DD267532A1

DD267532A1 - ARRANGEMENT FOR CATCHING MATERIALS ON THE CARBIDE SOLE

Info

Publication number: DD267532A1
Application number: DD30970587A
Authority: DD
Inventors: Hans-Dieter Michaelis; Harald Zimmermann
Original assignee: Grimmen Erdoel Erdgas
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1987-12-01
Publication date: 1989-05-03

Abstract

Anordnung zum Fangen von auf der Bohrlochsohle befindlichen Material kommt in Tiefbohrungen und Flachbohrungen zum Saeubern der Bohrlochsohle, insbesondere bei Havariebehebungsarbeiten zur Anwendung. Das Ziel der Erfindung ist es, die Wirkung von mechanischen und magnetischen Fangvorrichtungen zu verbessern. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass oberhalb der mechanischen oder magnetischen Fangvorrichtung bzw. einer Kombination solcher Fangvorrichtungen eine Schraubenpumpe eine Saugwirkung erzeugt und dadurch eine direkte Stroemung der Spuelung von der Bohrlochsohle in die Fangvorrichtung erfolgt. Mit der Spuelung wird moegliches Metall von der Bohrlochsohle in die Fangvorrichtung gespuelt. Der Antrieb der Schraubenpumpe kann ueber das Gestaenge von uebertage bzw. durch eine Turbine, Elektromotor o. ae. untertage erfolgen. Durch ein Ventil, das Oeffnungen zum Ringraum oberhalb der Schraubenpumpe frei gibt, zirkuliert die Spuelung im kurzen Kreislauf ohne wesentlichen Druck.Arrangement for catching located on the bottom hole material is used in deep wells and shallow holes for Saeubern the bottom hole, especially for emergency lifting work for use. The aim of the invention is to improve the effect of mechanical and magnetic safety gears. According to the invention, the object is achieved by generating a suction effect above the mechanical or magnetic catching device or a combination of such catching devices, thereby resulting in a direct flow of the flushing from the bottom hole into the catching device. With the sputtering possible metal is flushed from the bottom hole in the safety gear. The drive of the screw pump can over the Gestaenge of uebertage or by a turbine, electric motor o. Ae. underground. By means of a valve which opens out openings to the annular space above the screw pump, the circulation circulates in a short circulation without substantial pressure.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung kommt in Tiefbohrungen und Flachbohrungen beim Fangen von auf der Bohrlochsohle befindlichen Materials, insbesondere bei Havariearbeiten zur Unterstützung der Wirksamkeit von Fangwerkzeunon wie Magnetfängern, Klappenfängern u.a.,zum Einsatz.The invention is used in deep wells and shallow holes in catching material located on the bottom of the well, in particular in case of emergency work to support the effectiveness of fishing gear such as magnetic catchers, flap catchers and the like.

Characteristic of the known technical readings

Zum Fangen durch verschiedene Ursachen, z. B. Brüchen an Bohrwerkzeugen, Materialausbrüchen aus der Bohrgarnitur bzw. Rohrtour, Absturz von Teilen der Übertageausrüstungen u. ä. auf der Bohrlochsohle befindlichen Materialien sind folgende Möglichkeiten bekr.i.it:To catch by various causes, eg. B. fractures of drilling tools, material outbreaks from the drill set or pipe tour, crash of parts of the supertational equipment u. ä. on the bottom of the hole materials are bekr.i.it following possibilities:

— Magnetische Materialien werden mit einem starken Permanentmagneten, der mit der Bohrgarnitur oder am Kabel auf die Bohrlochsohle gebracht wird, gefangen.- Magnetic materials are trapped with a strong permanent magnet placed on the bottom of the hole using the drill string or cable.

