DE1184301B

DE1184301B - Valve device for installation in a drill string

Info

Publication number: DE1184301B
Application number: DEW33746A
Authority: DE
Inventors: Frank Whittle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-01-22
Filing date: 1963-01-21
Publication date: 1964-12-31
Also published as: US3205955A; CH398473A; GB1033051A; BE627369A; NL287976A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

BIBLIOTHEKLIBRARY

DES DEUTSCHENOF THE GERMAN

PATCMTAMTESPATCM OFFICE

Internat. Kl.: E 21 bBoarding school Class: E 21 b

Deutsche Kl.: 5a-32/50German class: 5a-32/50

Nummer: 1184 301Number: 1184 301

Aktenzeichen: W 33746 VI a/5 aFile number: W 33746 VI a / 5 a

Anmeldetag: 21. Januar 1963Filing date: January 21, 1963

Auslegetag: 31. Dezember 1964Opening day: December 31, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung, die zwischen dem Meißel und einem Bohrgestänge eingeschaltet werden soll, um ohne Durchströmung des Meißels eine Flüssigkeit vom Bohrgestänge zum Bohrloch oder umgekehrt zirkulieren zu können. Ein Bohrgestängestrang besteht aus einer Reihe von langen Rohrstücken, die miteinander verbunden sind und die sich von der Bohranlage über Tage nach unten bis zu einem Meißel in einem Bohrloch erstrecken. Die Ventileinrichtung, mit der sich die vorliegende Erfindung befaßt, dient in erster Linie dazu, einer Flüssigkeit den Eintritt vom Bohrloch in das Bohrgestänge zu gestatten, wenn das Bohrgestänge nach einem Herausziehen, ζ. Β. zum Zweck eines Auswechselns des Meißels, wieder in das Bohrloch eingebaut wird; in-zweiter Linie dient sie dazu_s daß eine Flüssigkeit, die mit abdichtenden Stoffen angereichert ist, in das Bohrloch gepumpt werden kann, ohne dabei den Meißel und/oder benachbarte Arbeitsvorrichtungen zu durchqueren.The invention relates to a valve device which is to be switched on between the bit and a drill pipe in order to be able to circulate a liquid from the drill pipe to the borehole or vice versa without flowing through the bit. A drill string consists of a series of long lengths of tubing that are connected together and that extend down from the drilling rig down through the ground to a bit in a borehole. The valve device with which the present invention is concerned serves primarily to allow a fluid to enter the drill pipe from the borehole when the drill pipe is pulled out, ζ. Β. is reinstalled in the borehole for the purpose of changing the bit; _s that a liquid which is enriched with sealing material can be pumped into the wellbore, without passing through the bit and / or adjacent working devices in-the second place it serves.

Beim normalen Betrieb wird der sogenannte »Bohrschlamm« durch das Bohrgestänge nach unten gepumpt und tritt durch Düsen in den Meißel ein, um diesen zu kühlen und um die Gesteinstrümmer durch das Bohrloch rund um das Bohrgestänge zur Erdoberfläche zu befördern. Der Bohrschlamm ist eine Flüssigkeit, die genügend fein in Suspension verteilte Stoffe enthält, um an der Wandung des Bohrloches einen Filterkuchen zu schaffen, wenn das letztere poröse Schichten durchquert, damit die Poren verstopft und ein übermäßiger Verlust an Flüssigkeit vermieden wird. Der Meißel kann entweder über das Bohrgestänge durch einen Motor, der an der Erdoberfläche angeordnet ist, oder durch einen Motor, der in der Nähe des Bohrkopfes angeordnet und z. B. durch den Bohrschlamm betrieben wird, in Drehbewegung versetzt werden.During normal operation, the so-called "drilling mud" is pumped down through the drill rods and enters the bit through nozzles to cool it and around the rock debris to convey the borehole around the drill pipe to the surface of the earth. The drilling mud is one Liquid that contains substances finely dispersed in suspension enough to stick to the wall of the borehole creating a filter cake as the latter traverses porous layers to clog the pores and excessive loss of fluid is avoided. The chisel can either be via the Drill rods by a motor located on the surface of the earth or by a motor, which is arranged in the vicinity of the drill head and z. B. is operated by the drilling mud, in rotary motion be moved.

Wenn das Bohrgestänge aus dem Bohrloch herausgezogen wird, bleibt das letztere mit Bohrschlamm, der mit Gesteinstrümmern angereichert ist, gefüllt, und dieses Material tritt wieder in das Gestänge ein, wenn es in das Bohrloch zurückgebracht wird, da es nicht möglich ist, während dieser Vorgänge einen Strom von Bohrschlamm durch das Gestänge hinunter aufrechtzuerhalten.When the drill pipe is pulled out of the borehole, the latter remains with drilling mud, which is enriched with rock debris, and this material re-enters the rods, when it is returned to the wellbore, as it is not possible to have one during these operations Maintain flow of drilling mud down through the rods.

