DE1004119B

DE1004119B - Method and device for drilling down the casing in deep boreholes

Info

Publication number: DE1004119B
Application number: DEB26707A
Authority: DE
Inventors: Franz Bade; Johann Gruber
Original assignee: Bade & Co GmbH
Current assignee: Bade & Co GmbH
Priority date: 1953-07-24
Filing date: 1953-07-24
Publication date: 1957-03-14

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine: Vorrichtung zum Niederbohren der Verrohrung in, Tiefbohrlöchern. Beim Niederbohren der Verrohrung in Bohrlöchern geringer Tiefe ist es seit langer Zeit bekannt, der Verrohrung eine wechselnde Drehbewegung von Hand zu erteilen. Hierbei wird ein Hebel betätigt, der mit einer an der Verrohrung starr befestigten Schelle verbunden ist. Dieses von Hand ausgeführte Verfahren findet seine Grenze, wenn, die Verrohrung in Bohrlöchern größerer Tiefe niedergebohrt werden muß.The invention relates to a method and a device for drilling down the casing in, deep boreholes. When drilling down the casing in It has been known for a long time in shallow boreholes that the casing is subjected to an alternating rotary motion to be issued by hand. Here, a lever is actuated, which is rigidly attached to the piping with a Clamp is connected. This hand-carried process finds its limit when, the piping must be drilled down in boreholes of greater depth.

Bekannt ist ein Verfahren zum Niederbohren, von Verrohrungen, bei dem die Verrohrung durch eine Wasser- oder Dampfleitung zeitweilig erwärmt wird, so daß der Durchmesser der Verrohrung abwechselnd vergrößert oder verkleinert wird. Bekannt ist ebenfalls eine Rohrschelle für Verrohrungen, die zweiarmig ausgebildet ist und aus Längsbalken und Querbalken besteht, wobei keilförmige Gleitflächen vorgesehen sind, so daß die Rohrschelle mit ihrem ganzen Umfang an die Rohrwandung gleichmäßig angepreßt werden kann.Is known a method for drilling down, of casing, in which the casing by a Water or steam line is temporarily heated so that the diameter of the piping alternates enlarged or reduced. Also known is a pipe clamp for piping that has two arms is formed and consists of longitudinal beams and transverse beams, with wedge-shaped sliding surfaces being provided are, so that the pipe clamp is pressed evenly with its entire circumference against the pipe wall can be.

Bei Drehbohranlagen ist es bekannt, den Bohrmeißel wechselweise in dem einen oder anderen Drehsinn anzutreiben. Im Rahmen dieses Verfahrens ist es auch bekanntgeworden, eine Antriebsvorrichtung zu verwenden, die wechselweise eine Rechts- und Linksdrehung erzeugt, wobei die Kraftübertragung über ein Getriebe erfolgt, daß verschiedene Geschwindigkeiten, gestattet. Bekannt ist ferner ein Bohrtischantrie:b für Tiefbohrungen, bei dem der Antriebswellenstrang am Antrieb und am Bohrtisch elastisch ausgebildete Kardane aufweist. Diese elastischen Kardane können, auch mit einer Rutschkupplung vereinigt sein.In rotary drilling rigs, it is known to rotate the drill bit alternately in one direction or the other to drive. In the course of this process it has also become known to use a drive device use, which alternately generates a right and left rotation, with the power transmission via a Transmission is done that allows different speeds. A drilling table drive is also known: b for Deep drilling in which the drive shaft train on the drive and on the drilling table is elastically designed cardans having. These elastic cardans can also be combined with a slip clutch.

Es ist außerdem bekannt, das Niederbohren der Verrohrung dadurch zu unterstützen, daß die Rohre in den Boden eingepreßt werden. Vorgeschlagen wurden hierfür gut gelagerte Zugschrauben oder auch die Anwendung einer hydraulischen Presse. Um das Festfahren der Verrohrung im Boden zu vermeiden, wurde auch vorgeschlagen, die Verrohrung um einige Meter emporzuziehen, und sie von neuem wieder herunterzubringen. It is also known to assist in drilling down the casing by making the pipes pressed into the ground. Well-supported lag screws or the Use of a hydraulic press. In order to prevent the piping from getting stuck in the ground also suggested pulling the piping up a few meters and bringing it back down again.

