as it penetrates in the order of magnitude of the diameter of the rod-shaped elements of the heating grid or the heating coil 18, so that the molten rock volume is only slightly The remaining solid rock is interspersed with greater than the volume of the displaced rock the openings in the heating grid or in the heating coil and is heated by the Rock outgoing conduction melted before the radiator 12 reached this area achieved. The process and the facility provided for its implementation connect three very important features that allow the heating element to penetrate the rock with a lower resistance than in previous attempts of the Case was. The molten rock had to be removed from the surface of the heating element be removed1 in order to add thermal energy to more rock. As long as melted Rock is located between the heating element and the solid rock, this acts as a Insulator. In the present invention, the molten rock need only be in orders of magnitude are displaced, which correspond to the diameter of the rod elements and not in the order of magnitude of the diameter of the drill body, as in known methods procedure the case is. Furthermore, the rock displaced by the heating element is much hotter than the rest of the rock melt and therefore has a lower viscosity resistance. Finally, the lower viscosity resistance acts on the heating element only during the relatively short time it takes to displace the rock mass will. These features make it possible to use the heating element at higher temperatures to use than before and to advance the hole faster because the heating element a relatively small resistance and thus correspondingly lower stresses learns. The total volume of the molten rock is only reduced to one Heated temperature that is the desired range above the melting temperature. This results in a very economic advantage in conjunction with a rapid Penetration of the rock at lower melting temperatures as a whole. The use of a heating grid or a heating coil for the heating element 15 would obviously also lead to the same benefits if instead of two Holes only one hole is driven.
Das Heizelement kann federnd ausgebildet sein, so daß es sich beim Durchdringen des Gesteins nach oben und unten verformen kann, ohne eine bleibende Verformung anzunehmen. Es ist jedoch auch vorgesehen, das Heizelement starr auszubilden und Stäbe vorzusehen, auf welchen das Heizelement gegen die Kraft einer Feder nach oben und unten verschiebbar ist, wie dies aus Fig. 6 hervorgeht. Bei der nachgiebigen Ausführungsform ergibt sich eine. größere radiale Konzentration der Stäbe oder Schleifen im Bereich der Befestigungspunkte 17 (Fig. 2), an welchem die Schleifen keine Nachgiebigkeit zur Druck- oder Spannungsabsorption haben. Ferner gibt sich eine größere radiale Konzentration der Stäbe oder Schleifen im Bereich des äußeren Durchmessers 19, was dem Schutz des Umfangsbereiches dient. Die Abmessungen der Gesteinsschmelze sind wichtig für die Vordring- Vordringgeschwindigkeit des Bohrers, wobei die federnde Form und die Konzentration der Stäbe, der Heizwicklung bzw. des Heizgitters 18 am äußeren Umfang dazu beitragen, daß der von der Schmelze eingenommene Raum im wesentlichen eine gleichbleibende Querschnittsform hat. Der Flächenbereich des Querschnitts nimmt geringfügig ab, wenn sich das Element nach oben verschiebt, wodurch die Sinkgeschwindigkeit des Bohrkörpers geringer wird. Dadurch wird das Element vor schadhaften Druckbeanspruchungen bewahrt, die durch ein zu rasches Absinken ausgelöst sein können. Durch die erwähnten Maßnahmen werden zufällige Druckbeanspruchungen für das Heizelement 15 auf einem Minimum gehalten» so daß dieses mit einer hohen Temperatur betrieben werden kann, bei welcher die struktuelle Festigkeit verhältnismäßig klein ist, aber bei welcher das Heizelement im übrigen stabil ist. Durch die vorliegende Erfindung wird die Funktion des Heizelementes von der des Bohrkörpers separiert, so daß das Heizelement allein nur das Gestein erhitzt und keinerlei Kraft auf das Gestein ausübt, um es zu verschieben oder zu verformen. Der Bohrkörper 12 verdrängt und formt das Gestein und ist fiir die Einstellung der Eindringgeschwindigkeit des Bohrkörpers in das Gestein verantwortlich. Durch die Maßnahmen der Erfindung zwingen weder die Heizflächen noch der Bohrkörper geschmolzenes Gestein, zwischen kongruenten Flächen hindurchzufließen, noch muß das geschmolzene Gestein übereinanderfließen oder das Gestein über eine wesentliche Entfernung durchdringen, wobei man Entfernungen von etwa 1/10 des Durchmessers der Schmelze im Auge hat. Bekannte Schmelzbohrer weisen diese Vorteile nicht auf und erfordern beträchtliche Krafteinwirkungen, um den Bohrkopf vorwärtszutreiben. Der lippenförmig auslaufende Teil 24 dessen äußerer Umfang die Form des Umfangs des die Schmelze aufnehmenden Hohlraumes bestimmt, liegt in einem geringen Abstand von dem massiven Gestein, d. h. der Bohrkörper berührt das massive Gestein nicht, da dieses dieses bereits geschmolzen ist, bevor der Bohrkörper in den Bereich kommt. Das Heizelement arbeitet bei einer nahezu konstanten Temperatur, so daß die mittlere Temperatur des geschmolzenen Gesteins im wesentlichen von der Eintreibgeschwindigkeit des Bohrkörpers und damit von dem Vorrücken des Heizelementes durch das Gestein abhängt. Diese mittlere Temperatur bestimmt die Viskosität der Gesteinsschmelze, welche ihre größte Änderung im Bereich des Schmelzpunktes des Gesteins erfährt. Der Bohrkörper rückt mit einer Geschwindigkeit vor, die von der Viskosität des Gesteins bestimmt wird, welches durchdrungen werden muß. Dabei stellt sich eine Geschwindigkeit ein, bei welcher die aufeinander einwirkenden Kräfte im Gleichgewicht sind. Wenn die Geschwindigkeit zunimmt, verringert sich die mittlere Temperatur des geschmolzenen Gesteins, wodurch die Viskosität größer wird und der Bohrkörper langsamer vorrückt. Umgekehrt, wenn dagegen durch das langsamere Vorrücken der Gleichgewichtszustand unterschritten wird, steigt die mittlere Temperatur des geschmolzenen Gesteins an und führt zu einer geringeren Viskosität, so daß das weitere Vorrücken des Bohrkörpers mit einer größeren Geschwindigkeit erfolgt. Das Gewicht des Bohrkörpers kann durch das Anfügen von nicht dargestellten Gewichten vergrößert werden, um damit den Temperaturbereich, bei welchem sich das Gleichgewicht einstellt, zu verschieben. Es ist wünschenswert, daß sich der Gleichgewichtszustand bei einer Temperatur einstellt, bei welcher einerseits das Gestein heiß genug ist, um gleichmäßig zu schmelzen und andererseits jedoch noch kühl genug ist, um eine rasche Verfestigung längs der Formelemente zu gewährleisten.The heating element can be resilient, so that it is when Penetrating the rock can deform up and down without permanent Assume deformation. However, provision is also made for the heating element to be rigid and to provide rods on which the heating element after the force of a spring is displaceable up and down, as can be seen from FIG. With the yielding one Embodiment results in a. greater radial concentration of the bars or loops in the area of the attachment points 17 (FIG. 2), at which the loops do not yield for pressure or tension absorption. There is also a larger radial Concentration of the rods or loops in the area of the outer diameter 19 what serves to protect the perimeter. The dimensions of the molten rock are important for the advancing Advance speed of the drill, wherein the resilient shape and the concentration of the rods, the heating coil and des Heating grid 18 on the outer periphery help that the occupied by the melt Space has a substantially constant cross-sectional shape. The area the cross-section decreases slightly when the element moves upwards, whereby the sink rate of the drill body is lower. This will make that Element is protected from damaging compressive stresses caused by too rapid sinking can be triggered. The measures mentioned prevent accidental pressure loads for the heating element 15 kept to a minimum »so that this one with a high Temperature can be operated at which the structural strength is proportionate is small, but in which the heating element is otherwise stable. Through the present Invention, the function of the heating element is separated from that of the drill body, so that the heating element only heats the rock and does not exert any force on it Exercises rock to move or deform it. The drill body 12 displaces and shapes the rock and is for adjusting the penetration speed of the Drill body in the rock responsible. Force through the measures of the invention neither the heating surfaces nor the drill body melted rock, between congruent Surfaces to flow through, the molten rock still has to flow over one another or penetrate the rock a substantial distance, being distances of about 1/10 of the diameter of the melt has in mind. Well-known fusion drills do not have these advantages and require considerable force to to propel the drill head forward. The lip-shaped terminating part 24 is the outer one Perimeter determines the shape of the perimeter of the cavity receiving the melt, lies at a short distance from the massive rock, d. H. the drill body touches the massive rock does not, as this this already melted is before the drill bit comes into the area. The heating element works at one almost constant temperature, so that the mean temperature of the molten rock essentially of the driving speed of the drill body and thus of the Depends on advancement of the heating element through the rock. This mean temperature determines the viscosity of the molten rock, which is its greatest change in the area the melting point of the rock. The drill body advances at one speed which is determined by the viscosity of the rock that is being penetrated got to. A speed is set at which the interacting Forces are in balance. As the speed increases, it decreases the mean temperature of the molten rock, making the viscosity greater and the drill body advances more slowly. Conversely, if on the other hand by the slower one Advancing the state of equilibrium is undershot, the mean temperature rises of the molten rock and leads to a lower viscosity, so that the further advancement of the drill body takes place at a greater speed. That The weight of the drill body can be determined by adding weights (not shown) be increased in order to increase the temperature range at which the equilibrium is reached adjusts to move. It is desirable that the state of equilibrium sets at a temperature at which, on the one hand, the rock is hot enough, to melt evenly and on the other hand is still cool enough to produce a to ensure rapid solidification along the form elements.
Obwohl der Bohrkörper 12 nicht mit dem festen Gestein in Berührung kommt, sind die als Teil der Formelemente 28 vorgesehenen umlaufenden Bünde 25 derart ausgelegt, daß sie bei der Ausbildung der Bohrschächte Bohrschächte vom flüssigen Gestein umgeben sind und die das flüssige Gestein von Teilen des darunterliegenden festen Gesteins abschieben.Although the drill body 12 is not in contact with the solid rock comes, the circumferential collars 25 provided as part of the form elements 28 are of this type designed to be used in the formation of the wellbores Wells are surrounded by liquid rock and the liquid rock by parts of the underlying push off solid rock.
