DE112007001258B4

DE112007001258B4 - Doppelbohrgestängerohr mit verbessertem Verfahren für den Fliessweg und Vorrichtung

Info

Publication number: DE112007001258B4
Application number: DE112007001258.7T
Authority: DE
Inventors: Robin W. Carlson; R. Runquist Randy; Tod Michael; Shawn Moyer
Original assignee: Vermeer Manufacturing Co
Current assignee: Vermeer Manufacturing Co
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: WO2008057145A2; WO2008057145A3; US7694753B2; US20070272444A1; CN101454534A; CN103343669A; DE112007001258T5

Abstract

Bohrstangenvorrichtung (100), umfassend:a) eine äußere Bohrstange (110) mit einem ersten Ende mit einem Außengewinde (150) und einem zweiten Ende mit einem Innengewinde (152), wobei die äußere Bohrstange (110) folgendes umfasst:- einen ersten inneren Durchmesser (ID2) und einen zweiten inneren Durchmesser (ID3), wobei der zweite innere Durchmesser (ID3) größer ist als der erste innere Durchmesser (ID2) und- einen inneren Absatz (130), der an einem Übergang zwischen den ersten und zweiten inneren Durchmessern (ID2, ID3) angeordnet ist,b) eine innere Bohrstange (120) mit einem ersten und zweiten hexagonalen Ende (154, 156), wobei die innere Bohrstange (120) in der äußeren Bohrstange (110) so positioniert ist, dass ein ringförmiger Fließweg (160) zwischen den inneren und äußeren Bohrstangen (120, 110) definiert wird, wobei die innere Bohrstange (120) einen äußeren Absatz (132) umfasst, der eine Größe aufweist, so dass dieser mit dem inneren Absatz (130) der äußeren Bohrstange (110) verbunden werden kann, um die Bewegung der inneren Bohrstange (120) relativ zu der äußeren Bohrstange (110) in einer ersten Längsrichtung zu begrenzen,c) ein Verbindungsstück (106), das an dem zweiten Ende der inneren Bohrstange (120) befestigt ist, wobei das Verbindungsstück (106) einen äußeren Durchmesser (OD2) an einem ersten Ende aufweist, der den ersten inneren Durchmesser (ID2) der äußeren Bohrstange (110) überschreitet, um die Bewegung der inneren Bohrstange (120) relativ zu der äußeren Bohrstange (110) in einer zweiten entgegengesetzten Längsrichtung zu begrenzen,d) wobei das Verbindungsstück (106) Fließwege definiert, die mit dem ringförmigen Fließweg (160) verbunden sind, wenn das Verbindungsstück (106) an der äußeren Bohrstange (110) anliegt.

Description

Technisches Gebiet
Die Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Bohrstangenvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die Offenbarung auf eine Bohrstangenvorrichtung, die innere und äußere koaxiale Bohrrohre mit verbessertem Fliessweg aufweist. Vor allem bezieht sich die Offenbarung auf eine Bohrstangenvorrichtung, die auf dem Gebiet des horizontalen Bohrens („horizontal directional drilling“/HDD) eingesetzt wird.
WO 2005/003 505 A1 offenbart eine Bohrstangenvorrichtung mit einer Kupplungseinrichtung für eine Bohrstange.
US 3 489 438 A und US 4 378 057 A offenbaren ebenfalls Bohrstangenvorrichtungen.
Hintergrund der Erfindung
Bohrstränge weisen üblicherweise einzelne Bereiche mit kurzen Bohrrohren oder Bohrstangen auf. Die Bohrstangen sind aneinander befestigt und bilden einen Bohrstrang, der für manche Bohranwendungen eine bedeutende Länge aufweisen kann. Die Bohrstangen, die für die horizontalen Bohrmaschinen kleinerer oder mittlerer Größe eingesetzt werden, sind üblicherweise zwischen ungefähr 3 Metern und 4,5 Metern lang. Ein Bohrstrang erstreckt sich oft über eine Länge zwischen ungefähr 30,5 Metern und 91,5 Metern. Es ist somit nicht ungewöhnlich, dass sich ein Bohrstrang aus 10 bis 30 Bereichen an Bohrstangen oder mehr zusammensetzt.
In Zeichnungsfigur 1 wird eine bekannte Bohrstangenvorrichtung 10 dargestellt, die für konventionelle Bohrsysteme eingesetzt wird. Die Bohrstangenvorrichtung 10 umfasst einen äußeren rohrförmigen Bohrstrang 30, der an dem einen Ende ein Außengewinde und dem gegenüberliegenden Ende ein Innengewinde aufweist. Die Bohrstangenvorrichtung 10 umfasst weiterhin eine kleinere, innere Bohrstange 20. Die innere Bohrstange 20 passt in die rohrförmige äußere Bohrstange 30. Wie zuvor beschrieben weisen Bohrstangen üblicherweise eine Länge zwischen ungefähr 3 Metern und 4,5 Metern auf. Bohrstangenvorrichtungen mit inneren und äußeren Bohrstangen sind jedoch uncharakteristisch kurz, um die Gefahr des Steckenbleibens zu vermeiden, ein Problem, das nachfolgend genauer beschrieben wird. Die dargestellte Bohrstangenvorrichtung 10 ist nur ungefähr knapp einen Meter lang.
Bohrstangen sind üblicherweise in den Bohrmaschinen so positioniert, dass ein Ende höher liegt als das andere; somit weist die dargestellte Vorrichtung 10 ein oberes Ende 36 und ein unteres Ende 38 auf. Die innere Bohrstange 20 umfasst ein hexagonales erstes Ende 29 und ein hexagonales zweites Ende 27. Ein Verbindungsstück 22 ist am ersten Ende 29 durch einen Kreuzzapfen 26 befestigt, der durch eine Öffnung 25 in der inneren Bohrstange 20 hindurchläuft. Der Kreuzzapfen 26 weist einen Presssitz auf, sodass der Zapfen 26 innerhalb der Öffnung 25 der inneren Bohrstange 20, unter der Voraussetzung, dass dieser richtig eingesetzt wurde, fixiert ist. Der Kreuzzapfen 26 durchläuft ebenfalls ein Langloch 23 in dem Verbindungsstück 22. Das Verbindungsstück 22 hat einen größeren Durchmesser D1 als der innere Durchmesser ID1 der äußeren Bohrstange 30 an dem oberen Ende 36 der Vorrichtung 10. Der größere äußere Durchmesser OD1 des Verbindungsstückes 22 verhindert, dass die innere Bohrstange 20 durch die äußere Bohrstange 30 rutscht. Die innere Bohrstange 20 umfasst ebenfalls einen erweiterten Teil 28, der sich neben dem unteren Ende 38 der Vorrichtung 10 befindet. Der erweiterte Teil 28 verhindert, dass die innere Bohrstange 20 durch die äußere Bohrstange 30 in die entgegengesetzte Richtung rutscht.
Die Bohrstangenvorrichtung 10 ist so konstruiert, dass die innere Bohrstange 20 in die äußere Bohrstange 30 an dem unteren Ende 38 der Vorrichtung 10 eingelegt wird. Die innere Bohrstange 20 wird insbesondere so in die äußere Bohrstange 20 eingelegt, bis der erweiterte Teil 28 der inneren Bohrstange 10 mit der äußeren Bohrstange 30 in Kontakt gebracht und die Bewegung in Längsrichtung begrenzt wird oder bis die Öffnung 25 der inneren Bohrstange 20 mit dem Langloch 23 des Verbindungsstückes 22 auf gleicher Höhe ist, sodass der Kreuzzapfen 26 eingeführt werden kann. Das Verbindungsstück 22 weist einen inneren hexagonalen Durchmesser auf, der mit dem hexagonalen ersten Ende 27 der inneren Bohrstange zusammenpasst, um das Verbindungsstück und die innere Bohrstange drehbar miteinander zu verbinden. Der passende hexagonale Durchmesser und das hexagonale erste Ende 29 des Verbindungsstückes und die innere Bohrstange übertragen das Drehmoment, während der Kreuzzapfen 26 das Verbindungsstückes 22 und die Bohrstange 20 ausschließlich arretiert. Nach Einführung der inneren Bohrstange, bewegt sich die innere Bohrstangenvorrichtung 20 von der in Zeichnungsfigur 1 dargestellten Position frei in Längsrichtung in eine Position, in der der erweiterte Teil 28 der inneren Bohrstange 20 mit der äußeren Bohrstange 30 in Kontakt gebracht wird. Das heißt die innere Bohrstange 20 schiebt sich in Längsrichtung zwischen der Position am oberen Ende und der Position am unteren Ende hin und her. In der Position am oberen Ende bildet sich ein Zwischenraum zwischen dem Verbindungsstück 22 und der äußeren Bohrstange 30 am oberen Ende 36 der Vorrichtung 10. In der Position am unteren Ende ist das Verbindungsstück 22 in einer Ebene mit der äußeren Bohrstange 30 am oberen Ende 36 der Vorrichtung.