Zur Verbesserung der Fangergebnisse des Magneten werden die Spülungskanäle so angeordnet, daß sie wie Injektionsdüsen wirken und bei Spülungszirkulation eine Saugwirkung auf der Bohrlochsohle erreicht wird. Mit der Spülung wird das zu fangende Material in Richtung des Magneten gespült.In order to improve the catching results of the magnet, the flushing channels are arranged to act like injection nozzles and to provide suction on the bottom of the sink when the mud is being flushed. With the rinse, the material to be caught is rinsed in the direction of the magnet.

— Eine Säuberung der Bohrlochsohle kann mittels eines offenen Rohres an dessen untoren Innenteil Klappen, Stahlfedern oder ähnliches angebracht sind, dio Kleinteile in das Rohrende einlassen und deren Herausfallen verhindern, so daß cie von der Bohrlochsohle mit der Bohrgarnitur nach übertage ausgebaut werden können, erfolgen.- A cleaning of the bottom hole can be made by means of an open tube to the untore inner part flaps, steel springs or the like, dio small parts in the pipe end and prevent their falling out, so that cie can be removed from the bottom hole with the drill set after passing done.

Dieser Fangvorgang kann ebenfalls durch eine Anordnung der Spülungskanäle als Injektordüsen, die auf der Bohrlochsohle eine in das Fangrohr gerichtete Strömung erzeugen, verstärkt werden.This capture process may also be enhanced by an arrangement of the mud channels as injector nozzles which create a flow directed into the catch tube on the bottom hole.

Von einer Vielzahl von Herstellern werden Magnetfänger und mechanische Fänger prinzipiei! *hn'<cher Konstruktion bei denen die zum Fänger gerichtete Strömung durch eine entsprechende Führung der Spülungskanäle erzeugt wird, angeboten (Composite Catalog 1986-1987, World Oil, Gulf Publishing Company Publication, Houston, Texas).From a variety of manufacturers magnetic catcher and mechanical catcher principle! * Hn '<cher construction in which the direction of the catcher flow is generated by a corresponding guidance of the flushing channels offered (Composite Catalog 1986-1987, World Oil, Gulf Publishing Company Publication, Houston, Texas).

Bei diesen sogenannten hydraulischen Fängern ist die Saugwirkung durch die indirekte Strömung gering und es werden häufig unbefriedigende Fangergebnisse erzielt.In these so-called hydraulic catchers, the suction effect by the indirect flow is low and it often unsatisfactory catch results are achieved.

— Es ist weiterhin bekannt die Fließbewegung in Richtung eines Fängers durch den Druckausgleich zwischen dem mit Spülung gefüllten Bohrlochringraum und den nicht bzw. nur teilweise mit Spülung gefüllten Steigraum der Bohrgarnitur zu erzeugen.- It is also known to produce the flow movement in the direction of a catcher by the pressure equalization between the flushed annulus filled with irrigation and the not or only partially filled with irrigation rising space of the drill string.

Dazu wird die Bohrgarnitur unten verschlossen eingebaut und direkt oberhalb der Bohrlochsohle dieser Verschluß geöffnet. Wegen der Vielzahl der möglichen Probleme im Bohrloch wird diese Methode kaum genutzt. Da bei dieser Verfahrensweise während des Einbaues die Garnitur nicht gespült werden kann, sind Einbauschwierigkeiten häufig. Durch abgesetztes Gesteinsmaterial kann in der Regel der Fänger nicht direkt bis auf die Bohrlochsohle und damit an das zu fangende Material gebracht werden. Diese Linkszirkulation über das gesamte Bohrloch kann zu Entlastungen an der Bohrlochwand mit den damit verbundenen Gefährdungen führen.For this purpose, the drill set is installed below closed and opened directly above the bottom hole of this closure. Because of the large number of possible problems in the borehole this method is hardly used. Since in this procedure during installation, the set can not be rinsed, installation difficulties are common. By deposited rock material, the catcher can not be brought directly to the bottom hole and thus to the catching material. This left circulation over the entire borehole can lead to relief on the borehole wall with the associated hazards.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Der Erf i luung liegt die Aufgabe zugrunde, an der Bohrlochsohle eine solche Saugwirkung zu erzeugen, daß auf der Bohrlochsohle befindliches Material mit hoher Sicherheit in einen mechanischen Fänger gespült bzw. die Wirkung eines magnetischen Fängers verbessert wird und mit der Fanganordnung während des Ein- und Ausbaues die üblichen Operationen zur Gewährleistung der problemlosen Befahrbarkeit im Boh. Hch wie Nachbohren und Spülen der Bohrgarnitur ausgeführt werden können.The invention is based on the object to produce at the bottom of the hole such a suction that flushed material located on the bottom hole with high security in a mechanical catcher or the effect of a magnetic catcher is improved and with the catch arrangement during the on and Expand the usual operations to ensure easy passability in the Boh. Hoch such as re-drilling and rinsing the drill can be performed.

