AT339231B - Schwerstange fur ein bohrgestange - Google Patents

Schwerstange fur ein bohrgestange

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/10Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
    • E21B17/1078Stabilisers or centralisers for casing, tubing or drill pipes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/16Drill collars

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft eine Schwerstange für ein Bohrgestänge, bestehend aus einer mehrkantigen, insbesondere vierkantigen, hohlen Stange, die an ihrem äusseren Umfang verschleissfeste Oberflächenbestandteile aufweist. 



   Unter einer Schwerstange versteht man in der Tiefbohrtechnik jenen Teil des Bohrgestänges, der sich unmittelbar oberhalb des Bohrwerkzeuges befindet. Diese Schwerstangen bestehen aus vergütetem, hochfestem, zähem Stahl und haben relativ grosses Gewicht, da sie die für den Bohrvorgang notwendige Belastung aufzubringen haben. Die Länge einer Schwerstange beträgt im allgemeinen etwa 4 bis 5 m, doch werden auch
Schwerstangen grösserer Länge angewendet. 



   Aus Festigkeitsgründen werden die Schwerstangen im Querschnitt zumeist mehrkantig, insbesondere vierkantig, ausgebildet. Die Kanten dieser Stangen unterliegen begreiflicherweise beträchtlichem Verschleiss, da sie ständig an den Bohrlochwandungen anschlagen. 



   Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die Kanten einer Schwerstange durch Aufspritzen bzw. 



   Aufschweissen von Hartmetall zu panzern. Diese Lösung hat sich jedoch als unbefriedigend erwiesen, da einerseits bei der Schweissverbindung zwischen den beiden unterschiedlichen Werkstoffen (zäher, vergüteter Stahl und
Hartmetall) häufig Rissbildung auftrat und anderseits die so aufgebrachte Hartmetallschicht eine sehr rauhe, unebene Oberfläche besitzt, welche zu beträchtlichen Reibungsverlusten führt. In Anbetracht der Länge einer solchen Schwerstange ist es praktisch unmöglich, den letztgenannten Mangel durch Schleifen zu beseitigen. 



   Im Zusammenhang mit einem Gestängerohrverbinder für Bohrgestänge ist nun bereits vorgeschlagen worden, an der Aussenseite dieses Gestängerohrverbinders eine Eindrehung vorzusehen und unmittelbar in diese
Eindrehung einen Panzerring aus verschleissfestem Material einzulöten. Diese Panzerringe bestehen aus einer
Vielzahl von gesinterten Hartmetallplatten, die in eine Metallpulverschicht eingebettet sind. Diese
Metällpulverschicht wird sodann in die Eindrehung eingesetzt und mit dem Gestängerohrverbinder verlötet (deutsche Offenlegungsschrift 2238785).

   Die Übertragung dieser Massnahmen auf eine Schwerstange ist jedoch aus verschiedenen Gründen nicht möglich : Einerseits würde eine Eindrehung die hoch beanspruchte Schwerstange zu sehr schwächen und anderseits müsste hiebei der Panzerring-wenngleich er in Umfangsrichtung geteilt ist-praktisch die gesamte Länge der Schwerstange aufweisen, um deren Kanten zur Gänze zu schützen. 



  Ausserdem wäre die Herstellung eines Panzerringes von der Länge einer Schwerstange unwirtschaftlich, da das zur Herstellung dieses Panzerringes erforderliche Metallpulver in bezug auf den Werkstoff der Schwerstange wesentlich teurer ist. 



   Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Schwerstange mit möglichst weitgehend verschleissfesten Kanten zu schaffen, ohne dass hiedurch der Querschnitt der Schwerstange wesentlich beeinträchtigt wird. Gleichzeitig wird angestrebt, eine möglichst rissfreie und dauerhafte Verbindung zwischen der Schwerstange und dem Kantenschutz zu erhalten. 



   Dies wird gemäss der Erfindung bei einer Schwerstange der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass an den Kanten der Schwerstange einzelne, in Kantenrichtung vorzugsweise im Abstand voneinander angeordnete, Hartmetallkörper befestigt sind, die in ein Bindematerial eingebettet und deren Oberflächen vorzugsweise geschliffen sind. 