In Zeichnungsfigur 2 wird die Bohrstangenvorrichtung 10 in Verbindung mit einem Bohrwerkzeug 40 dargestellt. Das Bohrwerkzeug 40 ist mit dem unteren Ende 38 der Vorrichtung 10 verbunden. Das Bohrwerkzeug 40 umfasst eine äußere Hülse 45, die ein Ende mit einem Außengewinde 44 aufweist. Das Bohrwerkzeug 40 umfasst ebenfalls eine innere Bohrstange 42 und ein befestigtes Verbindungsstück 43 mit einem inneren hexagonalen Durchmesser. Im Gegensatz zu der Bohrstangenvorrichtung 10, ist die innere Bohrstange 42 des Bohrwerkzeuges 40 mit einer äußeren Hülse 45 in einer fixen Position verbunden. Das heißt die innere Bohrstange 42 des Bohrwerkzeuges 40 verschiebt sich nicht in Längsrichtung relativ zu der äußeren Hülse 45. Dementsprechend bestimmt die fixe Position der inneren Bohrstange 42 des Bohrwerkzeuges 40 die Position der inneren Bohrstange 20 der Bohrstangenvorrichtung 10 relativ zu der äußeren Bohrstange 30, wenn die Bohrstangenvorrichtung 10 mit dem Bohrwerkzeug 40 verbunden ist.
Das heißt im Detail, wenn die Bohrstangenvorrichtung 10 auf das Bohrwerkzeug 40 aufgeschraubt wird, verbindet sich das Verbindungsstück 43 der inneren Bohrstange 42 mit dem zweiten hexagonalen Ende 27 der inneren Bohrstange 20. Die innere Bohrstange 20 wird, wie in Zeichnungsfigur 1 dargestellt, durch die Schwerkraft normal positioniert, das heißt so positioniert, dass das Verbindungsstück 22 in einer Ebene mit der äußeren Bohrstange 30 am oberen Ende 36 der Vorrichtung 10 ist. Indem die Vorrichtung auf das Bohrwerkzeug 40 aufgeschraubt wird, wird die innere Bohrstange 20 der Vorrichtung 10 geschoben oder rutscht längs in Richtung des oberen Endes 36 der Vorrichtung. Die innere Bohrstange 20 verschiebt sich so, dass ein axialer Zwischenraum 100 zwischen dem Verbindungsstück 22 und der äußeren Bohrstange 30 entsteht, wie in Zeichnungsfigur 2 dargestellt. Bei Inbetriebnahme dient der axiale Zwischenraum 100 als Fliessweg für die Flüssigkeit, die in die Bohrstangenvorrichtung 10 gelangt und den ringförmigen Bereich zwischen der inneren und äußeren Bohrstange 20, 30 durchströmt. Die Flüssigkeit gelangt von dem ringförmigen Bereich der Vorrichtung 10 zum dem Bohrwerkzeug 40, um das Bohrwerkzeug zu kühlen und den Transport der Späne zu unterstützen.
Zeichnungsfigur 3 stellt eine erste und eine zweite Bohrstangenvorrichtung 10a und 10b dar, die zusammen einen Bohrstrang ergeben. Das gleiche Bohrwerkzeug 40 wird mit dem unteren Ende des Bohrstranges (d. h. das untere Ende der untersten Bohrstangenvorrichtung 10a) verbunden. Die erste Bohrstangenvorrichtung 10a wird mit der zweiten Bohrstangenvorrichtung 10b verbunden, indem ein oberes Ende mit einem Außengewinde 32a der ersten äußeren Bohrstange 30a in ein unteres Ende mit einem Innengewinde 34b der zweiten äußeren Bohrstange 30b geschraubt wird. Indem die äußeren Bohrstangen 30a, 30b miteinander verbunden werden, verbindet sich das Verbindungsstück 22a der ersten inneren Bohrstange 20a mit dem hexagonalen Ende 27b der zweiten inneren Bohrstange 20b.
Der Bohrstrang definiert einen Fliessweg für die Flüssigkeit, der sich entlang der Bohrstangenvorrichtungen 10a, 10b erstreckt. Bei Inbetriebnahme wird Flüssigkeit in die oberste Bohrstangenvorrichtung durch den Fliessweg und in das Bohrwerkzeug zur Kühlung und zum Transport der Späne gepumpt. Wie zum Beispiel insbesondere in Zeichnungsfigur 3 dargestellt, wird Flüssigkeit in den ringförmigen Bereich zwischen den inneren und äußeren Bohrstangen 20b, 30b der zweiten Bohrstangenvorrichtung 10b, durch den Zwischenraum 100 der ersten Bohrstangenvorrichtung 10a und dann durch den ringförmigen Bereich zwischen den inneren und äußeren Bohrstangen 20a, 30a der ersten Bohrstangenvorrichtung 10a und in das Bohrwerkzeug 40 gepumpt.
Wie zuvor beschrieben bestimmt die fixe Position der inneren Bohrstange 42 des Bohrwerkzeuges 40 die Position der inneren Bohrstange 20a der ersten Bohrstangenvorrichtung 10a. Das heißt die Position der inneren Bohrstange 20a wird bei Befestigung an das Bohrwerkzeug 40 relativ zur äußeren Bohrstange 30a fixiert. Die jetzt fixen Positionen der ersten inneren und äußeren Bohrstangen 20a, 30a der ersten Bohrstangenvorrichtung 10a bestimmen dementsprechend die Position der zweiten inneren Bohrstange 20b relativ zu der zweiten äußeren Bohrstange 30b der zweiten Bohrstangenvorrichtung 10b. Indem die zweite Vorrichtung 10b auf die erste Vorrichtung 10a geschraubt wird, wird die zweite innere Bohrstange 20b verschoben oder rutscht in Längsrichtung, so dass, wie in Zeichnungsfigur 3 dargestellt, ein axialer Zwischenraum 102 zwischen dem Verbindungsstück 22b und der zweiten äußeren Bohrstange 30b entsteht. Flüssigkeit gelangt nun zu dem Bohrstrang an dem axialen Zwischenraum 102 der zweiten Bohrstangenvorrichtung 10b und strömt zu der ersten Bohrstangenvorrichtung 10a und gelangt weiter zu dem Bohrwerkzeug 40, um dieses zu kühlen und den Transport der Späne zu unterstützen.
Die Länge der inneren und äußeren Bohrstangen 20, 30 der Bohrstangenvorrichtung 10a, 10b variiert zwangsläufig aufgrund der Fertigungstoleranz. Aufgrund der variierenden Länge, sind Bohrstangenvorrichtungen so gebaut, dass die Gesamtlänge der miteinander verbundenen inneren Bohrstangen 20a, 20b nie länger ist als die Gesamtlänge der miteinander verbundenen äußeren Bohrstangen 30a, 30b. Wären die miteinander verbundenen inneren Bohrstangen länger als die äußeren Bohrstangen, würden die inneren Bohrstangen beim Verschrauben der äußeren Bohrstangen kollidieren und somit eine oder beide inneren und äußeren Bohrstangen beschädigen. Folglich wird bei der Konstruktion darauf geachtet, dass die Länge der miteinander verbundenen inneren Bohrstangen etwas kürzer ist als die Länge der miteinander verbundenen äußeren Bohrstangen. Diese Konstruktionsanforderung führt jedoch dazu, dass der zweite axiale Zwischenraum (z. B. 102) einer oberen Bohrstangenvorrichtung (z. B. 10b) kleiner ist als der erste axiale Zwischenraum (z. B. 100) der unteren Bohrstangenvorrichtung (z. B. 10a).
Zeichnungsfigur 4 stellt einen Bohrstrang mit einem Bohrwerkzeug 40 und vier Bohrstangenvorrichtungen 10a, 10b, 10c und 10d dar. Der Unterschied der Gesamtlänge der miteinander verbundenen inneren und äußeren Bohrstangen und die Herstellungsvarianten der Bohrstangen sind übertrieben dargestellt, um die Wirkung der Konstruktionsgrenzen besser aufzuzeigen.
Zeichnungsfigur 4a stellt den ersten axialen Zwischenraum (100) dar, der durch die Position des ersten Verbindungsstückes 22a relativ zu der äußeren Bohrstange 30a der ersten Bohrstangenvorrichtung 10a definiert wird. Wenn die zweite Bohrstangenvorrichtung 10b mit der ersten Vorrichtung 10a verbunden wird, wird das erste Ende 29a der ersten inneren Bohrstange 20a mit dem zweiten Ende 27b der zweiten inneren Bohrstange 20b der zweiten Vorrichtung 10b in Kontakt gebracht und bestimmt die relativen Positionen der zweiten inneren und äußeren Bohrstangen 20b, 30b.