Explanation of the essence of the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß oberhalb dos mechanischen oder magnetischen Fängers eine 1:2 gängige oder mehrgängige Schraubenpumpe nach dem Moineau Prinzip mit der Bohrgarnitur eingebaut wird. Der At.trieb der Schraubenpumpe erfolgt durch Drehung des Bohrgestänges oder mittels Turbine, die von der durch das Gestänge gepumpten Spülung angetrieben wird. In Abhängigkeit von Drehzahl und Konstruktion der Schraubenpumpe kann eine solche hohe Förderleistung erzeugt werden, d&3 damit eine starke Saugwirkung auf der Bohrlochaohle entsteht und das zu fangende Material mit dem Spülstrom in den mechanischen Fänger bzw. an den Magneten des magnetischen Fängers gespült wird. Diese Fänger können einzeln bzw. kombiniert eingesetzt werden und sind so unterhalb der Schraubenpumpe angeordnet, daß der Flüssigkeitsstrom von der Bohrlochsohle direkt durch die Fangvorrichtung fließt. Gegenüber den beschriebenen bekannten technischen Lösungen ergaben sich folgende Vorteile:According to the invention the object is achieved in that above the mechanical or magnetic catcher a 1: 2 common or multi-speed screw pump is installed according to the Moineau principle with the drill set. The drive of the screw pump is carried out by rotation of the drill pipe or by means of turbine, which is driven by the flushing pumped by the linkage. Depending on the speed and construction of the screw pump, such a high flow rate can be generated, thus creating a strong suction effect on the borehole and flushing the material to be collected with the flushing flow into the mechanical catcher or to the magnet of the magnetic catcher. These catchers can be used individually or in combination and are arranged below the screw pump so that the liquid flow from the bottom hole directly flows through the safety gear. Compared with the described known technical solutions, the following advantages resulted:

— Die Fließrichtung der Spülung direkt von Bohrlochsohle durch den mechanischen bzw. magnetischen Fänger verbessert das Fangergebnis.The flow direction of the flush directly from the bottom of the hole through the mechanical or magnetic catcher improves the catching result.

— Die Saugwirkung auf das zu fangende Material ist durch die wesentlich größeren Fördermengen und den dadurch entstehenden größeren Fließgeschwindigkeiten auf Sohle höher. Damit wird die Wirkung mechanischer bzw. magnetischer Fänger verbessert.- The suction effect on the material to be caught is higher due to the much larger flow rates and the resulting higher flow velocities on the sole. This improves the effect of mechanical or magnetic catchers.

— Die Fanganordnung läßt beim Ein- und Ausbau alle Operationen zur Sicherung der Befahrbarkeit im Bohrloch wie Spülen, Drehen und Nachbohren zu.- The catch arrangement allows during installation and removal of all operations to ensure driveability in the well, such as rinsing, turning and re-drilling.

