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Bohrdruekregelung fiir Tieibohranlagen.
Die Erfindung betrifft die Regelung der Bohrmeisselbewegung bei Erdbohranlagen in Abhängigkeit vom Bohrdruck und vom Drehmoment, bei der von einem Seilzugregler aus der Auflagedruck des Bohr- meissels auf der Bohrlochsohle während normal fortschreitendem Bohrbetrieb auf einer einstellbaren Höhe konstant gehalten wird und die bei Unterschreiten dieses Betrages das Nachlassen oder bei eine bestimmte Grenze überschreitendem Drehmoment das Anheben des Bohrgestänges veranlasst.
Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung besteht darin, dass das tote Bohrseilende über eine Seiltrommel mit Antriebsrad und Schnecke mit einem Kolben eines Bohrdruckreglers in Verbindung steht. Dabei sind am Zylinder des Bohrdruckreglers vom Kolben desselben betätigte Schalteinrichtungen zur Bewegung des Bohrgestänges vorgesehen.
In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Regelanlage mit kombinierter Druckmittel- und mechanischer Steuerung Eowie mit mechanischem Antrieb, Fig. 2 eine Regelanlage mit kombinierter Druckmittel-und elektrischer Steuerung sowie mit elektrischem Antrieb.
Mit R ist die an sich bekannte Relaiseinrichtung bezeichnet, an der der Regeldruek und das Dreh-
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Relais R, den jeweils im Seilzugregler 4 vor dem Kolben 14 herrsehenden Druck zu übertragen, dessen Höhe am Manometer A abgelesen werden kann. E sind von Hand zu betätigende Ventile oder Sehieber.
Das Druckmittel wird dem Behälter C entnommen, dem es durch die Speiseleitung D mit einem Höchst- druck zufliesst, der imstande sein muss, über den Kolben 14 das Aufwickeln des von der Hilfstrommel, 31 aufzunehmenden Bohrseilendes S'und damit das Anheben des Bohrgestänges CI mit dem Bohrmeissel U zu veranlassen. T ist der Drehtisch, 3. das Sehneckenrad, das von der Schnecke 33 angetrieben wird, die in dem Bock 34 gelagert ist und über ein Axialdrucklager 3o mit der Kolbenstange 36 des Kolbens 14
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Elektromotors 111 in Verbindung.
Die Hauptseiltrommel1 mit dem Seiltrum 8 trägt das Bremsband B, das durch das Bremsgestänge 7 durch ein Druckmittel, auf elektrischem Wege oder ein Gewicht 8 in der Anzugslage gehalten wird.
An dem Regelzylinder 4 befinden sich ferner auf beiden Kolbenseiten zweckmässig in der Höhe der Totpunktlagen des Kolbens 14 Vorrichtungen 41 und 41'oder 42 und 42', die durch Vermittlung des Kolbens 14 das Druckmittel oder den elektrischen Strom schalten, um entweder das Bremsband B an der Hauptseiltrommel1 zu lüften oder die Umdrehung der Schnecke 33 im Sinne des Aufwickelns des Bohrseilendes S'auf die Hilfstrommelwelle veranlassen zu können.
Zu diesem Zwecke steht in Fig. 1 das Bremsgestänge 7 mit einem Differentialkolben 43 in Verbindung, dessen grosser Kolben über die Schalteinrichtung 41 Druck erhält, während der kleine Kolben dauernd unter der Wirkung des Druckmittels steht. Die Kupplung 39 wird hiebei ebenfalls über einen Differentialkolben 44 betätigt, der von der Sehalteinrichtung 41'beeinflusst wird. Das Kettenrad 40 wird hiebei dauernd von einer nicht dargestellten Kraftmaschine in Umdrehung versetzt.
