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Bohrgarnitur mit Spülpumpe für Saugbohrgestänge Die Erfindung bezieht
sich auf eine Bohrgarnitur für Saugbohranlagen und betrifft die Anordnung einer
mechanischen Unterwasserpumpe am Bohrgestänge.
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Bei Erdbohrungen mit Saugspülung wird das Bohrloch mit Wasser oder
einem anderen wäßrigen Medium gefüllt und dieses mittels einer Pumpe durch das Bohrgestänge
abgesaugt, um den Bohrschlamm zu entfernen. Normalerweise ist diese Pumpe oberhalb
der Bodenoberfläche angeordnet, und die notwendige Verbindung mit dem Bohrgestänge
wird durch eine Kombination von flexiblen Rohren und Dreh- und Gleitverbindungen
hergestellt. Da die Leistungsfähigkeit des Bohrsystems weitgehend von der Leistungsfähigkeit
der Pumpe abhängt, ist bereits vorgeschlagen worden, Unterwasserpumpen zu verwenden,
die in das Bohrloch abgesenkt werden. Bei dieser vorgeschlagenen Anordnung ist jedoch
das Pumpengehäuse gegen Drehbewegung im Bohrloch gesichert, und es ist, wie bei
Oberflurpumpen, eine Drehverbindung mit dem Leitungssystem und der Bohrgarnitur
erforderlich.
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Erdbohrausrüstungen dieser Bauart mit Saugpumpe werden normalerweise
nicht für sehr tiefe Bohrungen, wie sie bei COlbohrungen üblich sind, sondern nur
für Bohrungen auf Tiefen bis zu etwa 300 m verwendet. Zur Erhöhung der Spülleistung
wurde bereits vorgeschlagen, zum Absaugen der Spülflüssigkeit Strahlejektoren zu
verwenden, aber diese Strahlejektoren benötigen üblicherweise das Fünf- bis Zehnfache
der von z. B. mittels elektrischen oder von hydraulischen Antriebsmaschinen angetriebenen
mechanischen Pumpen aufgenommenen Kraft.
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Die flexiblen Verbindungen und rotierenden Dichtungsstellen der bekannten
Pumpen sind relativ kompliziert und störungsanfällig und erfordern eine ständige
Wartung. Dies ergibt insbesondere bei im Bohrloch unter dem Spiegel der Spülflüssigkeit
liegenden Pumpen erhebliche Schwierigkeiten. Es ist die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe, eine Anordnung zu schaffen, bei der die störungsanfälligen und einer erheblichen
Wartung bedürftigen Drehverbindungsstellen entfallen. Gemäß der Erfindung wird dies
dadurch erreicht, daß die mechanische Spülpumpe mit ihrem Gehäuse an der Bohrgarnitur
befestigt ist, derart, daß sich das Gehäuse mit dieser Bohrgarnitur dreht. Dadurch
entfallen die entsprechenden drehbaren Verbindungsstellen zwischen Pumpe und Leitungssystem.
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Vorzugsweise ist die Antriebsmaschine für die mechanische Pumpe direkt
mit dieser gekuppelt angeordnet. Dabei können die mechanische Pumpe und/oder die
Antriebsmaschine unterhalb des Verschiebebereichs der Mitnehmerstange liegen, und
die Kraftleitungen können an der Mitnehmerstange entlang nach unten in Gehäusen
geführt sein, die parallel zur Mitnehmerstange zwischen Winkelträgern gebildet sind
und die, jede Seite des Spülrohres mit kreisförmigem Ouerschnitt umfassend, befestigt
sein können.
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Diese Antriebsmaschine für die Pumpe kann nicht nur mit der Pumpe
direkt gekuppelt sein, sondern auch in größerem Abstand von ihr liegen; z. B. kann
die Antriebsmaschine im Bereich des oberen Endes der Bohrgarnitur befestigt und
mit einer Pumpe im Bereich des unteren Endes der Garnitur mittels einer im wesentlichen
parallel zum Gestänge verlaufenden Welle, vorzugsweise einer biegsamen Welle, verbunden
sein. Zwei bevorzugte Arten von Antriebsmaschinen sind Elektromotoreund hydraulische
Motore, wobei der Vorteil des elektrischen Motors darin liegt, daß die Zuführung
von elektrischer Kraft über Kontaktringe nur geringe Schwierigkeiten bereitet, wenn
auch ein Elektromotor normalerweise erheblich größer als ein hydraulischer Motor
mit der gleichen Ausgangsleistung ist. Die elektrischen oder hydraulischen drehbaren
Verbindungen liegen normalerweise im Bereich des oberen Endes .der Garnitur, somit
immer
oberhalb des Spiegels der Spülflüssigkeit im Bohrloch.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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F i g. 1 ist eine Seitenansicht und zeigt teilweise im Schnitt den
oberen Teil einer Bohrgarnitur gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt einen Querschnitt
durch die Anordnung gemäß F i g. 1, und F i g. 3 ist eine Seitenansicht auf eine
Bohrausrüstung mit der in F i g. 1 dargestellten Garnitur in einer etwas abgewandelten
Form, wobei ein Teil des Bodens im Schnitt dargestellt ist.
