DE1177580B

DE1177580B - Double jacket drill rods for flush drilling processes

Info

Publication number: DE1177580B
Application number: DEC19818A
Authority: DE
Inventors: Italo Costa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-09-18
Filing date: 1959-09-17
Publication date: 1964-09-10

Description

Doppelmantel-Bohrgestänge für Spüldrehbab#werfahren Die Erfindung bezieht sich auf Doppelmantel-Bohrgestänge für Spüldrehbohrverfahren.Double jacket drill rods for washing machine driving The invention refers to double jacket drill rods for directional drilling processes.

Doppelmantel-Bohrgestänge für Spüldrehverfahren, die aus einzelnen miteinander zu verbindenden Gestängerohren, die an ihren Enden jeweils einen Mutfen- bzw. Zapfenteil aufweisen, zwischen denen ein Ringraum ausgebildet ist, sind bekannt. Diese Gestängerohre haben nicht nur die Aufgabe, die Drehbewegung auf den Bohrkopf zu übertragen, sondern auch die Bohrflüssigkeit (den Bohrschlamm) zuzuführen, welche über eine Pumpe unter Druck durch das Innere dieses Bohrgestänges bis zum Bohrkopf gepumpt wird. Dabei dient die Bohrflüssigkeit zur Kühlung des Bohrkopfes und zur Mitnahme des Bohrkleins nach oben beim Aufsteigen gegen die Oberfläche durch den Zwischenraum zwischen dem Bohrgestänge und dem Bohrloch, was infolge der geringen Steiggeschwindigkeit des Bohrschlamms, der Viskosität, der Dichte und des spezifischen Gewichtes der gepumpten Bohrflüssigkeit möglich ist, wobei alle diese Merkmale dazu beitragen, das Bohrklein in der Flüssigkeit suspendiert zu halten.Double jacket drill rods for flushing operations that consist of individual rod tubes to be connected to each other, each of which has a nut at its ends or pin part, between which an annular space is formed, are known. These drill pipes not only have the task of the rotary movement on the drill head to transfer, but also to supply the drilling fluid (the drilling mud), which Via a pump under pressure through the interior of this drill pipe to the drill head is pumped. The drilling fluid is used to cool the drill head and to Carrying of the cuttings upwards when climbing against the surface by the Gap between the drill string and the borehole, which is due to the small Rate of rise of drilling mud, viscosity, density and specific Weight of the pumped drilling fluid is possible, with all of these features in addition help to keep the cuttings suspended in the fluid.

Das Bohrklein dürfte daher nur aus ganz kleinen Gesteinsplittern bestehen, wobei für eine solche Zerkleinerung das Bohrwerkzeug eine Mehrarbeit leisten muß; was eine geringere Vorschubgeschwindigkeit der Bohrung bedeutet.The cuttings should therefore only consist of very small fragments of rock, for such a comminution, the drilling tool has to do more work; which means a lower feed rate of the hole.

Außerdem ist beim Drehbohrverfahren zu berücksichtigen, daß es nie möglich ist, sämtliches Bohrklein zu dekantieren, welhalb ein bereits schmutziger Bohrschlamm umläuft, wodurch die Mitnahmefähigkeit vermindert wird und außerdem die Pumpenteile einem größeren Verschleiß unterliegen.In addition, it must be taken into account with the rotary drilling process that it never it is possible to decant all cuttings, which is why an already dirty one Drilling mud circulates, whereby the entrainment is reduced and also the pump parts are subject to greater wear.

Um diese Nachteile wenigstens teilweise zu beheben, wurden bereits Bohrgestänge mit Umkehrspülung vorgeschlagen, bei dem das Bohrklein mit Hilfe von Druckluft bzw. mit Hilfe von Saugpumpen gehoben wird, jedoch verhindern diese Bohrgestänge eine einfache und wirksame Betätigung der Bohreinrichtung und ermöglichen keine schnelle und gleichzeitige, druckfeste Verbindung weder zwischen den einzelnen Bohrstangen noch zwischen den Hilfsfördermitteln für die Druckluft.In order to at least partially remedy these disadvantages, have already been Drill rods with reverse flushing proposed, in which the cuttings with the help of Compressed air or with the help of suction pumps is lifted, however, these drill rods prevent a simple and effective actuation of the drilling device and do not allow any fast and simultaneous, pressure-resistant connection neither between the individual boring bars still between the auxiliary means for the compressed air.

