DE1132518B - Bohrturbine mit einem Rohrgehaeuse - Google Patents

Bohrturbine mit einem Rohrgehaeuse

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Publication number
DE1132518B
DE1132518B DEE18343A DEE0018343A DE1132518B DE 1132518 B DE1132518 B DE 1132518B DE E18343 A DEE18343 A DE E18343A DE E0018343 A DEE0018343 A DE E0018343A DE 1132518 B DE1132518 B DE 1132518B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
drilling
annular part
bearing
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
DEE18343A
Other languages
English (en)
Inventor
Joseph A Mitchell
William M Sanders
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Neyrpic SA
Original Assignee
Neyrpic SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Neyrpic SA filed Critical Neyrpic SA
Publication of DE1132518B publication Critical patent/DE1132518B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/02Fluid rotary type drives

Description

  • Bohrturbine mit einem Rohrgehäuse Die Erfindung betrifft eine Bohrturbine mit einem Rohrgehäuse, in welchem ein Flüssigkeitsturbinenabschnitt, eine Welle und ein Lager zwischen Gehäuse und Welle untergebracht sind, wobei das Lager von einem Teil der Flüssigkeit durchströmt wird und ein kreisringförmiges Teil unterhalb des Gehäuses auf der Welle unterhalb der Öffnungen für die aus dem Lager austretende Flüssigkeit angebracht ist.
  • Bei einer bekannten Bohrturbine trifft der aus der Turbine austretende Flüssigkeitsstrahl auf die obere Schulter einer auf dem unteren Ende der Turbinenwelle aufgeschraubten Durchmesserausgleichsmuffe und wird dadurch seitlich abgewiesen. Zusätzlich sind Umlenkmittel für die ausströmende Flüssigkeit in Form von im Winkel nach oben gerichteten öffnungen vorgesehen, die in dem feststehenden Gehäuse angebracht sind. Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß durch die stark mit schleifenden Körpern versetzte Flüssigkeit die Durchmesserausgleichsmuffe an ihrem oberen Ende erodiert. Darüber hinaus tritt bei der Umlenkung eine Verwirbelung auf, die noch verstärkt wird durch die aus den im Winkel nach oben gerichteten Öffnungen austretenden Flüssigkeitsstrahlen.
  • Ziel der Eifindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, durch die die aus dem Lager austretende Flüssigkeit so nach oben umgelenkt wird, daß diese möglichst verwirbelungsfrei aus dem Rohrgehäuse in das Bohrloch eintritt und gleichzeitig ein Erodieren funktionswesentlicher Teile der Bohrturbine durch den austretenden Flüssigkeitsstrahl verhindert.
  • Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die dem Lager zugewandte Fläche des kreisringförmigen Teiles mit einer umlaufenden Nut versehen ist.
  • Die umlaufende Nut ist dabei so ausgebildet und angeordnet, daß die aus dem Lager nach unten austretende Flüssigkeit nach oben umgelenkt wird, beispielsweise kann sie einen V-förmigen Querschnitt aufweisen.
  • Zweckmäßig ist die Länge des kreisringförmigen Teiles kleiner als sein Durchmesser. Seine Befestigung kann über eine Anzahl auf seinem Umfang verteilter Stiftschrauben erfolgen, die das kreisringförmige Teil auf der Welle festhalten.
  • Es kann zweckmäßig sein, das kreisringförmige Teil aus einem verformbaren elastischen Werkstoff, vorzugsweise Gummi oder einem elastischen Kunststoff, herzustellen, wobei der Innendurchmesser des kreisringförmigen Teiles kleiner gewählt ist als der Außendurchmesser der Welle, so daß das kreisringförmige Teil unter Vorspannung auf der Welle aufliegt.
  • Eines der schwerwiegenden Probleme, das sich bei der Anwendung solcher Bohrturbinen ergeben hat, ist die Neigung der mit hoher Geschwindigkeit abwärts strömenden Bohrflüssigkeit aus den Lagern der Bohrturbine herauszutreten und demzufolge den Meißel zu erodieren und die Ausbringung des Abraumes aus der Bohrung zu behindern. Ein Hauptziel der Erfindung ist es deshalb, dieses schwerwiegende Problem zu lösen, den Meißel wirkungsvoll vor einer Erosion zu schützen und die Energie der Flüssigkeit zur Unterstützung der Säuberung der Bohrung zu benutzen.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise dargestellt und im folgenden im einzelnen erläutert.