Zeichnungsfigur 4b stellt den zweiten axialen Zwischenraum 102 dar, der durch die Position des zweiten Verbindungsstückes 22b relativ zu der äußeren Bohrstange 30b der zweiten Bohrstangenvorrichtung 10b definiert wird. Der axiale Zwischenraum 102 ist kleiner als der erste axiale Zwischenraum 100. Wenn die dritte Bohrstangenvorrichtung 10c mit der zweiten Vorrichtung 10b verbunden wird, wird das erste Ende 29b der zweiten inneren Bohrstange 20b mit dem zweiten Ende 27c der dritten inneren Bohrstange 10c der dritten Vorrichtung 10c in Kontakt gebracht und bestimmt die relativen Positionen der dritten inneren und äußeren Bohrstangen 20c, 30c.
Zeichnungsfigur 4c stellt die Position des Verbindungsstückes 22c der dritten Bohrstangenvorrichtung 10c relativ zu der dritten äußeren Bohrstange 30c dar. Es gibt keinen Zwischenraum (siehe Pfeil 104). Anstatt dessen liegt das Verbindungsstück 22c an dem oberen Ende 32c der dritten äußeren Bohrstange 30c an. Wenn die vierte Bohrstangenvorrichtung 10d mit der dritten Vorrichtung 10c verbunden wird, entsteht ein Zwischenraum zwischen dem ersten Ende 29c der dritten inneren Bohrstange 20c und dem zweiten Ende 27d der vierten inneren Bohrstange 20d. Der Zwischenraum zwischen diesen Enden 29c, 27d der inneren Bohrstangen 20c, 20d entsteht dadurch, dass das Verbindungsstück 22d (4d) der vierten Vorrichtung 10d mit dem oberen Ende 32d der äußeren Bohrstange 30d in Kontakt gebracht wurde und die vierte innere Bohrstange 20d relativ zu der äußeren Bohrstange 30d positioniert wurde. Das heißt die innere Bohrstange 20d kann sich nicht mehr nach unten in Längsrichtung zu dem unteren Ende der Vorrichtung schieben, sondern wird anstatt dessen durch den Kontakt zwischen dem Verbindungsstück 22d und der äußeren Bohrstange 30d gestoppt.
Durch die Konstruktionsanforderung, gemäß derer die inneren Bohrstangen immer kürzer als die äußeren Bohrstangen sind, weisen Bohrstangenvorrichtungen, die nachträglich an der vierten Bohrstangenvorrichtung 10d angebracht werden, innere und äußere Bohrstangen auf, die in ähnlicher weise positioniert werden, wie dies in Zeichnungsfigur 4d dargestellt ist. Das heißt, die Verbindungsstücke 22 der nachträglich angebrachten Bohrstangenvorrichtungen 10 werden in Kontakt gebracht mit den äußeren Bohrstangen 30, sodass in dem Bohrstrang kein Zwischenraum existiert. Folglich kommt es zu einer Blockierung des Fliessweges des Bohrstranges. Derartige Blockierungen sind ein in der Industrie bereits bekanntes Problem.
In Anbetracht der vorangehenden Tatsachen, gibt es einen Bedarf an einer Bohrstangenvorrichtung mit inneren und äußeren koaxiale Bohrstangen, die das Problem des eingeschränkten Fliessweges zum Bohrstrang minimiert oder eliminiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorbezeichnete Erfindung bezieht sich auf eine Bohrstangenvorrichtung, eine äußere Bohrstange und eine innere Bohrstange, die in der äußeren Bohrstange positioniert ist. Zwischen den inneren und äußeren Bohrstangen befindet sich ein kreisförmiger Fliessweg für die Flüssigkeit. Die äußere Bohrstange umfasst einen inneren Absatz, während die innere Bohrstange einen äußeren Absatz in einer Größe aufweist, so dass dieser mit dem inneren Absatz verbunden werden kann. Die Verbindung der inneren und äußeren Absätze begrenzt die Bewegung der inneren Bohrstangen relativ zu der äußeren Bohrstange in einer ersten Längsrichtung. Ein Verbindungsstück, das an dem zweiten Ende der inneren Bohrstange angebracht ist, begrenzt die Bewegung der inneren Bohrstange relativ zu der äußeren Bohrstange in einer zweiten entgegengesetzten Längsrichtung.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung bezieht sich darauf, Fliesswege in dem Verbindungsstück zu schaffen, sodass die Durchlässe mit dem ringförmigen Fliessweg verbunden sind, wenn das Verbindungsstück an der äußeren Bohrstange anliegt. Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung bezieht sich darauf, Fliesswege in dem äußeren Absatz der inneren Bohrstange zu schaffen, sodass die Durchlässe mit dem ringförmigen Fliessweg verbunden sind, wenn der äußere Absatz der inneren Bohrstange an dem inneren Absatz der äußeren Bohrstange anliegt. Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Fliessweg, der in der inneren Bohrstange geschaffen wird.
Deshalb umfasst die Erfindung, gemäß eines Aspektes, eine Bohrstangenvorrichtung mit einer äußeren Bohrstange, die ein erstes Ende mit einem Außengewinde und ein zweites Ende mit einem Innengewinde aufweist, wobei die äußere Bohrstange folgendes umfasst: einen ersten inneren Durchmesser und einen zweiten inneren Durchmesser, wobei der zweite innere Durchmesser größer ist als der erste innere Durchmesser und einen inneren Absatz, der sich an einem Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Durchmesser befindet, eine innere Bohrstange mit einem ersten und einem zweiten hexagonalen Ende, wobei die innere Bohrstange in der äußeren Bohrstange positioniert ist, sodass ein ringförmiger Fliessweg für die Flüssigkeit zwischen der inneren und äußeren Bohrstange definiert wird, wobei die innere Bohrstange folgendes umfasst: einen äußeren Absatz, der eine Größe aufweist, sodass dieser mit dem inneren Absatz der äußeren Bohrstange verbunden werden kann, um die Bewegung der inneren Bohrstange relativ zu der äußeren Bohrstange in einer ersten Längsrichtung zu begrenzen, und ein Verbindungsstück, das an dem zweiten Ende der inneren Bohrstange befestigt ist, wobei das Verbindungsstück einen äußeren Durchmesser am ersten Ende aufweist, der den ersten inneren Durchmesser der äußeren Bohrstange überschreitet, um die Bewegung der inneren Bohrstange relativ zu der äußeren Bohrstange in einer zweiten entgegengesetzten Längsrichtung zu begrenzen, wobei das Verbindungsstück einen Fliessweg definiert, der mit dem ringförmigen Fliessweg verbunden ist, wenn das Verbindungsstück an der äußeren Bohrstange anliegt.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung umfasst diese eine Bohrstangenvorrichtung mit einer äußeren Bohrstange mit einem ersten Ende mit einem Außengewinde und einem zweiten Ende mit einem Innengewinde, wobei die äußere Bohrstange folgendes umfasst: einen ersten inneren Durchmesser und einen zweiten inneren Durchmesser, wobei der zweite innere Durchmesser größer ist als der erste innere Durchmesser, und einen inneren Absatz, der sich an einem Übergang zwischen dem ersten und zweiten inneren Durchmesser befindet, eine innere Bohrstange mit einem ersten und zweiten hexagonalen Ende, wobei die innere Bohrstange in der äußeren Bohrstange so positioniert ist, dass ein kreisförmiger Fliessweg zwischen den inneren und äußeren Bohrstangen definiert wird, wobei die innere Bohrstange folgendes umfasst: einen äußeren Absatz, der eine Größe aufweist, sodass dieser mit dem inneren Absatz der äußeren Bohrstange verbunden werden kann, um die Bewegung der inneren Bohrstange relativ zu der äußeren Bohrstange in einer ersten Längsrichtung zu begrenzen, und ein Verbindungsstück, das an dem zweiten Ende der inneren Bohrstange befestigt ist und das Verbindungsstück einen äußeren Durchmesser aufweist, der den ersten inneren Durchmesser der äußeren Bohrstange überschreitet, um die Bewegung der inneren Bohrstange relativ zu der äußeren Bohrstange in einer zweiten entgegengesetzten Längsrichtung zu begrenzen, wobei der äußere Absatz der inneren Bohrstange einen Fliessweg definiert, der mit dem ringförmigen Fliessweg verbunden ist, wenn der äußere Absatz der inneren Bohrstange an dem inneren Absatz der äußeren Bohrstange anliegt.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung, umfasst die Bohrstangenvorrichtung eine äußere Bohrstange mit einem ersten Ende mit einem Außengewinde und einem zweiten Ende mit einem Innengewinde, wobei die innere Bohrstange ein erstes hexagonales Steckerende und ein zweites Ende aufweist, die innere Bohrstange so in der äußeren Bohrstange positioniert ist, dass ein ringförmiger Fliessweg zwischen den inneren und äußeren Bohrstangen definiert wird, ein Verbindungsstück, das an dem zweiten Ende der inneren Bohrstange befestigt ist und das Verbindungsstück ein hexagonales Steckeraufnahmeende aufweist, wobei die innere Bohrstange einen Fliessweg bildet, durch welchen eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem ringförmigen Fliessweg, der durch die inneren und äußeren Bohrstangen definiert wird, und ein weiterer ringförmiger Fliessweg einer zweiten Bohrstangenvorrichtung entsteht, wenn die zweite Bohrstange mit einem der ersten und zweiten Enden der äußeren Bohrstange verbunden wird.