Die Erfindung bezweckt, ein Doppelmantel-Bohrgestänge zu schaffen, bei welchem die Bedienung der Bohreinrichtung ebenso einfach und wirksam ist wie beim Bohrgestänge nach dem Rotary-Verfahren, unter Ausschaltung unnötiger Zeitverluste in der axialen Verbindung der einzelnen Bohrstangen und bei welcher eine einwandfreie Abdichtung der Druckluft, die in diesen Bohrstangen umläuft, sichergestellt ist. Weiterhin bezweckt die Erfindung, ein Doppelmantel-Bohrgestänge mit Umkehrspülung und einem über die ganze Länge gleichmäßigen inneren Rohrquerschnitt zu schaffen, so daß der Durchfluß des Bohrkleins, auch wenn dieses aus größeren Bruchstücken, wie z. B. Schotter, besteht, erleichtert wird.The invention aims to create a double jacket drill pipe, in which the operation of the drilling device is just as simple and effective as in the case of drill rods using the rotary method, eliminating unnecessary loss of time in the axial connection of the individual boring bars and in which a faultless one Sealing of the compressed air that circulates in these drill rods is ensured. Another object of the invention is a double jacket drill pipe with reverse flushing and to create an inner pipe cross-section that is uniform over the entire length, so that the flow of the cuttings, even if they consist of larger fragments, such as B. gravel, is made easier.

Die Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Doppelmantel-Bohrgestänge für Spüldrehbohrverfahren dadurch gelöst, daß am Zapfende jedes Gestängerohres das innere Rohr gegenüber dem' mit Außengewinde versehenen Zapfenteil der Verbindungsmuffe in Längsrichtung vorspringt, während am Muffenende des Gestängerohres das mit Innengewinde versehene Muffen: teil derart vorspringt, daß im zusammengeschraubten Zustande die Endflächen der.Innenrohre- zweier zu verbindender Gestängerohre unter Zwischenlage der Dichtung dicht miteinander verbunden sind: Bei einem solchen Bohrgestänge hat es. sich als vorteilhaft erwiesen, am unteren Ende des Gestängestranges in dem Ringraum zwischen dem inneren Rohr und der Verbindungsmuffe ein ringförmiges Rückschlagventil einzubauen. Dabei weist die innere Wandung des Außenrohres eine taschenartige Ringnut auf, in welcher ein Teil einer elastischen Lippendichtung einzeklemmt ist, während ihre freie Lippe nach unten in Form eines U-Querschnittes umgebogen ist und gegen die Außenwandung des Innenrohres anliegt.The solution to this problem is provided by a double jacket drill pipe for flushing rotary drilling processes solved by the fact that at the spigot end of each drill pipe the inner pipe opposite the 'externally threaded pin portion of the coupling sleeve protrudes in the longitudinal direction, while at the socket end of the drill pipe the one with an internal thread provided sleeves: part protrudes in such a way that when screwed together the End surfaces of the inner tubes of two linkage tubes to be connected with an intermediate layer the seal are tightly connected to each other: In such a drill pipe has it. proved advantageous at the lower end of the linkage in the annulus an annular check valve between the inner tube and the connecting sleeve to be built in. The inner wall of the outer tube has a pocket-like annular groove in which part of a resilient lip seal is clamped while her free lip down bent in the form of a U-cross section is and rests against the outer wall of the inner tube.