Wenn wieder gepumpt wird, so wird dieses Material durch den Antriebsmotor des Meißels (wenn dieser vom durch den Bohrschlamm betriebenen Typ ist) und durch den Meißel herausbefördert und kann somit leicht Schäden durch Erosion oder durch übermäßigen Verschleiß verursachen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung Mittel vorzusehen, um Ventileinrichtung zum Einbau in einen
BohrgestängestrangWhen pumping again, this material is carried out by the bit's drive motor (if of the drilling mud powered type) and through the bit and thus can easily cause erosion or excessive wear damage. It is an object of the present invention to provide means for valve means for installation in a
Drill string

Anmelder:Applicant:

Frank Whittle, Chagford, DevonshireFrank Whittle, Chagford, Devonshire

(Großbritannien)(Great Britain)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,Dr.-Ing. H. Negendank, patent attorney,

Hamburg 36, Neuer Wall 41Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Frank Whittle, Chagford, DevonshireFrank Whittle, Chagford, Devonshire

(Großbritannien)(Great Britain)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 22. Januar 1962 (2280)Great Britain January 22, 1962 (2280)

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Gesteiristrümmer von einer Flüssigkeit, die vom Bohrloch in das Bohrgestänge eintritt, zu trennen.To separate gesture debris from a fluid entering the drill pipe from the borehole.

Manchmal, wenn Risse oder Hohlräume aufweisende Schichten angetroffen werden, reicht die normale Beschaffenheit des Bohrschlammes zur Bildung ednes Filterkuchens an der Bohrlochwandung nicht aus, um einen beträchtlichen Flüssigkeitsverlust zu vermeiden. Dieser Zustand wird als Spülungsverlust bezeichnet; er ist kostenverursachend und kann gefährlich sein. Eine übliche Art einer Hilfsmaßnahme besteht darin, abdichtende Stoffe in den Bohrschlamm einzuführen. Die Verschiedenartigkeit der zu diesem Zweck benuteten Stoffe ist sehr überraschend — Nußschalen, irgendeine Art von gerade vorhandenem Fasermaterial, Flocken von Zelluloseverpackungsfilm usw. — und es ist klar, daß solche Stoffe leicht die Düsenöffnungen des Meißels verstopfen und eine Gefahr verursachen, wenn sie durch einen bohrschlammbetriebenen Bohrmotor hindurchfließen können. Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist demgemäß Mittel vorzusehen, um den abdichtenden Stoffen einen Weg in das Bohrloch zu verschaffen, ohne daß sie den Meißel durchqueren oder durch den Bohrmotor, wenn es sich um einen bohrschlammbetriebenen Typ handelt, gelangen. Gemäß der Erfindung umfaßt eine Ventileinrichtung für die beschriebenen Zwecke'-Mg endes:Sometimes when cracked or voided layers are encountered, that is enough normal consistency of the drilling mud for the formation of a filter cake on the borehole wall not enough to avoid significant fluid loss. This condition is called loss of irrigation designated; it is costly and can be dangerous. A common type of relief effort consists of introducing sealants into the drilling mud. The diversity of the The fabric used for this purpose is very surprising - nutshells, some sort of straight existing fibrous material, flakes of cellulosic packaging film, etc. - and it is clear that such Substances easily clog the nozzle openings of the chisel and cause a hazard if they get through a drilling mud powered drill motor can flow therethrough. A second object of the invention accordingly, means are to be provided to provide the sealing material a way into the borehole, without them traversing the bit or by the drill motor if it is mud powered Type acts, get. According to the invention comprises a valve device for the described Purpose'-Mg endes:

409 760/78409 760/78

a) ein rohrförmiges Gehäuse, das eine oder mehrere Öffnungen zum Durchtritt von abdichtenden Stoffen aufweist und in axialem, stromaufwärts zu (d. h. zu der Richtung hin, aus der der Bohrschlamm gepumpt wird) gelegenem Abstand, eine oder mehrere öffnungen für einen Eintritt von Flüssigkeit in das Gehäuse, um das Bohrgestänge zu füllen, besitzt, wobei das Gehäuse aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, die zura) a tubular housing that has one or more openings for the passage of sealing Material and axially, upstream to (i.e., towards the direction from which the drilling mud is pumped) at a distance, one or more openings for an entry of liquid in the housing to fill the drill pipe, the housing is composed of two parts that lead to