In Fig. 2 wird das Lüften des Bremsbandes B durch ein Solenoid 6 veranlasst, das beim Schliessen des Stromes an der Schalteinrichtung 4.'3 in Tätigkeit tritt. Ebenso kann dort mittels der Sehaltein-
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und die Schnecke 3. 3 dem Druck des Kolbens 14 entgegenwirkt. Je nach Grosse des Seilzuges wird nun der unter konstantem Druck stehende Kolben 14 im Zylinder 4 sieh hin oder her bewegen. Wird der Seilzug zu gross, der Bohrdruck auf den Mei, ssel also zu klein, so verschiebt die höhere Zugkraft des Seilendes S'an der Hilfswinde 31 den Kolben 14 so weit, bis er durch die Schalteinrichtung 41 (Fig. 1) oder 42 (Fig. 2) die Bremse des Hebewerks zu lüften veranlasst und diese das Trommelseil nachlässt.
Damit erhöht sich wieder der Meisseldruek, und der Seilzug des toten Seilendes S'verringert sich, so dass der konstante Druck im Zylinder auf den Kolben wieder zur Wirkung kommt. Wird durch irgendwelche Vorgänge im Bohrloch das Drehmoment der Antriebsmasehine des Bohrers grösser als eingestellt, so beeinflusst die Steuerung der Antriebsmaschine mittels eines Seilzuges oder einer sonstigen mechanischen Verbindung V (Fig. 1) oder durch ein Solenoid 13 (Fig. 2) bei elektrischer Betätigung das Relais R derart, dass dieses über den Membranregler 0 einen erhöhten Druck, der über dem eingestellten konstanten Druck liegt, auf den Kolben 14 sendet.
Dadurch wird der Kolben nach der andern Seite zu verschoben und windet damit das tote Seilende auf, wobei zunächst die Schnecke 33 wie eine Zahnstange auf das Schneckenrad 32 wirkt. Genügt der zurückgelegte Weg des Kolbens 14 und der Schnecke 33 nicht, um das zu hohe Dreh- moment wieder herabzusetzen, so wird bei einer Bewegung des Kolbens bis ungefähr in seine Totlage eine weitere Schaltvorrichtung 41'oder 42'eingelegt, die die Kupplung 39 in bekannter Weise durch den Differentialkolben 44 einrückt oder eine Antriebsmaschine M in Tätigkeit setzt, wodurch die Schnecke in Drehung kommt und nunmehr auf diese Weise das Aufwickeln des Seilendes S'solange fortsetzt, als ein zu hohes Drehmoment an der Antriebsmaschine des Drehtisches vorhanden ist.
Sobald dieses Drehmoment der Antriebsmaschine des Bohrers wieder unter die eingestellte Höchstgrenze sinkt, bewirkt das Relais R, dass der normale Druck im Zylinder wieder hergestellt wird, der Kolben kehrt um und rückt die Kupplung wieder aus. Nun bewegt sich der Kolben 14 dem Bohrfortsehritt entsprechend wieder nach der vorderen Deckelseite des Zylinders 4 zu, bis er den Punkt erreicht, wo er gegen die Schaltenrichtung der Bremse drückt und die Bremse des Hebewerks zu lüften vermag. Der Antrieb der Schnecke kann sowohl durch die Antriebsmaschine der Pumpe mittels Kette oder Riemen als auch durch eine besondere kleine Antriebsmasehine geringer Leistung erfolgen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Bohrdruckregelung für Tiefbohranlagen, dadurch gekennzeichnet, dass das tote Bohrseilende über eine Seiltrommel mit Antriebsrad und Schnecke mit einem Kolben eines Bohrdruekreglers in Verbindung steht.
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Drilling pressure control for deep drilling rigs.
The invention relates to the regulation of the bit movement in earth drilling rigs as a function of the drilling pressure and the torque, in which the contact pressure of the drill bit on the bottom of the borehole is kept constant at an adjustable level during normally progressing drilling operations by a cable regulator and which, when this amount is not reached, the Decreases or causes the drill string to be lifted if the torque exceeds a certain limit.
The essential characteristic of the invention is that the dead drilling rope end is connected to a piston of a drilling pressure regulator via a rope drum with drive wheel and worm. Switching devices actuated by the piston for moving the drill rod are provided on the cylinder of the drilling pressure regulator.
In the drawings, for example, embodiments of the subject matter of the invention are shown.