Mit einem Bohrgestänge gemäß der Erfindung können nicht nur die einzelnen Bohrstangen untereinander leicht verbunden werden, sondern es kann auch eine Einrichtung zur Bildung einer Emulsion an eine beliebige Rohrstange gekoppelt werden, wodurch es möglich ist, die Druckluft bis zur gewünschten Tiefe zu fördern, so daß die Höhe der Flüssigkeitssäule nach Belieben und mithin die Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Rohrgestänge sowie die entsprechende Förderleistung ebenfalls eingestellt werden können.With a drill pipe according to the invention, not only the individual Boring bars can be easily connected to each other, but it can also be a facility be coupled to any pipe rod to form an emulsion, whereby it is possible to promote the compressed air to the desired depth, so that the height of the liquid column at will and therefore the speed of the liquid in the pipe linkage and the corresponding delivery rate can also be set can.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt F i g. 1 ein Doppelmantel-Bohrgestänge, teilweise im Axialschnitt und teilweise in Ansicht, nach einer ersten Ausführungsform, F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig.l, F i g. 3 in vergrößertem Maßstab zwei Kopf an Kopf gekuppelte Bohrstangen, F i g. 4 den unteren Teil eines Bohrgestänges und F i g. 5 die Anordnung eines ringartigen, als Lippendichtung ausgebildeten Rückschlagventils.Further properties and advantages of the invention emerge from the description in conjunction with the drawings of two exemplary embodiments. It shows F i g. 1 a double jacket drill pipe, partly in axial section and partly in View, according to a first embodiment, FIG. 2 shows a cross section according to FIG Line II-II of Fig.l, F i g. 3, on an enlarged scale, two coupled head-to-head Boring Bars, F i g. 4 the lower part of a drill string and FIG. 5 the arrangement a ring-like check valve designed as a lip seal.

Jede rohrförmige Stange des Bohrgestänges besteht aus einem inneren Rohr 1 und aus einem äußeren Rohr 2, die zusammen einen ringförmigen Zwischenraum 3 bilden, der sich in axialer Richtung erstreckt. Im Oberteil weist das äußere Rohr 2 ein Gewinde 4 auf, auf dem eine Verbindungsmuffe 5 aufgeschraubt ist, welche oben ein steilgängiges Außengewinde 6 besitzt und den Zwischenraum 3 verlängert und so einen Kopf bildet, welcher Radialbohrungen 7 aufweist. Im unteren Teil läuft das äußere Rohr 2 in ein Gewinde 8 aus, auf dem eine Verbindungsmuffe 9 aufgeschraubt ist, welche ein vom inneren Rohr 1 unabhängiges Stück bildet und ein dem Außengewinde 6 entsprechendes steilgängiges Innengewinde 10 aufweist. Das äußere Rohr 2 besitzt außerdem in Höhe seines unteren Endes Löcher 11; welche in den Hohlraum 12 zwischen der Muffe 9 und dem unteren Ende 13 des inneren Rohres 1 münden, wobei dieses Ende einen Ringsitz für die Aufnahme einer Dichtung 14 besitzt.Each tubular rod of the drill string consists of an inner tube 1 and an outer tube 2, which together form an annular space 3 which extends in the axial direction. In the upper part, the outer tube 2 has a thread 4 on which a connecting sleeve 5 is screwed, which has a steep external thread 6 at the top and extends the space 3 and thus forms a head which has radial bores 7. In the lower part, the outer tube 2 ends in a thread 8 on which a connecting sleeve 9 is screwed, which forms a piece independent of the inner tube 1 and has a steep internal thread 10 corresponding to the external thread 6. The outer tube 2 also has holes 11 at its lower end; which open into the cavity 12 between the sleeve 9 and the lower end 13 of the inner tube 1 , this end having an annular seat for receiving a seal 14 .

Wie es aus der F i g. 3 besser ersichtlich ist, erfolgt die Kupplung von Kopf zu Kopf der in der F i g. 1 dargestellten Bohrstangen derart, daß das Außengewinde 6 in das Innengewinde 10 der vorhergehenden Stange eingeschraubt wird, wobei die Dichtung 14 eine einwandfreie Abdichtung gegen den Innenteil des Rohres 1 im Bereich, in dem das obere Ende 13 mit dem Ende 15 des vorhergehenden Rohres 1 in Berührung kommt, sichert, während das Abdichten nach außen hin durch die Metallberührung zwischen dem äußeren Ende 16 der Muffe 9 und dem äußeren Ansatz 17 der Muffe 5 erzielt wird.As shown in FIG. 3 as can be seen better, the coupling takes place from head to head in the manner shown in FIG. 1 drill rods shown in such a way that the external thread 6 is screwed into the internal thread 10 of the preceding rod, the seal 14 providing a perfect seal against the inner part of the tube 1 in the area in which the upper end 13 with the end 15 of the preceding tube 1 in Contact comes, secures, while the sealing to the outside through the metal contact between the outer end 16 of the sleeve 9 and the outer shoulder 17 of the sleeve 5 is achieved.