Bekannt ist ferner eine mechanische Vorrichtung zum Hin- und Herdrehen von Verrohrungen^ bei der an der Verrohrung ein zweiarmiger Hebel befestigt ist, auf dessen beide Arme gleichzeitig Kräfte in entgegengesetzten Richtungen einwirken. Die Übertragung der Antriebskräfte erfolgt über Schubstangen,, die gelenkig an den Enden der Schellenarme angeordnet sind. Bekannt ist schließlich eine mechanische Vorrichtung, die aus einem einarmigen Hebel besteht, dessen freies Ende durch eine mechanische Antriebsvorrichtung in eine hin- und hergehende Bewegung Verfahren und VorrichtungAlso known is a mechanical device for turning piping back and forth in the a two-armed lever is attached to the piping, on the two arms of which forces simultaneously in opposite directions Directions. The drive forces are transmitted via push rods. which are articulated at the ends of the clamp arms. Finally, a mechanical one is known Device consisting of a one-armed lever, the free end of which is driven by a mechanical drive device in a reciprocating motion method and apparatus

zum Niederbohren der Verrohrungfor drilling down the piping

in Tiefbohrlöchernin deep boreholes

BadeBath

Anmelder:
Co. G. m. b. H., Lehrte (Hann.)Applicant:
Co. G. mb H., Lehrte (Hann.)

Franz Bade und Johann Gruber, Lehrte (Hann.),
sind als Erfinder cjenannt wordenFranz Bade and Johann Gruber, Lehrte (Hann.),
have been named as inventors

versetzt wird. Diese mechanische Vorrichtung kann aus einer Gewindespindel oder auch aus einer Doppelspindel bestehen, die eine Rotationsbewegung erhält. Vorgeschlagen als Antrieb wurde außerdem ein hydraulisch angetriebener Arbeitskolben oder ein System von Flaschenzügen.is moved. This mechanical device can consist of a threaded spindle or a double spindle exist, which receives a rotational movement. A propulsion system was also proposed hydraulically driven working piston or a system of pulleys.

Das Verfahren nach der Erfindung stellt eine Verbesserung des bekannten Verfahrens dar, bei dem der Verrohrung eine zyklisch wechselnde Drehbewegung durch pneumatische oder hydraulische Mittel erteilt wird. Die Verbesserung besteht darin, daß durch diese Mittel die Verrohrung gleichzeitig mit der Drehbewegung auf- und abwärts bewegt wird. Den bekannten Verfahren, und Vorrichtungen haftet der Nachteil an, daß bei tief geführten; Bohrlöchern die Schneidkanten der Verrohrung mit zunehmender Tiefe einer ständig größer werdenden Auflast durch das Gewicht der Verrohrung ausgesetzt sind. Diese hohe Auflast kann· dazu führen, daß sich die Verrohrung festfährt. Hinzu kommt noch, daß die auf die Rohrwandung wirkenden Reibungskräfte bei zunehmender Tiefe immer größer werden. Der Erfindung lag demgegenr über die Erkenntnis zugrunde, daß es darauf ankommt, die Verrohrung in einem Schwebezustand zu halten. Dieser Schwebezustand wird dadurch erreicht, daß mittels an sich bekannter pneumatisch oder hydraulisch wirkender Kräfte gleichzeitig mit der Drehbewegung die Verrohrung eine Auf- und Abwärtsbewegung erfährt, so daß eine Schraubbewegung der Verrohrung sowohl nach oben als nach unten erreicht wird. Der Rohrschuh wird also nur einer kontrollierbaren Auflast ausgesetzt. Durch die nach oben und unten abwechselnd erfolgende Schraubbeiwegung wird außerdem erreicht, daß sich zwischen der Rohrwandung und dem Gebirge eine Schmierschicht bilden kann.The method according to the invention is an improvement on the known method in which the Piping issued a cyclically alternating rotary movement by pneumatic or hydraulic means will. The improvement is that, by this means, the tubing is concurrent with the rotary motion is moved up and down. The known methods and devices have the disadvantage at that at deeply led; Boreholes cut the cutting edges of the casing as the depth of a casing increases are exposed to constantly increasing loads due to the weight of the piping. This high load can · cause the piping to get stuck. In addition, the on the pipe wall acting frictional forces increase with increasing depth. The invention was against it based on the knowledge that it is important to keep the piping in a suspended state keep. This state of suspension is achieved in that by means of known pneumatic or Hydraulically acting forces at the same time as the rotary movement, the piping experiences an upward and downward movement, so that a screwing movement the piping is reached both upwards and downwards. The pipe shoe is therefore only one that can be controlled Exposed to load. By alternating up and down screwing it is also achieved that a smear layer is formed between the pipe wall and the rock can.