  • Fig. 1 ist ein vergrößerter Längsteilschnitt der Bohrturbine, der den unteren Teil des Bohrturbinengehäuses, die zugehörige Antriebswelle und den in der Arbeitslage auf dem Grund der Bohrung aufliegenden Meißel zeigt; Fig. 2 ist ein Schnitt 2-2 der Bohrturbine aus Fig. 1 und zeigt die obere Fläche des Schlammabweisers oder des Meißelschutzes; Fig. 3 ist ein Schnitt 3-3 der Fig. 2 und zeigt die Befestigungsmittel des Schutzes; Fig. 4 ist ein Teilschnitt des unteren- Endes des Bohrstranges aus Fig. 1 und zeigt eine andere Ausführungsform des in Fig. 3 dargestellten Schutzes.
  • Wie allgemein bekannt, ist die Bohrturbine eine am Bohrungsgrund angeordnete, vom Schlamm angetriebene Turbine, die mit Bohrflüssigkeit, die von dem Bohrstrang durch eine Reihe von Leit- und Laufschaufeln zum Meißel hindurchgeht, beaufschlagt wird. Diese Bohrflüssigkeit strömt dann durch das Bohrloch zurück, entfernt das Bohrklein und fördert ihn zu einem geeigneten Sumpf, von dem die Flüssigkeit dann wieder in die Bohrung gepumpt werden kann.
  • Für eine Bohrturbine dieser Art hat sich ergeben, daß bei einem Nenndurchmesser von 16,8 cm der Bohrturbine ungefähr 100 Turbinenstufen erforderlich sind und ungefähr 2270 1 pro Minute in das Bohrloch gepumpt werden - müssen, um das notwendige Bohrmoment von etwa 183 PS zu erzeugen. Der Schlammdruck auf die Fläche beträgt 70 bis 211 atü.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der untere Teil der sich drehenden Bohrturbinenwelle 41, die im Gehäuse 40 gelagert ist, mit geeigneten Tragscheiben 42, die voneinander durch feststehende Tragglieder 44 am Gehäuse getrennt sind, versehen, um den axialen Schub in beiden Richtungen aufzunehmen. Die am Gehäuse befestigten Tragglieder weisen Durchlässe 45 für die Bohrflüssigkeit auf, wodurch die Lager sowohl gekühlt als auch geschmiert werden. Der größte Teil der Bohrflüssigkeit tritt dann in den zentralen Teil der Welle 40 durch die Öffnung 45 a ein.
  • Zusätzlich zum Axiallager ist ein Radiallager vorgesehen, das aus einer gehärteten Buchse 60, die auf der Welle 41 mittels eines Keiles 61 befestigt ist, besteht. Diese Lagerfläche läuft in der anliegenden Hülse und dem Gleitlagerelement 63, das in dem Gehäuse 64 der Bohrturbine mittels der Ringmutter 65 befestigt ist. Die äußere gehärtete Hülsenfläche 66 ist gewöhnlich mit Flüssigkeitsdurchlässen versehen, die in der Fig. 1 als Spalt dargestellt sind und die den Durchtritt eines Teiles der Bohrflüssigkeit zwischen den Lagerflächen sowohl für Kühl- als auch für Schmierzwecke erlauben.
  • Es hat sich ergeben, daß durch den zum Antrieb der Turbine erforderlichen hohen Bohrflüssigkeitsdruck ein Ausströmen zwischen dem unteren Ende des Gehäuses 64 und der Welle 41 verursacht wird. Ebenso wird die Ausbringung des Bohrkleins aus dem Bohrloch stark behindert, da dadurch eine solche Turbulenz und Erosion des Meißels verursacht wird, die als nicht mehr zuträglich betrachtet werden muß.
  • Wie im besonderen in Fig. 1 und 3 dargestellt, hat sich die Anordnung eines Abweisringes 30 auf der unteren Welle 41 unterhalb des Bodens des Gehäuses 64 als vollständig ausreichend erwiesen.
  • In der bevorzugten Ausführungsform besteht der Abweisring 30 aus einem Metallring mit gehärteter Oberfläche, in den eine ringförmige Nut 32 in seiner oberen Fläche angebracht ist. Diese Nut hat V-förmigen Querschnitt und ist relativ flach, dabei sind die abweisenden Flächen voneinander weg gerichtet, unter einem Winkel von etwa 30° zur Normalen. Dieser Ring 30 hat einen äußeren Durchmesser, der ungefähr dem des Bohrturbinengehäuses 40 gleich ist.
  • Wie in den Fig. 2 und 3 am besten zu erkennen ist, wird der Abweisring 30 an der Bohrwelle 41 durch eine Anzahl auf den Umfang verteilter Stiftschrauben 34, die im Ring versenkt sind, befestigt. Während es im allgemeinen ausreichend ist, den Abweisring 30 mittels solcher Stiftschrauben in seiner Lage zu halten, so können jedoch die auf ihn einwirkenden Kräfte so groß werden, daß es notwendig wird, eine ringförmige Ausnehmung in der Welle vorzusehen, in die ein Keil oder ein Spannring eingesetzt werden kann.
