DD217682A3 - Doppelrohrbohrgestaenge mit gewindeverbindung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Doppelrohrbohrgestaenge mit Gewindeverbindung, das insbesondere bei Rotationsbohrungen nach dem Lufthebebohrverfahren zur Anwendung gelangt. Ziel und Aufgabe bestehen darin, bei optimalem Material- und Fertigungsaufwand ein derartiges Bohrgestaenge konstruktiv so auszubilden, dass im Bereich der Gewindeverbindung bessere mechanische und stroemungstechnische Eigenschaften erreicht und das Aussen- und Innenrohr in die Kraftuebertragung einbezogen werden. Das wird erfindungsgemaess erreicht, indem die Verbinderteile, - Verbinderzapfen und Verbindermuffe -, an den Enden des Innenrohres und die Konterflaechen, in Form von Stuetzringen an den Enden des Aussenrohres angeordnet und beide Rohre im Bereich der Verbinderteile durch Lochschweissung derart miteinander verbunden sind, dass zwischen den Verbinderteilen und der Wandung des Aussenrohres ein durchgehender, ringfoermiger Kanal verbleibt, der einen ungehinderten Luft- oder Spuelungsdurchtritt ermoeglicht. Die so hergestellte kraftschluessige Verbindung gewaehrleistet eine sichere Uebertragung von Dreh- und Schlagkraeften und ermoeglicht die Verwendung normaler duennwandiger Rohre fuer das Aussen- und Innenrohr. Fig. 1

Description

Doppelrohrbohrgestänge mit Gewindeverbindung

Anwendungsgebiet:

Die Erfindung betrifft ein Doppelrohrbohrgestänge mit gleichbleibend glattem Innen— und Außendurchmesser ,und einer für das Innen— und Außenrohr gemeinsamen Gewindeverbindung, deren 7er— binderteile mit einem konischen, ineinandergreifenden Gewinde ^ versehen sind und je einen axialen Durchgang für. ein Spülungs— medium aufweisen, der in einen Ringraum zwischen dem Innen— und Außenrohr mündet.

Derartige Bohrgestänge sind besonders für das Abteufen geoΙοί Ο gischer Erkundungsbohrungen nach dem LufthebebohrVerfahren geeignet, wobei Druckluft durch den Ringraum nahe der Bohrlochsohle geleitet wird und der Austrag des Bohrgutes in umgekehrter Spülung durch das Innenrohr erfolgt. Sie eignen sich gleichermaßen für die Anwendung der* linksspülbohrtechnik mit kon— tinuierlichem Kernaustrag im Lockergestein, wobei das' Spü— lungsmedium Wasser oder eine tixotrope Flüssigkeit ist. Anwendungsbereiche ergeben sich auch für Tieflochböhrantriebe, für welche die Druckmittelzufuhr durch den Ringraum erfolgen . kann, . .- . .!

Charakteristik der bekannten technischen lösungen: .,

Es sind mehrere Bohrgestänge der eingangs bezeichneten Art bekannt, deren Besonderheiten sich im wesentlichen in der Anordnung ihrer Gewindeverbindungen und damit der Durchgänge für das Spülungsmedium von einem oberen nach einem .unteren ange— schlossenen Bohrstrang ergeben.

Nach AT - PS 346791 wird eine konstruktive Lösung für eine dreh— und schlagfeste Rohrverbindung für ein Doppelrohrbohr-

gestänge vorgeschlagen, nach welcher die gewindetragenden und mit Konterflächen versehenen Verbinderteile an den Enden das Außenrohres angeordnet sind, während das.Innenrohr in dafür vorgesehenen Schultern am Innendurchgang der Verbinderteile steckbar aufgenommen ist. Die Verbinderteile sind dabei .als massive, ^eden Ringraum zwischen Außen— und Innenrohr überbrückende Bauteile ausgeführt, die als Durchtrittsöffnungen