bohrung stromabwärts der öffnungen abschließt, mit Flüssigkeit aus der Nähe der Bohrlochfläche, die verhältnismäßig frei von Gesteinstrümmern ist, füllen; infolgedessen wird die Flüssigkeit eine geringe Neigung haben, durch die öffnungen einzutreten, wenn das Gehäuse durch die unteren Teile des Bohrloches, wo eine größere Konzentration großstückiger Gesteinstrümmer vorhanden ist, gelangt.bore downstream of the openings closes with liquid from near the borehole surface, the is relatively free of rock debris, fill; as a result, the liquid becomes low Have a tendency to enter through the openings when the housing passes through the lower parts of the borehole, where there is a greater concentration of large pieces of rock debris.

Während des normalen Betriebes arbeitet dieDuring normal operation, the

Übertragung eines Drehmomentes miteinandei 10 Ventileinrichtung nur als eine Durchgangsbohrung verbunden sind, aber die Freiheit besitzen, sich für den Bohrschlamm, und es ist deshalb wichtig, teleskopartig zueinander bis zu einem gewissen alle Teile so zu bauen, daß Druckverluste so klein Ausmaß zu bewegen; wie möglich gehalten werden.Transmission of a torque with each other 10 valve device only as a through hole but are free to choose the drilling mud, and it is therefore important To build all parts telescopically to one another up to a certain point so that pressure losses are so small Move extent; as possible.

b) eine Ventilvorrichtung, um die öffnungen zu Zwei Ausführungsarten der Erfindung sind alsb) a valve device to the openings to Two embodiments of the invention are as

schließen, wenn die beiden Gehäuseteile sich 15 Beispiele in den Zeichnungen dargestellt: teleskopartig ineinanderschieben, d. h., wenn Fig. 1 und 2 zeigen im Längsschnitt eine ersteclose when the two housing parts are shown 15 examples in the drawings: telescope into one another, d. i.e., if Figs. 1 and 2 show a first in longitudinal section

das Bohrgestänge derart abgesenkt ist, daß der Ausführungsart in der zusammengeschobenen undthe drill pipe is lowered so that the embodiment in the collapsed and

ausgezogenen Lage der Gehäuseteile, während
F i g. 3 eine bauliche Einzelheit veranschaulicht,
Fig. 4 und 5 sind in den Fig. 1 und 2 gleichartiger Darstellung Schnitte durch die zweite Ausführungsart, und extended position of the housing parts while
F i g. 3 illustrates a structural detail,
FIGS. 4 and 5 are sections through the second embodiment, similar to representation in FIGS. 1 and 2, and

Fig. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen der Ventileinrichtung und anderen Teilen des Bohrstranges, wobei die Ventileinrichtung A so ausgebildet ist wie sie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, und zwar in der ausgezogenen Stellung gemäß F i g. 2.6 shows the relationship between the valve device and other parts of the drill string, the valve device A being designed as shown in FIGS. 1 to 3, specifically in the extended position according to FIG. 2.

Die Ventileinrichtung, die in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, besitzt ein rohrförmiges Gehäuse, das aus einem oberen Teil 1 und einem unteren Teil 2 besteht. Der obere Teil 1 hat an seinem unteren Ende einen nach außen abstehenden Flansch 3, der mit Keilnuten versehen ist, um mit einer entsprechendenThe valve device shown in Figs has a tubular housing which consists of an upper part 1 and a lower part 2. The upper part 1 has at its lower end an outwardly protruding flange 3 which is keyed to a corresponding

_A . ,, ., , . , , , „ „ Keilanordnung 4, die an einem Teil der inneren _A. ,,.,,. ,,, "" Wedge assembly 4 attached to part of the inner

f) em Ventil, das sich durch Pumpendruck öffnet, ₃₅ _{ψ d} _{des unteren Teües 2 angebracht ist}, im Eingriff zu stehen, wobei die axiale Bewegung in Ausziehrichtung durch das Anschlagen des Flansches 3 an einen nach innen abstehenden Flansch 5 des oberen Endes des unteren Teiles 2 begrenzt ist. Der Flansch 5 trägt zwei Dichtungsringe 6, die mit einer zylindrischen an dem oberen Teil 1 angeordneten Fläche 7 zusammenarbeiten. Die axiale Bewegung in Richtung der Zusammenschiebung ist durch das Aufeinanderliegen des Flansches 5 und einer am oberenf) em valve, which opens by pump pressure, ₃₅ _{ψ d of} _{the lower part 2 is attached} to be in engagement, the axial movement in the extraction direction by the abutment of the flange 3 against an inwardly protruding flange 5 of the upper end of the lower Part 2 is limited. The flange 5 carries two sealing rings 6 which cooperate with a cylindrical surface 7 arranged on the upper part 1. The axial movement in the direction of the compression is due to the resting of the flange 5 and one on the top