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung, umfasst diese ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrstange, das folgendes umfasst: Herstellung einer ersten äußeren Bohrstange, wobei die erste äußere Bohrstange ein erstes Ende mit einem Außengewinde und ein zweites Ende mit einem Innengewinde aufweist und die erste äußere Bohrstange weiter folgendes umfasst: einen ersten inneren Durchmesser und einen zweiten inneren Durchmesser, wobei der zweite innere Durchmesser größer ist als der erste innere Durchmesser, und einen inneren Absatz, der sich an einem Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Durchmesser befindet, Herstellung einer ersten inneren Bohrstange, wobei die erste innere Bohrstange ein erstes und ein zweites hexagonales Ende aufweist und die erste innere Bohrstange in der ersten äußeren Bohrstange positioniert ist, wobei ein ringförmiger Fliessweg zwischen der ersten inneren und der ersten äußeren Bohrstange definiert wird; Herstellen eines äußeren Absatzes an der ersten inneren Bohrstange, wobei der äußere Absatz so angebracht und konfiguriert ist, dass dieser mit dem inneren Absatz der ersten äußeren Bohrstange verbunden werden kann, um die Bewegung der ersten inneren Bohrstange relativ zu der ersten äußeren Bohrstange in einer ersten Längsrichtung zu begrenzen und Befestigung eines Verbindungsstückes an einem zweiten Ende der ersten inneren Bohrstange, wobei das Verbindungsstück einen äußeren Durchmesser an einem ersten Ende aufweist, das den ersten inneren Durchmesser der ersten äußeren Bohrstange überschreitet, um die Bewegung der ersten inneren Bohrstange relativ zu der ersten äußeren Bohrstange in einer zweiten entgegengesetzten Längsrichtung zu begrenzen, wobei das Verbindungsstück einen Fliessweg definiert, der mit dem ringförmigen Fliessweg verbunden ist, wenn das Verbindungsstück an der äußeren Bohrstange anliegt.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung, umfasst diese ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrstranges, das folgendes umfasst: Herstellung einer ersten und zweiten äußeren Bohrstange, wobei die ersten und zweiten äußeren Bohrstangen jeweils ein erstes Ende mit einem Außengewinde und ein zweites Ende mit einem Innengewinde aufweisen, wobei die ersten und zweiten äußeren Bohrstangen weiterhin folgendes umfassen: einen ersten inneren Durchmesser und einen zweiten inneren Durchmesser, wobei der zweite innere Durchmesser größer ist als der erste innere Durchmesser, und einen inneren Absatz, der sich an einem Übergang zwischen dem ersten und zweiten inneren Durchmesser befindet, Herstellen erster und zweiter innerer Bohrstangen, wobei die ersten und zweiten inneren Bohrstangen ein erstes und zweites hexagonales Ende aufweisen und die ersten und zweiten inneren Bohrstangen jeweils in den ersten und zweiten äußeren Bohrstangen positioniert sind, wobei ein ringförmiger Fliessweg zwischen der ersten inneren und der ersten äußeren Bohrstange und der zweiten inneren und äußeren Bohrstange definiert wird, Herstellen eines äußeren Absatzes an jeweils der ersten und zweiten inneren Bohrstange, wobei der äußere Absatz so angebracht und konfiguriert ist, dass dieser mit dem inneren Absatz der jeweils ersten und zweiten äußeren Bohrstangen verbunden werden kann, um die Bewegung der ersten und zweiten inneren Bohrstangen relativ zu den ersten und zweiten äußeren Bohrstangen in einer ersten Längsrichtung zu begrenzen, Befestigung eines Verbindungsstückes an dem zweiten Ende der ersten und zweiten inneren Bohrstangen, wobei das Verbindungsstück einen äußeren Durchmesser am ersten Ende aufweist, der den ersten inneren Durchmesser der ersten und zweiten äußeren Bohrstange überschreitet, um die Bewegung der ersten und zweiten inneren Bohrstangen relativ zu den ersten und zweiten äußeren Bohrstangen in einer zweiten entgegengesetzten Längsrichtung zu begrenzen, wobei das Verbindungsstück einen Fliessweg definiert, der mit dem ringförmigen Fliessweg verbunden ist, wenn das Verbindungsstück an der äußeren Bohrstange anliegt, Befestigung der ersten inneren Bohrstange an der zweiten inneren Bohrstange und Befestigung der ersten äußeren Bohrstange an der zweiten äußeren Bohrstange, wodurch ein Bohrstrang gebildet wird.
Die Erfindung wird im Bezug auf die bevorzugten Ausführungskonfigurationen und im Bezug auf die hierfür eingesetzten einzelnen Vorrichtungen beschrieben. Es wird hierbei jedoch davon ausgegangen, dass die Erfindung in jeglicher Hinsicht nicht durch die hier beschriebenen Konfigurationen oder Komponenten als einschränkend ausgelegt wird. Obwohl einzelne Bohrrohre beschrieben werden, so sind die Grundsätze dieser Erfindung auf jegliches Umfeld erweiterbar, in dem es darum geht, die Probleme, die zu Einschränkungen des Fliessweges bei Bohrsträngen führen, zu minimieren oder zu eliminieren. Diese oder auch andere Varianten der Erfindung sind für den Fachmann durch die detailliertere Beschreibung ersichtlich.
Die Vorteile und Merkmale, die diese Erfindung charakterisieren werden durch die Besonderheiten in den Ansprüchen, die dieser Schrift beigefügt sind und einen Teil derer bilden, aufgezeigt. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird jedoch ebenfalls auf die Zeichnungen verwiesen, die einen Teil dieser Schrift und insbesondere des beschreibenden Teils bilden, in dem eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben wird.
Figurenliste
In den Zeichnungen stellen die gleichen Zahlen auch die gleichen Teile in allen Ansichten dar:

1 stellt eine Schnittzeichnung einer Bohrstangenvorrichtung mit inneren und äußeren Bohrstangen nach dem Stand der Technik dar;
2 stellt eine Schnittzeichnung eines Bohrstranges einschließlich der Vorrichtung von 1 dar und ein Bohrwerkzeug, das an einem Ende der Vorrichtung angebracht wird;
3 stellt eine Schnittzeichnung eines Bohrstranges von 2 dar, einschließlich zwei Bohrstangenvorrichtungen;
4 stellt eine Schnittzeichnung des Bohrstranges von 3 dar, einschließlich vier Bohrstangenvorrichtungen;
4a stellt eine vergrößerte Ansicht einer ersten Verbindung zwischen den Bohrstangenvorrichtungen des Bohrstranges von 4 dar;
4b stellt eine vergrößerte Ansicht einer zweiten Verbindung zwischen den Bohrstangenvorrichtungen des Bohrstranges von 4 dar;
4c stellt eine vergrößerte Ansicht einer dritten Verbindung zwischen den Bohrstangenvorrichtungen des Bohrstranges von 4 dar;
4d stellt eine vergrößerte Ansicht einer vierten Verbindung zwischen den Bohrstangenvorrichtungen des Bohrstranges von 4 dar;
5 stellt eine Schnittzeichnung eines Bohrstranges, einschließlich erster und zweiter Bohrstangenvorrichtungen einer ersten Ausführungsform einer Bohrstangenvorrichtung, wobei die ersten und zweiten Bohrstangenvorrichtungen gemäß den offenbarten Grundsätzen konstruiert sind;
6 stellt eine teilweise perspektivische Ansicht eines oberen Endes einer der ersten Bohrstangenvorrichtungen von 5 dar, die eine erste Ausführungsform eines Fliessweges zeigt;
7 stellt eine perspektivische Ansicht eines unteren Endes eines Verbindungsstückes der Vorrichtung von 6 einzeln dar;
8 stellt eine teilweise perspektivische Ansicht eines oberen Endes einer äußeren Bohrstange der Vorrichtung von 6 einzeln dar;
9 stellt eine teilweise perspektivische Ansicht eines oberen Endes einer Bohrstangenvorrichtung, ähnlich der Ausführungsform der Bohrstangenvorrichtung von 5 dar, die eine zweite Ausführungsform des Fliessweges zeigt;
10 stellt eine teilweise perspektivische Ansicht eines oberen Endes einer Bohrstangenvorrichtung, ähnlich der Bohrstangenvorrichtung von 5 dar, die eine dritte Ausführungsform des Fliessweges zeigt;
11 stellt eine teilweise perspektivische Ansicht eines oberen Endes einer Bohrstangenvorrichtung, ähnlich der Bohrstangenvorrichtung von 5 dar, die eine vierte Ausführungsform der Fliesswege zeigt;
12 stellt eine teilweise perspektivische Ansicht eines oberen Endes einer äußeren Bohrstangenvorrichtung von 11 einzeln dar;
