DD257101A5

DD257101A5 - Mechanische bohrloch-schlagschere

Info

Publication number: DD257101A5
Application number: DD87303491A
Authority: DD
Inventors: Chuan C Teng; Rene A Chapelle; John E Blacklaws; Lee E Mccomsey
Original assignee: ��@��@��k��K@��@��@��k��
Priority date: 1986-06-03
Filing date: 1987-06-03
Publication date: 1988-06-01
Also published as: IN169800B; MX165758B; CA1281025C; NO176332B; JPH06102952B2; ES2019330B3; JPS63261090A; BR8703283A; NO872305D0; US4715454A; NO872305L; MY101225A; EP0248316A3; NO176332C; EP0248316B1; AU588464B2; EP0248316A2; AU7372087A; DE3767037D1; ATE59428T1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bohrlochschere, die insbesondere beim Richtbohren in der Tiefbohrtechnik eingesetzt wird. Das Wesen der Erfindung besteht in einem Drehkopf, der es der Schere ermoeglicht, unabhaengig vom eingeschlossenen rechtsdrehenden Moment zu arbeiten, wobei gewaehrleistet ist, dass sich der I-Schaft der Bohrschere im wesentlichen unabhaengig vom polierten Schaft der Schere drehen kann. Ferner sind Mittel vorgesehen, die ein Drehmoment vom polierten Schaft auf die Trommel der Schere uebertragen, ohne dass gleichzeitig ein Drehmoment vom polierten Schaft auf den I-Schaft uebertragen wird. Die Schere verfuegt ueber Schwimmkolben, die die obere und untere Abdichtung der Bohrlochschere bewirken und den Ausgleich des Innendruckes im Werkzeug mit dem Innen- und Aussendruck des Bohrgestaenges ermoeglichen.

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Bohrlochschere, die beim Tiefbohren, insbesondere beim Richtbohren von Bohrlöchern eingesetzt wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bohrlochscheren bzw. Rutschscheren werden im allgemeinen inein Bohrgestänge installiert, das normalerweise aus einer Bohrkrone am Boden, darüber verschiedenen Schwerstangen, Stabilisatoren im erforderlichen Maße und einer Vielzahl von Bohrrohren besteht, die von der Kellystange am Bohrgerüst bis zum Boden des Bohrlochs reichen. In das Bohrgestänge einbezogen ist eine Rutschschere, die es dem Bedienungsmann ermöglicht, eine Rutschschere oder eine Rüttelbewegung in das Bohrgestänge einzuleiten, wenn das Bohrgestänge während der Bohrvorgänge steckenbleibt. Außerdem kann eine Bohrlochschere verwendet werden, um einen Schlag auf einen Gegenstand auszuüben, der im Bohrloch steckengeblieben ist. Dieser Schlag sollte den steckengebliebenen Gegenstand losschlagen, so daß er aus dem Bohrloch entfernt werden kann. Unter normalen Bohrbedingungen arbeiten herkömmliche Rutschscheren zufriedenstellend. Einige Typen von mechanischen Scheren können im Bohrloch eingestellt werden, um die Auslösekraft und damit die Intensität des Schlages durch Anwendung eines rechtsdrehenden Momentes zu erhöhen, wenn sie steckengeblieben ist. Wenn unter bestimmten Bohrbedingungen ein zu starkes rechtsdrehendes Moment angewandt wird und auf Grund der Konfiguration des Bohrloches nicht freigesetzt werden kann, wird es schwierig oder unmöglich, durch die Rutschschere einen Schlag nach oben oder unten auszulösen und auszuführen.

Während der Bohrvorgänge weist die Bohrkrone die Tendenz auf, nach „rechts zu wandern", wodurch das Bohrloch die Konfiguration einer Wendel oder eines Korkenziehers erhält. Diese Konfiguration ist besonders ausgeprägt beim schnellen Bohren. Außerdem entstehen beim Richtbohren durch Formationsdiskontinuitäten und Abweichungsverfahren „Hundeschenkel" im Bohrloch. Die Wendelkonfiguration und die Hundeschenkel fangen das zum Bohren angewendete rechtsdrehende Moment auf, wodurch der Auslösevorgang für die Schere noch erschwert oder sogar unmöglich wird. Um dieses gefangene, rechtsdrehende Moment zu überwinden, arbeitet man in der Regel mit einem linksdrehenden Moment im Bohrgestänge bis zur Rutschenschere, jeweils etwa eine Runde. Diese Methode ist sehr zeitraubend und damit kostspielig. Beim Richtbohren von Bohrlöchern können die im Bohrloch vorhandene Wendekonfiguration und die Hundeschenkel verhindern, daß das linksdrehende Moment die Schere erreicht. Folglich bleibt das rechtsdrehende Moment im Werkzeug gefangen. Die Schere kann nicht ausgelöst werden und keine Hammerwirkung nach oben oder unten ausüben. Dieses Problem ist besonders akut bei Bohrlöchern mit steilem Winkel und bei jeder Schrägbohrung, die mit einer hohen Eindringungsrate gebohrt wird.