Bei der Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens findet eine an sich bekannte zweiarmige, amIn the apparatus for performing this method finds a well-known two-armed, am

609 839/113609 839/113

Bohrrohr befestigte Rohrschelle Verwendung. Erfindungsgeinäß sind die Arme der Rohrschelle mit Schubstangen oder Rohren verbunden, die durch den Einbau von Preßzylindern längenveränderlich ausgebildet sind. Der Antrieb der Preßzylinder erfolgt durch ein hydraulisches oder pneumatisches Mittel. Durch die zyklisch sich abwechselnde Verlängerung und Verkürzung der Schubstangen oder Rohre wird der Verrohrung eine wechselnde Drehbewegung erteilt. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Aufnahme der Reaktionskräfte an einem ortsfesten Widerlager erfolgen kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind demgemäß die Rohre oder Stangen V-förmig angeordnet, während die zusammenstoßenden Enden der Rohre oder Stangen in ein gemeinsames Drehlager einmünden, das in dem Erdboden verankert ist. Um die Rohrschelle mittels eines pneumatischen oder hydraulischen Druckmittels in eine Auf- und Abwärtsbewegung versetzen, zu können, sind die Arme der Rohrschelle als Stützfläche für die oberen Enden von Preßzylindern ausgebildet, die an ihren unteren Enden auf im Boden eingelassenen Rosten abgestützt sind.Drill pipe attached pipe clamp use. According to the invention the arms of the pipe clamp are connected to push rods or pipes that run through the Installation of press cylinders are designed to be variable in length. The press cylinder is driven by hydraulic or pneumatic means. Due to the cyclically alternating extension and shortening the push rods or tubes, the tubing is given an alternating rotary motion. This design has the advantage that the reaction forces are absorbed on a stationary abutment can be done. In a preferred embodiment of the invention, the tubes are accordingly or Rods arranged in a V-shape, while the butting ends of the tubes or rods into a common Pivot bearing that is anchored in the ground. To the pipe clamp by means of a to be able to set pneumatic or hydraulic pressure medium in an upward and downward movement, the arms of the pipe clamp are designed as a support surface for the upper ends of press cylinders that are attached to their lower ends are supported on grates embedded in the ground.

Erfindungsgemäß besteht die Rohrschelle aus zwei übereinander angeordneten, und relativ gegeneinander, horizontal verdrehbaren Teilen. Diese Ausbildung gibt die Möglichkeit, daß an einem Teil der Rohrschelle die Rohre oder Stangen zur Erzeugung einer zyklischen Drehbewegung und am anderen Teil der Rohrschelle die Preßzylinder angreifen können, so daß der Antrieb für alle Bewegungen durch ein hydraulisches oder pneumatisches Mittel erfolgen kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Rohrschelle - sind deren beide Teile' durch eine an einem Teil ortsfest angeschlossene und am anderen Teil gleitend angreifende Knagge verbunden.According to the invention, the pipe clamp consists of two superimposed, and relative to each other, horizontally rotatable parts. This training gives the possibility that on part of the pipe clamp the tubes or rods to produce a cyclic rotary motion and on the other part of the Pipe clamp can attack the press cylinder, so that the drive for all movements through one hydraulic or pneumatic means can be done. In a preferred embodiment of the Pipe clamp - both parts of which are 'connected by one one part fixedly connected and attached to the other part slidingly engaging lugs.