durch einen äußeren rohrförmigen Schildmantel ge- 45 Teil angeordneten Schulter 8 begrenzt, schützt sein, der an seinen beiden Enden offen ist, An seinem oberen Ende ist das Gehäuseteil 1 mitdelimited by an outer tubular shield jacket - shoulder 8 arranged in part, protects his, which is open at both ends, at its upper end, the housing part 1 is with

um mit dem Filtermantel einen ringförmigen Durch- einem kegelförmigen Schraubengewinde 9 versehen, gangskanal zu bilden, durch den eine Flüssigkeits- an dem das untere Ende eines Bohrgestänges beströmung stattfindet, wenn das Bohrgestänge in das festigt werden kann. Solch ein Gestänge ist normaler-Bohrloch abgelassen wird. Vorzugsweise sind Drall- 5° weise aus einer Folge von Rohrabschnitten zusameinsätze an einem oder an beiden Enden des ring- mengesetzt, an die sich eine ausreichende Zahl von förmigen Kanals vorgesehen, um auf die durch diesen Schwerstangen anschließen, um das erforderliche Kanal fließende Flüssigkeit einen Rotationsdrall auf- Gewicht auf den Meißel aufzubringen, während die zubringen und um somit das Abscheiden von Ge- Rohrabschnitte unter Spannung gehalten werden. Steinstrümmern durch Zentrifugalwirkung zu unter- 55 Das untere Ende der untersten Schwerstange ist bei stützen und Neigung des Bohrschlammes zu vermin- 10 gezeigt. An seinem unteren Ende ist das Gehäusedern, am Filtermantel einen Filterkuchen aufzu- teil 2 mit einem kegeligen Schraubengewinde 11 verbauen, sehen, das unmittelbar in einen Meißel greifen kann, Das Ventil gemäß Merkmal f) kann ein Rück- und zwar in dem Fall, wenn das Bohrgestänge durch schlagventil sein, das die Gehäusebohrung zwischen 60 einen an der Erdoberfläche angeordneten Motor zum den öffnungen und den Gestängefüllöffnungen ab- Antrieb des Meißels gedreht wird. Bei dem in Fig. 6 schließt und sich öffnen kann, wenn ein Pumpen- gezeigten Beispiel wird der Meißel D durch einen druck auf seiner stromaufwärts gelegenen Seite vor- Bohrmotor C gedreht, der durch Bohrschlamm, welliegt. Wenn das Bohrgestänge in ein Bohrloch ab- eher durch das Bohrgestänge hinuntergepumpt wird, gelassen wird, das Bohrschlamm und Gesteins- 65 betrieben wird. Wenn gewünscht, kann ein hydrautrümmer enthält, wird sich der Gehäuseraum zwi- lischer Heber B zum Steuern des auf den Meißel wirschen dem zuletzt genannten Rückschlagventil und kenden Gewichtes, wie es dargestellt ist, zwischen dem Ventil nach Merkmal e), das die Gehäuse- der Ventileinrichtung A und dem Bohrmotor C ein-in order to form an annular through-a conical screw thread 9 with the filter jacket, through which a fluid flows through the lower end of a drill pipe when the drill pipe can be fastened into it. Such a string is normal-well drained. Preferably, twist inserts from a sequence of pipe sections are set together at one or both ends of the ring, to which a sufficient number of shaped channels are provided to connect to the liquid flowing through these collars to form the required channel Rotational twist on- to apply weight to the chisel, while the bring and thus the separation of Ge pipe sections are kept under tension. To prevent rock rubble by centrifugal action, the lower end of the lowest drill collar is shown at support and slope of the drilling mud 10. At its lower end, the housing springs, a filter cake split 2 with a conical screw thread 11 built into the filter jacket, can be seen that can grip directly into a chisel the drill pipe be through a non-return valve that rotates the housing bore between a motor located on the surface of the earth to drive the chisel to drive the openings and the pipe filling openings. In the example shown in Fig. 6, the bit D is rotated by a pressure on its upstream side before drilling motor C, which is undulating by drilling mud. When the drill string is pumped down into a borehole rather through the drill string, the drilling mud and rock 65 is left to operate. If desired, a hydraulic manifold can contain the housing space between jack B for controlling the last-mentioned check valve and the weight that is thrown onto the chisel, as shown, between the valve according to feature e), the housing Valve device A and the drill motor C