Ziel der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht eine Rutschschere vor, die im wesentlichen vom rechtsdrehenden Moment unabhängig ist, das im Bohrgestänge gefangen werden kann.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine Bohrlochschere schafft, die in Schrägbohrlöchern, besonders solchen mit hoher Neigung, zum Einsatz kommen kann.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine Bohrlochschere schafft, bei der die Notwendigkeit entfällt, mit einem linksdrehenden Moment im Bohrgestänge zu arbeiten, wodurch sich die Kosten bei Bohrvorgängen verringern, bei denen das Bohrgestänge steckenbleiben kann.

Weitere Vorteile der Erfindung werden teilweise in den folgenden Beschreibungen dargelegt und werden teilweise aus der Beschreibung oder aus der Ausführung der Erfindung offensichtlich.

Darlegung des Wesens der Erfindung '

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie sie hier ausgeführt und allgemein beschrieben wird, wird eine Bohrlochschere geschaffen, die im wesentlichen vom rechtsdrehenden Moment unabhängig ist, das sich im Bohrgestänge aufgebaut hat.

Wie herkömmliche Rutschschere besteht die Bohrlochschere aus oberen und inneren unteren, längs angeordneten rohrförmigen Teilen, die in einem Zylinder teleskopartig angeordnet sind. Die oberen und inneren unteren Teile sind im Verhältnis zum · Zylinder längs beweglich, wodurch diese Teile eine Schere oder eine Rüttelvorrichtung dem Bohrgestänge zuführen können. Der Mechanismus, der es der Rutschschere ermöglicht, das Bohrgestänge zu rütteln, entspricht im wesentlichen dem herkömmlicher Rutschscheren, sie werden in den US-PS Nr. 3208541 und 3233690 beschrieben (nachstehend als „herkömmliche Rutschscheren" bezeichnet).

Im Gegensatz zu herkömmlichen Rutschscheren sind jedoch die oberen und die inneren unteren Teile der Bohrlochschere der vorliegenden Erfindung miteinander gekoppelt, so daß diese Teile im wesentlichen unabhängig voneinander rotieren können. Wenn diese Teile im wesentlichen unabhängig voneinander rotieren können, trägt das dazu bei zu gewährleisten, daß das rechtsdrehende Moment nicht vom übrigen Bohrgestänge auf den Auslösemechanismus der Bohrlochschere übertragen wird.

voll funktionsfähig, selbst unter Bedingungen, bei denen sich das rechtsdrehende Moment im übrigen Teil des Bohrgestänges aufbaut.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Bohrlochschere greift ein Drehkopf in die oberen und unteren inneren, rohrförmigen Teile der Bohrlochschere ein. Dieser Drehkopf ermöglicht es den oberen und inneren unteren Teilen, sich im wesentlichen unabhängig voneinander zu drehen. Die Einbeziehung des Drehkopfes, der es dem inneren unteren Teil der Rutschschere ermöglicht, sich im wesentlichen unabhängig vom oberen Teil zu drehen, trägt dazu bei, den Aufbau eines eingeschlossenen rechtsdrehenden Momentes im Auslösemechanismus der Rutschschere zu verhindern. Da der Umfang des eingeschlossenen, rechtsdrehenden Momentes wesentlich verringert wird, ist es bei dieser Bohrlochschere nicht erforderlich, ein Linksmoment im Bohrgestänge auszuführen, bevor der Schlagmechanismus ausgelöst werden kann. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bohrlochschere der vorliegenden Erfindung weist außerdem eine obere Dichtung und einen unteren Schwimmkolben auf; eine Alternativkonstruktion verfügt über ein Paar Schwimmkolben. Bei dieser Alternativkonstruktion wirkt ein Schwimmkolben im Umfang mit einem Abschnitt des unteren Teils der Rutschschere zusammen, und der andere Schwimmkolben greift in einen Abschnitt des oberen Teils der Rutschschere ein. Diese Schwimmkolben können die obere und untere Abdichtung an der Rutschschere bewirken.

Der obere Schwimmkolben ermöglicht einen Ausgleich zwischen dem Innendruck in der Bohrlochschere mit dem Ringdruck außerhalb des Bohrgestänges. Durch den Ausgleich dieser Drücke verringert sich die Wahrscheinlichkeit, daß die Rutschschere zusammenfällt, wenn der auf die Schere ausgeübte Druck wesentlich größer als der Innendruck in der Schere ist. Der untere Gleitkolben ermöglicht es, daß der Innendruck in der Rutschschere mit dem Innendruck im Bohrgestänge ausgeglichen werden kann. Durch den Ausgleich dieser Drücke verringert sich die Wahrscheinlichkeit, daß die Rutschschere reißt, wenn der Innendruck in der Schere wesentlich größer als der Außendruck imBohrgestänge ist. Außerdem verringern diese Schwimmkolben die Wahrscheinlichkeit, daß in der Rutschschere eine Druckverriegelung auftritt, wenn die Schere das Bohrgestänge schlägt.