Dabei können die Bünde auch mit dem festen Gestein in Berührung kommen. Der Teil des Heizelementes unterhalb der Öffnung 20 erhitzt das Gestein auf eine höhere mittlere Temperatur und erleichtert damit das Abfließen des flüssigen Gesteins durch den Kanal 23 und die Öffnung 21.The frets can also come into contact with the solid rock. The part of the heating element below the opening 20 heats the rock to a higher mean temperature and thus facilitates the drainage of the liquid rock through the channel 23 and the opening 21.
Der Kanal 23 und die Öffnung 21 können durch eine Schicht pyrolythischen Graphits isoliert sein, welche verhindert, daß das flüssige Gestein an den Oberflächen des Kanals 23 oder der Öffnung 21 abkühlt. Dadurch wird das Gestein in der Nähe der Oberflächen auf der höchsten Temperatur gehalten. Pyrolythisches Graphit hat eine anisotrope thermische Leitfähigkeit, die sehr hoch längs der kristallinen Basisebenen ist und sehr niedrig in Ebenen senkrecht dazu. Damit hat dieses Material die ideale Kombination von Leitfähigkeit und Isoliereigenschaft bezüglich der Notwendigkeiten im Kanal 23 und in der Öffnung 21. Die kristallinen Basisebenen des Graphits liegen parallel zu den Wänden des Kanals und leiten somit die Hitze in Längsrichtung der Wände sehr gut, jedoch durch die Wände kaum. Die größte Wärmekonzentration ergibt sich unmittelbar unterhalb der Öffnung 20, so daß die längs den Wänden nach oben abgeleitete Wärme einen maximalen Wert annimmt und damit das Fließen der Schmelze längs der Wände durch den Kanal erleichtert.The channel 23 and the opening 21 can be pyrolytic through a layer Graphite be insulated, which prevents the liquid rock on the surfaces of the channel 23 or the opening 21 cools. This will close the rock of the surfaces kept at the highest temperature. Has pyrolytic graphite an anisotropic thermal conductivity that is very high along the crystalline basal planes is and very low in planes perpendicular to it. So this material has the ideal Combination of conductivity and insulating properties with regard to the necessities in the channel 23 and in the opening 21. The crystalline base planes of the graphite lie parallel to the walls of the channel and thus conduct the heat in the longitudinal direction of the Walls very good, but hardly through the walls. The greatest concentration of heat results located immediately below the opening 20, so that the along the walls upwards dissipated heat assumes a maximum value and thus the flow of the melt eased along the walls by the canal.
Der gekrümmte Rohrabschnitt 30 innerhalb des Bohrkörpers 12 leitet den Bohrschlamm durch den Bohrkörper. Er verbindet die Zuführungsleitung 32 mit der Ableitung 34. Die Abmessungen dieser Leitungen sind wichtig bezüglich der Form des Bohrkörpers, der die Leitungen gegen die Steinschmelze isoliert. Die Leitung hat vorzugsweise einen ovalen Querschnitf mit dem größten Durchmesser in vertikaler Richtung.The curved pipe section 30 conducts within the drill body 12 the drilling mud through the drill body. It connects the supply line 32 with of lead 34. The dimensions of these leads are important in terms of shape the drill body, which isolates the pipes from the molten rock. The administration preferably has an oval cross-section with the largest diameter in the vertical Direction.
Ein Ein Korridor aus geschmolzenem Material muß die beiden Rohrelemente miteinander verbinden, jedoch muß er nur so breit sein, daß sich der Bohrkörper hindurchbewegen kann. Er darf jedoch schmaler als die Abmessungen der Rohrschächte sein. Die Geschwindigkeit des Bohrschlammes durch die Leitungen wird mit Hilfe von Turbinen bestimmt, welche an der Erdoberfläche aufgestellt sind. Die Strömungsgeschwindigkeit ist vorzugsweise nur so groß als sie sein muß, um überschüssiges Gesteinsmaterial ohne Verstopfung der Leitung abführen zu können. Wenn die Flüssigkeit ihre Strömungsrichtung ändert wird auf den Bohrkörper eine Kraft in Vorrückrichtung ausgeübt. A A corridor made of molten material must connect the two pipe elements together, but it only needs to be wide enough to that the drill body can move through. However, it may be narrower than the dimensions be the pipe shafts. The speed of the drilling mud through the pipes is determined with the help of turbines placed on the surface of the earth. The flow rate is preferably only as great as it has to be in order to avoid excess To be able to discharge rock material without clogging the line. When the liquid If its direction of flow changes, a force is exerted on the drill body in the advancing direction exercised.
Es wirkt gleichzeitig eine entgegengesetzte Kraft auf den Bohrkörper aufgrund der durch den Kanal 23 fließenden Gesteinsschmelze. Beide Kräfte sind jedoch verhältnismäßig klein und um Größenordnungen kleiner als das Gewicht des Bohrkörpers.At the same time, an opposing force acts on the drill body due to the rock melt flowing through the channel 23. Both forces are however relatively small and orders of magnitude smaller than the weight of the drill body.
Die mit dem Bohrkörper geschmolzene Steinmasse nimmt zwei unterschiedliche Wege, wenn der Bohrkörper vorrückt. Ein Teil der Masse fließt durch die Öffnung 20 und den Kanal 23 sowie die Öffnung 21 in den gekrümmten Rohrabschnitt 30 und wird von dem Bohrschlamm abtransportiert. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der die Schmelze aufnehmende Raum aus zwei nicht miteinander kommunizierenden Schmelzbereichen, welche durch den Bohrkörper, das im Bereich der Öffnung 20 an den Endpunkten mit dem Bohrkörper verbundene Heizelement und dem massiven Gestein unterhalb des Heizelementes von -einander getrennt sind. Damit wird fast die gesamte Gesteinsmasse unterhalb der Öffnung 20 in den Kanal 23 gedrückt. Durch diese Ausführungs.The stone mass melted with the drill body takes two different ones Paths when the drill body advances. Part of the mass flows through the opening 20 and the channel 23 and the opening 21 in the curved pipe section 30 and is carried away by the drilling mud. In the illustrated embodiment the melt receiving space consists of two non-communicating spaces Melting areas, which through the drill body in the area of the opening 20 heating element connected to the end points with the drill body and the massive rock are separated from each other below the heating element. So that is almost the entire Rock mass pressed into the channel 23 below the opening 20. Through this execution.
form wird ein wesentlicher konstanter Anteil des Gesteins, durch welches der Bohrkörper vordringt, mit Hilfe des Bohrschlammes entfernt.form becomes an essential constant part of the rock through which the drill body penetrates, removed with the help of the drilling mud.
Die Größe und Form der Öffnung 21 ist von dem verwendeten Bohrschlamm abhängig. Je größer die Oberflächenspannung des geschmolzenen Gesteins in dem Bohrschlamm ist, um so größer kann die Öffnung sein. Durch die Öffnung wird das Gestein in den Bohrschlamm in einen Bereich eingeleitet, in dem der Bohrschlamm bereits nach oben abzufließen beginnt. Dadurch wird das Abführen der Gesteinsschmelze erleichtert.The size and shape of the opening 21 depends on the drilling mud used addicted. The greater the surface tension of the molten rock in the drilling mud, the larger the opening can be. Through the opening becomes the rock discharged into the drilling mud in an area where the drilling mud already begins to flow upwards. This will remove the molten rock relieved.
Der Bohrschlamm wird an der Erdoberfläche gesiebt, um Teile einer bestimmten Größe zu entfernen. Kleinere Teile können im Bohrschlamm verbleiben und weiter zirkulieren, ohne daß dadurch eine hohe Abnützung oder Beeinträchtigung des Werkzeuges gegeben ist.The drilling mud is sifted at the surface of the earth to remove parts of a certain size to remove. Smaller parts can remain in the drilling mud and continue to circulate without causing a high level of wear and tear or impairment of the Tool is given.
Die nicht in den Bohrschlamm eingeleitete Gesteinsschmelze fließt um die Seitenwände 22 des Bohrkörpers 12 herum und an dem lippenförmig auslaufenden Teil 24 nach oben zur oberen Endfläche des Bohrkörpers. Von da aus fließt die Gesteinsschmelze um die Formelemente 28 herum» so daß zwei Bohrschächte in dem geschmolzenen Gestein ausgebildet werden. Teile der Wandung der Bohrschächte bestehen aus dem festen Gestein, von welchem das geschmolzene Gestein abgeschabt wird, wobei vielleicht eine dünne Schicht geschmolzenen Gesteins auf der Oberfläche des festen Gesteins verbleibt. Die Dichte des Bohrschlammes ist etwas größer als die des geschmolzenen Gesteins, so daß die Bohrschächte, welche sich zwischen den umlaufenden Bünden 25 und einer Dichtscheibe 35 ausbilden, mit Bohrschlamm gefüllt sind, der aufgrund seines Gewichtes die Gesteinsschmelze rund um das Bohrloch abstützt und zur Beibehaltung der Formgebung der Steinschmelze beim Abkühlen beiträgt. Die Steinschmelze kühlt mit einer bestimmten Geschwindigkeit aufgrund des im Bohrloch isolierten Schlammes ab. Dabei entsteht eine Kruste an der Oberfläche, die mit dem Abkühlen der Schmelze dicker wird. Wenn diese den mit 42 in Fig. 1 bezeichneten Bereich des Bohrloches erreicht, hat die erstarrte Schmelze die gewünschte Dicke und ist in der Lage, der. durch das Bohrloch fließenden kühleren Bohrschlamm ohne Brechen der Oberfläche zu führen. Es kann sein, daß sein, daß einzelne Gesteinsbereiche für eine längere Zeitdauer und damit bis weit über den Bohrkörper im geschmolzenen Zustand verbleiben, bevor sie sich wieder verfestigen. Der größte Anteil der zum Schmelzen des Gesteins aufgebrachten Wärmeenergie wird schließlich in den Bohrschlamm überführt, denn dieser ist in den meisten Bereichen kühler als das sie umgebende Gestein und stellt damit eine Wärmesenke dar, nach der die Wärmeenergie abfließt.The rock melt that has not been introduced into the drilling mud flows around the side walls 22 of the drill body 12 and on the lip-shaped tapering Part 24 up to the upper end face of the drill body. The rock melt flows from there around the form elements 28 so that two wells in the molten rock be formed. Parts of the wall of the wells consist of the solid rock, from which the molten rock is scraped off, perhaps a thin one Layer of molten rock remains on the surface of the solid rock. The density of the drilling mud is slightly greater than that of the molten rock, so that the wells, which are between the circumferential collars 25 and a Form sealing washer 35, are filled with drilling mud due to its weight the rock melt supports around the borehole and to maintain the shape contributes to the molten stone during cooling. The stone melt cools with a certain Speed due to the mud isolated in the borehole. This creates a crust on the surface that thickens as the melt cools. if this reaches the area of the borehole designated by 42 in FIG. 1, has the solidified melt the desired thickness and is capable of the. through the borehole flowing cooler drilling mud without breaking the surface. It may be, that be that individual rock areas for a longer period of time and thus remain in the molten state until well above the drill body before they solidify again. Most of that used to melt the rock Thermal energy is finally transferred to the drilling mud because it is in the most areas cooler than the surrounding rock and thus represents a heat sink after which the heat energy flows away.