Die so ausgebildeten Bohrstangen ermöglichen nicht nur eine schnelle, sondern auch eine dichte Verbindung ohne Querschnittsunstetigkeit zwischen dem Innendurchmesser aufeinanderfolgender Rohre 1. Außerdem wird eine dichte Verbindung zwischen den Ringräumen 3 aufeinanderfolgender Rohrstangen erzielt, was als besonderes Merkmal der Erfindung anzusehen ist.The drill rods designed in this way enable not only a fast, but also a tight connection without cross-sectional discontinuity between the inner diameter of successive pipes 1. In addition, a tight connection between the annular spaces 3 of successive pipe rods is achieved, which is to be regarded as a special feature of the invention.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung der so ausgebildete Bohrgestängestrang mit einer Einspeisevorrichtung für die Druckluft versehen, die schnell an ein beliebiges Rohr 1 gekuppelt werden kann. Zu diesem Zweck besteht die Vorrichtung aus einem Rohr 18 (F i g. 4) mit einem gleichen lichten Durchmesser wie das Rohr 1, und es ist mit einer äußeren Muffe 19, welche oben ein Außengewinde 20 mit der gleichen Steigung des Gewindes 6 aufweist, verbunden, so daß sie an eine vorhergehende Bohrstange 1/15 gekoppelt und ihre Tiefe nach Wunsch gewählt und geändert werden kann.Furthermore, according to the invention, the drill rod string formed in this way is provided with a feed device for the compressed air which can be quickly coupled to any pipe 1. For this purpose, the device consists of a tube 18 (Fig. 4) with the same inside diameter as the tube 1, and it is provided with an outer sleeve 19, which at the top has an external thread 20 with the same pitch of the thread 6, connected so that it can be coupled to a previous drill rod 1/15 and its depth can be selected and changed as desired.

Die Muffe 19 weist unten ein Außengewinde 21 auf, auf dem ein Außenrohr 22 mit dem Gewinde 44 aufgeschraubt wird, welches am Ansatz 23 am Ende des Gewindes 21 eine sich in axialer Richtung erstreckende taschenartige Ringnut 42 besitzt, die durch ein Ringteil 24 eines besonderen, als umgekehrtes U ausgebildeten Rückschlagventils 25 teilweise ausgefüllt ist, während der freie dem Ringteil 24 gegenüberliegende Teil des Rückschlagventils 25 die Tendenz hat, sich auszubreiten, weshalb er mit einem von außen in eine Ringnut 43 auf das Rohr 18 aufgesetzten Ring 26 dauernd in Berührung steht. Die Muffe 19 legt innen einen Ringraum 27 fest, der oben in die radialen Öffnungen 28 ausläuft und unten in den Hohlraum 29 mündet, welcher durch das äußere Rohr 22 sowie durch die Außenwand des inneren Rohres 18 umfaßt wird. Das als Rückschlagventil 25 wirkende Ringteil 24 unterbricht also die Verbindung zwischen dem Hohlraum 27 und seiner Fortsetzung 29, jedoch handelt es sich hierbei um eine elastische Unterbindung, da die Druckluft vor dem Rückschlagventil die Lippe 41 desselben einbiegt und daher hindurchgehen kann, während die Luft unter dem Rückschlagventil nicht nach oben zurückfließen kann. Dadurch wird das Eintreten von Bohrschlamm in den Hohlraum 27 und damit in den Hohlraum 3 verhindert, weshalb die Luftdurchgänge vollständig rein gehalten werden.The sleeve 19 has at the bottom an external thread 21 on which an outer tube 22 with the thread 44 is screwed, which at the shoulder 23 at the end of the thread 21 has an axially extending pocket-like annular groove 42, which is formed by an annular part 24 of a special, as an inverted U-shaped check valve 25 is partially filled, while the free part of the check valve 25 opposite the ring part 24 has the tendency to expand, which is why it is constantly in contact with a ring 26 placed from the outside in an annular groove 43 on the tube 18. The sleeve 19 defines an annular space 27 on the inside, which ends at the top in the radial openings 28 and opens at the bottom into the cavity 29 , which is enclosed by the outer tube 22 and by the outer wall of the inner tube 18. The ring part 24 acting as a check valve 25 thus interrupts the connection between the cavity 27 and its continuation 29, but this is an elastic restriction, since the compressed air in front of the check valve bends the lip 41 of the same and can therefore pass through, while the air under cannot flow back upwards through the non-return valve. This prevents drilling mud from entering the cavity 27 and thus into the cavity 3, which is why the air passages are kept completely clean.