Außerdem kann ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel im oberen Teil der Bohrlochschere einen polierten Schaft mit einer Reihe von Keilnuten aufweisen, die auf dessen Außenfläche gebildet werden. Diese Keilnuten greifen in Keilnuten ein, die auf der Innenfläche der Trommel oder des Zylinders gebildet werden, um das Drehmoment vom polierten Schaft auf die Trommel der Bohrlochschere zu übertragen, ohne gleichzeitig das Drehmoment auf den inneren unteren Teil der Bohrlochachse zu übertragen. Da das Drehmoment nicht von dem Zylinder auf den inneren Auslösemechanismus übertragen wird, hat jede Ansammlung im Bohrgestänge keine wesentliche Wirkung auf die Arbeit der Rutschschere.

Ausführungsbeispiel

Abb. 1A-1C zeigt eine teilweise Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der Bohrlochschere der vorliegenden Erfindung.

Abb. 2 A ist eine teilweise Querschnittsansicht einer Bohrlochschere, wie sie in der Abb. 1A gezeigt wird, bei der anstelle eines Schwimmkolbens eine herkömmliche Dichtungsvorrichtung verwendet wird.

Abb. 2 B ist eine teilweise Querschnittsansicht der Bohrlochschere, die in der Abb. 1 B gezeigt wird, bei der anstelle der in der Abb. 3 gezeigten Lager geschlitzte Lager verwendet werden.

Abb. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts der in der Abb. 1B gezeigten Bohrlochschere auf der Linie 3-3, welche die Lager und den Lagerkäfig zeigen, die den Drehkopf in diesem Ausführungsbeispiel bilden.

Abb.4istein Querschnitt des in der Abb. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels auf der Linie 4-4, das geschlitzte Lager anstelle der in der Abb. 3 gezeigten Lager zeigt.

Abb. 5 ist eine perspektivische Ansicht des in der Abb. 1 gezeigten Schwimmkolbens.

Abb. 6 ist eine Ansicht in auseinandergezogener Darstellung von Lagern, Lagerkäfig, poliertem Schaftadapter und oberen Ende des Schaftes des Ausführungsbeispiels der Bohrlochschere, das in der Abb. 1 gezeigt wird.

Abb. 7 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Ausführungsbeispiels der in der Abb. 1A gezeigten Bohrlochschere längs der Linie 7-7, welche die Nuten des polierten Schaftes im Eingriff mit dem Zylinder zeigt.

Es wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Die Abbildungen 1 Abis 1 C zeigen eine Bohrlochschere 100 mit einer Trommel oder einem Zylinder 1, einem oberen, längs angeordneten, rohrförmigen Teil 2 und einem inneren unteren, längs angeordneten, rohrförmigen Teil 3. Das obere und das innere untere, rohrförmige Teil 2,3 werden in ihrer Arbeitsstellung innerhalb der Trommel 1 gezeigt. Außerdem zeigen die Abbildungen 1 A-1 C entsprechend der vorliegenden Erfindung das obere Teil 2 gekoppelt mit dem inneren unteren Teil 3 auf eine Art und Weise, die es dem inneren unteren Teil 3 ermöglicht, sich im wesentlichen unabhängig von der Rotationsbewegung des oberen Teils 2 zu drehen.

Abb. 1 B zeigt außerdem, daß in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Drehkopf 20 verwendet wird, um das obere Teil 2 mit dem inneren unteren Teil 3 zu koppeln, wodurch sich das innere untere Teil 3 im wesentlichen unabhängig von jeder Rotationsbewegung des oberen Teils 2 bewegen kann. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel koppelt der Drehkopf 20 den polierten Schaft 4 mit dem J-Schaft 5. Der Drehkopf 20 ermöglicht es, daß sich der J-Schaft 5 im wesentlichen unabhängig von der Rotationsbewegung des polierten Schaftes 4 bewegen kann.

Da sich der J-Schaft 5 im wesentlichen unabhängig von der Rotationsbewegung des polierten Schaftes 4 bewegen kann, wird die Ansammlung des Drehmomentes im Bohrgestänge zum größten Teil nicht auf den J-Schaft 5 übertragen. Es ist zu beachten, daß dieses Merkmal dazu beiträgt, das Einfangen des rechtsdrehenden Momentes in der Bohrlochschere zu verhindern. Damit erhöht die Einbeziehung des Drehkopfes 20 in das in den Abbildungen 1A bis 1 C gezeigte Ausführungsbeispiei die Wahrscheinlichkeit, daß die Bohrlochschere einen Schlag in die Aufwärts- oder Abwärtsrichtung ausführen kann, selbst wenn im Bohrgestänge das rechtsdrehende Moment eingefangen wird.