Auf diese Weise entstehen beim Absenken des Bohrkörpers zwei Bohrlöcher mit einer inneren Oberfläche 41 im Gestein, wobei nur ein einziger Bohrkörper benötigt wird. Dabei werden die beiden Bohrlöcher von dem Bohrschlamm kontinuierlich durchflossen. Der Bohrschlamm ist innerhalb der Bohrlöcher 50 zwischen den Dichtscheiben 34 und dem Bohrkörper eingeschlossen und wirkt wie ein thermischer Isolator, der das Abkühlen der Schmelze mit einer Geschwindigkeit zuläßt, bei der unerwünschte thermische Spannungen in dem Gestein vermieden werden.In this way, two drill holes are created when the drill body is lowered with an inner surface 41 in the rock, with only a single drill body required will. The drilling mud continuously flows through the two boreholes. The drilling mud is within the boreholes 50 between the sealing disks 34 and enclosed in the drill body and acts like a thermal insulator that prevents cooling of the melt at a rate at which undesirable thermal stresses to be avoided in the rock.
Damit werden unerwünschte Bruchstellen auf ein Minimum reduziert. Die Abdichtung ist jedoch nicht hermetisch, vielmehr lassen diese und ebenso auch die Öffnung 39 in der Zuführungsleitung und der Ableitung eine Erneuerung des Bohrschlammes zu, wenn dieses notwendig ist. Mit der Zuführungsleitung einerseitsund der Ableitung andererseits verbundene Dämpfungsscheiben 43, die zwischen dem umlaufenden Bund 25 und der Dichtscheibe 35 angeordnet sind, verhindern eine Zirkulation des Bohrschlammes infolge von Konvektion. Die Umfangslinien dieser Dämpfungsscheibe liegen verhältnismäßig nah an den Innenwä-nden 41 der Bohrlöcher.This reduces unwanted break points to a minimum. However, the seal is not hermetic; the opening 39 in the supply line and the discharge line a renewal of the drilling mud too, if this is necessary. With the supply line on the one hand and the discharge line on the other hand connected damping washers 43, which between the circumferential collar 25 and the sealing disk 35 are arranged, prevent circulation of the drilling mud as a result of convection. The circumferential lines of this damping disk are proportionate close to the inner walls 41 of the drill holes.
Die Zuführungsleitung 32 und die Ableitung 34 haben eine bestimmte Länge und erstrecken sich in der Regel nicht bis zur Erdoberfläche, sondern nur weit genug nach oben, um einen Bereich zu schaffen, in dem die Bohrdie Bohrlochwände abkühlen können,und und um die Richtung der Drehung des Bohrkörpers beim Vorrücken steuern zu können. An ihrem oberen Ende sind zusammenklappbare Trichter 36 angebracht, über denen das Bohrloch allein die Leitung für den Bohrschlamm darstellt. Die Bohrlöcher tragen sich in allen in genügender Tiefe gefundenen Gesteinsformationen selbst. Ein ganz wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, Bohrschlamm ohne die Notwendigkeit des Niederbringens von Rohrleitungen über die gesamte Länge des Bohrloches zirkulieren lassen zu können, wie dies bei allen Bohrungen mit einem einzigen Bohrloch mit Ausnahme von eng begrenzten Schichtbereichen der Fall ist. Die Tatsache, daß auf ein Bohrrohr verzichtet werden kann, welches sich von der Oberfläche aus bis in die Tiefe erstreckt, beseitigt auch eines der Haupthindernisse für das Bohren in große Tiefen, welche in den Kosten und den Schwierigkeiten gesehen werden, um Bohrlöcher kilometerlang in die Erde zu verrohren. Diese Möglichkeit des Verzichts von einer bis zur Erdoberfläche sich erstreckenden Verrohrung ist auch eine Voraussetzung, daß sich die Bohrlöcher frei umeinander herum verdrehen können, denn ein stark gewundenes Bohrloch würde zu einem Festklemmen von Standardbohrrohren führen. Ferner sind die Bohrlöcher gemäß der Erfindung im wesentlichen von gleichem Durchmesser oder haben zumindest eine kleinere Durchmessertoleranz, was die Möglichkeit bietet, das Bohrloch in seiner ganzen Länge mit einer Auskleidung gleichbleibender Durchmessergröße zu verstehen, was bei bekannten Bohrmethoden auch nicht der Fall ist und was ferner das Zuführen von Flüssigkeiten in eine größere Tiefe erlaubt.The supply line 32 and the discharge line 34 have a specific one Length and usually do not extend to the surface of the earth, but only up far enough to create an area for drilling Borehole walls allowed to cool, and and about the direction of rotation of the drill body while advancing to be able to control. At its upper end, collapsible funnels 36 are attached, above which the borehole alone represents the line for the drilling mud. The drill holes are self-sustaining in all rock formations found at sufficient depth. A very important advantage of the present invention is the ability to use drilling mud without the need to bring down pipelines over the entire length of the borehole to be able to circulate, as is the case with all holes with a single borehole with the exception of narrow stratified areas is the case. The fact that a drill pipe can be dispensed with, which differs from the Surface extending from to depth also removes one of the main obstacles for drilling to great depths, seen in the cost and difficulty to pipe boreholes for kilometers into the earth. This possibility the abandonment of piping extending to the surface of the earth also a prerequisite that the drill holes rotate freely around one another because a tightly twisted borehole would jam standard drill pipes to lead. Furthermore, the boreholes according to the invention are essentially the same Diameter or at least have a smaller diameter tolerance, what the possibility offers the borehole in its entire length with a lining more constant Understanding diameter size, which is also not the case with known drilling methods is and what also allows the supply of liquids to a greater depth.
Die Zuführungsleitung 32 und die Ableitung 34 können in dem Bohrloch mit Hilfe geeigneter Führungen, z. B. mit Rollen 38 an einem Federring zentriert werden. Diese Rollen 38 liegen an der Wandung 41 des Bohrloches in einem Bereich an, in welchem sich das Gestein bereits wieder wieder verfestigt hat und trägt zur Positionierung der Zuführungsleitung und der Ableitung innerhalb der Bohrlöcher bei. Durch exzentrische Versetzung oder Verschiebung wird eine Drehung des Bohrkörpers verursacht, während er in das Erdreich vorrückt. Die Positionierung der Leitungen in dem Bohrloch bedingt die Änderung in der Orientierung der Bohrung beim Durchfahren der Strecke zwischen den Formelementen 28 und den Rollen 38. Wenn die Rollen 38 die Rohre an der Stelle positionieren, wo sie sein würden, wenn die Einrichtung zum Bohren um einen bestimmten Winkel um die zentrale vertikale Achse rotiert, dann ist dies der Rotationswinkel der Bohreinrichtung beim Vorrücken um die Distanz von den Rollen 38 bis zu den Formelementen 28. Der Bohrkopf rückt primär aufgrund seines Eigengewichtes vor, so das er sich daher grundsätzlich nach unten bewegt. Wenn die Bohreinrichtung dabei eine Drehbewegung ausführt, folgt sie umso mehr einer vertikalen Richtung. Es ist möglich, die Leitungen in den Bohrlöchern so auszurichten, damit die Bohreinrichtung sich geringfügig in einer Richtung von der Vertikalen weg bewegt, was für spezielle Anwendungsfälle wünschenswert sein kann, In der Regel wird jedoch eine derartige Ausrichtung nicht vorgesehen. Für den Fall, daß sich die Bohreinrichtung beim Drehen aus der vertikalen Bewegungsrichtung heraus verschiebt, ergibt sich jedoch durch die Drehung eine Selbstausrichtung.The supply line 32 and the discharge line 34 can be in the borehole with the help of suitable guides, e.g. B. centered with rollers 38 on a spring ring will. These rollers 38 lie on the wall 41 of the borehole in one area in which the rock is already again solidified again has and contributes to the positioning of the supply line and the discharge line within of the drill holes. Eccentric displacement or displacement creates a rotation of the drill body as it advances into the ground. The positioning of the lines in the borehole causes the change in the orientation of the borehole when traveling through the path between the form elements 28 and the rollers 38. If the rollers 38 position the tubes where they would be when the Device for drilling at a certain angle around the central vertical axis rotates, then this is the angle of rotation of the drilling device when advancing the distance from the rollers 38 to the shaped elements 28. The drill head moves primarily due to its own weight, so that it is therefore basically down emotional. If the drilling device executes a rotary movement, it follows all the more more of a vertical direction. It is possible to put the lines in the boreholes Orientate so that the drilling equipment moves slightly in one direction of moved away from the vertical, which may be desirable for special applications can, however, such an alignment is usually not provided. For the case that the drilling device when rotating from the vertical direction of movement shifts out, however, the rotation results in a self-alignment.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist das Gestein in verschiedenen Zonen der Bohreinrichtung zugeordnet. Die Zone A ist der Bereich, in dem sich die oberen Teile der Bohrlöcher befinden, welche zur Erdoberfläche hin führen, Die Zone B ist der Bereich zwischen den Dichtscheiben 35 und dem oberen Ende des Bohrkörpers, wobei dies den Bereich umfaßt, in dem sich die Steinschmelze langsam verfestigt, um in die Zone A {loerzugehen. Die Zone C umfaßt den größten radialen Bereich, in dem das Gestein sich durch die Einwirkung des Heizelementes 15 im geschmolzenen Zustand befindet und noch keine erstarrten Teile enthält.As can be seen from Figs. 1 and 2, the rock is in different Zones assigned to the drilling equipment. Zone A is the area in which the upper parts of the boreholes that lead to the surface of the earth, the zone B is the area between the sealing washers 35 and the upper end of the drill body, this includes the area in which the molten stone slowly solidifies, to go into zone A {. Zone C comprises the largest radial area in which the rock is melted by the action of the heating element 15 State and does not yet contain any solidified parts.
hält. Die Zone D stellt das feste Gestein unter dem Bohrkörper dar, auf welches das Heizelement 15 einwirkt. Schließlich wird mit den Zonen E der Bereich bezeichnet, in welchem sich festes Gestein durch das Heizelement hindurchverschiebt und im Zustand des Schmelzens ist.holds. Zone D represents the solid rock under the drill body, on which the heating element 15 acts. Finally, with the zones E, the area becomes denotes in which solid rock moves through the heating element and is in the state of melting.