Die Luft dringt nach Überwinden des Rückschlagventils 25 über die Bohrungen 30 gemäß der in der F i g. 4 sichtbaren Pfeile 45 in den Hohlraum 46 des Rohres 18 ein, wodurch der Bohrschlamm verschäumt wird und eine viel geringere Dichte gegenüber dem Bohrschlamm im Bohrloch erreicht werden kann. Als Ausgleich wird sich im Inneren des Bohrgestängestranges eine merkliche Steigerung der Aufstiegsgeschwindigkeit des Bohrschlamms ergeben, auf Grund welcher es möglich ist, von der Bohrlochsohle das Bohrklein zu heben und an die Oberfläche zu befördern, auch wenn es sich hierbei um größere und schwerere Stücke handelt, wie z. B. Schotter.After overcoming the check valve 25, the air penetrates through the bores 30 according to the method shown in FIG. 4 visible arrows 45 into the cavity 46 of the pipe 18 , whereby the drilling mud is foamed and a much lower density compared to the drilling mud in the borehole can be achieved. To compensate for this, there will be a noticeable increase in the rate of ascent of the drilling mud inside the drill string, on the basis of which it is possible to lift the cuttings from the bottom of the borehole and to convey them to the surface, even if these are larger and heavier pieces, such as B. gravel.

Bei der Ausführung nach der F i g. 5 ist jede Bohrstange 36 mit den angeschlossenen Bohrstangen abnehmbar verbunden und besteht aus einem inneren Rohr 37 und aus einem äußeren Rohr 38, die zusammen einen Ringraum 39 bilden, der sich in axialer Richtung erstreckt und in Verbindung mit dem entsprechenden Ringraum der angeschlossenen Bohrstangen steht.When executing according to FIG. 5, each drill rod 36 is detachably connected to the connected drill rods and consists of an inner tube 37 and an outer tube 38 which together form an annular space 39 which extends in the axial direction and is in communication with the corresponding annulus of the connected drill rods.

Das so ausgebildete Doppelmantel-Bohrgestänge ist gemäß der Erfindung mit einem ringartigen Rückschlagventil 25 versehen, das vorzugsweise im unteren Teil des Bohrgestänges angeordnet und dessen Anordnung im vergrößerten Maßstab in F i g. 4 gezeigt ist.The double jacket drill pipe thus formed is according to the invention provided with an annular check valve 25, which is preferably in the lower Part of the drill string arranged and its arrangement on an enlarged scale in F i g. 4 is shown.

Es ist offensichtlich, daß das als Lippendichtung ausgebildete Rückschlagventil 25 auch in der Innenwandung eines Außenrohres 38 einer Bohrstange ohne Dazwisdhenschaltung des Außenrohres 22 und Muffen 19 angeordnet werden kann, wobei dann die taschenförmige Nut in dem Außenrohr 38 eingeschnitten werden muß.It is obvious that the non-return valve 25 , designed as a lip seal, can also be arranged in the inner wall of an outer tube 38 of a drill rod without interposing the outer tube 22 and sleeves 19, in which case the pocket-shaped groove in the outer tube 38 must be cut.

Claims

Claims: 1. Double jacket drill rods for flushing rotary drilling, consisting of individual drill pipes to be connected to one another, each having a socket or pin part at their ends, between which an annular space is formed, characterized in that the inner pipe at the pin end of each drill pipe (1) protrudes in the longitudinal direction with respect to the pin part of the connecting sleeve (5) provided with an external thread (6), while at the socket end of the drill pipe the socket part (9) provided with an internal thread (10) projects in such a way that when screwed together the end surfaces (13, 15 ) the inner pipes (1) of two rod pipes to be connected are tightly connected to one another with the interposition of the seal (14).

2. Double jacket drill pipe according to claim 1, characterized by a preferably at the lower end of the rod in the annular space (27, 29) between the inner tube (18) and the socket (19) built-in ring-shaped check valve (25).

3. Double jacket drill pipe according to claim 2, characterized in that the inner wall of the outer tube (22) has a pocket-like annular groove (42) ; in which a part (24) of an elastic lip seal is clamped, while its free lip (41) is bent downwards in the form of a U-cross section and rests against the outer wall of the inner tube (18). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1060 817; USA. Patent Nos. 2,701,122, 2,850,264.