Neben der Kopplungsvorrichtung zwischen dem J-Schaft 5 und dem polierten Schaft 4 verfügt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in den Abbildungen 1A-1 C gezeigt wird, weiter über eine Vorrichtung zum Eingriff des polierten Schaftes 4 in die Trommel 1. Diese Eingriffvorrichtung ermöglicht es, die Drehmomentansammlung im polierten Schaft 4 auf die Trommel 1 zu übertragen, ohne daß sie gleichzeitig auf den J-Schaft 5 übertragen wird. Auf diese Weise beeinflußt der Drehmomentaufbau im polierten Schaft 4 nicht die innere Arbeitsweise der Bohrlochschere. Diese Eingriffvorrichtung wird in der Abb. 7 als eine Reihe von Keilnuten 8 gezeigt, die auf der Außenfläche des polierten Schaftes 4 gebildet werden. Anzahl und Form dieser Keilnuten 8 kann gegenüber der in Abb. 7 gezeigten abweichen. Wie in der Abb.7 gezeigt wird, wirken die Keilnuten 8 mit Rillen 24 zusammen, die aus der Trommel 1 herausgeschnitten wurden. Die Keilnuten 8 gewährleisten, daß ein Drehmomentaufbau im polierten Schaft 4 auf die Trommel 1 übertragen wird. Folglich schützen diese Keilnuten 8 den Drehkopf 20 vor dem Bohrdrehmoment. Da sich der J-Schaft 5 auf Grund des Drehkopfes 20 im wesentlichen unabhängig vom polierten Schaft 4 drehen kann, gewährleisten die Keilnuten 8, daß ein Drehmomentaufbau in der Trommel 1 nicht auf den J-Schaft 5 übertragen wird. Ebenso wird jeder Drehmomentaufbau im polierten Schaft 4 durch die Keilnuten 8 auf die Trommel 1 übertragen, ohne daß er gleichzeitig auf den J-Schaft 5 übertragen wird. >

Der Eingriff zwischen den Keilnuten 8 und den Rillen 24 trägt dazu bei, daß das rechtsdrehende Moment, das im Bohrgestänge eingeschlossen wird, nicht auf den J-Schaft 5 übertragen wird. Auf diese Weise bleibt die Bo.hrlochschere im wesentlichen frei von jeder Drehmomentansammlung, die im Bohrgestänge eingeschlossen wird. Dadurch wird es wiederum möglich, daß die Bohrlochschere 100 unter Bedingungen einen Ruck auslösen kann, unter denen es durch die Ansammlung des rechtsdrehenden Moments im Bohrgestänge schwer oder vielleicht sogar unmöglich sein kann, eine herkömmliche Rutschschere zu betätigen.' Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiei, daß in den Abbildungen 1 A-1 C gezeigt wird, weist der Drehkopf 20 einen Lagerkäfig 9 und eine Vielzahl von Lagern 10 auf. Der Lagerkäfig 9 verbindet den J-Schaft 5 mit dem polierten Schaftadapter 21, der mit dem polierten Schaft 4 verbunden ist, und hält das Lager 10 gegen die Außenflächen des J-Schaftes5und des polierten Schaftadapters 21.

Abb. 1 B zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Lager 10 Kugellager 13 und Walzenlager 14, das in der Abb. 3 gezeigt wird, einschließen. Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Lager 10 geschlitzte Lager 45 anstelle der Kugellager 13 und der Rollenlager 14 in der Abb. 3 aufweisen.

Abb. 6 ist eine Ansicht in auseinandergezogener Darstellung, welche die Art und Weise zeigt, aufweiche Lagerkäfig 9 den J-Schaft 5 mit dem polierten Schaftadapter 21 verbindet und die Lager 10 gegen den polierten Schaftadapter 21 und den J-Schaft 5 hält. Wie in der Abb. 6 gezeigt wird, umschließen die Abschnitte 25 und 34 des Lagerkäfigs 9, die einen geringeren Innendurchmesser als die Abschnitte 26 des Lagerkäfigs 9 haben, die Welle 27 des J-Schaftes 5 und die Welle 28 des polierten Schaftadapters 21. Die senkrechten Flächen 29 des Lagerkäfigs 9 ermöglichen es dem Lagerkäfig 9, in die senkrechten Flächen 30 der Stege 31 des J-Schaftes 5 und die senkrechten Flächen 32 der Stege 33 des polierten Schaftadapters 21 einzugreifen. Die Abschnitte 25 und 34 des Lagerkäfigs 9 gewährleisten, daß jede Längsbewegung des polierten Schaftes 4 zu einer Längsbewegung des J-Schaftes 5 führt. Wenn beispielsweise der polierte Schaft 4 nach oben gezogen wird, ziehen die senkrechten Flächen 32 des polierten Schaftadapters 21 an den Abschnitten 25 des Lagerkäfigs 9. Die Abschnitte 25 wiederum ziehen an den Abschnitten 34 des Lagerkäfigs 9. Die Abschnitte 34 wiederum ziehen an den senkrechten Flächen 30 des J-Schaftes 5, wodurch der J-Schaft 5 in Aufwärtsrichtung gezogen wird. Auf diese Weise bringt der Lagerkäfig 9 den polierten Schaft 4 so mit dem J-Schaft in Eingriff, daß ein Aufwärtszug am polierten Schaft 4 einen Aufwärtszug am J-Schaft 5 bewirkt. Ebenso bringt der Lagerkäfig 9 den polierten Schaft4 so mit dem J-Schaft 5 in Eingriff, daß eine auf den polierten Schaft 4 ausgeübte Schubkraft auf den J-Schaft 5 übertragen wird. Drückt man also den polierten Schaft 4 nach unten, bewirkt das, daß sich der J-Schaft 5 nach unten bewegt, wodurch die Bohrlochschere 100 einen Ruck nach unten ausführen kann. Wie bei herkömmlichen Rutschscheren werden Rollen 18, die in den Abbildungen 1 B und 6 gezeigt werden, auf der Trommel 1 in Rillen 16 des J-Schaftes 5 gehalten, wodurch Trommel 1 mit dem J-Schaft 5 in Eingriff gebracht wird. Ein Aufwärtszug oder ein Abwärtsschub auf den J-Schaft 5 bewirken ein Lösen der Rollen 18 auf der Trommel 1 aus den Rillen 16 des J-Schaftes 5, wodurch die Bohrlochschere einen Schlag in der Aufwärts- oder Abwärtsrichtung ausführt.