Meißel auf dem Grund des Bohrloches ruht und er durch das Bohrgestänge belastet ist;Bit rests on the bottom of the borehole and it is loaded by the drill string;

c) ein Ventil, das den Ausfluß aus den öffnungen während des normalen Spülens absperren kann;c) a valve that controls the outflow from the openings can shut off during normal flushing;

d) eine Filtervorrichtung, um Gesteinstrümmer von einer Flüssigkeit, die in die Öffnungen fließt, zu trennen;d) a filter device to filter debris from a liquid flowing into the openings separate;

e) ein weiteres Ventil, um die Bohrung der Gehäuseteile in Richtung von den öffnungen aus stromabwärts zu schließen, wobei es einen an einem der Gehäuseteile angeordneten Ventilsitz und ein Absperrglied besitzt, das mit dem anderen Gehäuseteil verbunden ist, so daß das Absperrglied den Ventilsitz bei einem teleskopartigen Auseinanderziehen der Gehäuseteile schließt; unde) a further valve to the bore of the housing parts in the direction of the openings to close downstream, there being a valve seat arranged on one of the housing parts and a shut-off member connected to the other housing part so that the shut-off member closes the valve seat when the housing parts are pulled apart telescopically; and

ein Ventil, daa valve there

um zu verhindern, daß Flüssigkeit durch dieto prevent liquid from flowing through the

Öffnungen in das Bohrgestänge fließt.Openings in the drill pipe flows.

Das zweite Ventil gemäß Merkmal c) besteht vorzugsweise aus einem Rückschlagventil, das bei einem Druck im Bohrloch, der über demjenigen im Bohrstrang liegt, öffnet. Die Filtervorrichtung gemäß Merkmal d) besteht vorzugsweise aus einem rohrförmigen Filtermantel, der die Gehäuseteile in dei Nähe der öffnungen umgibt. Der Filtermantel kannThe second valve according to feature c) preferably consists of a check valve, which at a Pressure in the borehole above that in the drill string opens. The filter device according to Feature d) consists preferably of a tubular filter jacket, which the housing parts in dei Proximity of the openings surrounds. The filter jacket can

gesetzt sein. Auf jeden Fall ist es klar, daß während des Bohrens die Keilanordnungen 4 entweder das Bohrdrehmoment oder die gleiche oder entgegengesetzte Gegenwirkung des Bohrmotors zu übertragen haben, und daß, wenn bei einem Ablassen der Einrichtung in ein Bohrloch der Meißel D den Grund des Bohrloches erreicht, das weitere Ablassen des Bohrgestänges ein relatives Zusammenschieben der beiden Gehäuseteile der Ventileinrichtung A verur-be set. In any event, it is clear that during drilling the wedge assemblies 4 have to transmit either the drilling torque or the same or opposite counteraction of the drilling motor, and that when the device is lowered into a borehole, when the bit D reaches the bottom of the borehole, the further lowering of the drill pipe causes a relative pushing together of the two housing parts of the valve device A

weg zentrifugiert zu werden, und zweitens steigt die Geschwindigkeit der über den Filtermantel fließenden Strömung an, woraus eine Verminderung in der an ihm erfolgenden Filterkuchenbildung ergibt.away to be centrifuged, and secondly, the speed of the flowing over the filter jacket increases Flow, which results in a reduction in the filter cake formation taking place on it.

Während des Ziehens und Embauens des Bohrgestänges sind die Gehäusetedle 1 und 2 natürlich teleskopartig auseinandergezogen, so daß die öffnungen 12 offen sind, und es ist notwendig, das Einfließen von Flüssigkeit und Gesteinstrümmern in dasDuring the pulling and building of the drill string, the casing oils 1 and 2 are natural telescoped so that the openings 12 are open and it is necessary to flow in of liquid and debris into the

sacht, bis der Flansch 5 an der Schulter 8 zur An- io Bohrgestänge über diese öffnungen zu verhindern, lage kommt und das Gewicht auf den Meißel auf- Da die Betriebsphase dadurch unterschiedlich ist, daß gebracht wird. kein Pumpendruck vorhanden ist, ist es günstig, zugently, until the flange 5 on the shoulder 8 to prevent drill rods over these openings, position comes and the weight on the chisel because the operating phase is different in that is brought. there is no pump pressure it is beneficial to, too