Da die beschriebene Bohreinrichtung gemäß der Erfindung immer von einem flüssigen Bohrschlamm während des Bohrvorgangs durchsetzt wird, ist es möglich, Wärme, welche vom Bohrschlamm absorbiert wird, beim Erreichen der Erdoberfläche zurückzugewinnen. Aus diesem Grund ist in Fig. 1 ein Wärmeaustauscher 45 schematisch angedeutet. Es können natürlich auch andere Systeme vorgesehen sein, um die in dem Bohrschlamm befindliche Wärmeenergie zu nützen. Wenn aus dieser Wärmeenergie elektrische Energie gewonnen wird, kann diese wiederum dazu benutzt werden, um die für den Bohrvorgang benötigte elektrische Energie zu liefern oder teilweise zur Verfügung zit stellen. Es ist durchaus möglich, daß der Bohrvorgang ohne Fremdenergie oder nur mit einem sehr geringen Anteil von Fremdenergie durchgeführt werden kann.Since the drilling device described according to the invention always from is penetrated by a liquid drilling mud during the drilling process, it is possible Heat absorbed by the drilling mud when it reaches the surface of the earth to win back. For this reason, a heat exchanger 45 is schematically shown in FIG. 1 indicated. Of course, other systems can also be provided in order to achieve the To use drilling mud located thermal energy. If from this thermal energy electrical Energy is obtained, this in turn can be used to generate the drilling process to deliver the required electrical energy or to make it available in part. It is quite possible that the drilling process without external energy or only with one very small proportion of external energy can be carried out.
Damit läßt sich die Grenze der Wirtschaftlichkeit bei sehr tiefen Bohrungen in günstigere Bereiche verschieben. Aufgrund des temperaturabhängigen Dichteunterschiedes wird durch die Absorption von Wärme im Bohrschlamm kinetische Energie umgewandelt und kann entsprechend dem Thermosyphon-Effekt, wie er bei der Selbst-Umlaufkühlung bekannt ist, zurückgewonnen werden. Da dieser Effekt eine Eigenzirkulation aufrechterhält, wird wesentlich weniger Pumpleistung benötigt, so daß möglicherweise auf Pumpen ganz verzichtet werden kann und mit Hilfe einer in den Kreislauf eingeschalteten elektrischen Maschine 46 gemäß Fig. 1 aus der gespeicherten kinetischen Energie elektrischeEnergie gewonnen werden kann.This allows the limit of economic efficiency to be very low Move holes to more favorable areas. Due to the temperature dependent Density differences become kinetic due to the absorption of heat in the drilling mud Energy converted and can according to the thermosyphon effect, as it is with the Self-circulation cooling is known to be recovered. Because this effect is self-circulation maintains, significantly less pump power is required, so that possibly pumps can be dispensed with entirely and with the help of one that is switched on in the circuit electrical machine 46 according to FIG. 1 from the stored kinetic energy electrical energy can be obtained.
Wenn der Wenn der Bohrkörper bis auf die gewünschte Tiefe vorgerückt ist, wird die elektrische Energie vom Heizelement abgeschaltet und die Bohreinrichtung an Ort und Stelle belassen. Zweckmäßigerweise werden die elektrischen Zuführungsleitungen jedoch entfernt. Auch der Bohrschlamm kann gewünschtenfalls entfernt werden, und zwar insbesondere mit Hilfe des Thermosyphoneffekts, indem schrittweise eine andere Flüssigkeit, insbesondere Wasser, dem Bohrschlamm beigemischt wird. Die Bohreinrichtung kann für immer in der Tiefe verbleiben und kann auch möglicherweise erneut zu einem späteren Zeitpunkt in Betrieb genommen werden. If the When the drill body is down to the desired When the depth is advanced, the electrical energy from the heating element is turned off and leave the drilling equipment in place. Appropriately, the electrical feed lines removed. The drilling mud can also be used if desired be removed, in particular with the help of the thermosyphon effect by a different liquid, in particular water, is gradually added to the drilling mud will. The drilling equipment can and possibly can remain in the depth forever be put into operation again at a later point in time.
Für diesen Fall müssen die für die Zuführung der elektrischen Energie notwendigen Leitungen wieder mit dem Bohrkörper verbunden werden. Wenn ein Bohrkörper zu einem späteren Zeitpunkt wieder in Betrieb genommen werden soll, muß er beim Abschalten entsprechend präpariert werden. Zu diesem Zweck wird die Vorrückgeschwindigkeit verlangsamt und in die fl üssige Gesteinsschmelze eine Flüssigkeit eingeleitet, die schwerer als die Gesteinsschmelze ist und daher nach und nach diese ersetzt, da die Gesteinsschmelze auf dieser zugeführten Flüssigkeit schwimmt. Diese zugeführte Flüssigkeit darf jedoch nicht erstarren, wenn der Bohrkopf außer Betrieb gesetzt wird und wird so lange zugeführt, bis die gesamte um den Bohrkopf herum befindliche 'Schmelze ersetzt ist.In this case, they must be used for the supply of electrical energy necessary lines are reconnected to the drill body. When a drill body is to be put back into operation at a later date, it must be at Shutdown must be prepared accordingly. For this purpose, the advance speed slowed down and a liquid introduced into the liquid rock melt, which is heavier than the molten rock and therefore gradually replaces it, since the rock melt floats on this supplied liquid. This supplied However, the liquid must not solidify when the drill head is taken out of service is and is fed until all of it is located around the drill head 'Melt is replaced.
Dann wird der Bohrkopf fixiert und außer Betrieb gesetzt. Die schwere Ersatzflüssigkeit wird vorzugsweise sehr langsam zugeführt, undzwar aus folgenden Gründen: 1. Es muß genügend Zeit vorhanden sein, um das geschmolzene Gestein in der davon ausgefüllten Kaverne auszutauschen; 2. durch das Zuführen dieser schweren Flüssigkeit wird das Volumen vergrößert, welches bei der Herstellung der Bohrlöcher anfällt. Deshalb wird die zugeführte Menge der schweren Flüssigkeit so dosiert, daß der Durchmesser der Bohrlöcher unwesentlich geändert wird. Nach einer gewissen Zeit ist dann das gesamte geschmolzene Gestein, welches die Heizdie Heizelemente durchsetzt hat, einschließlich der Zone E ausgetauscht und durch die schwere Flüssigkeit ersetzt. Wenn nun der Bohrkörper außer Betrieb genommen wird, besteht keine Gefahr, daß er durch das Erkalten des umliegenden Gesteines verklemmt und zerdrückt wird. Bei der Wiederinbetriebnahme der Bohreinrichtung zu einem späteren Zeitpunkt werden die elektrischen Zuführungsleitungen wieder angebracht und das Heizelement erneut in Betrieb genommen.Then the drill head is fixed and put out of operation. The heavy one Replacement fluid is preferably supplied very slowly, including one of the following Reasons: 1. There must be enough time to move the molten rock in to exchange the cavern filled in by it; 2. by feeding this heavy Liquid increases the volume that is used in the manufacture of the boreholes accrues. Therefore, the amount of heavy liquid supplied is dosed in such a way that that the diameter of the drill holes is changed insignificantly. After a certain Time is then all of the molten rock, which the Heizdie Heating elements has penetrated, including Zone E and exchanged by the heavy liquid replaced. If the drill body is now taken out of operation, there is no risk of that it is jammed and crushed by the cooling of the surrounding rock. When restarting the drilling equipment at a later point in time reattached the electrical feed lines and reattached the heating element put into operation.
Dabei wird der Bohrkörper nur sehr langsam vorrücken und langsam mit dem Abschmelzen des Gesteins beginnen, wenn sich eventuell noch wieder erstarrtes Gestein vor dem Bohrkörper oder im Kanal 23 befindet, das zunächst geschmolzen werden muß. D:e schwere Flüssigkeit wird schrittweise über eine gewisse Zeitdauer hin verbraucht, wobei sie sich an das Bohrloch anlegen kann und auch zum Teil mit dem Gestein vermischt. Wenn sie schließlich verbraucht ist, kann der Bohrkörper ohne Behinderung irn normalen Bohrbetrieb vorrücken. Die elektrischen Zuführungsleitungen können als Hohlleiter ausgebildet sein und sowohl zum Zuführen der schweren Flüssigkeit als auch zum Abführen derselben dienen, wenn die Bohreinrichtung wieder in Betrieb genommen wird.The drill body will only advance very slowly and slowly with it begin to melt the rock, if anything is still solidified Rock is located in front of the drill body or in the channel 23, which are first melted got to. The heavy liquid is gradually consumed over a period of time, where it can lay against the borehole and also partially mixed with the rock. When it is finally used up, the drill body can operate normally without hindrance Advance drilling operation. The electrical supply lines can be used as waveguides be designed and both for supplying the heavy liquid and for discharging serve the same when the drilling equipment is put back into operation.
Wenn diese elektrischen Zuführungsleitungen bis in den unteren Bereich der die Flüssigkeit aufnehmenden Kaverne verlaufen, kann die schwere Flüssigkeit bei der Wiederinbetriebnahme der Bohreinrichtung verhältnismäßig rasch entfernt werden.When these electrical feed lines down to the bottom the cavern that absorbs the liquid can run through the heavy liquid removed relatively quickly when the drilling equipment is started up again will.