  • Auf die Verwendung von Stiftschrauben zur Befestigung des Abweisringes, wie in Fig. 3 dargestellt, kann gänzlich verzichtet werden, wenn der Metallring durch einen verformbaren elastischen Ring 36 gleicher Form ersetzt wird, der aus Gummi oder Plastik hergestellt ist und über die untere Bohrwelle 41 gedrückt wird. Es ist ermittelt worden, daß; wenn solch ein Abweisring 36 mit einer Mittel-Bohrung von 6,4 cm Durchmesser über eine Bohrwelle 41 mit 10,2 cm gezogen wird, er ohne weitere Hilfsmittel in der zur Abweisung des Flüssigkeitsstrahles notwendigen Lage hält. Eine noch größere Widerstandskraft des elastischen Abweisringes kann dadurch erreicht werden, daß in der Welle eine ringförmige Nut vorgesehen wird, in die der innere Randteil des Ringes eingreifen kann.
  • Aus der gegebenen Darstellung ist zu ersehen, daß ein Strahl (gewöhnlich in der Form eines ringförmigen Hohlstrahles) der Bohrflüssigkeit, der aus dem Gehäuse austritt, abgelenkt und daran gehindert wird, den Meißel zu treffen. Dies allein würde einen wirkungsvollen Schutz des Bohrkopfes ergeben, was sehr ausschlaggebend ist. Zusätzlich wird jedoch der Strahl der Bohrflüssigkeit auch noch nach oben umgelenkt; wodurch er sich mit dem nach oben strömenden schlammangereicherten Strom der Bohrflüssigkeit vereinigt und dadurch die Aufwärtsströmung des Schlammflusses zur Oberfläche als auch den Austritt der Druckflüssigkeit aus der Turbine unterstützt.
  • Auf diese Weise ist ein indirekter, aber sehr wirkungsvoller Schutz des Bohrkopfes 19 erreicht worden, durch den eine zerstörende Erosion verhindert wird, die sonst eine Freilegung der Bohrkopflager mit einer Flüssigkeitsabschleifung verursachen würde.
  • Ebenso wird ein Ausfluß mit hoher Geschwindigkeit aus dem Turbinengehäuse 40, das ein Hülsenlager 63 enthält, wirksam herabgesetzt.
  • Es ist zu erkennen, daß die erfolgreiche Verwendung einer Bohrturbine der beschriebenen Art im praktischen Einsatz weitgehend von der Anwendung der Abweisvorrichtung nach der Erfindung abhängig ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Bohrturbine mit einem Rohrgehäuse, in welchem ein Flüssigkeitsturbinenabschnitt, eine Welle und ein Lager zwischen Gehäuse und Welle untergebracht sind, wobei das Lager von einem Teil der Flüssigkeit durchströmt wird und ein kreisringförmiges Teil unterhalb des Gehäuses auf der Welle unterhalb der Öffnungen für die aus dem Lager austretende Flüssigkeit angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Lager zugewandte Fläche des kreisringförmigen Teiles (30,36) mit einer umlaufenden Nut (32) versehen ist, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß die aus dem Lager nach unten austretende Flüssigkeit nach oben umgelenkt wird. z. Bohrturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Nut (32) einen V-förmigen Querschnitt hat. 3. Bohrturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des kreisringförmigen Teiles (30, 36) kleiner als sein Durchmesser ist. 4. Bohrturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl auf dem Umfang des kreisringförmigen Teiles (30, 36) verteilter Stiftschrauben (34) dieses auf der Welle (41) festhalten. 5. Bohrturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kreisringförmige Teil (30, 36) aus einem verformbaren elastischen Werkstoff, vorzugsweise aus Gummi oder einem elastischen Kunststoff, besteht, wobei der Innendurchmesser des kreisringförmigen Teiles (30, 36) kleiner gewählt ist als der Außendurchmesser der Welle (41), so daß das kreisringförmige Teil (30, 36) unter Vorspannung auf der Welle aufliegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1157 102; französische Zusatzpatentschrift Nr. 70 073.
DEE18343A 1958-10-20 1959-10-09 Bohrturbine mit einem Rohrgehaeuse Pending DE1132518B (de)

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US1132518XA 1958-10-20 1958-10-20

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DEE18343A Pending DE1132518B (de) 1958-10-20 1959-10-09 Bohrturbine mit einem Rohrgehaeuse

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DE (1) DE1132518B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2250415A1 (de) * 1971-10-15 1973-04-19 Alsthom Cgee Anschlag fuer turbinenbohrer

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1157102A (fr) * 1956-08-01 1958-05-27 Cie Crouzet Perfectionnements aux mécanismes à engrenage irréversible
FR70073E (fr) * 1956-10-12 1959-02-02 Turbine de forage avec manchon de compensation

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