In dem durch den Flansch bestrichenen Bereich diesem Zweck ein Ventil zu verwenden, das automaist das Gehäuseteil 1 mit einer Ringreihe von öffnun- tisch öffnet, wenn das Pumpen wieder anfängt. Diegen 12 versehen, die in der ausgezogenen Stellung des 15 ses Ventil besteht aus einem Sitz 22, der an dem Gehäuses (gezeigt in Fig. 2), die durch genügendes oberen Gehäuseteil in einem Bereich zwischen den Anheben des Bohrgestänges, um den Meißel vom öffnungen 12 und 17 angeordnet ist, und aus einem Grund des Bohrloches abzuheben, hervorgerufen Verschlußstück 23, das auf einer von dem Tragkreuz wird, einen Durchfluß von mit abdichtenden Stoffen getragenen, axial ausgerichteten Stange 24 gleitet, angereichertem Bohrschlamm von der Gehäuse- 20 Eine Feder 25 hält das Verschlußstück gegen den Sitz bohrung nach außen in das Bohrloch ermöglichen, gepreßt, außer wenn es durch auf seiner stromaul ohne daß hierbei der Meißel oder ein dazwischen- gelegenen Seite, wie es in Fig· 1 für den Bohrzustand geschalteter Bohrmotor durchflossen wird. Um zu dargestellt ist, wirkenden Pumpendruck geöffnet wird, verhindern, daß irgend etwas dieser Stoffe nach unten Wenn das Gehäuse auseinandergezogen ist, wie es in hin weiter durch das Gehäuse fließt, ist ein Ventil 25 Fig. 2 dargestellt ist, ist dasiyerschlußstück 23 in vorgesehen, das aus einem an dem Gehäuseteil 2 sit- der Schließstellung, wie es "in "ausgezogenen Linien zenden Sitz 13 und einem Verschlußstück 14, das gezeigt ist, außer, wenn abdichtende Stoffe durch das durch ein Tragkreuz 15 am unteren Teil des Gehäuse- Bohrgestänge gepumpt weiden* da es dann in die mit teiles 1 getragen wird, besteht, wobei das Verschluß- gestrichelten Linien gezeichnete Lage öffnet. Die abstück den Ventilsitz in der ausgezogenen Stellung des 30 dichtenden Stoffe müssen daran gehindert werden, Gehäuses, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist, abschließt. durch die Gestängefüllöffnung 17 auszufließen. Zu Eine Feder 16, die zwischen dem Verschlußstück und diesem Zweck ist ein'Rückschlagventil vorgesehen, dem Tragkreuz angeordnet ist, gewährleistet ein an- das einen kugeligen VentilkÖrjper 26 besitzt, der in gemessenes Abschließen des Sitzes durch das Ver- einem mit einem Sitz versehenen Gehäuse 27, das schlußstück und ist genügend stark, um zu verhin- 35 mit den öffnungen 17 über hohle Kreuzstege 28 verdern, daß das Verschlußstück durch den Spülungs- bunden ist, arbeitet. ''■To use a valve that automaist in the area swept by the flange for this purpose the housing part 1 opens with a row of rings from the opening table when the pumping starts again. Thieves 12 provided, in the extended position of the 15 ses valve consists of a seat 22 which is attached to the Housing (shown in Fig. 2), which by sufficient upper housing part in an area between the Raising the drill string, around the bit from the openings 12 and 17 is arranged, and from one Lift off the bottom of the borehole, caused locking piece 23, which is on one of the support cross slides a flow of axially aligned rod 24 carried with sealants, enriched drilling mud from the housing 20 A spring 25 holds the closure piece against the seat Drilling outward into the borehole to allow for being pressed, except when it is through on its stromaul without the chisel or an intermediate side, as is shown in FIG. 1 for the drilling condition switched drill motor is flowed through. In order to be shown, acting pump pressure is opened, Prevent any of these substances from falling down when the case is pulled apart as shown in As it continues to flow through the housing, a valve 25 is shown in FIG. 2, the closure piece 23 is shown in FIG provided that from a sitting on the housing part 2 the closed position, as it is "in" solid lines zenden seat 13 and a plug 14, which is shown except when sealants through the pumped through a support cross 15 at the lower part of the housing drill rods * as it is then in the with part 1 is worn, there is, wherein the closure opens the dashed lines drawn position. The abstück the valve seat in the extended position of the 30 sealing substances must be prevented from Housing as shown in FIG. 2 is shown concludes. to flow out through the rod filling opening 17. to A spring 16, which is provided between the closure piece and for this purpose a non-return valve, is arranged on the support cross, ensures that the other has a spherical valve body 26, which is shown in FIG measured closure of the seat by the association of a housing 27 provided with a seat, the end piece and is strong enough to prevent the openings 17 from becoming damaged by means of hollow crosspieces 28, that the closure piece is through the flushing collar works. '' ■

druck geöffnet wird. Die zweite, in den F i g. 4 und 5 gezeigte Ausfüh-pressure is opened. The second, shown in Figs. 4 and 5 shown execution