Die für die Bohrung benötigte Energie kann von einem Hochfrequenzgenerator an der Erdoberfläche erzeugt werden und wird vorzugsweise mit Leitungen übertragen, wie sie für eine Hochfrequenzübertragung üblich sind. Diese Leitung widersteht dem Wärmewiderstand, dem hohen Druck sowie der Korrosion und hat ein spezifisches Gewicht, das etwa dem des Bohrschlammes entspricht, so daß sie gewichtsmäßig entlastet ist. Der Vorteil des Hochfrequenzstromes besteht darin, daß der Strom aufgrund des Skin-Effektes an der Oberfläche des Heizelementes elementes 15 fließt. Durch diesen Effekt wird der Widerstand des Heizelementes erhöht und die Möglichkeit geboten, höhrere Spannungen bei niederen Strömen in der Übertragungsleitung zu benutzen. Damit kann das Heizelement auch mehr bezüglich der Festigkeit und der Heizqualitäten und weniger bezüglich des elektrischen Widerstandes ausgelegt werden. Es ist jedoch wahrscheinlich, daß das Heizelement aus einem guten elektrischen Leiter hergestellt ist. Die Leitung dem Heizelement kann auch anstelle eines Kabels als Wellenleiter ausgeführt sein, wenn sehr hohe Frequenzen Verwendung finden.The energy required for drilling can be obtained from a high-frequency generator are generated on the earth's surface and are preferably transmitted by cables, as they are usual for high frequency transmission. This line resists that Thermal resistance, high pressure and corrosion and has a specific weight, which corresponds approximately to that of the drilling mud, so that it is relieved of weight. The advantage of the high-frequency current is that the current is due to the skin effect on the surface of the heating element element 15 flows. By this effect increases the resistance of the heating element and offers the possibility of to use higher voltages at lower currents in the transmission line. This means that the heating element can also do more in terms of strength and heating quality and less with regard to electrical resistance. However, it is likely that the heating element was made from a good electrical conductor is. The line to the heating element can also be used as a waveguide instead of a cable be carried out if very high frequencies are used.
Obwohl das Bohrverfahren ohne die Erzeugung unerwünschter Brüche oder hoher thermischer Spannungen im Gestein durchgeführt werden kann, ist es wünschenswert, das abwärts verlaufende Bohrloch während des Bohrvorganges derart zu präparieren, daß es später das Entstehen von Brüchen begünstigt. Nach dem Bohrvorgang werden mit Hilfe eines speziellen Verfahrens an bestimmten Stellen in bestimmter Weise orientierte Brüche im Gestein angebracht. Sowohl am Heizelement 15 als auch an den Formelementen 28 können Vorrichtungen vorgesehen sein, mit deren Hilfe ins Gestein eine oder mehrere Vertiefungen eingeschnitten wird, während sich der Bohrkörper in die Tiefe senkt. Damit ist es möglich, über die gesamte Länge des Bohrloches in der Wand eine Ausnehmung anzubringen. Die mit dem Heizelement verbundenen Einrichtungen sind so angebracht, daß die größte thermische Spannung im Gestein direkt vor der Stelle, an welcher die Ausnehmung angebracht wird, entsteht, um damit das spätere Brechen des Gesteines zu begünstigen. Die Ausnehmung hat vorzugsweise V-Form. In Fig. 3 ist an dem Heizelement 115 ein Vorsprung 116 dargestellt, mit dem eine V-förmige Ausnehmung in die Wandung der die Gesteinsschmelze aufnehmenden Kaverne eingeschnitten werden kann. Es wird bevorzugt, daß sich der Bohrkörper dreht, wenn er in das Gestein vorrückt. In diesem diesem Fall werden durch das spätere Brechen des Gesteins Oberflächen erzeugt, die Ähnlichkeit mit Schraubenflächen haben, was bestimmte nachfolgend zu beschreibende Vorteile hat. Es können auch Vorrichtungen vorhanden sein, um die Einstellung der Rollen zu steuern, damit die Drehgeschwindigkeit des Bohrkörpers beim Vorrücken einge -stellt werden kann.Although the drilling process without creating undesirable fractures or high thermal stresses can be carried out in the rock, it is desirable to prepare the downwardly running borehole during the drilling process in such a way that that it favors the formation of fractures later. After the drilling process will be with the help of a special procedure in certain places in a certain way oriented fractures attached in the rock. Both the heating element 15 and the Form elements 28 devices can be provided with the help of which into the rock one or more indentations is cut while the drill body is moving lowers in depth. This makes it possible over the entire length of the borehole to make a recess in the wall. The devices connected to the heating element are placed in such a way that the greatest thermal stress in the rock is directly in front of the Place at which the recess is made, so that the later To favor breaking the rock. The recess is preferably V-shaped. In Fig. 3 shows a projection 116 on the heating element 115, with which a V-shaped Cut into the wall of the cavern receiving the molten rock can be. It is preferred that the drill body rotate as it enters the rock advances. In this this case will be due to the later breaking of the rock produces surfaces that resemble helical surfaces, what has certain advantages to be described below. There can also be devices be in place to control the setting of the rollers to allow the speed of rotation of the drill body can be adjusted while advancing.
Die Ausnehmungen und die konzentrierte thermische Spannung im Bohrloch, welche während des Bohrvorgangs erzeugt werden, dienen dazu, später mit Hilfe hydraulischer Maßnahmen die gewünschten Brüche anzubringen. Die Brüche beginnen in der Ausnehmung und erst recken sich radial nach außen in das Gestein. Es ist auch möglich, das Moment des fließenden Bohrschlammes zur Erzeugung des hydraulischen Druckes auszunützen, indem eine Vorrichtung 80 gemäß Fig. 8 in das die Abwärtsströmung aufrehmende Bohrloch eingebracht wird, um das Bohrloch zu schließen und den Flüssigkeitsstrom mit schockartigen Stößen zu beaufschlagen. Für den Fall, daß sich die Bohrlöcher bis in große Tiefen erstrecken, trägt das Moment des gesamten Flüssigkeitsvolumens über einer solchen Vorrichtung 80 zu der Vergrößerung des Druckes bei, der auf diese Weise in großen Tiefen größer wird, als dies mit herkömmlichen hydraulischen Methoden der Fall ist, die zu einer gleichen Vergrößerung des Druckes in allen Tiefen beitragen.The recesses and the concentrated thermal stress in the borehole, which are generated during the drilling process, are used later with the help of hydraulic Measures to apply the desired breaks. The breaks start in the recess and only extend radially outwards into the rock. It is also possible that To use the moment of the flowing drilling mud to generate the hydraulic pressure, by inserting a device 80 as shown in FIG. 8 into the wellbore developing the downward flow is introduced to close the borehole and the fluid flow with shock-like To apply shocks. In the event that the boreholes extend to great depths extend, carries the moment of the entire volume of liquid above such Device 80 contributes to the increase in pressure, which in this way in large Depth becomes greater than is the case with conventional hydraulic methods, which contribute to an equal increase in pressure in all depths.
Die Vorrichtung 80 zum Einleiten eines hydraulischen Drucks und zum Erzeugen bzw. Vergrößern von Brüchen ist in Fig. 8 dargestellt und besteht aus einem oberen Teil 81 und einem unteren Teil82, die gegeneinander verdrehbar sind, wobei sich eine Schraube 84 längs einer Gewindespindel 83 verschiebt. Die Gewindespindel 83 wird mit Hilfe eines Motors 85 angetrieben. Die beiden Teile 81 und 82 sind kolbenartig ineinander verschiebbar und haben eine zylindrische Abdichtung im Bereich 86« wobei in diesem Bereich auch Kolbenringe vorgesehen sein können Ein Ring- Ein Ringschlauch 87, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, liegt sowohl am oberen Teil 81 im Bereich 88 als auch am unteren Teil 82 im Bereich 89 an. Wenn die beiden Teile aufeinander zu verschoben werden, wird der Ringsciauch nach außen gedrückt und legt sich an die Wände des Bohrloches an. Damit wird gleichzeitig eine Abdichtung auf der Außenseite der Vorrichtung 80 gegenüber dem Bohrloch bewirkt. Beim weiteren Zusammenbringen der beiden Teile 81 und 82 wird ein von einem Ventilkolben 91 und einem Ventilsitz 92 gebildetes Ventil langsam geschlossen.The device 80 for introducing a hydraulic pressure and for The creation or enlargement of fractions is shown in FIG. 8 and consists of one upper part 81 and a lower part 82, which are rotatable against each other, wherein a screw 84 moves along a threaded spindle 83. The threaded spindle 83 is driven with the aid of a motor 85. The two parts 81 and 82 are piston-like slidable into one another and have a cylindrical seal in the area 86 "where piston rings can also be provided in this area. A Ring tube 87, which is filled with a liquid, lies both on the upper part 81 in the area 88 as well as on the lower part 82 in the area 89. When the two parts are shifted towards each other, the ringscia is also pushed outwards and lays adhere to the walls of the borehole. This creates a seal at the same time the outside of the device 80 opposite the borehole. With further Bringing the two parts 81 and 82 together is carried out by a valve piston 91 and a valve seat 92 formed valve slowly closed.
Wenn der Ventilkolben auf dem Ventilsitz aufliegt, kann keine Flüssigkeit durch das Ventil strömen. Die Hydraulikfiüssigkeft fließt durch Öffnungen im oberen Teil 81 und unteren Teil 82 entsprechend den Pfeilen in Fig. 8. Der Motor 85 wird derart gesteuert, daß eine gewünschte Geschwindigkeitsverminderung für die Strömung beibehalten wird und damit eine Druckerhöhung durch die Geschwindigkeitsverringerung zur Bruchbildung beiträgt.When the valve piston rests on the valve seat, no liquid can flow flow through the valve. The hydraulic fluid flows through openings in the upper Part 81 and lower part 82 according to the arrows in Fig. 8. The motor 85 is controlled so that a desired reduction in velocity for the flow is maintained and thus an increase in pressure due to the reduction in speed contributes to fracture formation.
Die gewünschten Brüche können auch mit herkömmlichen Mitteln erreicht werden (US-PS 3 303 883, 3 050 119, 3 018 095 und 2 368 424). Dabei können die Brüche auch bevor oder nachdem der B.ohrvorgang stattfindet angebracht werden.The desired breaks can also be achieved by conventional means (U.S. Patents 3,303,883, 3,050,119, 3,018,095, and 2,368,424). In doing so, the breaks can also be attached before or after the B.
Ein weiterer wichtiger Schritt ist, in den Raum zwischen den Brüchen horizontal unterteilendes Material einzubringen. Dieses Material setztsich fest und unterteilt das Volumen innerhalb der Brüche in einzelne Zellen 62, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist. In den einzelnen Zellen entstehen Konvektionsströme, da die Flüssigkeit im Bereich des Bohrloches kühler ist, womit es möglich wird, Wärme energie aus den tieferliegenden Bereichen der Brüche zu entnehmen und abzuführen.Another important step is in the space between the breaks to bring in horizontally dividing material. This material sets itself and divides the volume within the fractures into individual cells 62, like this is indicated in FIG. Convection currents arise in the individual cells because the liquid in the area of the borehole is cooler, which makes it possible to heat extract and dissipate energy from the deeper areas of the fractures.
