DE10110399C1 - Gestänge und dessen Verwendung für eine Bohrvorrichtung mit einem Drehantrieb - Google Patents
Gestänge und dessen Verwendung für eine Bohrvorrichtung mit einem DrehantriebInfo
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Abstract
Bei einer Bohrvorrichtung mit einem Dreh- und Schubantrieb besteht das Gestänge aus mehreren über Steckverbindungen in beiden Richtungen drehfest miteinander verbundenen Rohrabschnitten und erstreckt sich im Innern des Gestänges ein Zuganker, mit dessen Hilfe die Rohrabschnitte gegeneinander verspannt werden. Der Zuganker kann aus Rohrabschnitten oder aus einem Zugseil bestehen und eröffnet die Möglichkeit, das Gestänge in seiner Gesamtheit entgegen der Bohrrichtung zu bewegen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein aus mehreren miteinander verbundenen
Rohrabschnitten bestehendes Gestänge und dessen Verwendung für eine
Bohrvorrichtung mit einem Dreh- und Vorschubantrieb.
Bei Bohrvorrichtungen, die außer einem Dreh- und Vorschubantrieb auch
einen Schlag- und/oder einen Vibrationsantrieb besitzen können, dient das
Gestänge zum Übertragen von Druckkräften und Drehmomenten auf das
Bohrwerkzeug sowie - beim Herausholen des Gestänges aus einer Bohrung
üblicherweise entgegen der Bohrrichtung - auch zum Übertragen von Zug
kräften. Des weiteren dienen Bohrgestänge für das Naßbohren dazu, Spül
flüssigkeit beispielsweise für einen hydraulischen Abbau des Erdreichs in
Richtung Bohrwerkzeug zu fördern. Bohrgestänge unterliegen somit einer
starken statischen und dynamischen Beanspruchung und erfordern daher
Verbindungen der einzelnen Rohrabschnitte; die dem gewachsen und gege
benenfalls auch flüssigkeitsdicht sind.
Die Praxis verwendet als Gestängeverbinder üblicherweise Schraubverbin
dungen, die jedoch einerseits ein zeitaufwendiges Verschrauben zumeist
unter Zuhilfenahme einer besonderen Gestängeschraubvorrichtung erfor
dern und insbesondere außerordentlich empfindlich gegen Verschmutzung
und mechanische Beschädigungen sind. Hinzu kommt, daß Schraubbohr
gestänge beim Bohren nur eine Drehrichtung erlauben, weil es andernfalls
zu einem Aufschrauben der Verbindung kommen würde. Selbst wenn der
Zeitaufwand für das Ansetzen der Schraubvorrichtung, das eigentliche Ver
schrauben und das Abnehmen der Schraubvorrichtung je Gestängeabschnitt
gering ist, so summieren sich die damit verbundenen Stillstandszeiten mit
zunehmender Gestänge- bzw. Bohrlänge ganz erheblich.
Die Erfindung ist daher auf ein aus mehreren Abschnitten bestehendes
Bohrgestänge gerichtet, dessen Abschnitte sich zeitsparend miteinander
verbinden und voneinander lösen lassen.
Dies ist bei einem erfindungsgemäßen Gestänge möglich, wenn die Rohrab
schnitte mit Hilfe eines im Rohrinnern angeordneten Zugankers miteinander
verspannt sind. Der Zuganker ermöglicht es, auf eine Gewindeverbindung zu
verzichten und statt dessen eine einfache, beispielsweise formschlüssige
Steckverbindung zu verwenden. Eine solche Steckverbindung kann darin
bestehen, daß die Rohrabschnitte muffenartig ineinander gesteckt sind.
Der Zuganker kann aus massiven Abschnitten oder ebenfalls aus Rohrab
schnitten (Innenrohrabschnitte) bestehen. Auf diese Weise ist es möglich,
Spülflüssigkeit durch einen rohrförmigen Zuganker zum Bohrkopf zu fördern
und durch einen Ringkanal zwischen Zuganker (Innengestänge) und Außen
gestänge zurückzufördern oder auch mit einem Antriebsfluid für einen MUD-
Motor sowie einer davon getrennten Spülflüssigkeit zu arbeiten.