Von den öffnungen 12 in axialem Abstand strom- rungsart besitzt ein rohrförmiges Gehäuse, das aus aufwärts ist das Gehäuseteil 1 mit drei Öffnungen 17 einem oberen Teil 51 und ein^m unteren Teil 52 zufür den Eintritt von Flüssigkeit für den Fall, daß das 40 sammengesetzt ist. Wie bei d|r ersten Ausführungs-Bohrgestänge wieder in ein Bohrloch, das Bohr- ' art besitzt der obere Teil an seinem unteren Ende schlamm und Gesteinstrümmer enthält, eingeführt einen nach außen abstehenden Flansch 53, der mit wird, versehen. Um das Eindringen von Gesteins- Keilnuten versehen ist, die mit entsprechenden, an trümmern solcher Größe, die, wenn das Bohren wie- einem Teil der inneren Wand des unteren Teiles 52 der vorgenommen wird, eine Gefahr für die Einrich- 45 angeordneten Keilen 54 im ^Eingriff stehen, wobei rung mit sich bringen würden, zu verhindern, ist ein die axiale Bewegung in der Ausziehrichtung durch Filtermantel 18 vorgesehen, der in einem Abstand ein Aufeinandertreffen des Flansches 53 und eines das Gehäuse im Bereiche der öffnungen 17 umgibt. nach innen vorstehenden, am oberen Ende des unte-Der Filtermantel kann z. B. ein Agglomerat von ge- ren Teiles 52 angeordneten Flansches 55 begrenzt sinterten Teilen eines korrosionsfesten Metalls sein. 50 wird. Die axiale Bewegung in der Richtung der Zu-Der Filtermantel wird durch einen rohrförmigen sammenschiebung ist durch ^Anlage des Flansches 55 Schildmantel 19, der von dem Filtermantel durch an einer Schulter 58 des oberen Teiles begrenzt, untere und obere Ringe von Drallschaufeln 20 und In dem Bereich, der durch den Flansch 55 be-A tubular housing is axially spaced from the openings 12 and has a flow type, which is the housing part 1 with three openings 17, an upper part 51 and a lower part 52 for the entry of liquid in the event that the 40 is put together is. As with the first embodiment drill string back into a borehole, the drilling type having the upper part at its lower end containing mud and rock debris, an outwardly protruding flange 53, which is provided with, is inserted. In order to allow the penetration of rock keyways, which are provided with corresponding, on rubble of such a size that, if the drilling is carried out again in a part of the inner wall of the lower part 52 of the, a danger for the device 45 arranged keys 54 in the ^ Intervention, which would entail preventing axial movement in the pull-out direction is provided by the filter jacket 18, which surrounds a meeting of the flange 53 and the housing in the area of the openings 17 at a distance. inwardly protruding, at the upper end of the lower part. B. be an agglomerate of ge Ren part 52 arranged flange 55 limited sintered parts of a corrosion-resistant metal. 50 turns. The axial movement in the direction of the to- The filter jacket is through a tubular collective pushing is by ^ abutment of the flange 55 shield jacket 19, which is limited from the filter jacket by on a shoulder 58 of the upper part, lower and upper rings of swirl blades 20 and In the Area that is loaded by the flange 55