35. für das Spülungsmedium mehrere konzentrisch angeordnete, axiale Bohrungen'aufweisen, die in. eine im mittleren Bereich dar konischen Gewinde angeordneten Ringnut enden. Eine dieser Rohrverbindung ähnliche,.bezogen auf die Anordnung der Durchtritts- -öffnungen für das Spülungsmedium, ergibt sich nach US - PS 3469 640. Die bei beiden lösungen zu verzeichnende enorme Quer-.'Schnittseinengung für den Spülungsdurchtritt im Bereich der Gewindeverbindung hat eine erhebliche Vergrößerung der örtlichen Widerstände und der Spülstromturbulenzen im Ringkanal zur Folge, die in Abhängigkeit von Bohrstrangaußen— und in—

.45 , nendurchmesser sich negativauf den Bohrgutaustrag auswirken. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das tragende Gewinde' der Verbinderteile durch eine Ringnut unterbrochen,, damit geschwächt ist und leicht zur Presserbildung neigt. Darüber ..hinaus, besteht bei Anwendung des Lufthebebohrverfahrens infol— ' ge nicht zu vermeidenden Spülungsrücktritts die Gefahr einer .·. Sedimentsablagerung in dieser Ringnut, die zu einem Verschluß der Durchtrittsöffnungen führt. , * Letztgenannte Nachteile werden zwar bei einer anderen Lösung nach DD — PS 71736 weitestgehend vermieden, die starke Quer— schnittseinengung für den Durchtritt' des Spülungsmediums im Bereich der Verbinderteile verbleibt jedoch als bestehender . . Mangel, ; . . . ' .

Die genannten Lösungen beziehen ausschließlich das Außenrohr in die Übertragung der beim Bohrprozeß auftretenden Kräfte ι ein und erfordern eine entsprechende Dimension!erung ihrer Wanddicken, in dessen Folge höhere Eigengewichte der Bohr— stranglängen zu verzeichnen sind. ⁱ ·

Ein Doppelrohrbohrgestänge mit Gewindeverbindung für eine' , stoffschlüssige Verbindung des Außen— und des Innenrohres

o5> zeigt "die US — PS 4243252. Bei diesem Doppelrohrbohrgestänge handelt es sich um eine äußerst kompakte Konstruktion, nach

welcher die mit einem konischen Gewinde versehenen und den Enden des Innenrohres vorgeschweißten Verbinderteile, zugleich die Zentrierung des Außenrohres übernehmen und mit diesem, durch umfangsverte'ilt angeordnete Schweißstellen, die in Bohrungen eingebracht sind, fest verbunden sind. Diese ebenfalls den Ringraum zwischen dem Außen— und Innenrohr überbrückenden Verbinderteile weisen Längsnuten für die Überleitung des Spülungsmediums auf, deren freier Durchlaßquerschnitt technologisch begrenzt ist. Diese nutenförmigen Spülungskanäle werden durch einen, im Bereich der Verbindergewinde vorgesehenen ringförmigen Kanal leitend verbunden, dessen leitender Querschnitt durch den größten Durchmesser der Verbindergewinde begrenzt wird und dadurch bestimmend für den Innendurchmesser des Außenrohres ist. Diese Anordnung bedingt ebenfalls erhebliche hydraulische' Widerstände im Spülungskanal und ist ' keineswegs geeignet, eine Sedimentablagerung infolge Spülungs— rücktritt bei Anwendung des Lufthebebohrverfahrens zu verhindern. Sie erfordert es, die Stirnflächen des Außenrohres als .Konterflächen für die Regelung der konischen Gewindeverbindung zu nutzen und bedarf daher entsprechender Wanddicken.zu un— gunsten der Eigenmasse und der äußeren Dimensionen des Doppel— rohrbohrgestanges. Derartige Doppelrohrbohrgestänge sind fertigungstechnisch aufwendig und auf Grund ihrer ungünstigen technischen^Parameter, die bestimmend für die Auswahl von Bohr—

' . gerät und Zubehörausrüstungen sind, vom Standpunkt der weiteren Reduzierung der Bohrdurchmesser und der Senkung der Aufschlußkosten geologischer Erkundungsbohrungen nicht zu akzeptieren.