Wie in der Abb. 6 weiter gezeigt wird, umschließen die Abschnitte 26 des Lagerkäfigs 9 die Lager 10, wodurch sie die Lager 10 gegen die Wellen des J-Schaftes 5 und die Welle 28 des polierten Schaftadapters 21 halten. Durch die Lager 10 kann sich der J-Schaft 5 im wesentlichen frei vom polierten Schaft 4 drehen.

Abb. 3 zeigt einen Querschnitt eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der Lager 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Lager 10 aus einer gleichen Anzahl von Kugellagern 13 und Rollenlagern 14. Die Kugellager 13 und die Rollenlager 14 können aus jedem Material hergestellt werden, das den Belastungen während der Bohrgänge standhalten kann. Die Kugellager 13 sind jeweils durch Rollenlager 14 getrennt, und die Rollenlager 14 sind jeweils durch Kugellager 13 getrennt. Es kann mit einem Abstandselement 15 gearbeitet werden, damit die Kugellager 13 und die Rollenlager 14 den richtigen Abstand zum Eingriff mit der Welle 27 und der Welle 28 haben.

Abb. 3 zeigt weiter den Abschnitt 26 des Lagerkäfigs 9 im Eingriff mit dem Lager 10 und die Trommel !,welche den Lagerkäfig umschließt.

Abb.4istein Querschnitt der Abb. 2, sie zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Lager 10 geschlitzte Lager 45 anstelle der Kugellager 13 und der Rollenlager 14 in der Abb.3 sind.

Der Einsatz von Kugellagern 13 und Rollenlagern 14, wie er in der Abb. 3 gezeigt wird, wird gegenüber dem Einsatz der geschlitzten Lager 45, die in der Abb.4 gezeigt werden, oder anderen Typen von Lageranordnungen bevorzugt, da die in der Abb. 3 gezeigte Anordnung dazu beiträgt, das Ausmaß der Reibung im Drehkopf 20 zu verringern.

Abb. 1 B zeigt, daß in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel die Bohrlochschere der vorliegenden Erfindung zehn Lager 10 hat. Fünf dieser Lager 10 wirken mit dem polierten Schaftadapter 21 zusammen und fünf Lager 10 mit dem J-Schaft 5.Wie in der Abb. 1 B gezeigt wird, sind sechs der Lager 10 so positioniert, daß sie einem Aufwärtszug an der Bohrlochschere 100 standhalten, und vier der Lager 10 sind so positioniert, daß sie einem Abwärtsschub an der Bohrlochschere 100 standhalten. Zusätzliche Lager 10 werden genutzt, um dem Aufwärtszug standzuhalten, da die Zugkraft auf die Bohrlochschere in der Regel wesentlich größer ist in der Aufwärts- als in der Abwärtsrichtung.

Wenn eine Aufwärtskraft auf die Bohrlochschere 100 ausgeübt wird, werden drei der Lager 10, die mit dem polierten Schaftadapter'21 zusammenwirken, durch die Flächen 32 der Stege 33 des polierten Schaftadapters 21 in die Aufwärtsrichtung gedrückt. Außerdem schieben, wenn ein solcher Aufwärtszug ausgeübt wird, die Flächen 29 der Abschnitte 34 des Lagerkäfigs 9 gegen drei der Lager 10, die im Eingriff mit dem Schaft 27 des J-Schaftes 5 sind. So betrifft bei diesem Ausführungsbeispiel ein Aufwärtszug der Bohrlochschere 100 sechs der Lager 10.