   Durch diese Massnahme wird eine Schwächung des Querschnittes der Schwerstange weitgehend vermieden. 



  Die in bezug auf den Werkstoff der Schwerstange relativ teuren Hartmetallkörper werden an jenen Stellen konzentriert, wo sie zur Erreichung des angestrebten Effektes notwendig sind. Darüber hinaus können die Hartmetallkörper noch vor dem Aufbringen auf die Schwerstange auf die übliche Weise geschlossen werden, so dass eine hohe Abriebfestigkeit erzielt wird. 



   In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kanten der Schwerstange im Bereich der Hartmetallkörper abgeflacht und diese auf den Abflachungen befestigt sind. 



   Dadurch wird auf einfache Weise ohne wesentliche Schwächung des Querschnittes der drei- oder mehrkantigen Schwerstange eine ausreichende Auflagefläche für die Hartmetallkörper geschaffen. Diese Abflachungen sind zwar sehr zweckmässig, aber zur Verwirklichung der Erfindung nicht unbedingt erforderlich : Die Hartmetallkörper könnten auch in Vertiefungen an den Kanten der Schwerstange eingesetzt werden. 



   Bei einer bevorzugten Bauform der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass die Hartmetallkörper unter Zwischenschaltung wenigstens eines, vorzugsweise aus gut schweissbarem Stahl bzw. gleichem oder ähnlichem Werkstoff wie die Schwerstange bestehenden, Tragkörpers auf der Schwerstange befestigt sind, wobei die Hartmetallkörper mittels des Bindematerials in den Tragkörper eingebettet sind und dieser mit der Schwerstange verschweisst ist. Hiebei sind die Hartmetallkörper mittels des Bindematerials in dem Tragkörper eingebettet, der seinerseits an der Schwerstange befestigt ist. Der Tragkörper hat demnach die Funktion eines Zwischenkörpers. 



  Diese Ausbildung gewährleistet eine besonders haltbare und im wesentlichen rissfreie Verbindung zwischen den Hartmetallkörpern und der Schwerstange : Wenn nämlich für den Tragkörper im wesentlichen der gleiche od. ähnl. 



  Werkstoff wie für die Schwerstange selbst, also ein zäher, vergüteter Stahl, verwendet wird, kann eine optimal spannungsfrei Schweissverbindung erhalten werden. 



   Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Hartmetallkörper plattenförmig ausgebildet und in einer, insbesondere muldenförmigen, Vertiefung des Tragkörpers angeordnet sind, wobei die Zwischenräume zwischen den Hartmetallkörpern und dem Tragkörper mit dem Bindematerial ausgefüllt sind. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Bei dieser Ausbildung sind die Hartmetallkörper gegen seitliche Stösse und Schläge geschützt, da letztere von dem aus zähem Werkstoff bestehenden, die Hartmetallkörper umgebenden Tragkörper aufgenommen werden. 



   Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt ist, näher beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemässen Schwerstange, Fig. 2 einen Querschnitt dieser Schwerstange, entlang Linie II-II in Fig. 1, in vergrössertem Massstab, Fig. 3 eine Einzelheit der Fig. 2 in weiter vergrössertem Massstab, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Gruppe von Hartmetallkörpern an der Kante dieser Schwerstange, Fig. 5 einen Schnitt entlang Linie V-V in Fig. 4 und Fig. 6 eine Seitenansicht der Fig. 4. 



   Die dargestellte Schwerstange für ein Bohrgestänge besteht aus einer vierkantigen   Stange--l--mit   einer koaxialen, kreisrunden Querschnitt aufweisenden Druchgangsbohrung--2--, und ist an dem einen ihrer stirnseitigen Enden mit einem Gewindeansatz--3--zur Kupplung mit einer weiteren, nicht näher dargestellten Stange des Bohrgestänges und an dem andern ihrer stirnseitigen Enden mit einem   Schaft--4-zum   Anschluss des Bohrwerkzeuges versehen. An den Kanten dieser   Schwerstange--l--sind   mehrere, in Kantenrichtung im Abstand voneinander angeordnete Gruppen 51 von gesinterten, plattenförmigen   Hartmetallkörpern--5--   
 EMI2.1 
 Abflachungen sind   mit--6--bezeichnet.   



   Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst jede Gruppe 51 insgesamt 24 Hartmetallkörper, die in 
 EMI2.2 
 haben die Form von länglichen Platten bzw. Prismen, deren Längsrichtung mit der Kantenrichtung der   Schwerstange--l--zusammenfällt.   Die   Hartmetallkörper --5-- jeder   Gruppe sind mittels Bindematerial - in einem   Tragkörper --8-- eingebettet.   Der   Tragkörper --8-- besteht   aus einer Grundplatte --9-- und einem rechteckförmigen   Rahmen--10--,   der auf die   Grundplatte--9--aufgelegt   und mit dieser verschweisst ist, so dass an der Oberseite des Tragkörpers eine mulden-bzw. rechteckförmige Vertiefung --11-- zur Aufnahme der   Hartmetallkörper --5-- gebildet   ist.

   Die   Hartmetallkörper --5-- sind   in dieser   Vertiefung--11--in   gleichmässigen Abständen voneinander angeordnet, wobei die Zwischenräume zwischen den einzelnen Hartmetallkörpern mit Bindematerial ausgefüllt sind. Die   Hartmetallkörper --5-- sind   etwas höher als die Tiefe der Vertiefung so dass sie aus dieser Vertiefung hervorragen. Der Tragkörper --8-- mit den eingebetteten   Hartmetallkörpern--5--ist sodann   mittels Schweissung an der Schwerstange   - l--befestigt.   Da die   Schwerstange--l--und   der Tragkörper --8-- aus gut schweissbarem Stahl bzw. gleichem od. ähnl. Werkstoff bestehen, kann eine spannungsfreie Schweissverbindung erzielt werden. 



   Die Gruppen 51 von Hartmetallkörpern --5-- sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in gleichen Abständen voneinander und an gleichen Umfangsabschnitten der Schwerstange angeordnet. Es ist jedoch möglich, die Gruppen von Hartmetallkörpern in unregelmässigen Abständen voneinander anzuordnen und/oder die Gruppen an benachbarten Kanten in Kantenrichtung gegeneinander versetzt anzuordnen. 



   Als Werkstoff kommen für die Schwerstange insbesondere zähe, vergütete Stähle (legierte Stähle), beispielsweise   Molybdän- oder   Chrommolybdänstähle wie 42 CrMo4 nach DIN 17200, mit einer Zugfestigkeit von etwa 100 bis   120 kp/mm2 in   Betracht. Für den Tragkörper können gleiche od. ähnl. Stähle, aber auch unlegierte Stähle wie beispielsweise Ck 22 nach DIN 17200, verwendet werden. 



   Als Bindemittel werden vorzugsweise Legierungen auf der Basis von Nickel, allenfalls mit geringen Zusätzen von Kobalt und Bor, verwendet. Beim Verschweissen von den Tragkörpern mit der Schwerstange wird hiebei letztere vorteilhafterweise vorgewärmt, bei Verwendung der oben genannten Werkstoffe auf etwa   350 C.   



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Schwerstange für ein Bohrgestänge, bestehend aus einer mehrkantigen, insbesondere vierkantigen, hohlen 
 EMI2.3 
 voneinander angeordnete, Hartmetallkörper (5) befestigt sind, die in ein Bindematerial (7) eingebettet und deren Oberflächen vorzugsweise geschliffen sind. 
 EMI2.4 


Claims (1)

  1. (5) unter Zwischenschaltung wenigstens eines, vorzugsweise aus gut schweissbarem Stahl bzw. gleichem od. ähnl.
    Werkstoff wie die Schwerstange (1) bestehenden, Tragkörpers (8) auf der Schwerstange (1) befestigt sind, wobei die Hartmetallkörper (5) mittels des Bindematerials (7) in den Tragkörper (8) eingebettet sind und dieser mit der Schwerstange (1) verschweisst ist. EMI2.5 <Desc/Clms Page number 3> angeordnet sind, wobei die Zwischenräume zwischen den Hartmetallkörpern (5) und dem Tragkörper (8) mit dem Bindematerial (7) ausgefüllt sind. EMI3.1
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