Ziel der Erfindung: Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Doppalrohrbohrge— stange geringer Eigenmasse und -äußerer Dimension, mit hohen " mechanischen und strömungstechnischen Eigenschaften bereitzustellen, das mit geringem Aufwand herstellbar ist und den Bohrprozeß technologisch und ökonomisch günstiger gestaltet,

Das Wesen, der Erfindung:

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe augrunde, bei einem Doppelrohrbohrgestänge der eingangs bezeichneten Art die gewindetragenden Verbinderteile am Innen- und Außenrohr derart anzuordnen, daß ohne Beeinträchtigung der Verbinderge—

105 ' gewinde, im Bereich dieser Verbinderteile ein hinreichend querschnittsbemessener Kanal verbleibt, der' einen ungehinderten Durchtritt des Spülungsmedium's ermöglicht, damit Sediment sablagerungen infolge Spülungsrücktritt vermeidet und daß bei vorgegebenem inneren Durchgang der Verbinderteile der . Außendurehmesser des Doppelrohrbohrstranges weitestgehend minimiert werden kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die an den Enden des Innenrohres zweier zentrisch zueinander ausgerichteter Rohre angeordneten und stoffschlüssig verbundenen Verbinderteile, die ein konisches ineinander— greifendes Gewinde aufweisen, ohne die erforderlichen, das

'. Verbindergewinde regelnden Konterflächen, als glatte Rotationskörper ausgeführt und mit dem Außenrohr durch umfangsverteilt angeordnete Schweißzapfen derart verbunden sind, daß zwischen den Verbinderteilen und dem .Außenrohr ein nicht unterbrochener, ringförmiger Kanal für den Durchtritt eines Spülungsmediums von einem" oberen, zu einem unteren angeschlossenen Bohrstrang verbleibt. Den Enden des Außenrohres sind Stützringe, mit aus—. . . reichend bemessener Konterfläche vorgesetzt, die das Verschrauben der Verbindergewinde regeln und gleichzeitig einen Dicht— ring zur Vermeidung von Druckverlusten aufnehmen.

Die so angeordnete Gewindeverbindung gewährleistet eine sichere übertragung der beim Bohrprozeß auftretenden Kräfte auf das Außen— und das Innenrohr und ermöglicht es, zu Gunsten der Eigenmasse eines Doppelrohrbohrstranges, übliche dünnwandige Rohre zu verwenden. Dadurch, daß die gewindetragenden'Verbin— derteile ohne Konterflächen ausgeführt sind, ergeben sich auch für diese geringe äußere Dimensionen zu Gunsten einer Querschnittserhöhung des ringförmigen Kanals, bei weitestgehend minimiertem Außendurehmesser des erfindungsgemäßen Doppelrohr— boh-rgestänges.

Ausführungsbeispiel: ,

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei— Spieles erläutert. .

?ig. 1 zeigt einen Axialschnitt und Fig. 2 einen>Querschnitt .14.0 durch das erfindungsgemäße Doppelrohrbohrgestänge im Bereich seiner Gewindeverbindung. Wie die Darstellung zeigt, sind zwei zueinander zentrisch ausgerichtete Rohre 1 und 2, an ihren oberen und unteren Enden mit einer ineinandergreifenden Ge-. Windeverbindung 3 bis 6, mit konischem,Gewinde, versehen und