— Da die Saugleistung direkt proportional der Drehzahl ist kann durch Steigerung der Drehzahl, z.B. durch uen Einsatz einer Turbine eine solche Saugkraft erzeugt werden, daß größere Metallteile von der Bohrlochsohle abgehoben werdan.- Since the suction power is directly proportional to the speed can be increased by increasing the speed, e.g. By uen use of a turbine, such a suction force can be generated that larger metal parts werdan lifted from the bottom of the hole.

Die mögliche Saugleistung ist ein Mehrfaches der bekannten hydraulischen Fänger.The possible suction power is a multiple of the known hydraulic catcher.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung soll an 2 Ausführungsbeispielen erläutert werdenThe invention will be explained with reference to 2 embodiments

In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt In the accompanying drawings shows

Fig. 1: die schematische Anordnung der Fangvorrichtung mit Antrieb der Schraubenpumpen durch Rotation des Gestänges. Fig. 2: die schematische Anordnung der Fangvorrichtung mit Antrieb der Schraubenpumpe durch eine Turbine.Fig. 1: the schematic arrangement of the safety gear with drive the screw pumps by rotation of the linkage. Fig. 2: the schematic arrangement of the safety gear with drive of the screw pump through a turbine.

In das Bohrloch wird am Bohrgestänge 1 eine Schraubenpumpe 2 {z. B. eignet sich auch ein heim Bohren üblicher Bohrlochsohlehschraubenantrieb) an deren unteren Wellenanschluß 11 ein magnetischer L* w. Klappenfänger 3 oder eine Kombination beider Fängertypen angebracht ist, eingebaut.In the borehole is on the drill pipe 1, a screw pump 2 {z. B. is also home drills usual Bohrlochsohlehschraubenantrieb) at the lower shaft connection 11 is a magnetic L * w. Flap catcher 3 or a combination of both catcher types is installed, installed.

Mit dieser Schraubenpumpe 2, bestehend aus einer ein- bzw. mehrgängigen schraubenförmigen Welle 4 in eine um jeweils einen Gang größeren schraubenförmigen schwach elastischen Manschette 5, die mit dein Gehäuse 7 der Schraubenpumpe 2 fest verbunden ist, wobei über ein Kardangelenk 6 und Lager 10 relative Drehbewegungen >r. beiden Richtungen zwischen der Welle 4 und der elastischen Manschette 5 möglich sind, kann durch Drehen des Gehäuses 7 oder der Welle 4 eine Flüssigkeit verpumpt bzw. beim Durchpumpen von Flüssigkeit das Genauso 7 bzw. die schraubenförmige Welle 4 gedreht werden.With this screw pump 2, consisting of a single or multi-start helical shaft 4 in a larger gear in each case helical weak elastic sleeve 5, which is firmly connected to the housing 7 of the screw pump 2, via a universal joint 6 and bearing 10 relative Rotational movements> r. Both directions between the shaft 4 and the elastic sleeve 5 are possible, can be pumped by rotating the housing 7 or the shaft 4, a liquid or when pumping liquid, the same 7 and the helical shaft 4 are rotated.

Treten beim Einbau Probleme im Bohrloch auf, die ein Spülen und Nachbohren erforderlich machen, kann in der beim Bohren mit hydraulischen Bohrlochsohlenantrieben üblichen Weise Spülung zirkuliert werden, wobei der Fänger 3 als Nachbohrwerkzeug rotiert. Dabei wird aus den Umlaufbehältern 15 mit der Spülpumpe 16 über das Manifold 17, Spülkopf 12 und Gestänge 1, Spülung ins Bohrloch gepumpt.If problems occur during installation in the borehole, which necessitate rinsing and re-drilling, flushing can be circulated in the manner customary for drilling with hydraulic bottom hole drives, with the catcher 3 rotating as a reboring tool. It is pumped from the circulation containers 15 with the flushing pump 16 via the manifold 17, flushing head 12 and linkage 1, flushing into the borehole.