Um alle Bewegungen von einer zentralen Stelle steuern zu können, gehen die Druckmittelleitungen von einer gemeinsamen Schaltanordnung aus, die in der Nähe einer Druckpumpe angeordnet ist.In order to be able to control all movements from a central point, the pressure medium lines go from a common switching arrangement which is arranged in the vicinity of a pressure pump.

Mit der beschriebenen Vorrichtung wird mithin die Aufgabe gelöst, eine wechselnde Drehbewegung in Horizontalrichtung und eine Auf- und Abwärtsbewetgung in Vertikalrichtung auf eine gemeinsame Rohrschelle zu übertragen, wobei die Übertragung der Kräfte ausschließlich durch hydraulische oder pneumatische Mittel erfolgt.With the device described, the object is therefore achieved, an alternating rotary movement in Horizontal direction and an upward and downward movement in the vertical direction on a common pipe clamp to be transmitted, whereby the transmission of the forces exclusively by hydraulic or pneumatic Means done.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment of the device according to the invention is shown.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des Gerätes;Fig. 1 shows a side view of the device;

Fig. 2 zeigt die andere Seitenansicht des Gerätes entsprechend der Linie I-II in Fig. 1; Fig. 3 zeigt die Aufsicht des Gerätes. In der Zeichnung ist das Bohrrohr mit 1 bezeichnet. Am Kopf dieses Bohrrohres 1 greift eine Rohrschelle 2 an, die, wie bekannt, zweiteilig ausgebildet ist und das Bohrrohr 1 durch Festziehen der Verschraubungen 3 unverrückbar umspannt.Fig. 2 shows the other side view of the device according to the line I-II in Fig. 1; Fig. 3 shows the top view of the device. The drill pipe is denoted by 1 in the drawing. At the head of this drill pipe 1 engages a pipe clamp 2, which, as is known, is constructed in two parts and spans the drill pipe 1 immovably by tightening the screw connections 3.

Aus der Darstellung in Fig. 3 ergibt sich, daß die Rohrschelle mit Auflagern 4 versehen ist, die zur Auflagerung von Knaggen 5 dienen. Diese Knaggen 5 sind, wie sich aus Fig. 1 und 2 ergibt, an ihrem· unteren Ende starr an einem Rost 7 mittels Verschraubungen 6 befestigt. Die Anordnung ist also derart getroffen, daß bei feststehendem Rost 7 die Rohrschelle 2 eine Drehbewegung in Horizontalrichtung ungehindert ausführen kann. Die Erzeugung der abwechselnden Auf- und Abwärtsbewegung erfolgt durch die im Erdreich eingelassenen Preßzylinder 9, die auf einem Rost angeordnet sind. Die Übertragung dieser Beiwegungen auf den Rost 7 erfolgt durch Stempel 8 und gegebenenfalls noch durch Zwischenstücke, die aus Trägerenden od. dgl. bestehen können.From the illustration in Fig. 3 it can be seen that the pipe clamp is provided with supports 4, which for Support of cleats 5 are used. As can be seen from FIGS. 1 and 2, these lugs 5 are rigid at their lower end on a grate 7 by means of screw connections 6 attached. The arrangement is made such that when the grate 7 is stationary, the pipe clamp 2 can rotate freely in the horizontal direction. The generation of the alternating Up and down movement takes place through the pressing cylinders 9 embedded in the ground, which are on a grate are arranged. The transfer of these bypasses to the grate 7 is carried out by stamps 8 and possibly also by spacers, which od from beam ends. The like. Can consist.