13 stellt eine Schnittzeichnung eines Bohrstranges, einschließlich erster und zweiter Bohrstangenvorrichtungen einer zweiten Ausführungsform einer Bohrstangenvorrichtung dar, wobei die ersten und zweiten Bohrstangenvorrichtungen gemäß den offenbarten Grundsätzen konstruiert sind;
14 stellt eine teilweise perspektivische Ansicht eines unteren Endes einer inneren Bohrstange einer zweiten Ausführungsform einer Bohrstangenvorrichtung von 13 dar;
15 stellt eine teilweise perspektivische Ansicht eines oberen Endes einer inneren Bohrstange einer zweiten Ausführungsform einer Bohrstangenvorrichtung von 13 dar;
16 stellt eine Schnittzeichnung eines Bohrstranges dar, einschließlich Teile der ersten und zweiten Bohrstangenvorrichtungen einer Ausführungsform einer dritten Bohrstangenvorrichtung dar, wobei die ersten und zweiten Bohrstangenvorrichtungen gemäß den offenbarten Grundsätzen konstruiert ist;
17 stellt eine Schnittzeichnung eines Bohrstranges dar, einschließlich Teile einer ersten und zweiten Bohrstangenvorrichtung einer vierten Ausführungsform einer Bohrstangenvorrichtung, wobei die erste und zweite Bohrstangenvorrichtung gemäß den offenbarten Grundsätzen konstruiert ist;
18 stellt eine perspektivische Ansicht eines unteren Endes eines Verbindungsstückes der vierten Ausführungsform der Bohrstangenvorrichtung von 17 einzeln dar, sowie eine erste Ausführungsform der Fliesswege;
19 stellt eine Seitenansicht eines Verbindungsstückes und einer inneren Bohrstange einer Bohrstangenvorrichtung, ähnlich der vierten Ausführungsform der Bohrstangenvorrichtung von 17 dar, mit einer zweiten Ausführungsform der Fliesswege;
20 stellt eine Schnittzeichnung entlang der Linie 20-20 des Verbindungsstückes und der inneren Bohrstangenvorrichtung von 19 dar;
21 stellt eine perspektivische Ansicht eines unteren Endes des Verbindungsstückes von 19 einzeln dar;
22 stellt eine Seitenansicht eines Verbindungsstückes und einer inneren Bohrstange einer Bohrstangenvorrichtung, ähnlich der vierten Ausführungsform der Bohrstangenvorrichtung von 17 dar, mit einer dritten Ausführungsform der Fliesswege;
23 stellt eine Schnittzeichnung entlang der Linie 23-23 des Verbindungsstückes und der inneren Bohrstange von 22 dar;
24 stellt eine Ansicht entlang der Linien 24-24 des Verbindungsstückes und der inneren Bohrstange von 22 dar;
25 stellt eine Schnittzeichnung eines Bohrstranges dar, einschließlich Teile der ersten und zweiten Bohrstangenvorrichtungen einer fünften Ausführungsform einer Bohrstangenvorrichtung, wobei die erste und zweite Bohrstangenvorrichtungen gemäß den offenbarten Grundsätzen konstruiert sind;
26 stellt eine Schnittzeichnung einer der Bohrstangenvorrichtungen von 25 dar und
27 stellt eine Seitenansicht einer Bohrstange der Bohrstangenvorrichtung von 26 dar.

Detaillierte Beschreibung
In den Zeichnungsfiguren 5-27 sind verschiedenartige Ausführungsformen einer Bohrstangenvorrichtung mit Merkmalen dargestellt, die beispielhaft aufzeigen, wie erfinderische Aspekte gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung umgesetzt werden können. Die bevorzugten Merkmale sind so ausgerichtet, dass diese die Blockierung des Fliessweges durch den Bohrstrang hindurch verhindern, wobei der Bohrstrang durch die miteinander verbundenen Bohrstangenvorrichtungen gebildet wird.
In Zeichnungsfigur 5 wird ein Bohrstrang dargestellt, der durch zwei Bohrstangenvorrichtungen 100 gebildet wird. Die zwei Bohrstangenvorrichtungen 100 umfassen eine untere Bohrstangenvorrichtung und eine obere Bohrstangenvorrichtung. Alle unteren und oberen Vorrichtungen 100 umfassen identische Komponenten. Es werden, soweit möglich, in allen Zeichnungen die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen für die gleichen Komponenten verwendet, die Kennzeichnungen „a“ und „b“ werden verwendet, um die Komponenten der einzelnen jeweils unteren oder oberen Bohrstangenvorrichtungen zu kennzeichnen. Das gleiche Bezugszeichenschema wird für die gesamte Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet.
Alle äußeren Bohrstangenvorrichtungen 100 von 5 umfassen eine äußere Bohrstange 110 mit einem ersten Ende mit einem Außengewinde 150 und einem zweiten Ende mit einem Innengewinde 152. Die Bohrstangenvorrichtungen 100 umfassen alle weiterhin eine innere Bohrstange 120, die ein erstes hexagonales Ende 154 und ein zweites hexagonales Ende 156 aufweist. Die innere Bohrstange 120 ist so innerhalb der äußeren Bohrstange 110 positioniert, dass ein ringförmiger Fliessweg 160 zwischen der inneren und äußeren Bohrstange 120, 110 definiert wird. Ein Verbindungsstück 106 ist an dem zweiten hexagonalen Ende 156 der inneren Bohrstange 120 befestigt.
Um den Bohrstrang zu bilden, wird das Ende mit einem Innengewinde 152b der oberen äußeren Bohrstange 110b mit dem Ende mit einem Außengewinde 150a der unteren äußeren Bohrstange 110a verschraubt. Gleichzeitig wird das erste hexagonale Ende 154b der oberen inneren Bohrstange 120b in das untere Verbindungsstück 106a, das eine entsprechende Struktur aufweist, aufgenommen.
Wie in Zeichnungsfigur 5 dargestellt, definiert die äußere Bohrstange 110 einen ersten inneren Durchmesser ID2 und einen zweiten größeren inneren Durchmesser ID3. Ein innerer Absatz 130 ist an einem Übergang zwischen dem ersten und zweiten inneren Durchmesser ID2, ID3 angeordnet. Die innere Bohrstange 120 umfasst einen erweiterten Teil 138, der einen äußeren Absatz 132 definiert. Der äußere Absatz 132 des erweiterten Teils 138 kontaktiert den inneren Absatz 130 der äußeren Bohrstange 110, um die Bewegung der inneren Bohrstange 120 relativ zu der äußeren Bohrstange 110 in Längsrichtung, zu dem oberen Ende hin zu begrenzen (siehe Pfeil X).
Das Verbindungsstück 106 der Bohrstangenvorrichtung 100 weist einen äußeren Durchmesser OD2 auf, der größer ist als der erste innere Durchmesser ID2 der äußeren Bohrstange 110. Der größere äußere Durchmesser OD2 des Verbindungsstückes 106 begrenzt die Bewegung der inneren Bohrstange 120 relativ zu der äußeren Bohrstange 110 in Längsrichtung, zu dem unteren Ende hin (siehe Pfeil Y).
Diese erste Ausführungsform der Bohrstangenvorrichtung von 5 ist so ausgeführt, dass Blockierungen des Fliessweges durch den Bohrstrang hindurch, verhindert werden. Der Fliessweg des Bohrstranges wird im Allgemeinen durch den ringförmigen Fliessweg 160 der miteinander verbundenen Bohrstangenvorrichtungen 100 definiert. Die Bohrstangenvorrichtung 100 umfasst eine Anzahl an Durchlässen 140 (am besten dargestellt in 6), die den Fliessweg des Bohrstranges weiter definieren. Die Durchlässe 140 verhindern eine Situation, in der der Fluss zwischen dem ringförmigen Fliessweg 160b (5) eines oberen Endes einer Bohrstangenvorrichtung und dem ringförmigen Fliessweg (160a) eines unteren Endes einer Bohrstangenvorrichtung blockiert wird.
In den Zeichnungsfiguren 6-8, enthalten die Durchlässe 140 der Bohrstangenvorrichtung 100 Durchflussschlitze 102, die in einer Auflagerfläche 108 des Verbindungsstückes 106 angeformt sind. Die Durchflussschlitze 102 wirken zusammen mit den Aussparungen 112, die in einer Auflagerfläche 104 der äußeren Bohrstange 110 angeformt sind, um die Durchlässe 140 zu definieren, die die Blockierung des Flusses verhindern.
Obwohl keine bestimmte Anzahl an Durchflussschlitzen 102 in dem Verbindungsstück 106 notwendig ist, so gleicht doch vorzugsweise die Anzahl der Aussparungen 102 die Notwendigkeit einer adäquaten Durchfluss-Querschnittsfläche mit der Notwendigkeit eines adäquaten baulichen Bereiches der Auflagerfläche 108 aus. Das heißt die Anzahl der Durchflussschlitze 102 in dem Verbindungsstück 106 ist vorzugsweise so zu wählen, dass ein maximaler Durchfluss erreicht wird, ohne die bauliche Festigkeit der Auflagerfläche zu gefährden. Ebenfalls ist keine bestimmte Anzahl an Aussparungen 112 in der äußeren Bohrstange 110 notwendig. Die Anzahl der Aussparungen 112 gleicht jedoch vorzugsweise die Notwendigkeit einer adäquaten Durchfluss-Querschnittsfläche mit der Notwendigkeit eines adäquaten baulichen Bereiches der Auflagerfläche 104 aus. Das heißt die Anzahl der Aussparungen 112 in der äußeren Bohrstange 110 maximiert vorzugsweise den Durchfluss, ohne die bauliche Festigkeit der Auflagerfläche 104 der äußeren Bohrstange 110 zu gefährden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Verbindungsstück 106 acht Durchflussschlitze 102 (7) und die äußere Bohrstange 110 umfasst sechs Aussparungen 112 (8).