1 shows a control system with a combined pressure medium and mechanical control E as well as with a mechanical drive, FIG. 2 shows a control system with a combined pressure medium and electrical control and with an electric drive.
The relay device, known per se, is designated with R, on which the control pressure and the rotary
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Relay R to transmit the pressure prevailing in the cable regulator 4 in front of the piston 14, the level of which can be read on the pressure gauge A. E are manually operated valves or gate valves.
The pressure medium is taken from the container C, to which it flows through the feed line D with a maximum pressure which must be able to wind up the drill rope end S ′ to be picked up by the auxiliary drum 31 and thus the lifting of the drill rod CI via the piston 14 the drill bit U to cause. T is the turntable, 3. the tendon gear, which is driven by the worm 33 which is mounted in the bracket 34 and via an axial thrust bearing 3o to the piston rod 36 of the piston 14
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Electric motor 111 in connection.
The main cable drum 1 with the cable strand 8 carries the brake band B, which is held in the tightening position by the brake linkage 7 by a pressure medium, by electrical means or by a weight 8.
On the regulating cylinder 4 there are also devices 41 and 41 'or 42 and 42' on both sides of the piston, expediently at the height of the dead center positions of the piston 14, which switch the pressure medium or the electrical current to either the brake band B through the intermediary of the piston 14 of the main cable drum 1 or to be able to cause the rotation of the worm 33 in the sense of winding the drilling cable end S 'onto the auxiliary drum shaft.
For this purpose, in FIG. 1, the brake linkage 7 is connected to a differential piston 43, the large piston of which receives pressure via the switching device 41, while the small piston is constantly under the action of the pressure medium. The clutch 39 is also actuated via a differential piston 44, which is influenced by the holding device 41 ′. The chain wheel 40 is continuously set in rotation by an engine, not shown.
In Fig. 2, the release of the brake band B is caused by a solenoid 6, which comes into action when the current on the switching device 4'3 is closed. You can also use the
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and the worm 3. 3 counteracts the pressure of the piston 14. Depending on the size of the cable pull, the piston 14, which is under constant pressure, will move to or fro in the cylinder 4. If the cable pull is too large, i.e. the drilling pressure on the bit too small, the higher tensile force of the cable end S'on the auxiliary winch 31 moves the piston 14 until it is activated by the switching device 41 (FIG. 1) or 42 ( Fig. 2) causes the brake of the hoist to release and this releases the drum rope.
This increases the pressure of the chisel again and the pull of the dead rope end S 'is reduced, so that the constant pressure in the cylinder on the piston comes into effect again. If the torque of the drive machine of the drill is greater than that set by any processes in the borehole, the control of the drive machine by means of a cable or other mechanical connection V (Fig. 1) or by a solenoid 13 (Fig. 2) influences this when electrically operated Relay R such that it sends an increased pressure, which is above the set constant pressure, to piston 14 via membrane regulator 0.
As a result, the piston is displaced to the other side and thus winds up the dead rope end, the worm 33 initially acting like a rack on the worm wheel 32. If the distance covered by the piston 14 and the worm 33 is not sufficient to reduce the excessive torque again, a further switching device 41 ′ or 42 ′ is inserted when the piston moves approximately to its dead position, which switches the clutch 39 into is engaged by the differential piston 44 in a known manner or a drive machine M is put into action, whereby the worm starts to rotate and in this way continues the winding of the cable end S 'as long as there is too high a torque on the drive machine of the turntable.
As soon as this torque of the drive machine of the drill falls below the set maximum limit again, the relay R causes the normal pressure in the cylinder to be restored, the piston reverses and disengages the clutch. Now the piston 14 moves again according to the drilling progress towards the front cover side of the cylinder 4 until it reaches the point where it presses against the switching direction of the brake and is able to release the brake of the lift. The worm can be driven both by the drive machine of the pump by means of a chain or belt and by a special small drive machine with low power.
PATENT CLAIMS:
1. Drilling pressure control for deep drilling rigs, characterized in that the dead drilling cable end is connected to a piston of a drilling pressure regulator via a cable drum with drive wheel and worm.