Ein oberhalb der Schraubenpumpe 2 angebrachtes Ventil 9 schließt dabei unter den hydraulischen Druck der zirkulierenden Spülung die Öffnungen 8 zum ßohrlochringraum.A mounted above the screw pump 2 valve 9 closes under the hydraulic pressure of the circulating flush the openings 8 to ßohrlochringraum.

Die Spülung fließt durch die Schraubenpumpe 2 und versetzt die Schraubenwelle 4 mit Kardan 6, den unterem Weilenanschluß 11 und Fangwerkzeug 3 in Drehbewegung.The flushing flows through the screw pump 2 and puts the propeller shaft 4 with gimbal 6, the lower port 11 and catching tool 3 in rotary motion.

Die Schraubenpumpe 2 arbeitet in dieser Weise als Antrieb. Nach dem Durchfluß durch den Fänger 3 steigt die Spülung im Bohrlochringraum auf und wirj am Bohrlochkopf über den Ausguß 13 wieder den Umlaufbehältern zugeführt. In dieser Form kann sicher die Bohrlochsohle erreicht und von abgesetzten Gesteins- und Bohrkleinmaterial freigespült werden. Beim Fangvorgang wird aas Fangwerkzeug 3 ohne Zirkulation auf die Bohrlochsohle abgesetzt.The screw pump 2 operates in this way as a drive. After the flow through the catcher 3, the flush increases in the well annulus and wirj fed back to the wellhead on the spout 13 to the circulation containers. In this form, the bottom hole can safely be reached and cleared of remote rock and cuttings material. When fishing aas fishing tool 3 is discontinued without circulation to the bottom of the hole.

Die Verzahnung der äußeren Gehäuserippen des Fängers 3 preßt sich beim Absetzen in die Bohrlochsohle und verankert den Fänger 3.The toothing of the outer housing ribs of the catcher 3 presses when settling in the bottom hole and anchored the catcher. 3

Das Ventil 9 oberhalb der Schraubenpumpe 2 öffnet bei Wegfall der Spülungszirkulation die Öffnungen 8 vom Gestängesteigraum zum Bohrlochringraum. Mit dem übertägigen Drehtisch 14 wird das Gesl änge 1 und damit das Gehäuse 7 der Schraubenpumpe 2 gedreht. Durch diese Rotation des Gehäuses 7 saugt die Schrauben! impe 2 von der Bohrlochsohle über den Fängar 3 die im Ringraum befindliche Spülung an und über die öffnungen 8 direkt berhalb der Schraubenpumpe 2 wird die Spülung wieder in den Ringraum gepreßt und wird wieder angesaugt.The valve 9 above the screw pump 2 opens in the absence of flushing circulation, the openings 8 from the Gestängesteigraum the well annulus. With the surface turntable 14, the Gesl änge 1 and thus the housing 7 of the screw pump 2 is rotated. By this rotation of the housing 7 sucks the screws! impe 2 from the bottom of the hole on the Fängar 3 located in the annulus rinsing at and over the openings 8 directly above the screw pump 2, the flush is pressed back into the annulus and is sucked again.

Durch diese Fließbewegung wird über den Fänger das an der Bohrlochsohle befindliche Material an die Fangvorrichtung 3, z. B.Through this flow, the material located at the bottom of the hole to the safety gear 3, z. B.

einen Magnet oder/und oberhalb der Klappen eines Klappenfängers gespült und dort in bekannter Weise so aufgefangen, daß es nach übertage ausgebaut werden kann.a magnet and / or rinsed above the flaps of a flap trap and there caught in a known manner so that it can be expanded to overground.

In Abhängigkeit von der Drehzahl kann die Fördermenge der Schraubenpumpe so gesteigert werden, daß eine starke Saugwirkung an der Bohrlochsohle erzielt wird.Depending on the speed, the flow rate of the screw pump can be increased so that a strong suction effect is achieved at the bottom of the hole.