In einer alternativen Ausführungsform, wie in Zeichnungsfigur 9 dargestellt, umfasst die Bohrstangenvorrichtung 100 Durchflussschlitze 102, die nur in dem Verbindungsstück 106 angeformt sind. Es sind keine Aussparungen in der Auflagerfläche 104 der äußeren Bohrstange angeformt. Die Durchflussschlitze 102 des Verbindungsstückes 106 sind in ihrer Größe so ausgebildet und so ausgerichtet, dass die Durchlässe 140 direkt in Verbindung mit dem inneren Durchmesser ID3 (5) der äußeren Bohrstange 110 stehen. Gleichermaßen umfasst in einer weiteren alternativen Ausführungsform die Bohrstangenvorrichtung die Aussparung 112, die nur in der Auflagerfläche 104 der äußeren Bohrstange 110 (10) angeformt ist. In Zeichnungsfigur 10 sind keine Aussparungen in der Auflagerfläche 108 des Verbindungsstückes 106 angeformt. Die Aussparungen 112 der äußeren Bohrstange 110 sind in ihrer Größe so ausgebildet und so ausgerichtet, dass die Durchlässe 140 direkt in Verbindung stehen mit dem ringförmigen Fliessweg (z. B. 160b) einer oberen Bohrstangenvorrichtung.
Während alle Durchlässe 140 entweder durch eine oder beide Aussparungen 102, 112 des Verbindungsstückes 106 definiert werden und die äußere Bohrstange 110 eine zylindrische Form aufweist, können auch anders geformte Durchlässe angeformt werden. In den Zeichnungsfiguren 11 und 12 zum Beispiel definiert die äußere Bohrstange 110 der Bohrstangenvorrichtung Durchlässe 140, die durch Rillen oder Aussparungen 114 gebildet werden, die eine im allgemeinen viereckige Form aufweisen.
Zeichnungsfigur 13 stellt eine Bohrstangenvorrichtung 200 einer zweiten Ausführungsform dar, wobei die Bohrstangenvorrichtungen 200 miteinander verbunden sind, um einen Bohrstrang zu bilden. Ähnlich der vorbezeichneten Ausführungsform von Zeichnungsfigur 5, umfassen alle Bohrstangenvorrichtungen 200 eine äußere Bohrstange 210, eine innere Bohrstange 220 und ein Verbindungsstück 206, das an der inneren Bohrstange 220 befestigt ist. Diese zweite Bohrstangenvorrichtung 200 ist ebenfalls so ausgebildet, dass die Blockierung des Fliessweges durch den Bohrstrang hindurch verhindert wird. Insbesondere umfasst die Bohrstangenvorrichtung 200 Durchlässe 240, die eine Situation verhindern, in der der Fluss zwischen dem ringförmigen Fliessweg 260b einer oberen Bohrstangenvorrichtung und der ringförmige Fliessweg 260a einer unteren Bohrstangenvorrichtung blockiert wird.
In der Ausführungsform von Zeichnungsfigur 13 sind die Durchlässe 240 in allen ersten und zweiten Enden 254, 256 der inneren Bohrstangenvorrichtung 220 angeformt. Insbesondere die über Kreuz gebohrten Löcher 222 sind in dem ersten Ende 254 der inneren Bohrstange 220 angeformt, wie in Zeichnungsfigur 14 dargestellt. Die über Kreuz gebohrten Löcher 222 stehen in einer Fliessverbindung mit einem Bohrloch 224, das an dem ersten Ende 254 der inneren Bohrstange 220 angeordnet ist. In Zeichnungsfigur 15 sind ebenfalls die über Kreuz gebohrten Löcher 226 in dem zweiten Ende 256 der inneren Bohrstange 220 angeformt. Die über Kreuz gebohrten Löcher 226 stehen in Fliessverbindung mit einem Bohrloch 228, das an dem zweiten Ende 256 der inneren Bohrstange 220 angeordnet ist. Durch diese Anordnung fließt Flüssigkeit durch die Bohrlöcher 224, 228, von dem ersten Ende 254b (13) der oberen inneren Bohrstange 220b zu dem zweiten Ende 256a der unteren inneren Bohrstange 220a, selbst wenn das Verbindungsstück 206 an der äußeren Bohrstange 210 der unteren Vorrichtung 200 anliegt. Das heißt, bei der vorliegenden Bohrstangenvorrichtung 200 kann das Verbindungsstück 206 an der zugehörigen äußeren Bohrstange 210 anliegen, ohne dass der Fliessweg des Bohrstranges blockiert wird.
In Zeichnungsfigur 16 ist eine dritte Ausführungsform dargestellt, in der die innere Bohrstange 320 einen Fliessweg durch die gesamte Länge hindurch aufweist und somit die über Kreuz gebohrten Löcher der vorangehenden Ausführungsform nicht mehr nötig macht.
In Zeichnungsfigur 17 wird eine Bohrstangenvorrichtung 400 einer vierten Ausführungsform dargestellt, wobei die Bohrstangenvorrichtungen 400 miteinander verbunden sind, um einen Bohrstrang zu bilden. Ähnlich der vorangehenden Ausführungsform, umfassen alle Bohrstangenvorrichtungen 400 eine äußere Bohrstange 410, eine innere Bohrstange 420 und ein Verbindungsstück 406, das an der inneren Bohrstange 420 befestigt ist. Die vierte Ausführungsform der Bohrstangenvorrichtung 400 ist ebenfalls so ausgebildet, dass die Blockierung des Fliessweges durch den Bohrstrang hindurch verhindert wird. Insbesondere umfasst die Bohrstangenvorrichtung 400 Durchlässe 440, die eine Situation verhindern, in der der Fluss zwischen dem ringförmigen Fliessweg 460b einer oberen Bohrstangenvorrichtung und dem ringförmigen Fliessweg 460a einer unteren Bohrstangenvorrichtung blockiert wird.
In der Ausführungsform von Zeichnungsfigur 17 sind die Durchlässe 440 durch über Kreuz gebohrte Löcher 442 definiert, die in dem Verbindungsstück 406 angeformt sind. Das zweite Ende 456 der inneren Bohrstange 420 umfasst einen hexagonalen Versatz-Aufbau 444. Der verbleibende Teil 458 des zweiten Endes 456 der inneren Bohrstange, die in das Verbindungsstück 406 passt, ist rund. Wenn das Verbindungsstück 406 an der inneren Bohrstange 420 befestigt wird, fluchtet der runde Teil 458 des zweiten Endes 456 der Bohrstange 420 im Allgemeinen mit den über Kreuz gebohrten Löchern 442. Flüssigkeit fließt durch die Durchlässe 440, die durch die Löcher 442 definiert werden, um den runden Teil 458 der inneren Bohrstange herum und in den ringförmigen Fliessweg 460a der unteren Vorrichtung 400. In der dargestellten Ausführungsform von Zeichnungsfigur 18, werden die Durchlässe 440, die in dem Verbindungsstück 406 angeformt sind, durch sechs über Kreuz gebohrte Löcher 442 definiert, obwohl auch eine andere Anzahl an Löchern 442 angeformt werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform des Verbindungsstückes der vierten Bohrstangenvorrichtung 400, kann das Verbindungsstück 406 der Bohrstangenvorrichtung 400 Durchlässe 440 umfassen, die sich in Längsrichtung entlang der Länge des Verbindungsstückes 406 erstrecken, im Gegensatz zu der radialen Ausrichtung, die in Zeichnungsfigur 18 dargestellt ist. In den Zeichnungsfiguren 19 - 21 können die Durchlässe 440 durch Aussparungen (z. B. Aussparungslöcher oder Aussparungsausfräsungen) 446 definiert sein, die entlang der Länge der hexagonalen inneren Bohrstange 448 des Verbindungsstückes 406 angeformt sind.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der inneren Bohrstange dieser vierten Bohrstangenvorrichtung 400, kann die Bohrstange 420 die Durchlässe definieren, die die Blockierung des Fliessweges verhindern. Insbesondere wie in Zeichnungsfiguren 22 - 24 dargestellt, kann die innere Bohrstange 420 Durchlässe 440 umfassen, die in den ersten und zweiten hexagonalen Enden 454 und 456 der inneren Bohrstange 420 angeformt sind. Wie in Zeichnungsfigur 24 dargestellt, können die Durchlässe 440 durch Aussparungen 464 definiert werden, die in dem ersten hexagonalen Ende 454 der inneren Bohrstange 420 angeformt sind und Aussparungen 466 (23), die in dem zweiten hexagonalen Ende 456 der inneren Bohrstange angeformt sind.