Wenn die Brüche gegen das Bohrloch hin offen sind, vermischt sich die Flüssigkeit im Bohrloc h mit der Flüssigkeit in den Brüchen und trägt zur trägt zur erleichterten Wärmeabfuhr bei. Die Konvektionsströme entstehen unabhängig davon, ob das Bohrloch ausgekleidet ist oder nicht. Eine solche w:irmeleitende Auskleidung des Bohrloches ist in Fig. 1 mit den Bezugszeichen 47 gestrichelt angedeutet. In dem aufsteigenden Bohrloch ist eine wärmeisolierende Ausgleitung vorgesehen, wie dies durch das Bezugszeichen 48 gestrichelt angedeutet ist.When the fractures are open towards the borehole, it mixes the fluid in the Bohrloc h with the fluid in the fractures and contributes to wearing to facilitate heat dissipation. The convection currents arise regardless of whether the borehole is lined or not. Such a heat-conducting lining of the borehole is indicated by dashed lines in FIG. 1 with the reference numeral 47. In the ascending borehole is provided with a heat-insulating slide, such as this is indicated by the reference numeral 48 in dashed lines.
Durch diese einerseits wärmeleitende und andererseits wärmeisolierende Ausgleitung wird die Wärmeübertragung besonders wirtschaftlich.By this on the one hand thermally conductive and on the other hand thermally insulating The transfer of heat becomes particularly economical.
Es sei bemerkt, daß die Brüche so angebracht sind, daß keine Strömungsbrücken zwischen den beiden Bohrlöchern entstehen und die Strömung durch das Erdreich längs den Bohrlöchern erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, das Brechen des Gesteines während oder alternierend mit dem Bohrprozeß durchzuführen, ohne daß dadurch das Entfernen des Gesteins mit Hilfe des Bohrschlammes beeinträchtig t wird. Die durch die Bohrlöcher fließende Strömung sammelt die Wärme entweder durch Konvektion, durch Leitung oder durch Vermischen der Flüssigkeit im Bohrloch mit der Flüssigkeit in Zellen und wird zur Erdoberfläche gebracht, um dort in gewünschter Weise ausgenutzt zu werden und ferner um zu dem Thermosyphoneffekt in der Strömung beizutragen, der, wie bereits erwähnt, zur Energie ausnutzung herangezogen werden kann.It should be noted that the breaks are positioned so that there are no flow bridges arise between the two boreholes and the flow through the earth is longitudinal the boreholes takes place. In this way it is possible to break the rock to be carried out during or alternating with the drilling process without the Removal of the rock with the aid of the drilling mud is impaired. By The flow flowing through the boreholes collects the heat either by convection, through Conduction or by mixing the fluid in the borehole with the fluid in Cells and is brought to the surface of the earth in order to be exploited there in the desired manner and also to contribute to the thermosyphon effect in the flow, which, as already mentioned, can be used to utilize energy.
Eine bevorzugte Form der Brüche sind schraubenförmig verlaufende Bruchflächen, und zwar aus einer Vielzahl von Gründen. Zunächst läßt sich die Wärme in verdreht verlaufenden Bohrlöchern leichter von allen Seiten sammeln, da die Wärmeabfuhr nicht nach einer Seite bevorzugt stattfindet. Ferner haben schraubenförmig verlaufende Brüche die Eigenschaft, vertikal verlaufende Brüche in wichtiger Weise zu begünstigen. Schraubenförmig verlaufende Oberflächen sind solche, welche durch eine Linie erzeugt werden, die senkrecht von einer Achse ausgeht ausgeht, um welche sich die Linie mit konstanter Geschwindigkeit beim Verschieben längs der Achse dreht. Die dabei überstrichene Fläche ist in unmittelbarer Nähe der Achse nahezu vertikal verlaufend und nimmt mit zunehmendem Abstand von der Achse einen zunehmend horizontalen Verlauf. Der vertikale Abstand zwischen Bereichen der sich ergebenden Fläche ist derselbe in verschiedenen Abständen von der Achse und,wenn die schraubenförmig verlaufende Fläche eine volle Umdrehung durchlaufen hat bei einer Achsenlänge von z. B. etwa 60 m, beträgt der vertikale Abstand zwischen zugeordneten Bereichen der schraubenförmigen Fläche ebenfalls etwa 60 m. Das bedeutet, daß alle Punkte zwischen diesen Flächen in einer Entfernung von etwa 30 m von einer Fläche liegen, unabhängig vom Radius der Fläche. Beim Gewinnen geothermischer Wärme wird aufgrund der Wärmeleitung im Gestein die Wärme am langsamsten abgeführt. Dabei ist der Abstand der Punkte innerhalb des Gesteins von welchem die Wärme abgeführt wird, sehr wichtig für den gewonnenen Wärmeanteil. Vertikale Brüche, die nicht schraubenförmig verlaufen, divergieren jedoch voneinander proportional zum Abstand von der Bohrlochachse, woraus sich der wesentliche Unterschied ergibt, der zur Bevorzugung schraubenförmig verlaufender Brüche führt.A preferred form of the fracture are helical fracture surfaces, for a variety of reasons. First of all, the heat can be twisted in It is easier to collect running boreholes from all sides, since the heat dissipation is not takes place preferentially to one side. Also have helical Breaks the property of promoting vertical breaks in an important way. Helical surfaces are those created by a line that is perpendicular to an axis goes out to which the line rotates at constant speed when moving along the axis. The area swept over is almost vertical in the immediate vicinity of the axis running and becomes increasingly horizontal with increasing distance from the axis Course. The vertical distance between areas of the resulting surface is the same at different distances from the axis and if the helical one Surface has passed through a full revolution with an axis length of z. B. about 60 m, the vertical distance between associated areas of the helical Area also about 60 m, which means that all points between these areas at a distance of about 30 m from a surface, regardless of the radius the area. When generating geothermal heat, due to the heat conduction in the Rock dissipates heat the slowest. The distance between the points is within of the rock from which the heat is dissipated, very important for the extracted Heat share. Vertical breaks that are not helical will diverge but proportional to the distance from the borehole axis from which the The essential difference is that of the helical one in preference Breaks leads.
Das Abkühlen des Gesteins im Bereich der Brüche verursacht ein Schrumpfen. Dieser Prozeß erstreckt sich über lange Zeiträume und über einen großen Änderungsbereich der Temperatur, bis schließlich ein großer Teil des Gesteinsvolumens wesentlich kleinere Abmessungen hat. Damit trägt der Prozeß zur Vergrößerung der Brüche und des in den Brüchen vorhandenen Volumens bei. Das Bruchvolumen, das in großen Tiefen erzeugt wird, repräsentiert wenigstens den Arbeitsanteil, der benötigt wird, um ein gleiches Gesteinsvolumen zur Oberfläche zu bringen, und repräsentiert im Höchstfall den beträchtlichen Arbeitsaufwand gegenüber elastischen Kräften, welche sich einer Verformung formung des Gesteins entgegenstellen. Wenn jedoch die Volumenvergrößerung die Folge eines Schrumpfens des Gesteines ist, wird hierfür keine spezielle Arbeit erforderlich und daher ergibt sich dies besonders wirtschaftlich. Durch das Schrumpfen können auch Brüche in allen Richtungen im Gestein erzeugt werden. Das Abstützen der Brüche, um sie offen zu halten, sollte wiederholt erfolgen, was dazu beiträgt, daß das Absetzen des Gesteins beim kontinuierlichen Entnehmen geothermischer Energie verringert wird.The cooling of the rock in the area of the fractures causes it to shrink. This process extends over long periods of time and over a wide range of changes the temperature, until finally a large part of the rock volume is essential has smaller dimensions. Thus, the process contributes to the enlargement of the fractures and of the volume present in the fractures. The fracture volume that is at great depths is generated, represents at least the amount of work that is required to to bring an equal volume of rock to the surface, and represents at most the considerable amount of work compared to elastic forces, which one deformation oppose the formation of the rock. However, if the Volume enlargement is the consequence of a shrinkage of the rock, is for this no special work is required and therefore it is particularly economical. The shrinkage can also cause fractures in all directions in the rock. Propping up the fractures to keep them open should be done repeatedly, what contributes to the settling of the rock during the continuous removal of geothermal Energy is decreased.
Eine modifizierte Einrichtung zum Bohren und zur Wärmerückgewinnung gemäß der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das Heizelement 215 in einem Abstand von der Öffnung 220 im Bohrkörper 212 gehalten und unterteilt damit nicht automatisch die Gesteinsschmelze in einen äußeren und einen inneren Strömungsbereich.A modified device for drilling and heat recovery according to the invention is shown in FIG. In this embodiment, the Heating element 215 held at a distance from the opening 220 in the drill body 212 and thus does not automatically subdivide the molten rock into an outer and an inner flow area.
Vielmehr fließt die Gesteinss chmelze aufgrund des Druckunterschiedes zwischen der Gesteinsschmelze und dem Bohrschlamm durch den Kanal 223. Wenn überschüssiges geschmolzenes Gestein durch den Kanal 223 und die Öffnung 221 in den durch die Leitungen 229 und 234 fließenden Bohrschlamm fließt, muß der Druck im geschmolzenen Gestein größer als der Druck im Bohrschlamm sein. In diesem Fall wird sich kein Gleichgewicht zwischen dem geschmolzenen Gestein und dem Bohrschlamm in den Bohrlöchern einstellen. Das Heizelement 215 wird von starren oder auch nachgiebigen Stäben 203 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 bzw.Rather, the molten rock flows due to the pressure difference between the molten rock and the drilling mud through channel 223. If excess molten rock through channel 223 and opening 221 in the through conduits 229 and 234 flowing drilling mud flows, the pressure in the molten rock must greater than the pressure in the drilling mud. In this case there will be no balance between the molten rock and the drilling mud in the boreholes. The heating element 215 is made up of rigid or flexible rods 203 in the embodiment according to FIG. 5 or
starren Stäben 303, die an Vorspannfedern 308 anliegen, bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 gehaltert. Damit ist es möglich, daß sich das Heizelement 215 vor dem Bohrkörper 212 auf und ab bewegt. Die Bohreinrichtung rückt grundsätzlich. nicht vor aufgrund ihres Eigengewichtes, wie dies bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Fall sein kann, sondern wird mit Hilfe mechanischer, nicht dargestellter Einrichtungen verschoben, die dafür die dafür sorgen, daß sich die Bohreinrichtung mit einer stetigen Geschwindigkeit verschiebt, welche nur geringfügig in Abhängigkeit von der Entfernung des Heizelementes 215 vom Bohrkörper 212 variabel ist. Zu diesem Zweck sind nicht dargestellte Abtasteinrichtungen vorgesehen, die diesen Abstand des Heizelementes 215 vom Bohrkörper 212 ermitteln, um in Abhängigkeit von diesen Werten die Vorschubgeschwindigkeit zu steuern. Die Formelemente 228 gemäß Fig. 5 und 7 sind vorzugsweise zylindrisch und aus sich überlappenden nachgiebigen Elementen hergestellt, die aus einem nicht haftenden Material hergestellt sind. Die Elemente umgeben Federelemente 240, die zwischen den Leitungen 229 und 234 und den Formelementen 228 angeordnet sind.rigid rods 303, which bear against biasing springs 308, in the embodiment according to FIG. 6 supported. This makes it possible that the heating element 215 before Drill body 212 moved up and down. The drilling device is always moving. not due to their own weight, as is the case with the embodiment according to FIG. 1 may be the case, but is done with the help of mechanical, not shown devices postponed that for that which ensure that the drilling equipment shifts at a constant speed, which is only slightly dependent of the distance of the heating element 215 from the drill body 212 is variable. To this Purpose, not shown scanning devices are provided that this distance of the heating element 215 from the drill body 212 to determine as a function of these Values to control the feed rate. The shaped elements 228 according to FIG. 5 and 7 are preferably cylindrical and made up of overlapping resilient elements made of a non-stick material. The Elements surround spring elements 240, which are between the lines 229 and 234 and the shaped elements 228 are arranged.