Die Rohrabschnitte des Außen- und/oder des Innengestänges bzw. Zugan
kers können formschlüssig, beispielsweise über Bajonett-Verschlüsse mit
einander verbunden sein, die ein schnelles und sicheres Verbinden und
Trennen der Rohrabschnitte erlauben.
Dabei kann es von Vorteil sein, wenn die Innenrohrabschnitte am einen
Ende eine Aufnahme mit einer Öffnung zum Hindurchstecken mindestens
eines Verriegelungsanschlags aufweisen. Das andere Rohrende ist dann mit
mindestens einem entsprechenden Verriegelungsanschlag versehen, der
zum Verriegeln und Entriegeln lediglich um beispielsweise 90° gedreht zu
werden braucht.
In der Nähe des Verriegelungsanschlags kann mindestens ein Mitnehmeran
schlag angeordnet sein, der mit einem entsprechenden Anschlag des zugehörigen
Außenrohrabschnitts zusammenwirkt. In ähnlicher Weise kann in der
Nähe der Aufnahme der Innenrohrabschnitte für den Verriegelungsanschlag
mindestens ein Mitnehmeranschlag angeordnet sein, der ebenfalls mit einem
Anschlag des zugehörigen Außenrohrabschnitts zusammenwirkt.
Um dieses Zusammenwirken zu ermöglichen, können die Außenrohrab
schnitte mit einem Innenkragen versehen sein, in dem sich ein Längsschlitz
zum Hindurchführen des Mitnehmeranschlags am Innenrohrabschnitt befin
det. Der Innenkragen kann dabei in eine Ringnut für den Mitnehmeranschlag
übergehen.
Da sich die Abschnitte des Außenrohrs und des Zugankers ohne Schrauben
miteinander verbinden lassen, sollten sie jeweils mindestens eine Schlüssel
fläche aufweisen, um eine in beiden Richtungen drehfeste Verbindung zu
schaffen und bei dem Zuganker mit Hilfe eines Schlüssels ein leichtes und
schnelles Verriegeln zu ermöglichen.
Der Zuganker kann aber auch aus einzelnen Seilabschnitten bestehen, die
beispielsweise über einen aus Haken und Öse bestehenden Verbinder mit
einander verbunden sind. In diesem Falle kann in der Nähe des Hakens
ebenfalls mindestens ein Mitnehmeranschlag und/oder auch in der Nähe der
Öse mindestens ein Mitnehmeranschlag angeordnet sein. Diese Anschläge
wirken dann ebenfalls mit geschlitzten Innenkragen der Außenrohrabschnitte
zusammen.
Vorzugsweise sind die Mitnehmeranschläge jeweils paarweise einander ge
genüberliegend angeordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 einen Außenrohrabschnitt,
Fig. 2 einen Innenabschnitt in Gestalt einer massiven Stange,
Fig. 3 zwei miteinander verbundene Gestängeabschnitte aus Rohrab
schnitten nach den Fig. 1 und 2,
Fig. 4 einen Gestängequerschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen Gestängequerschnitt nach der Linie V-V in Fig. 3,
Fig. 6 die Stirnansicht eines hinteren Innenrohrabschnitts und
Fig. 7 zwei über einen seilförmigen Zuganker miteinander verbundene
Rohrabschnitte.
Das Bohrgestänge besteht im wesentlichen aus einem Bohrkopf 1 mit Düsen
2 für eine Spülflüssigkeit sowie einzelnen Außenrohrabschnitten 3 und In
nenabschnitten 4. Die Außenrohrabschnitte 3 besitzen am einen Ende eine
Muffe 5 mit mindestens einer Schlüsselfläche 6 sowie am anderen Ende ei
nen Zapfen 7 mit mindestens einer komplementären Schlüsselfläche 8 sowie
einer Ringnut 9 für eine nicht dargestellte Dichtung.
Der Innenabschnitt 4 besteht aus einer massiven Stange (Fig. 2) und besitzt
ebenfalls am einen Ende eine Muffe 11 mit mindestens einer Schlüsselfläche
12 und am anderen Ende einen Zapfen 13 mit mindestens einer komple
mentären Schlüsselfläche 14 sowie Verriegelungsanschläge 15.