In Zeichnungsfigur 25, sind Bohrstangenvorrichtungen 500 einer fünften Ausführungsform dargestellt. Ähnlich der vorangegangenen Ausführungsformen umfassen alle Bohrstangenvorrichtungen 500 eine äußere Bohrstange 510, eine innere Bohrstange 520 und ein Verbindungsstück 506, das an der inneren Bohrstange 520 befestigt ist. Die fünfte Ausführungsform 500 der Bohrstangenvorrichtung ist so ausgebildet, dass die Blockierung des Fliessweges durch den Bohrstrang hindurch verhindert wird. Insbesondere umfasst die Bohrstangenvorrichtung 500 Durchlässe 540, die eine Situation verhindern, in der der Fluss zwischen dem ringförmigen Fliessweg 560b der oberen Bohrstangenvorrichtung und dem ringförmigen Fliessweg 560a der unteren Bohrstangenvorrichtung blockiert wird.
In der Ausführungsform der Zeichnungsfigur 25 ist die innere Bohrstange 520 in einer nach oben weisenden Position ausgerichtet, sodass ein Zwischenraum 516 zwischen dem Verbindungsstück 506 und der äußeren Bohrstange 510 entsteht. Durch den Zwischenraum 516 einer unteren Bohrstangenvorrichtung 500, kann die innere Bohrstange 520 der oberen Bohrstangenvorrichtung in Kontakt gebracht werden mit der äußeren Bohrstange 510. Das heißt der äußere Absatz 532 eines erweiterten Teils 538 der inneren Bohrstange 520 kann durch Schieben mit dem inneren Absatz 530 der äußeren Bohrstange 510 in Kontakt gebracht werden. Diese nach oben weisende Position ist bei Bohrstangenvorrichtungen im unteren Teil eines Bohrstranges typisch, wie zuvor in „Hintergrund der Erfindung“ beschrieben.
In den Zeichnungsfiguren 26 und 27 sind die Durchlässe 540 der Bohrstangenvorrichtung 500 in dem äußeren Absatz 532 des erweiterten Teils 538 der inneren Bohrstange 520 angeformt. Insbesondere der äußere Absatz 532 umfasst Aussparungen oder Ausfräsungen 534. Die Ausfräsungen 534 definieren die Durchlässe 540, die die Blockierung des Flusses zwischen dem ringförmigen Fliessweg 560b (25) einer oberen Bohrstangenvorrichtung und dem ringförmigen Fliessweg 560a einer unteren Bohrstangenvorrichtung verhindern.
Obgleich keine bestimmte Anzahl an Ausfräsungen 534 in dem äußeren Absatz 532 benötigt wird, gleicht eine bestimmte Anzahl an Ausfräsungen 534 vorzugsweise die Notwendigkeit einer adäquaten Durchfluss-Querschnittsfläche mit der Notwendigkeit eines adäquaten baulichen Bereiches des Absatzes 532 aus. Das heißt die Anzahl der Ausfräsungen 534 maximiert vorzugsweise den Durchfluss, ohne die bauliche Festigkeit des äußeren Absatzes 532 zu gefährden. In einer alternativen Ausführungsform können auch Durchlässe in dem inneren Absatz angeformt werden (nicht dargestellt), um die Blockierung des Flusses in diesem speziellen Bereich der Bohrstangenvorrichtung zu verhindern.
Wie oben erwähnt werden die Bohrstangen üblicherweise in der Bohrmaschine so positioniert, dass während der Inbetriebnahme der Bohrmaschine ein Ende höher liegt als das andere; somit wurde in der Beschreibung der Begriff „oberes Ende“ und „unteres Ende“ verwendet. Die Verwendung dieser Begriffe dient zur Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und sollten nicht als einschränkend ausgelegt werden. Der Fachmann wird erkennen, dass die Bohrstangen auch mit umgedrehten Enden positioniert werden können. Weiterhin können die Bohrstangen bei Inbetriebnahme, sobald diese für das horizontale Bohren eingesetzt werden, horizontal ausgerichtet sein oder einen Winkel aufweisen, der von dem ursprünglichen Winkel der Bohrmaschine abweicht.
Verschiedene Grundsätze der Ausführungen, wie diese in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, können auch für andere Anwendungen eingesetzt werden. Die oben genannte Spezifizierung liefert eine vollständige Beschreibung der vorliegenden Erfindung.

Claims

Bohrstangenvorrichtung (100), umfassend: a) eine äußere Bohrstange (110) mit einem ersten Ende mit einem Außengewinde (150) und einem zweiten Ende mit einem Innengewinde (152), wobei die äußere Bohrstange (110) folgendes umfasst: - einen ersten inneren Durchmesser (ID2) und einen zweiten inneren Durchmesser (ID3), wobei der zweite innere Durchmesser (ID3) größer ist als der erste innere Durchmesser (ID2) und - einen inneren Absatz (130), der an einem Übergang zwischen den ersten und zweiten inneren Durchmessern (ID2, ID3) angeordnet ist, b) eine innere Bohrstange (120) mit einem ersten und zweiten hexagonalen Ende (154, 156), wobei die innere Bohrstange (120) in der äußeren Bohrstange (110) so positioniert ist, dass ein ringförmiger Fließweg (160) zwischen den inneren und äußeren Bohrstangen (120, 110) definiert wird, wobei die innere Bohrstange (120) einen äußeren Absatz (132) umfasst, der eine Größe aufweist, so dass dieser mit dem inneren Absatz (130) der äußeren Bohrstange (110) verbunden werden kann, um die Bewegung der inneren Bohrstange (120) relativ zu der äußeren Bohrstange (110) in einer ersten Längsrichtung zu begrenzen, c) ein Verbindungsstück (106), das an dem zweiten Ende der inneren Bohrstange (120) befestigt ist, wobei das Verbindungsstück (106) einen äußeren Durchmesser (OD2) an einem ersten Ende aufweist, der den ersten inneren Durchmesser (ID2) der äußeren Bohrstange (110) überschreitet, um die Bewegung der inneren Bohrstange (120) relativ zu der äußeren Bohrstange (110) in einer zweiten entgegengesetzten Längsrichtung zu begrenzen, d) wobei das Verbindungsstück (106) Fließwege definiert, die mit dem ringförmigen Fließweg (160) verbunden sind, wenn das Verbindungsstück (106) an der äußeren Bohrstange (110) anliegt.
Bohrstangenvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Absatz (132) der inneren Bohrstange (120) Fließwege definiert, die mit dem ringförmigen Fließweg (160) verbunden sind, wenn der äußere Absatz (132) der inneren Bohrstange (120) an dem inneren Absatz (130) der äußeren Bohrstange (110) anliegt.
Bohrstangenvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließwege durch Aussparungen (102) definiert sind, die in dem Verbindungsstück (106) angeformt sind.
Bohrstangenvorrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Aussparungen (112) in dem Ende mit einem Außengewinde (150) der äußeren Bohrstange (110) angeformt sind, wobei die Aussparungen (102) des Verbindungsstückes (106) neben den Aussparungen (112) des Endes mit Gewinde der äußeren Bohrstange (110) angeordnet sind und die Aussparungen (102) des Verbindungsstückes (106) und des Endes mit Gewinde der äußeren Bohrstange (110) den Fließweg definieren, der mit dem ringförmigen Fließweg (160) verbunden ist.
Bohrstangenvorrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (102, 112) im Allgemeinen eine viereckige Form aufweisen.
Bohrstangenvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fließweg radiale über Kreuz gebohrte Löcher (222) aufweist, die an einem Ende des Verbindungsstückes (106) angeordnet sind.
Bohrstangenvorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite hexagonale Ende (156) der inneren Bohrstange (120) versetzt ist, so dass der runde Teil der inneren Bohrstange (120) mit den Löchern (222) des Verbindungsstückes (106) fluchtet.
Bohrstangenvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließwege Aussparungslöcher in Längsrichtung umfassen, die sich von einem ersten Ende des Verbindungsstückes (106) zu einem zweiten Ende des Verbindungsstückes (106) erstrecken.