Es können auch Federelemente 241 vorgesehen sein, die innerhalb der Formelemente 228 angeordnet sind. Die Federelemente 240 und 241 liegen gegen die zylindrischen Formelemente 228 an und verhindern ein Zusammendrücken. Dabei üben sie eine Kraft aus, um die Formelemente 228 in ihrer Arbeitsposition zu halten. Ein überschüssiger Druck in der Schmelze des Gesteins wird durch die Feder aufgenommen. Das erstarrende Gestein erfährt durch die Formelemente 228 eine Formgebung.There can also be provided spring elements 241 that are within the Form elements 228 are arranged. The spring elements 240 and 241 lie against the cylindrical shaped elements 228 and prevent compression. Practice doing this they exert a force to hold the form elements 228 in their working position. Excess pressure in the rock melt is absorbed by the spring. The solidifying rock is shaped by the shaped elements 228.
Wenn die Bohreinrichtung über den Bereich hinaus vorgerückt ist, an welchem die Wände der Bohrlöcher verfestigt sind, haben diese Wände eine ausreichend hohe Festigkeit, um dem Differenzdruck standzuhalten, der sich zwischen dem geschmolzenen Gestein und dem Bohrschlamm im Bohrloch einstellt. Ein Überdruck im geschmolzenen Gestein ergibt sich, wenn immer das Volumen der Steinschmelze über den Wert hinaus sich vergrößert, der benötigt wird, um die Bohrlöcher zu schaffen, jedoch reicht dieser Überdruck aus, um überschüssiges Gestein zu entfernen.When the drilling rig is advanced beyond the range, on which the walls of the boreholes are solidified, these walls have a sufficient one high strength to withstand the differential pressure that develops between the molten Sets the rock and the drilling mud in the borehole. An overpressure in the melted Rock arises whenever the volume of the molten stone exceeds the value increases, which is required to create the boreholes, but is sufficient this overpressure is used to remove excess rock.
Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Bohreinrichtungen haben sowohl Vorteile als auch Nachteile im Vergleich mit der Bohreinrichtung gemäß Fig. 1 Fig. 1. Die Nachteile bestehen darin, daß der Bohrkörper mit Hilfe mechanischer Mittel verschoben werden muß, wobei der Vorschub separat zu steuern ist. Ferner nützen sich die Formelemente ab. Außerdem dient die Vorschubgeschwindigkeit nicht der Festlegung der Hitze im Gestein auf einen gewünschten Temperaturbereich über dem Schmelzpunkt. Ferner müssen die Kühleinrichtungen in der Lage sein, die Formung des Bohrlochs aus dem Gestein bei einem größeren Temperaturbereich zu ermöglichen. Schließlich muß eine Vorkehrung getroffen werden, um die Vorrückgeschwindigkeit des Bohrkörpers in Abhängigkeit von dessen Entfernung zu den Heizelementen einzustellen. Im allgemeinen gilt, daß diese modifizierte Form der Bohreinrichtung aufwendiger und störanfälliger ist. Jedoch können die Vorteile diese Nachteile überwiegen. Ein großer Vorteil besteht darin, daß der Bohrkörper auch Gestein unterschiedlicher Porosität verarbeiten kann, wobei sich die Menge des zu entfernenden Gesteins in Abhängigkeit von der Porosität ändert. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird ein konstanter Bruchteil des Gesteins entfernt, womit dieses sehr gut sowohl in massivem Gestein als auch in Gestein mit einer gewissen Porosität einsetzbar ist. Jedoch bei sehr porösem Gestein wird zuviel Gestein entfernt, so daß keine gut ausgebildeten Bohrlöcher entstehen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 wird nur der Anteil des Gesteins entfernt, der über die zur Ausbildung der Bohrlöcher benötigte Menge hinaus anfällt, unabhängig von der Porosität des Gesteins. Es gibt genügend Gebiete in der Welt, für die eine leichte Zugänglichkeit zum massiven Basisgestein besteht, um den Weltbedarf der Energie zu decken. Daher ist die modifizierte Ausführungsform der Erfindung nicht bevorzugt, jedoch kann sie bei der Erstellung geothermischer Energiequellen besonders vorteilhaft sein, wenn die Gesteinsformation entsprechend ausgebildet ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine geothermische Energiequelle in der in der Nähe von geballtem Verbrauch erschlossen werden soll rund sich in diesem Bereich eine weniger günstigere Gesteinsformation befindet.The drilling devices shown in Figs. 5 and 6 have both Advantages and disadvantages in comparison with the drilling device according to FIG. 1 Fig. 1. The disadvantages are that the drill body with the help of mechanical means must be moved, the feed is to be controlled separately. Also useful the form elements. In addition, the feed rate is not used as a definition the heat in the rock to a desired temperature range above the melting point. Furthermore, the cooling devices must be able to shape the borehole from the rock at a wider temperature range. In the end A precaution must be taken to reduce the rate of advance of the drill body depending on its distance from the heating elements. In general it is true that this modified form of the drilling device is more complex and more prone to failure is. However, the advantages can outweigh these disadvantages. There is a great advantage in that the drill body can also process rocks of different porosity, whereby the amount of rock to be removed depends on the porosity changes. In the embodiment according to FIG. 1, a constant fraction of the rock is used removed, making this very good both in solid rock and in rock with a certain porosity can be used. However, if the rock is very porous, it becomes too much Rock removed so that no well-formed boreholes are created. In the embodiment According to FIG. 5, only that portion of the rock is removed that is above the training of the boreholes, regardless of the porosity of the Rock. There are enough areas in the world for which there is easy accessibility to the massive base rock to meet the world's energy needs. Therefore the modified embodiment of the invention is not preferred, but may they are particularly advantageous in the creation of geothermal energy sources, if the rock formation is designed accordingly. This is especially true the case when there is a geothermal energy source in the near from concentrated consumption is to be tapped around in this area a less favorable rock formation is located.
Es ist ohne weiteres möglich, durch Modifikation eine Bohreinrichtung zu schaffen, die sowohl Merkmale der Ausführungsform gemäß Fig. 1 als auch der Ausführungsform gemäß Fig. 5 in sich vereinigt. So kann z. B. ein starres Heizelement mit der Öffnung eines Bohrkörpers verbunden sein, der selbst beim Vorschub durch Federkraft eine auf und ab gehende Bewegung ausführen kann, so daß ein konstanter Bruchteil des Gesteins entfernt wird und mit Hilfe von Abtasteinrichtungen das Gewicht des Bohrkörpers eingestellt wird, wenn die Heizelemente zu nahe kommen.It is easily possible to modify a drilling device to create the features of both the embodiment of FIG. 1 and the embodiment according to FIG. 5 combined. So z. B. a rigid heating element with the opening be connected to a drill body, which even when fed by spring force a up and down movement so that a constant fraction of the Rock is removed and with the help of scanning devices the weight of the drill body is set when the heating elements come too close.
Im übrigen kann eine solche Ausgestaltung wie die Ausführungsform gemaß Fig. 1 arbeiten. Es ist auch möglich, eine Bohreinrichtung zu schaffen» welche, wie in Fig. 6, von der Ausführungsform gemäß Fig. 5 auf die Ausführungsform gemäß Fig. 1 veränderbar ist. Bei dieser Ausführungsform umschließen zylindrische Formelemente 228 die umlaufenden Bünde 25 gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1. Es können auch Einrichtungen vorgesehen sein, die die Formelemente 228 von der Bohreinrichtung ablösen, so daß diese im Bohrloch an bestimmten Stellen zurückbleiben und nur noch der umlaufende Bund 25 allein zur Formgebung benutzt würde.Otherwise, such a configuration as the embodiment work according to Fig. 1. It is also possible to create a drilling device »which, as in FIG. 6, from the embodiment according to FIG. 5 to the embodiment according to FIG Fig. 1 is changeable. In this embodiment, cylindrical shaped elements enclose 228 the circumferential collars 25 according to the embodiment of FIG. 1. It can also Means may be provided that the shaped elements 228 from the drilling device peel off, so that they remain in the borehole at certain points and only the circumferential collar 25 would be used solely for shaping.
Diese Ausführungsform könnte dazu dienen, daß die Ablösung in Abhängigkeit von der Entfernung des Heizelementes 215 vom Bohrkörper 212 stattfindet, z. B. in Abhängigkeit von der Vorspannung der Federn 318 in Verbindung mit den Stäben 303. Eine solche Änderung der Bohreinrichtung würde vorzugsweise dann stattfinden, wenn bei einer natürlichen Schichtung des Gesteins das poröse Gestein über dem massiven Gestein liegt und damit im Betrieb das Heizelement 215 weiter vom Bohrkörper entfernt ist. Sobald die Bohreinrichtung das massive Gestein erreicht» werden die Federn 318 zusammengedrückt und der Abstand zum Bohrkörper verringert, was die Ablösung der Formelemente 228 mit sich bringen würde.This embodiment could serve to make the detachment dependent takes place from the removal of the heating element 215 from the drill body 212, e.g. Am Dependence on the preload of the springs 318 in connection with the rods 303. Such a change in the drilling device would preferably take place when with a natural stratification of the rock, the porous rock over the massive Rock lies and thus the heating element 215 is further away from the drill body during operation is. As soon as the drilling equipment reaches the massive rock »the springs 318 compressed and the distance to the drill body reduced, which the detachment the form elements 228 would bring with it.
