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Tiefbohr-Schwerstange mit schraubenförmigen Ausnehmungen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Tiefbohr-Schwerstange mit schraubenförmigem Ausnehmungen.
Bei der Verwendung glatter Schwerstangen ohne solche Ausne:hmungen kann es vorkommen,
daß der im Bohrloch herrschende hohe hydrostatische Druck der Spültrübe die Schwerstange
an die Wandung des Bohrloches andrückt, wenn diese porös ist und wenn in der geologischen
Schicht an der bestreffenden Stelle des Bohrloches ein geringerer Druck herrscht.
Die Folge kann dann sein, daß die Schwerstange mit einer so starken Kraft an der
Bohrlochwandung festgeklemmt wird, daß das Bohrgestänge gefährdet wird. Diese Gefahr
isst vermieden, wenn die Schwerstange schraubenförmige Ausneshmungen hat.
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Bei einer bekannten Schwerstange dieser Art (belgische Patentschrift
564188) haben die Ausnehmungen Bodenflächen, die ein schwach gekrümmtes Querschnittsprofil
aufweisen und am Umfang im Quserschnittsprofil durch stärker gekrümmte: Bögen miteinander
verbunden sind. Am Umfang entstehen daher stumpfe, nicht schneidende Kanten, deren
Profile von diesem Bögen gebildet werden.
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Da bei dieser bekannten Schwerstange die Bodenflächen der Ausneshmungen
ineinander übergehen und somit an die Stelle der zylindrischen Umfangsfläche treten,
verringern sie den Querschnitt der Schwerstange recht erheblich, was zu einer unerwünschten
Gewichtsverminderung und zu verhältnismäßig hohen Bearbeitungskosten führt, darüber
hinaus die Festigkeit der Schwerstange verringert und vor allem folgenden Nachteil
hat.
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Zieht man das Bohrgestänge aus dem Bohrloch heraus, und ergibt sich
dann ein Gas- oder ölausbrueh in dem Augenblick, in dem sich noch die Schwerstange
im Bohrloehkopf befindet, dann kann sich das Abschlußorgan der üblichen Bauart um
die Schwerstange herum nicht ausreichend schließen, um jeden Ausbruch von öl oder
Gas aus dem Bohrloch zu verhindern. Denn die zum Abschluß dienenden Gummibacken
der Preventer können in die verhältnismäßig tiefen Aussparungen der Schwerstange
nicht ausreichend eindringen. Sie werden daran durch Metallplatten gehindert, die
an den Preventerbacken vorgesehen sind und die Gummibacken oben und unten abstützen.
über die inneren Ränder dieser Metallplatten können die Gummibacken nur bis zu einem
gewissen Maß vorquellen.
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Es isst ferner eine Tiefbohr-Schwerstange. mit schraubenförmigen Ausnehmungen
bekannt, die dem Zweck dienen, scharfe Schneidkanten zu bilden, mit deren Hilfe
sich die Schwerstange. freischneiden soll. Zwischen den Ausnehmungen liegen zur
Schwer-Stange gleichachsige zylindrische Flächen. Die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe, ein Festklemmen der Schwerstange durch hydrostatischen Druck zu vermeiden,
wird aber bei dieser Ausgestaltung nieh gelöst, weil sich die Aussparungen infolge
der Schneidwirkung der Kanten schnell verstopfen.
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Erfindungsgemäß ist nun die Tiefbohr-Schwerstange mit schraubenförmigen
Ausnahmungen durch die Kombination der folgenden Merkmale gekennzeichnet, die je
für sich, wie vorstehend dargelegt, bereits bekannt sind: a) zwischen den Ausnehmungen
liegen zur Schwerstange gleichachsige zylindrische Flächen, b) die Ausnehmungen
haben Bodenflächen, die ein gerades oder schwach gekrümmtes Querschnittsprofil aufweisen
und am Umfang stumpfe, nicht schneidende Kanten bilden. Infolge der Anordnung der
zylindrischen Flächen zwischen den stumpfen Kanteln der Ausnehmungen ist die durch
diese bedingte Verminderung des Gewichts und der Festigkeit viel geringer. Vor allem
können sich die Preventerbacken im Bohrlochkopf um die Schwerstange herum vollständiger
schließen, weil die zwischen den stumpfen Kanten vorhandenen zylindrischen Flächen
ein größeres Volumen der Gummibacken verdrängen, das dann in die Aussparungen eingreift
und dort eine vollständige Dichtung herbeiführt.