Der Außenrohrabschnitt 3 besitzt des weiteren einen Innenkragen 16 mit
zwei einander gegenüberliegenden Längsschlitzen, deren Querschnitt der
Kontur von Mitnehmeranschlägen 19 am rückwärtigen Ende eines rohrförmi
gen Innenabschnitts 4 entspricht und die - ähnlich wie in Fig. 4 dargestellt -
um 90° gegenüber den Mitnehmeranschlägen angeordnet sind. Dem Innenkragen
16 benachbart ist eine Innenwandnut 20 des Außenrohrabschnitts 3,
in die die Mitnehmeranschläge 19 im gekuppelten Zustand der beiden Rohr
abschnitte 3, 4 eingreifen. Des weiteren ist das vordere Ende des Außen
rohrabschnitts 3 mit einem Innenkragen 21 versehen, der ähnlich wie der
Innenkragen 16 zwei einander gegenüberliegende Längsschlitze 17, 18 be
sitzt (Fig. 4).
Das rückwärtige Ende des Innenrohrabschnitts 4 ist mit einer Aufnahme 22
für die Mitnehmeranschläge 15 am vorderen Ende des benachbarten Innen
rohrabschnitts 4 versehen. Diese Mitnehmeranschläge 15 liegen im gekup
pelten Zustand hinter einem Bund 23 am rückwärtigen Ende des in Fig. 3
linken bzw. vorderen Innenrohrabschnitts 4, der mit zwei einander gegen
überliegenden Längsschlitzen 24, 25 (Fig. 5) zum Einführen der Mitnehme
ranschläge 15 versehen ist. Am vorderen Ende des Innenrohrabschnitts 4
sind weitere Mitnehmeranschläge 26 angeordnet, die sich durch die Längs
schlitze 17, 18 in dem Innenkragen 21 des Außenrohrabschnitts 3 hindurch
schieben lassen und nach einer 90°-Drehung gemeinsam mit den anderen
Mitnehmeranschlägen 15 am Innenrohrabschnitt 4 zur Verriegelung der bei
den Rohrabschnitte 3, 4 dienen (Fig. 5).
Im gekuppelten Zustand besitzt das Gestänge eine durchgehende Innenboh
rung 27 sowie einen die Innenrohrabschnitte 4 umgebenden durchgehenden
Kanal aus einzelnen ringförmigen Abschnitten 28, 29, 30, die über die
Längsschlitze 17, 18; 24, 25 miteinander verbunden sind. Auf diese Weise
ist es möglich, ein einziges Fluid hin und zurück durch das Gestänge oder
zwei Fluide getrennt voneinander in Richtung des Bohrkopfs zu fördern.
Die im gekuppelten Zustand einander gegenüberliegenden komplementären
Schlüsselflächen 6, 8 an den Außenrohrabschnitten 3 schaffen eine in bei
den Richtungen drehfeste Steckverbindung 11, 13 zwischen den einzelnen
Außenrohrabschnitten 3, 4. Eine ebenfalls in beiden Drehrichtungen drehfe
ste Steckverbindung ergibt sich im gekuppelten Zustand infolge der ebenfalls
einander gegenüberliegende komplementäre Schlüsselflächen 12, 14 an den
Innenabschnitten 4 der Zugankerausführung gemäß Fig. 2.
Die Innenabschnitte 4 sind untereinander über die Mitnehmeranschläge 15
und den Bunde 23 so miteinander sowie über die Mitnehmeranschläge 19,
26 und die Innenkragen 16, 21 so mit den Außenrohrabschnitten 3 verbun
den, daß das Gestänge 3, 4 eine Einheit bildet und sich mit Hilfe des aus
den Innenrohrabschnitten 4 bestehenden Zugankers bzw. Innengestänges
insgesamt aus einer Erdbohrung (in Fig. 3 nach rechts) herausziehen läßt,
obgleich die Außenrohrabschnitte 3 lediglich durch die reinen Steckverbin
dungen 11, 13 miteinander verbunden sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 sind zwei Außenrohrabschnitte 30
wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 5 über eine muffenartige
Steckverbindung 31 in beiden Richtungen drehfest miteinander verbunden.
Die Außenrohrabschnitte 30 besitzen zwei Innenkragen 32, 33, die ebenso
wie die Innenkragen 16, 20 mit Längsschlitzen 34, 35 versehen sind.