Wenn die Bohrlochschere 100 nach unten geschoben wird, schieben die Flächen 32 der Stege 33 des polierten Schaftadapters 21 auf zwei der Lager 10, die im Eingriff mit dem polierten Schaftadapter 21 sind, und die Flächen 29 der unteren Abschnitte 34 des Lagerkäfigs 9 schieben auf zwei der Lager 10, die mit der Welle 27 des J-Schaftes 5 im Eingriff sind. Also beeinflußt eine Abwärtskraft auf die Bohrlochschere vier der Lager 10.

Abb. 6 zeigt eine Ansicht des Drehkopfes 20 in auseinandergezogener Darstellung, welcher zur Verbindung des J-Schafts 5 mit dem polierten Schaft 4 dient. Kugellager 13, Rollenlager 14 und Abstandselemente 15 sind um die obere Hälfte der Welle 27 des tl-Schaftes 5 und der Welle 28 des polierten Schaftadapters 21 angeordnet. Die obere Hälfte 35 des Lagerkäfigs 9 ist dann oben auf Kugellagern 13, Rollenlagern 14 und Abstandselementen 15 angeordnet, um diese Lager gegen die Welle 27 und die Welle 28 zu halten. Dann werden der J-Schaft 5 und der polierte Schaftadapter 21 gedreht, bis diese Hälfte des Lagerkäfigs 9 unter dem J-Schaft 5 und dem polierten Schaftadapter 21 angeordnet ist. Nach dem Drehen in diese Position werden die übrigen Kugellager 13 und Rollenlager 14 längs der oberen Hälfte des J-Schaftes 5 und des polierten Schaftadapters 21 angeordnet. Sobald diese Kugellager 13 und Rollenlager 14 in Position sind und die Lager 10 geschaffen wurden, wird die andere Hälfte 36 des Lagerkäfigs 9 über den Kugellagern 13 und den Rollenlagern 14 angeordnet, um diese Lager gegen diese Hälfte von J-Schaft 5 und poliertem Schaftadapter 21 zu halten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es in den Abbildungen 1A—1C gezeigt wird, beinhaltet die resultierende Baugruppe zehn Lager 10, die der Lagerkäfig 9 gegen den J-Schaft 5 und den polierten Schaftadapter 21 hält.

Nachdem der Drehkopf 21 montiert ist, können die beiden Hälften des Lagerkäfigs 9 durch jedes geeignete Element zusammengehalten werden. Beispielsweise kann ein Band von hoher Festigkeit verwendet werden. Nachdem der Lagerkäfig 9 in Position gebracht worden ist, kann die Trommel 1 über dieses Stück der Bohrlochschere 100 geschoben werden, bis die Trommel 1 diesen Abschnitt der Bohrlochschere 100 umschließt. Wennsich die Trommel 1 an ihrem Platz befindet, kann die Feder 17, die in der Abb. 1 B gezeigt wird, eingeführt werden, um die Rollen 18 in den Rillen 16 zu halten, wie das auch bei herkömmlichen Rutschscheren der Fall ist.

Der Drehkopf 20 wurde zwar unter Bezugnahme auf zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, Fachleuten werden jedoch zahlreiche Modifikationen ersichtlich sein, die am Drehkopf 20 und an dem gezeigten Ausführungsbeispiel vorgenommen werden können. Beispielsweise könnte J-Schaft 5 so modifiziert werden, daß der polierte Schaftadapter 21 in den J-Schaft 5 eingeführt werden kann. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel könnte anstelle des Lagerkäfigs 9 die innere Fläche des J-Schaftes 5 verwendet werden, um die Lager 10 an der äußeren Fläche des polierten Schaftadapters 21 zu halten. Ebenso könnte der polierte Schaftadapter 21 so modifiziert werden, daß der J-Schaft 5 in den polierten Schaftadapter 21 eingeführt werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel könnte die Innenfläche des polierten Schaftadapters 21 die Lager 10 an dem J-Schaft 5 halten.

Bei einer Alternative könnte eine Kugelgelenkanordnung zwischen dem J-Schaft 5 und dem polierten Schaftadapter 21 eingesetzt werden, damit der J-Schaft 5 im wesentlichen unabhängig von der Rotationsbewegung des polierten Schaftes 4 rotieren kann. Es ist daher davon auszugehen, daß jede Modifikation, die es ermöglicht, daß der obere Teil 2 mit dem untereren Teil 3 so gekoppelt wird, daß sich der untere Teil 3 im wesentlichen unabhängig von der Rotationsbewegung des oberen Teils 2 bewegen kann, in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt.

Das in den Abbildungen 1A bis 1C gezeigte Ausführungsbeispiel hat den Federschaft 6 und das Spülrohr 7 der herkömmlichen Rutschscheren. Wie bei herkömmlichen Rutschscheren wird der Federschaft 6 eingeschraubt in den J-Schaft 5 und das Spülrohr 7 eingeschraubt in den Federschaft 6 gezeigt.