Vorzugsweise werden
Breite und Steigung der Ausnehmungen in bekannter Weise so bemessen, daß jede achsparallele
Mantellinie der Umfangsfläche der Schwerstange mindestens eine Ausnehmung überquert.
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Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt. In diesen zeigt F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch ein Bohrloch
mit der darin befindlichen Sehwe.rstange der bisher üblichen zylindrischen Gestalt,
F i g. 2 den Querschnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1, F i g. 3 einen Aufriß
der Schwerstange nach der Erfindung, teilweise im Schnitt, mit dem daran befestigten
Bohrwerkzeug, F i g. 4 den Querschnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 3 und F i g.
5 einen der F i g. 4. entsprechenden Querschnitt einer etwas anderen Ausführungsform.
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Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, besteht bei der üblichen zylindrischen
Ausgestaltung der Schwerstange 11 die Gefahr, daß diese durch den hydrostatischen
Druck der Spültrübe an die Wandung 13 des Bohrloches angedrückt wird, wenn diese
Wandung porös ist und wenn in der geologischen Schicht ein geringerer Druck herrscht.
Dieser geringere Druck wirkt dann auf die Bohrstange im Bereich des Zentriwinkels
(9, was zu einer erheblichen, auf die Schwerstange wirkenden Querkraft führt.
Das kann in bekannter Weise dadurch vermieden werden, daß die Schwerstange 11 auf
ihrer Umfangsfläche 12 mit schraubenförmigen Ausnehmungen versehen wird, durch welche
die Bohrtrübe Zugang zu der an der Bohrlochwandung 13 anliegenden Zone der Umfangsfläche
12 der Schwerstange erhält.
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Die in F i g. 3 gezeigte, erfindungsgemäß ausgestaltete Schwerstange
14, die bei 18 und 19 am unteren Ende des Bohrgestänges 20 angeschraubt ist und
ihrerseits an ihrem unteren Ende einen bei 21 und 22 angeschraubten Verbinder 23
mit dem Bohrwerkzeug 24 trägt, hat nur an ihren Enden 16 und 17 eine geschlossene
zylindrische. Umfangsfläche:. Zwischen diesen Enden ist die zylindrische Umfangsfläche
15 durch schraubenförmige Ausnehmungen unterbrochen. Diese Ausnehmungen haben Bodenflächen
25, die gemäß F i g. 4 ein gerades Querschnittsprofil oder Bodenflächen 26, die
gemäß F i g. 5 ein schwach gekrümmtes Querschnittsprofil aufweisen. Diese Bodenflächen
bilden mit den zwischen den Ausnehmungen liegenden gleichachsigen ; Zonen der Zylinderfläche
15 stumpfe, nicht schneidende Kanten. Die Breite und die Steigung der Ausnehmungen
wird zweckmäßig so gewählt, daß jede achsparallele Mantellinie der zylindrischen
Umfangsfläche 15 der Schwerstangemindestens eine Ausnehmung überquert.
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Hat das Bohrloch beispielsweise einen Durchmesser von. 220 mm. dann
empfiehlt sich die Verwendung einer Schwerstange mit einem Durchmesser von
165 mm und einer Länge von beispielsweise 3000 mm. In diesem Falle haben
die Aussparungen eine Breite von 65 mm und eine Tiefe von 6,3 mm. In diesem Falle
wird etwa 38 % der Umfangsfläche durch die Aussparungen ersetzt. Beläuft sich die
lichte Weite auf 82 mm, dann führen die Aussparungen nur zu einer Gewichtsverminderung
von etwa 5 0/0. Oben und unten können die Aussparungen schräg auslaufen, wie F i
g. 3 zeigt, damit sich keine scharfen Kanten ergeben. Die Anzahl der Ausnehmungen
braucht sich nicht notwendigerweise auf drei zu belaufen, wie in r i g. 4 und 5
gezeigt. Bei kleinerer Steigung kann man auch mit einer oder mit zwei Aussparungen
auskommen. Jedenfalls kann die in Umfangsrichtung gemessene gesamte Breite der Ausnehmungen
15 bis 60°/o des Umfanges der Zylinderfläche betragen. Die Steigung kann dabei das
3- bis 25fache des Außendurchmessers betragen.