Im Innern des aus den Außenrohrabschnitten 30 bestehenden Gestänges
erstreckt sich ein Zuganker in Gestalt einzelner Seilabschnitte 36, 37, die am
vorderen Ende mit Mitnehmeranschlägen 38 und am rückwärtigen Ende mit
Verriegelungsanschlägen 39 ausgestattet sowie über einen in eine Öse 40
eingreifenden Haken 41 miteinander verbunden sind. Die hinteren Verriege
lungsanschläge 39 dienen dazu, die Seilabschnitte 36, 37 im Zusammenwir
ken mit den vorne angeordneten Mitnehmeranschlägen 38 zu positionieren
und gegen ein Herausfallen aus den Rohrabschnitten zu sichern. Mit Hilfe
der untereinander verbundenen Seilabschnitte 36, 37 lassen sich die Außen
rohrabschnitte 30 zu einem einheitlichen, in beiden Richtungen drehfesten
Gestänge miteinander verspannen. Außerdem erlaubt es das Seil 36, 37,
das Gestänge in seiner Gesamtheit trotz seiner reinen Steckverbindungen
31 in beiden Richtungen aus einer Erdbohrung herauszuziehen.
Das Innere des Gestänges aus den Gestängeabschnitten 30 besteht aus
einzelnen Abschnitten 42, die untereinander über die erwähnten Längs
schlitze 34, 35 in den Innenkragen 32, 33 miteinander in Verbindung stehen.
Das Gestänge eignet sich daher auch zum Fördern einer Spül- oder An
triebsflüssigkeit.
Das erfindungsgemäße Gestänge eignet sich insbesondere auf zur Verwen
dung mit einem Lenkkopf, wie er in der US-Patentschrift 5 322 391 beschrie
ben ist, deren Inhalt hier in Bezug genommen wird.
Claims (18)
1. Gestänge aus mehreren miteinander verbundenen Rohrabschnitten (3;
30), dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte drehfest mitein
ander verbunden und mit Hilfe eines im Rohrinnern angeordneten Zu
gankers (4; 36, 37) miteinander verspannt sind.
2. Gestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden
der Rohrabschnitte (3) über eine formschlüssige Steckverbindung (11,
13) miteinander verbunden sind.
3. Gestänge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zuganker aus einzelnen Abschnitten (4) besteht.
4. Gestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zuganker aus Innenrohrabschnitten (4) besteht.
5. Gestänge nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abschnitte über eine formschlüssige Steckverbindung (11, 13) miteinan
der verbunden sind.
6. Gestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschnitte (3; 30; 4; 36, 37) über Bajonett-Verschlüsse (14, 16;
15, 23; 21; 26) miteinander verbunden sind.
7. Gestänge nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenrohrabschnitte (4) am einen Ende eine Aufnahme (19) mit
einer Öffnung (24; 25) für Mitnehmeranschläge (15) besitzen.
8. Gestänge nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das andere Ende der Innenrohrabschnitte (4) mit Mitnehmeran
schlägen (15) versehen ist.
9. Gestänge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe
der Mitnehmeranschläge (15) des Innenrohrabschnitts (4) weitere Mit
nehmeranschläge (26) angeordnet sind.
10. Gestänge nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Nähe der Aufnahme (19) des Innenrohrabschnitts (4) für die
Mitnehmeranschläge (15) an dem Innenrohrabschnitt (4) Mitnehme
ranschläge (14) angeordnet sind.
11. Gestänge nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeich
net, daß die Außenrohrabschnitte (3) mit einem Innenkragen (16; 21)
versehen sind und sich in dem Innenkragen Längsschlitze (18, 19) für
Mitnehmeranschläge (14, 26) befinden.
12. Gestänge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innen
kragen (16) in eine Innenwandnut (20) übergeht.
13. Gestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugan
ker aus Seilabschnitten (36, 37) besteht.
14. Gestänge nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Seil
abschnitte (36, 37) über eine Verbindung aus Haken (41) und Ösen (40)
miteinander verbunden sind.
15. Gestänge nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Nähe des Hakens (41) Mitnehmeranschläge (38) angeordnet sind.
16. Gestänge nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Nähe der Öse (40) Verriegelungsanschläge (39)
angeordnet sind.
17. Verwendung eines Gestänges nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder
1 und 13 bis 16, bei einer Vorrichtung zum Herstellen von Erdbohrungen
mit einem Dreh- und Vorschubantrieb.
18. Verwendung eines Gestänges nach Anspruch 17 mit einem Lenkkopf.
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8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20111001 |
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