Aus dem Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß eine große Vielzahl von Variationsmöglichkeiten bei der Anwendung der Erfindung gegeben ist. So können z. B. die Form der Heizelemente, des Bohrkörpers und der Form elemente geändert werden, um sie an spezielle Einsatzbedingungen und sich natürlich ändernde Gesteinsformationen anzupassen. Die vorliegende Bohreinrichtung kann auch ohne Schwierigkeiten weiter ausgebaut werden, um drei oder mehr Bohrlöcher gleichzeitig herzustellen, indem mehrere Leitungen am Bohrkörper befestigt werden und jede Leitung mit den notwendigen Formelementen zur Ausbildung der Bohrlöcher versehen ist. In einem solchen Fall kann die zirkulierende Flüssigkeit bzw. der zirkulierende Bohrschlamm durch zwei oder mehrere Bohrlöcher zirkulieren und dadurch unterschiedliche Abkühlbereiche geschaffen werden, indem entsprechende Leitungen im Bohrkörper miteinander verbunden werden. Es ist auch offensichtlich, daß der Strömungsfluß der Gesteinsschmelze durch das Innere des Bohrkörpers beim Einführen in den Bohrschlamm mit Hilfe von Pumpen unterstützt werden kann, wobei z. B. für die Kanalwände ein flexibles Material Verwendung finden kann und peristaltisch angreifende Kräfte zur Anwendung kommen, um die Steinschmelze durch den Kanal zu drücken. Auch kann man mit Hilfe von Abtasteinrichtungen, die in einem Bereich angesetzt werden, wo das Bohrloch gebildet wird, die Menge des Gesteins messen, die zur Ausbildung des Bohrloches zur Verfügung steht, um mit Hilfe der voraus stehend genannten Pumpen die Gesteinsschmelze durch den Kanal 23 mehr oder weniger rasch zu entfernen. Die vorliegende Erfindung kann auch mit herkömmlichen Bohreinrichtungen gekoppelt werden» indem zum Beispiel zunächst in herkömmlicher Weise von der Erdoberfläche aus ein Bohrloch bis zu der Gesteinsformation vorgetrieben wird, an der die Bohreinrichtung gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft einzusetzen ist. Das Verfahren gemäß der Erfindung und die Einrichtungen sind auch zum Anbohren bohren von anderen geologischen Formationen als Gestein geeignet, insbesondere zum Anbohren von Eis. Für all die voraus stehend erwähnten Einsatzarten kann ein Verfahren zur Gewinnung geothermischer Energie und zur Rückgewinnung von Verlustwärme beim Bohren Verwendung finden, unabhängig davon, ob nur ein Bohrloch oder zwei und mehr Bohrlöcher vorgetrieben werden (siehe US-PS 3 396 806). From the From the foregoing it follows that a given a large number of possible variations in the application of the invention is. So z. B. the shape of the heating elements, the drill body and the shape elements can be changed to suit specific conditions of use and of course changing Adapt rock formations. The present drilling device can also without difficulty be expanded further in order to produce three or more boreholes at the same time, by attaching several lines to the drill body and connecting each line to the necessary form elements for forming the drill holes is provided. In such a In this case, the circulating fluid or the circulating drilling mud can through two or more boreholes circulate and thereby different cooling areas be created by connecting corresponding lines in the drill body will. It is also evident that the flow of molten rock flows through it the inside of the drill body when it is introduced into the drilling mud with the aid of pumps can be supported, with z. B. use a flexible material for the channel walls can find and peristaltic attacking forces are used to melt the stone to push through the channel. You can also with the help of scanning devices that be set in an area where the borehole will be formed, the amount of Measure rock that is available to help with the formation of the borehole the aforementioned pumps the rock melt through the channel 23 more or less quickly to remove. The present invention can also be used with conventional Drilling devices are coupled »by, for example, initially in conventional Way from the surface of the earth a borehole was driven up to the rock formation is to use on which the drilling device according to the invention is particularly advantageous is. The method according to the invention and the devices are also for tapping drill suitable for geological formations other than rock, especially for drilling of ice. For all of the above-mentioned types of use, a method for Extraction of geothermal energy and for the recovery of waste heat during drilling Find use, regardless of whether there is only one drill hole or two or more drill holes (see U.S. Patent 3,396,806).
Beim Ausgestalten der Einrichtung zum Erzeugen und Vergrößern von Brüchen gemäß Fig. 8 ist es möglich, eine Vielz2hl-non Ringschläuchen 87 vorzusehen, um einerseits die Abdichtung zu verbessern und andererseits die auf die einzelnen Ringschläuche wirkenden Kräfte zu verringern. Es können auch mehrere der Vorrichtungen 8 übereinander zum Einsatz kommen und synchron betätigt werden, um den Strömungsfluß zu verringern und die auf die einzelnen Ringschläuche einwirkenden Kräfte zu reduzieren.When designing the device for generating and enlarging Breaks according to FIG. 8, it is possible to provide a multitude of ring tubes 87, on the one hand to improve the seal and on the other hand to improve the individual To reduce ring hoses acting forces. There can also be several of the devices 8 are used one above the other and are operated synchronously to control the flow and to reduce the forces acting on the individual ring tubes.
In einem solchen Fall würden sich die Beanspruchung der einzelnen Ringschläuche gleichmäßig auf die Anzahl der Vorrichtungen verteilen.In such a case, the stress on the individual would be reduced Distribute the ring hoses evenly over the number of devices.
Es sei bemerkt, daß die einzelnen Ileizwicklungen oder Heizgitter 18 bezüglich der Durchmesser so klein wie möglich ausgebildet werden, wobei ein Durchmesser von etwa 4, 5 mm im oberen Bereich und von etwa 2, 5 mm im bevorzugten Bereich liegen würde. Der Grund hierfür ergibt sich daraus, daß bei einer gegebenen Temperatur für die Heizelemente und einer gegebenen Vorschubgeschwindigkeit die notwendige Kraft zum Verschieben des Bohrkopfes durch das Gestein proportional der vierten Potenz des Durchmessers ist. Wenn somit eine Kraft F zum Verschieben des Bohrkörpers benötigt wird und die Heizwicklungen einen Durchmesser von 2 cm haben, dann wird für eine Heizwicklung mit nur einem cm Durchmesser bei derselben Temperatur und derselben Vorschubgeschwindigkeit eine Kraft von F/16 benötigt.It should be noted that the individual core windings or heating grids 18 can be made as small as possible in terms of diameter, with a Diameters of about 4.5 mm in the upper region and about 2.5 mm in the preferred Area would lie. The reason for this is that given a Temperature for the heating elements and a given feed rate the necessary force to move the drill head through the rock proportional to the is the fourth power of the diameter. Thus, if a force F to move the Drill body is required and the heating coils have a diameter of 2 cm, then for a heating coil with a diameter of only one cm at the same temperature and the same feed speed requires a force of F / 16.
Von den Von den beschriebenen Variationen und Ausgestaltungen abgesehen können auch weitere Änderungen an der Bohreinrichtung gemäß der Erfindung im Rahmen des Erfindungsgedankens vorgenommen werden. Of the Of the variations and configurations described apart from that, further changes can also be made to the drilling device according to the invention be made within the scope of the inventive concept.
Patentans prüche Patent claims
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762652043 DE2652043A1 (en) | 1976-11-15 | 1976-11-15 | Simultaneous formation of two drill shafts - and part recovery of molten rock for heat content utilisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762652043 DE2652043A1 (en) | 1976-11-15 | 1976-11-15 | Simultaneous formation of two drill shafts - and part recovery of molten rock for heat content utilisation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2652043A1 true DE2652043A1 (en) | 1978-05-18 |
Family
ID=5993207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19762652043 Pending DE2652043A1 (en) | 1976-11-15 | 1976-11-15 | Simultaneous formation of two drill shafts - and part recovery of molten rock for heat content utilisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2652043A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008049943A1 (en) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | Werner Foppe | Method and device for melt drilling |
-
1976
- 1976-11-15 DE DE19762652043 patent/DE2652043A1/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008049943A1 (en) * | 2008-10-02 | 2010-04-08 | Werner Foppe | Method and device for melt drilling |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE602004011775T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING A NATURAL HEAT ENGINE | |
| EP0392544B1 (en) | Drilling tool | |
| DE602004001328T2 (en) | Underground drilling of a lateral bore | |
| DE112021004675T5 (en) | COOLING FOR GEOTHERMAL DRILLING | |
| DE69910752T2 (en) | DRILL RODS WITH STABILIZERS FOR RETURNING INTO THE MAIN HOLE | |
| EP2342415A2 (en) | Method and device for fusion drilling | |
| CH677698A5 (en) | ||
| EP1157187B1 (en) | Moulten bath drilling method | |
| DE1945092A1 (en) | Method for installing casing in a borehole and apparatus for carrying out this method | |
| EP1999759A2 (en) | Method and apparatus for final storage and safe operation of nuclear power stations | |
| DE4329269C2 (en) | Method of inserting an earth probe and an earth probe | |
| DE2047239B2 (en) | PROCESS FOR DEGRADING A FORMATION CONTAINING A KALIMINERAL BY USING A SOLVENT | |
| DE2422489C2 (en) | Earth drill and method for inserting piles or the like. | |
| EP2060860B1 (en) | Geo-thermal probe and method of installing it | |
| DE1936902B1 (en) | Method and device for sinking holes in ice | |
| DE2652043A1 (en) | Simultaneous formation of two drill shafts - and part recovery of molten rock for heat content utilisation | |
| DE102010033519A1 (en) | Method for introducing geothermal probe into bore hole, involves supporting borehole during formation and grouting of borehole, and coupling probe with drill string whose drill head is pushed to central portion of borehole | |
| EP0444170B1 (en) | Process for making general use of the earth's heat and obtaining minerals in the zone of weakness (at depths of 13-30 km) | |
| DE19501437A1 (en) | Salt melt-drilling process to sink 2 m boreholes for highly active waste disposal | |
| WO2011015341A1 (en) | Mounting device for a geothermal probe | |
| DE19808478C2 (en) | Process for trenchless laying of pipes | |
| DE10257392B4 (en) | Channel drilling procedure and device | |
| DE102008028997B4 (en) | Drilling method and drill for making a well in soil and rock | |
| RU2030555C1 (en) | Method for drilling and lining the wellbore and device for its realization | |
| WO2011015342A1 (en) | Geothermal probe mounting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OHJ | Non-payment of the annual fee |