Da der notwendige Förderdruck auf Grund des kurzen Zirkulationskreislaufes beim Fangen gering ist, wird nur eine relativ geringe Antriebsleistung für die Arbeit der Schraubenpumpe benötigt, damit eignet sich eine Turbine mit hoher Drehzahl als Antriebsaggregat für die Schraubenpumpe.Since the necessary delivery pressure due to the short circulation circuit when catching is low, only a relatively low drive power is required for the work of the screw pump, so that a high-speed turbine is suitable as a drive unit for the screw pump.

2, a corresponding arrangement is shown. The basic structure corresponds to the arrangement according to the example described above. Above the screw pump 2 is a hendelsübliche drilling turbine 18, usually a multi-stage One-section turbine with high speed. The turbine shaft 19 is connected to a sliding tube 22 designed as a screen tube 20, wherein the openings 21st

zwischen Ringracm und Steigraum bei Belastung von oben auf die Schiebehülse 22 freigegeben werden. Beim Einbau derbetween Ringracm and rising space are released when loaded from above on the sliding sleeve 22. When installing the

Arrangement, the openings 20 are closed by the shifted position of the sliding sleeve 22. At the free

hängenden Anordnung fließt die Spülung durch die Turbine 18, das Siebrohr 20, durch das oberhalb der Schraubenpumpebefindliche Ventil 9. schließt dort die öffnungen 8 zum Gestängeringraum und wird durch die Schraubenpumpe 2 gepreßt undbringt dabei die Schraubenwelle 4 zum Drehen.hanging arrangement, the purge flows through the turbine 18, the strainer tube 20 through the above the screw pump befindindliche valve 9 there closes the openings 8 to the Gestängeringraum and is pressed by the screw pump 2, thereby causing the propeller shaft 4 to rotate.

To turn off a rotation of the turbine 18 in this Nachbohrvorgang and only the relatively low speed of the To use screw pump for re-drilling, you can run the bearings dar turbine 18 so that they are hanging Block arrangement and the purging can be pumped through the turbine 18 without rotation of the turbine rotor. When fishing, the fishing tool 3 in the same manner as in the first example without circulation to the bottom hole

abgesetzt.discontinued.

The valve S opens the circulation openings 8. By ti'e further relief of the drill set, the openings 21 for Annulus released in the strainer 20. By Spülungszii culation with the purge pump 16, the turbine 18 begins to work. From the Turbinenweüe 19 is over Sieve tube 20, the housing 7 of the screw pump 2 is rotated with the elastic sleeve 5 and thus sucks the Screw pump 2 from below flushing on. The circulation liquid to the Ant: ieb the turbine 18 flows after exiting from the openings 21 on the strainer tube 20 in Well annulus to overground and over spout 13 for reuse in the circulation tank. The sucked in the lower circuit of the screw pump 2 via the catcher 3 flushing occurs at the openings 8 also

in den Ringraum und wird erneut über den Fänger angesaugt und führt dabei mögliches, lose auf der Bohrlochsohle befindlichesinto the annulus and is sucked in again via the catcher, thereby leading possible, loosely located on the bottom of the hole

Material that is caught by the catcher 3. Due to the high speed! the turbine 18 is a large flow of the screw pump 2 and thus a high Flow rate reached in the lower circulation circuit. Fine partial mixing of the purge of the upper turbine circuit with the lower screw pump circuit has

keinen Einfluß auf die Wirkung.no influence on the effect.

Claims

1. Arrangement for catching material located on the bottom hole, characterized in that a modified screw pump is arranged between a drill string and catching tool or between turbine and catching tool.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that above the screw pump circulation openings for Bohrlochringraum and a valve is arranged.

3. Arrangement according to claim 1 and?, Characterized in that between the turbine and screw pump, a device with sliding sleeve and strainer tube is arranged.

4. Arrangement according to claim 1,2 and 3, characterized in that the circulation openings are released after discharge of the turbine.