Bohrstangenvorrichtung (100), umfassend: a) eine äußere Bohrstange (110) mit einem ersten Ende mit einem Außengewinde (150) und einem zweiten Ende mit einem Innengewinde (152), wobei die äußere Bohrstange (110) folgendes umfasst: - einen ersten inneren Durchmesser (ID2) und einen zweiten inneren Durchmesser (ID3), wobei der zweite innere Durchmesser (ID3) größer ist als der erste innere Durchmesser (ID2) und - einen inneren Absatz (130), der an einem Übergang zwischen den ersten und zweiten inneren Durchmessern (ID2, ID3) angeordnet ist, b) eine innere Bohrstange (120) mit einem ersten und zweiten hexagonalen Ende (154, 156), wobei die innere Bohrstange (120) in der äußeren Bohrstange (110) so positioniert ist, dass ein ringförmiger Fließweg (160) zwischen den inneren und äußeren Bohrstangen (120, 110) definiert wird, wobei die innere Bohrstange (120) einen äußeren Absatz (132) umfasst, der eine Größe aufweist, so dass dieser mit dem inneren Absatz (130) der äußeren Bohrstange (110) verbunden werden kann, um die Bewegung der inneren Bohrstange (120) relativ zu der äußeren Bohrstange (110) in einer ersten Längsrichtung zu begrenzen und c) ein Verbindungsstück (106), das an dem zweiten Ende (156) der inneren Bohrstange (120) befestigt ist, wobei das Verbindungsstück (106) einen äußeren Durchmesser (OD2) aufweist, der den ersten inneren Durchmesser (ID2) der äußeren Bohrstange (110) überschreitet, um die Bewegung der inneren Bohrstange (120) relativ zu der äußeren Bohrstange (110) in einer zweiten entgegengesetzten Längsrichtung zu begrenzen, d) wobei der äußere Absatz (132) der inneren Bohrstange (120) Fließwege definiert, die mit dem ringförmigen Fließweg (160) verbunden sind, wenn der äußere Absatz (132) der inneren Bohrstange (120) an dem inneren Absatz (130) der äußeren Bohrstange (110) anliegt.
Bohrstangenvorrichtung (100), umfassend: a) eine äußere Bohrstange (110) mit einem ersten Ende mit einem Außengewinde (150) und einem zweiten Ende mit einem Innengewinde (152), b) eine innere Bohrstange (120) mit einem ersten hexagonalen Steckerende und einem zweiten Ende (156), wobei die innere Bohrstange (120) in der äußeren Bohrstange (110) so positioniert ist, dass ein ringförmiger Fließweg (160) zwischen den inneren und äußeren Bohrstangen (120, 110) definiert wird, c) ein Verbindungsstück (106), das an dem zweiten Ende (156) der inneren Bohrstange (120) befestigt ist, wobei das Verbindungsstück (106) ein hexagonales Steckeraufnahmeende aufweist, d) wobei die innere Bohrstange (120) einen Fließweg definiert, der eine Verbindung zwischen dem ringförmigen Fließweg (160), der durch die inneren und äußeren Bohrstangen (120, 110) definiert wird, und einem weiteren ringförmigen Fließweg (160) einer zweiten Bohrstangenvorrichtung (10b) schafft, wenn die zweite Bohrstangenvorrichtung (100) mit einer der ersten und zweiten Enden der äußeren Bohrstange (110) verbunden wird.
Bohrstangenvorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließwege Aussparungsausfräsungen in Längsrichtung umfassen, die mindestens in einem der ersten und zweiten hexagonalen Enden (154, 156) der inneren Bohrstange (120) angeformt sind.
Bohrstangenvorrichtung (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungsausfräsungen in Längsrichtung in allen ersten und zweiten hexagonalen Enden (154, 156) der inneren Bohrstange (120) angeformt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Bohrstange, aufweisend die Schritte: a) Herstellung einer ersten äußeren Bohrstange (110) mit einem ersten Ende mit einem Außengewinde (150) und einem zweiten Ende mit einem Innengewinde (152), wobei die erste äußere Bohrstange (110) weiter folgendes umfasst: - einen ersten inneren Durchmesser (ID2) und einen zweiten inneren Durchmesser (ID3), wobei der zweite innere Durchmesser (ID3) größer ist als der erste innere Durchmesser (ID2) und - einen inneren Absatz (130), der an einem Übergang zwischen den ersten und zweiten inneren Durchmessern (ID3) angeordnet ist, b) Herstellung einer ersten inneren Bohrstange (120) mit einem ersten und einem zweiten hexagonalen Ende (154, 156), wobei die erste innere Bohrstange (120) in der ersten äußeren (110) positioniert ist, wobei ein ringförmiger Fließweg (160) zwischen der ersten inneren und ersten äußeren Bohrstangen (120, 110) definiert wird, c) Herstellung eines äußeren Absatzes (132) an der ersten inneren Bohrstange (120), wobei der äußere Absatz (132) so angeordnet und konfiguriert ist, dass dieser mit dem inneren Absatz (130) der ersten äußeren Bohrstange (110) verbunden werden kann, um die Bewegung der ersten inneren Bohrstange (120) relativ zu der ersten äußeren Bohrstange (110) in einer ersten Längsrichtung zu begrenzen und d) Befestigung eines Verbindungsstückes (106) an dem zweiten Ende (156) der ersten inneren Bohrstange (120), wobei das Verbindungsstück (106) einen äußeren Durchmesser (OD2) an einem ersten Ende aufweist, der den ersten inneren Durchmesser (ID2) der ersten äußeren Bohrstange (110) überschreitet, um die Bewegung der ersten inneren Bohrstange (120) relativ zu der ersten äußeren Bohrstange (110) in einer zweiten entgegengesetzten Längsrichtung zu begrenzen, wobei das Verbindungsstück (106) Fließwege definiert, die mit dem ringförmigen Fließweg (160) verbunden sind, wenn das Verbindungsstück (106) an der äußeren Bohrstange (110) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses weiter die Herstellung von Fließwegen in dem äußeren Absatz (132) der ersten inneren Bohrstange (120) umfasst und die Fließwege mit dem ringförmigen Fließweg (160) verbunden sind, wenn der äußere Absatz (132) der ersten inneren Bohrstange (120) an dem inneren Absatz (130) der ersten äußeren Bohrstange (110) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließwege durch Aussparungen (102) definiert werden, die in dem Verbindungsstück (106) angeformt sind.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieses weiter die Anformung von Aussparungen (112) in dem Ende mit Außengewinde (150) der ersten äußeren Bohrstange (110) umfasst, wobei die Aussparungen (102) des Verbindungsstückes (106) neben den Aussparungen (112) des Endes mit Gewinde der ersten äußeren Bohrstange (110) angeordnet sind und die Aussparungen (102) des Verbindungsstückes (106) und des Endes mit Gewinde der ersten äußeren Bohrstange (110) den Fließweg definieren, der mit dem ringförmigen Fließweg (160) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (102, 112) im Allgemeinen eine viereckige Form aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Bohrstranges, aufweisend die Schritte: a) Herstellung erster und einer zweiten äußeren Bohrstange (110), wobei die ersten und zweiten äußeren Bohrstangen (110) alle ein erstes Ende mit einem Außengewinde (150) und ein zweites Ende (156) mit einem Innengewinde (152) aufweisen und die ersten und zweiten äußeren Bohrstangen (110) weiter folgendes umfassen: - einen ersten inneren Durchmesser (ID2) und einen zweiten inneren Durchmesser (ID3), wobei der zweite innere Durchmesser (ID3) größer ist als der erste innere Durchmesser (ID2) und - einen inneren Absatz (130), der an einem Übergang zwischen den ersten und zweiten inneren Durchmessern (ID2, ID3) angeordnet ist, b) Herstellung erster und zweiter innerer Bohrstangen (120), wobei die ersten und zweiten inneren Bohrstangen (120) ein erstes und ein zweites hexagonales Ende (154, 156) aufweisen, wobei die ersten und zweiten inneren Bohrstangen (120) jeweils in den ersten und zweiten äußeren Bohrstangen (110) positioniert sind und ein ringförmiger Fließweg (160) zwischen der ersten inneren und der ersten äußeren Bohrstange (120, 110) und der zweiten inneren und zweiten äußeren Bohrstange (120, 110) definiert wird, c) Herstellung eines äußeren Absatzes (132) an der ersten und zweiten inneren Bohrstange (120), wobei der äußere Absatz (132) so angeordnet und konfiguriert ist, dass dieser mit dem inneren Absatz (130) der jeweils ersten und zweiten äußeren Bohrstange (110) verbunden werden kann, um die Bewegung der ersten und zweiten inneren Bohrstangen (120) relativ zu den ersten und zweiten äußeren Bohrstangen (110) in einer ersten Längsrichtung zu begrenzen, d) Befestigung eines Verbindungsstückes (106) an dem zweiten Ende der ersten und zweiten inneren Bohrstangen (120), wobei das Verbindungsstück (106) einen äußeren Durchmesser an einem ersten Ende aufweist, der den ersten inneren Durchmesser der ersten und zweiten äußeren Bohrstangen (110) überschreitet, um die Bewegung der ersten und zweiten inneren Bohrstangen (120) relativ zu den ersten und zweiten äußeren Bohrstangen (120) in einer zweiten entgegengesetzten Längsrichtung zu begrenzen, wobei das Verbindungsstück (106) Fließwege definiert, die mit dem ringförmigen Fließweg verbunden sind, wenn das Verbindungsstück (106) an der äußeren Bohrstange (110) anliegt und e) Befestigung der ersten inneren Bohrstange (120) an der zweiten inneren Bohrstange (120) und Befestigung der ersten äußeren Bohrstange (110) an der zweiten äußeren Bohrstange (110), wodurch ein Bohrstrang gebildet wird.