Die Abbildungen 1A-1C zeigen weiter, daß ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Bohrlochschere der vorliegenden Erfindung Schwimmkolben 11 und 12 haben kann. Der Schwimmkolben 11 ermöglichtes, daß der Innendruck innerhalb der Bohrlochschere 100 mit dem Innendruck im Bohrgestänge ausgeglichen werden kann. Der Schwimmkolben 12 ermöglichtes, daß der Innendruck innerhalb der Bohrlochschere 100 mit dem äußeren Ringdruck ausgeglichen werden kann. Durch den Ausgleich dieser Drücke verringert sich die Wahrscheinlichkeit, daß die Bohrlochschere zerreißt oder zusammenfällt, selbst wenn der auf die Bohrlochschere ausgeübte äußere Druck wesentlich größer oder wesentlich kleiner als der Innendruck innerhalb der Bohrlochschere ist. Außerdem verringern die Schwimmkolben die Wahrscheinlichkeit, daß in der Bohrlochschere eine Druckverriegelung auftritt, wenn die Rutschschere auf das Bohrgestänge schlägt.

Wie in der Abb. 1 C gezeigt wird, wirkt der Schwimmkolben 11 im Umfang mit dem Spülrohr 7 zusammen. Abb. 5 ist eine perspektivische Ansicht des Schwimmkolbens 11. Vorzugsweise werden Dichtungen 40,41 verwendet, um den Außendurchmesser des Schwimmkolbens 11 mit dem Innendurchmesser des unteren Endes 37 der Trommel abzudichten und um den Innendurchmesser des Schwimmkolbens 11 mit dem Außendurchmesser des Spülrohres 7 abzudichten. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann sich der Schwimmkolben 11 längs des Spülrohres 7 bewegen, um den Innendruck der Bohrlochschere 100 mit dem Innendruck des Bohrgestänges auszugleichen.

Abb. 1A zeigt, daß ein Schwimmkolben 12 anstelle der V-Packung 51, der Feder 52, der Packungsmuffe 53, das Flanschspannringes 54, die als Einheit in der Abb.2A gezeigt werden und die in herkömmlichen Rutschscheren eingesetzt werden, verwendet werden kann. Der Schwimmkolben 12 bewirkt wie bei herkömmlichen Vorrichtungen die obere Abdichtung

auf der Bohrlochschere 100, wodurch Schmutz aus dem Ölbad ferngehalten wird, das den Antriebs- und den Rüttelmechanismus umgibt. Der Schwimmkolben 12 kann über einen größeren Abschnitt als herkömmliche Dichtungsvorrichtungen längs des polierten Schaftes 4 gleiten und kann zusammen mit dem Schwimmkolben 11 dazu beitragen, den Innendruck der Bohrlochschere 100 mit dem Innendruck im Bohrgestänge und dem Außendruck im Ring auszugleichen. Der Schwimmkolben 12 kann im wesentlichen mit dem in der Abb. 5 gezeigten Schwimmkolben identisch sein, nur ist der Innendurchmesser des Schwimmkolbens 12 größer als der Innendurchmesser des Schwimmkolbens 11. Diese Differenz der Innendurchmesser tritt dann auf, wenn der Außendurchmesser des polierten Schaftes 4 größer als der Außendurchmesser des Spülrohres 7 ist. Der Außendurchmesser des Spülrohres 7 ist im typischen Fall kleiner als der Außendurchmesser des polierten Schaftes 4, damit das untere Ende 38 der Bohrlochschere 100 den höheren Belastungen standhalten kann, die auf diesen Abschnitt der Bohrlochschere ausgeübt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, Fachleute werden jedoch eine Reihe von Änderungen und Modifikationen erkennen, und es fällt in den Rahmen des beigefügten Patentanspruches, alle diese Änderungen und Modifikationen als zum eigentlichen Geist und Rahmen der vorliegenden Erfindung gehörend einzuschließen.

Claims

Patentansprüche:

1. Mechanische Bohrlochschere, dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus:

einer Trommel; einem polierten Schaft mit oberen und unteren Enden, wobei der genannte polierte Schaft mit der genannten Trommel zusammenwirkt; einem J-Schaft mit oberen und unteren Enden, wobei der genannte untere Ende mit der genannten Trommel verbunden ist und eine Vorrichtung einschließt, um die Auslösung der genannten Bohrlochschere zu ermöglichen, wobei das genannte obere Ende mit dem genannten unteren Ende des genannten polierten Schaftes verbunden ist; einer Vorrichtung zum Zusammenwirken des genannten polierten Schaftes mit der genannten Trommel; einer Vorrichtung zum Zusammenwirken des genannten J-Schaftes mit der genannten Trommel und einem Drehkopf zur Verbindung des genannten unteren Endes des genannten polierten Schaftes mit dem genannten oberen Ende des genannten J-Schaftes, wodurch das genannte J-Schaft im wesentlichen unabhängig von der Rotationsbewegung des genannten polierten Schaftes rotieren kann.
2. Bohrlochschere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Federschaft aufweist, der mit dem genannten J-Schaft zusammenwirkt, ein Spülrohr, das mit dem genannten Federschaft zusammenwirkt, und einen Schwimmkolben, der im Umfang in das genannte Spülrohr eingreift, um in Reaktion auf Unterschiede im Druck, der auf die obere und die untere Fläche des genannten Schwimmkolbens ausgeübt wird, längs des genannten Spülrohres zu gleiten.
3. Bohrlochscherenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte polierte Schaft eine Vielzahl von Keilnuten aufweist, die auf der äußeren Fläche des genannten polierten Schaftes gebildet werden, wobei der genannte polierte Schaft auf Grund der Keilnuten das Drehmoment auf die genannte Trommel übertragen kann, ohne gleichzeitig das Drehmoment auf den genannten J-Schaft zu übertragen.
4. Bohrlochschere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schwimmkolben aufweist, der im Umfang in den genannten polierten Schaft eingreift, um längs des genannten polierten Schaftes zu gleiten und eine Dichtung zwischen dem genannten polierten Schaft und der genannten Trommel auszuüben.
5. Bohrlochschere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Drehkopf wenigstens ein Lager aufweist, das im Umfang mit entweder dem genannten polierten Schaft oder dem genannten J-Schaft zusammenwirkt, damit der genannte J-Schaft im wesentlichen unabhängig von der Rotationsbewegung des genannten polierten Schaftes rotieren kann.
6. Bohrlochschere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Drehkopf außerdem einen Lagerkäfig aufweist, um jedes der genannten Lager an dem genannten J-Schaft oder dem genannten polierten Schaft zu halten und um mit dem genannten polierten Schaft oder dem genannten J-Schaft zusammenzuwirken.
7. Bohrlochschere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der genannten Lager eine Vielzahl von Kugellagern aufweist.
8. Bohrlochschere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der genannten Lager außerdem eine Vielzahl von Rollenlagern aufweist.
9. Bohrlochschere, dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus:

einerTrommel; einem polierten Schaft mit oberen und unteren Enden, wobei der genannte polierte Schaft teleskopartig in der genannten Trommel angeordnet ist und längs im Verhältnis zu der genannten Trommel bewegt werden kann; einem J-Schaft mit oberen und unteren Enden, wobei zum genannten unteren Ende eine Vorrichtung gehört, die es ermöglicht, die genannte Bohrlochschere auszulösen, wobei das genannte untere Ende längs mit dem genannten unteren Ende des genannten polierten Schaftes angeordnet ist und mit diesem verbunden ist; einem Federschaft, der längs mit dem genannten J-Schaft angeordnet und mit diesem verbunden ist; einem Spülrohr, das längs mit dem genannten Federschaft angeordnet und mit diesem verbunden ist; einer Vorrichtung zur Verbindung des genannten polierten Schaftes mit der genannten Trommel; einer Vorrichtung zum Zusammenwirken des genannten J-Schaftes mit der genannten Trommel; einer Vorrichtung zum Zusammenwirken des genannten Federschaftes mit dem genannten J-Schaft; einer Vorrichtung zum Zusammenwirken des genannten Spülrohres mit dem genannten Federschaft und einem Drehkopf zur Verbindung des genannten unteren Endes des genannten polierten Schäften mit dem genannten oberen Ende des genannten J-Schaftes, wodurch der genannte J-Schaft im wesentlichen unabhängig von der Rotationsbewegung des genannten polierten Schaftes rotieren kann.
10. Bohrlochschere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schwimmkolben aufweist, der im Umfang mit dem genannten Spülrohr zusammenwirkt, um ein Reaktion auf Unterschiede im Druck, der auf die obere und die untere Fläche des genannten Schwimmkolbens ausgeübt wird, längs des genannten Spülrohres zu gleiten.
11. Bohrlochschere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zu der genannten Vorrichtung für das Zusammenwirken des polierten Schaftes mit der genannten Trommel eine Vielzahl von Keilnuten gehört, die auf der äußeren Fläche des genannten polierten Schaftes gebildet werden, wodurch es die genannten Keilnuten möglich machen, daß der genannte polierte Schaft des Drehmoment auf die genannte Trommel übertragen kann, ohne gleichzeitig das Drehmoment auf den genannten J-Schaft zu übertragen.
12. Bohrlochschere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Drehkopf eine Vielzahl von Lagern aufweist, die im Umfang mit dem genannten polierten Schaft und dem : genannten J-Schaft zusammenwirken, so daß der genannte J-Schaft im wesentlichen unabhängig von der Rotationsbewegung des genannten polierten Schaftes rotieren kann, und einen Lagerkäfig, um jedes der genannten Lager an dem genannten J-Schaft und dem genannten polierten Schaft zu halten und das Zusammenwirken des genannten polierten Schaftes mit dem genannten J-Schaft zu bewirken.