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Der Gleitbereich der Mitnehmerstange 1 wird durch ein Rohr 2 gebildet,
an dem z. B. durch Schwe?ßen rechtwinklige Träger 3, 4 so befestigt sind, daß sie
die gegenüberliegenden Seiten des Rohres 2 umfassen, wobei die Länge des
Gleitabschnittes üblicherweise mit der Größe der verwendeten Bohrausrüstung übereinstimmt.
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An seinem unteren Ende ist die Mitnehmerstange 1
an einem Pumpengehäuse
5 z. B. durch Verbolzen der dargestellten Flansche be#estigt. Das Bohrgestängerohr
6 ist am unteren Ende des Gehäuses 5
ebenfalls z. B. durch Verbolzen
der dargestellten Flansche befestigt.
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Die Innenanordnung der Pumpe ist nicht dargestellt, da brauchbare
mechanische Pumpen in der Technik allgemein bekannt sind. Die Pumpe ist jedoch eine
Zentrifugalpumpe und soll so angeordnet seht, daß sie größere Feststoffteile durchläßt,
und soll vorzugsweise, wenn möglich, einen größeren freien Durchgang als der Innendurchmesser
des Bohrgestängerohres 6 haben. Eine ebenfalls nicht dargestellte hydraulische Antriebsmaschine
ist im Gehäuse 5 vorzugsweise oberhalb der mechanischen Pumpe angeordnet und mit
dieser mittels einer koaxial mit der in der Mitnehmerstange 1 liegeöden Welle gekuppelt.
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Ein flexibles Abführrohr.7 ist mit einem Rohrknie 8 verbunden, welches
seinerseits mit der Mitnehmerstange 1 mittels einer drehbaren Dichtung 9
in Verbindung steht. Diese Dichtung 9 ist von üblicher Bauart, mit einer Ringmanschette
10. Am Rohrknie 8 ist eine Öse 11 zum Hochziehen und Aufhängen des Bohrgestängerohres
6 angeordnet.
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Hydraulische Druckleitungen 12, 13 sind mit einer rotierenden Verbindung
14 verbunden dargestellt, wobei die hydraulische Kraft durch eine beliebige hydraulische
Pumpe erzeugt wird. Sie weist ringförmige Kanäle 12a, 13a auf, deren Seitenwände
in Verbindung mit Manschetten 12 b, 13 b mit U-förmigem Querschnitt
stehen, wobei ein Auslaß in den Manschetten 12b, 13b vorgesehen ist, der zu den
hydraulischen Leitungen 12c, 13c führt. Diese hydraulischen Leitungen
12c, 13c sind entlang den Seiten des Rohres 2 innerhalb der Träger
3, 4 geführt. Ein Joch 15 verbindet die Außenseite der Verbindung
14 mit dem Rohrknie 8, um ein Mitdrehen der Verbindung 14 iu
verhindern. Die hydraulischen Leitungen 12, 13 können, wenn erforderlich, am Rohrknie
8 oder, im Bereich des oberen Endes des Abführrohres 7 befestigt sein.
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In F i g. 3 ist eine etwas abgewandelte Mitnehmerstange
1 dargestellt, bei der eine gleitende Druckverbindung zu dem Abführrohr 7
am oberen Ende der Mitnehmerstange 1 hergestellt ist. Diese bekannten Anordnungen
sind in einigen Fällen zweckmäßiger als die Verwendung eines flexiblen Abführrohres
7. Bei dieser Anordnung kann ein Verlängerungsrohr 16 am Rohrknie angeordnet sein,
welches eine gleitende und drehende Verbindung mit dem Innenrohr 2 der Mitnehmerstange
herstellt. Selbstverständlich sind die hydraulischen Leitungen 12, 13 ausreichend
flexibel, um die Gleitbewegung mitzumachen. Die übrigen bekannten Teile der Bohrausrüstung
sind nicht dargestellt oder im einzelnen beschrieben.
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Die Mitnehmerstange ist in einer Stellung eben unterhalb ihrer obersten
Stellung dargestellt, wobei das Pump?ehäuse 5 gerade unterhalb eines nicht dargestellten
Drehtisches an der Ausrüstung und oberhalb des Spiegels der Spülflüssigkeit im Bohrloch
17 liegt. Während des Bohrens wird das Gehäuse 5 bis unter die Oberfläche des wäßrigen
Mediums eingetaucht.