im Bereich dieser Gewindeverbindung durch Verschweißen unlösbar miteinander verbunden. Dabei sind die gewindetragen— den Verbinderteile, Verbinderinuffe 3 und Verbinderzapfen 4-, an den Enden des Innenrphres 2 und die mit "K" bezeichneten Konterflächen, in Form von Stützringen 5 und 6, getrennt von Verbindermuffe 3 und Verbinderzapfen 4, an den Enden des Außenrohres 1 durch Verschweißen fest angeordnet. Durch die getrennt angeordneten Konterflächen "K" sind geringe äußere Durchmesser der Verbinderteile realisiert, wodurch nach Zusammenfügen des Außenrohres 1 und des Innenrohres 2, zwisehen dem Außendurchmesser der Verbindermuffe 3 und Innendurchmesser des Außenrohres 1, sowie dem Schaftdurchmesser des Verbinderzapfens 4 und dem Innendurchmesser des Stütz— ringes 6, ein durchgehender, ringförmiger Kanal 7 verbleibt, der einen weitestgehend ungehinderten Durchtritt eines Spülungsmediums von einem oberen nach einem, unteren · angeschlossenen Doppelrohrbohrgestänge ermöglicht. Die kräfteübertragende Verbindung des Außenrohres 1. mit dem .. Innenrohr 2 erfolgt durch Schweißzapfen 8, die durch um— fangsverteilt angeordnete Bohrungen 9 eingebracht sind. Zur Erhöhung der Dichtwirkung nach außen, ist de'r am oberen Ende des Außenrohres 1 angeordnete Stützring 5 mit einer um— laufenden Hut 10 für die Aufnahme- eines Rundringes 11 versehen. , Das so hergestellte Doppelrohrbohrgestänge ermöglicht die Verwendung normaler dünnwandiger Rohre, sowohl für das Außen— rohr als auch für das Innenrohr, wobei beide Rohre gleichermaßen in die Kraftübertragung einbesogen 3ind. Die unge— schwächte Gewindeverbindung mit ihren, getrennt von Ver— bindermuffe 3 und Verbinderzapfen 4, am Außenrohr 1 ange— ordneten Konterflächen "K" gewährleistet eine sichere übertragung aller im Bohrprozeß auftretenden Kräfte» Der durch die konstruktive Ausbildung der Gewindeverbindung zwischen dem Außenrohr 1 und den Verbinderteilen 3 und 4 zu verzeichnende ringförmige Kanal 7, läßt einen Verschluß in— folge 3ediment3ablagerung, der bei Anwendung des Lufthebe— bohrverfahrens infolge Spülungsrücktritt eintreten kann, nicht zustande kommen.

Die konstruktive Lösung nach der Erfindung ermöglicht es, ein Doppelrohrbohrgestänge mit geringer Eigenmasse und äußerer

Dimension herzustellen, das äußerst robust und einfach in seinem Aufbau und dadurch technologisch-kostengünstig ist. Die günstigen technischen Parameter gestatten es, Bohrgerät, und Zubehörausrüstungen optimal auszuwählen und dadurch den Bohrprozeß ökonomisch günstiger zu gestalten, In einer anderen Ausführungsform kann die Gewindeverbindung dee erfindungsgemäßen Doppelrohrbohrgestänges auch mit einem zylindrischen Gewinde versehen sein, wodurch sich,geringere . Gestängedurchmesser, realisieren L'ässen. ' .

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch: - '

   1. Doppelrohrbohrgestänge mit Gewindeverbindung, deren ein konisches Gewinde aufweisende Verbinderteile, die jeweils an den Enden des Innenrohres zweier konzentrisch angeordneter Rohre vorgesetzt und mit diesem stoffschlüssig verbunden sind, mindestens einen in den Ringraum zwischen dem Innen— und Außenrohr mündenden, axialen Kanal für den Durchtritt eines Spülungsmediums aufweisen und' die Regelung der. Verbindergewinde durch das Außenrohr erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Enden des Innen— rohres (2) fest angeordneten, gewindetragenden Verbinderteile (3) und (4), mit dem Außenrohr (1) durch Schweiß— zapfen (8) freitragend verbunden und an den Enden des Außenrohres (1), Stützringe (5) und (6) mit breiter'.Kon— terflache "K" angeordnet sind.

   Hler2ü.„_£i_Seiien Zeichnungen

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   DD-PS 71736 E 21 B 17/042

   DE-AS 1274537 5 a, 17/02

   DE-AS 2365455 E 21 B 17/02

   US-PS 4243252 285-39