Die Anordnung des Antriebsgestänges für die Horizontalbewegung ergibt sich aus der Darstellung in Fig. 1 und 3. Das Gestänge 11 ist V-förmig ausgebildet und enthält an dem der Rohrschelle 2 zugewendeten Ende Preßzylinder 14, deren Antrieb durch Drucköl, Druckwasser oder Druckluft erfolgen kann. Die Druckkraft wird durch Kolben, 12 übertragen, die in Kolbenbolzen 13 angreifen, die an beiden Enden der Rohrschelle 2 vertikal angeordnet sind. Es ergibt sich aus dieser Schilderung ohne weiteres, daß bei einem wechselnden Antrieb der Preßzylinder 14 ein© abwechselnde Drehbewegung der Rohrschelle 2 in Horizontalrichtung erfolgen muß. Das Antriebsgestänge endet auf der anderen Seite infolge seiner V-förmigen Ausbildung in einem gemeinsamen Drehpunkt 15 ein. Das als Drehpunkt ausgebildete Lager ist auf einem Rost 16 mit Bodenplatte angeordnet, so daß der Drehpunkt 15 hinsichtlich seiner Lage zum Bohrrohr 1 festgelegt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedes Ende der Preßzylinder 9 und 14 mit einer separaten Zuleitung für das Druckmittel versehen. Die Zuleitung des Druckmittels zu den, Preßzylindern 9 erfolgt durch Zuleitungen, 17 und 18j die in einem Verteilergehäuse 25 enden und sich von dort aus in die Leitungen 26, 27 gabeln. Die Versorgung der Preßzylinder 14 erfolgt durch die Leitungen 19 bis 22. Alle Druckmittelleitungen enden in einer zentralen Schaltanordnung, wo die Steuerung des Druckmittels durch an sich bekannte Steuerhähne erfolgt. In unmittelbarer Nähe dieser Anordnung befindet sich auch die Preßpumpe 23.The arrangement of the drive linkage for the horizontal movement results from the illustration in Fig. 1 and 3. The linkage 11 is V-shaped and contains on the pipe clamp 2 facing The end of the press cylinder 14, which can be driven by pressurized oil, pressurized water or compressed air. The compressive force is transmitted through pistons 12, which engage piston pins 13 at both ends the pipe clamp 2 are arranged vertically. It follows from this description that with an alternating drive of the press cylinder 14 a © alternating rotary movement of the pipe clamp 2 in Must take place in the horizontal direction. The drive linkage ends on the other side as a result of it V-shaped design in a common pivot point 15. The bearing designed as a pivot point is arranged on a grate 16 with a base plate, so that the pivot point 15 in terms of its position to Drill pipe 1 is set. In the illustrated embodiment, each end is the press cylinder 9 and 14 provided with a separate supply line for the pressure medium. The supply line of the pressure medium to the, pressing cylinders 9 is carried out through feed lines 17 and 18j which end in a distributor housing 25 and are from there fork into lines 26, 27. The press cylinders 14 are supplied through the lines 19 to 22. All pressure medium lines end in a central switching arrangement where the control of the pressure medium is carried out by known control valves. Located in the immediate vicinity of this arrangement the press pump 23.

Claims

Claim ε-1. Method of drilling down the casing in deep boreholes in which the casing has a cyclically changing rotary movement is issued by pneumatic or hydraulic means, thereby characterized in that by these means the piping is carried out simultaneously with the rotary movement is moved up and down.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, which has a two-armed, on the drill pipe has attached pipe clamp, characterized in that the arms of the pipe clamp (2) with rods or rods designed to be variable in length through the installation of press cylinders (14) Pipes (11) are connected by cyclically alternating lengthening and shortening give the drill pipes an alternating rotary motion.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the tubes or rods (11) Are arranged in a V-shape and the butting ends of the tubes or rods into one common pivot bearing (15) open, which is anchored in the ground.

4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the arms of the pipe clamp (2) are designed as a support surface for the upper ends of press cylinders (9), which at their lower Ends are supported on grids (10) embedded in the ground.

5. Apparatus according to claim 2 and 4, characterized in that the pipe clamp (2) consists of two one above the other and horizontally rotatable parts relative to one another and on a part of the tubes or rods (14) to

Generate a cyclical rotary movement and attack the press cylinder (9) on the other part.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that both parts of the pipe clamp (2) by a pin that is fixedly connected to one part and slidingly engaging the other part (5) are connected.

7. Apparatus according to claim 2 to 6, characterized in that the pressure medium lines (17, 18) of a common, the vertical and

Horizontal movements controlling switching arrangement (24) go out in the vicinity of a pressure pump.

Considered publications:

German Patent No. 591,922;

British Patents Nos. 596 715, 591 922,
138;

Pengel and Bieske, The practical well builder, 4th edition, 1932, p. 297.

1 sheet of drawings

® 609 839/113 3.