21 im Abstand gehalten ist, umgeben und geschützt. strichen wird, ist das Geb^seteil 51 mit einer Ring-Wie es aus Fig. 3, die eine Ansicht in radialer Rieh- 55 reihe von öffnungen 67 versehen, die in der austung auf die Enden einiger der Schaufeln ist, ersieht- gezogenen Stellung des Gehäuses, die in Fig. 5 gelich ist, sind die unteren Schaufeln derart geformt, zeigt ist, den Einlauf eines Filtrats aus einer Kammer daß sie axial bewegte Flüssigkeit — während des 78 in das Bohrgestänge vorsieht. Diese Kammer 78 Ablassens des Bohrgestänges — aufnehmen und ihr ist zwischen dem Gehäuse und einem umgebenden einen kreisenden Drall aufzwingen, wenn sie in den 60 Filtermantel 68 ausgebildet. Der Filtermantel 68 ist Raum zwischen dem Filtermantel 18 und dem Schild- mit seinem unteren Ende an dem Gehäuseteil 52 und mantel 19 gelangt. Die oberen Schaufeln sind derart an seinem oberen Ende an einem Ring 69,, der auf geformt, daß sie Flüssigkeit, wenn sie diesen Raum einer zylindrischen Fläche des Gehäuseteiles 51 gleiverläßt, in axiale Richtung umleiten; verständlicher- tet, befestigt. Der Mantel 68 wird, wie bei der ersten weise sind diese Wirkungen während des »Ziehens« 65 Ausführungsart, durch einen rohrförmigen Schilddes Bohrgestänges umgekehrt. Diese Maßnahme hat mantel 69 umgeben und geschützt, der durch untere zwei Wirkungen. Erstens neigen die größeren Teile und obere Ringe von Drallschaufeln 70 urid 71 im der Gesteinstrümmer dazu, von dem Filtermantel ,; > Abstand vom Filtermantel gehalten ist.21 is kept at a distance, surrounded and protected. is deleted, the building part 51 is with a ring-like It is from FIG. 3, which shows a view in a radial row of openings 67, which in the outfit on the ends of some of the blades, the position of the housing can be seen, which is the same in FIG The lower blades are shaped in such a way that it shows the inlet of a filtrate from a chamber that it provides axially moving fluid - during the 78 in the drill pipe. This chamber 78 Drain the drill string - pick up and it's between the housing and a surrounding one force a circular swirl when formed in the filter jacket 68. The filter jacket 68 is Space between the filter jacket 18 and the shield with its lower end on the housing part 52 and jacket 19 arrives. The upper blades are so at its upper end on a ring 69 ,, the shaped so that it liquid when it leaves this space of a cylindrical surface of the housing part 51, divert in the axial direction; understandable, attached. The jacket 68 is, as with the first These effects are wise during "pulling" 65 by means of a tubular shield Drill pipe reversed. This measure has sheath 69 surrounded and protected by lower two effects. First, the larger parts and upper rings of swirl vanes tend to be 70 and 71 in the rock debris to it, from the filter jacket,; > The distance from the filter jacket is kept.

Stromabwärts, in einem axialen Abstand von den Öffnungen 67, ist eine Ringreihe von Öffnungen 62 angeordnet, und zwar für den Austritt von dem mit abdichtenden Stoffen angereichertem Bohrschlamm in das Bohrloch. Unter Bohrzuständen, wenn das Gehäuse, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, zusammengeschoben ist, sind diese öffnungen durch eine Ventilhülse 79, die über ein Tragkreuz 80 mit einer sich axial erstreckenden Stange 81 verbunden ist, geschlossen. Die Stange 81 ist an dem oberen Gehäuseteil 51 an einem von den Gestängefüllöffnungen 67 aus stromaufwärts gelegenen Ort über ein weiteres Tragkreuz 82 befestigt. Wenn das Gehäuse durch Anheben des Bohrgestänges auseinandergezogen wird, so öffnet die Aufwärtsbewegung der Hülse 79 die Öffnungen 62, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, und die abdichtenden Stoffe können durchgepumpt werden. Das Durchfließen der abdichtenden Stoffe weiter hinunter in den Bohrkopf und/oder den Bohrmotor wird durch ein Ventil verhindert, das einen ao Ventilsitz 63 und ein Verschlußstück 64, ähnlich den entsprechenden Teilen der ersten Ausführungsart, umfaßt, wobei das Verschlußstück in diesem Fall durch eine Verlängerung der Stange 81, die sich mit dem oberen Gehäuseteil 51 bewegt, getragen wird.Downstream, at an axial distance from the openings 67, is an annular row of openings 62 arranged, namely for the exit of the drilling mud enriched with sealants into the borehole. Under drilling conditions when the housing as shown in Fig. 4 is collapsed is, these openings are through a valve sleeve 79, which over a support cross 80 with a axially extending rod 81 is connected, closed. The rod 81 is on the upper housing part 51 at a location upstream of the rod filling openings 67 via another Support cross 82 attached. When the housing is pulled apart by lifting the drill string is, the upward movement of the sleeve 79 opens the openings 62, as shown in Fig. 5, and the sealing materials can be pumped through. The flow of the sealing materials further down into the drill head and / or the drill motor is prevented by a valve that prevents an ao Valve seat 63 and a closure piece 64, similar to the corresponding parts of the first embodiment, comprises, the closure piece in this case by an extension of the rod 81, which is with the upper case 51 moved, is carried.

Wie bei der ersten Ausführungsart wird das Eintreten von Schlamm und Gesteinstrümmem in das Bohrgestänge über die Öffnungen 62 durch ein sich durch den Pumpendruck automatisch öffnendes Ventil verhindert. Dieses Ventil umfaßt einen Sitz 72, der durch den Gehäuseteil 52 getragen wird, und ein Verschlußstück 73, das auf der Stange 81 gleitet und nach oben, auf den Sitz zu, durch eine Feder 75 gedrückt wird.As with the first embodiment, the entry of mud and debris into the Drill rods through the openings 62 through a valve that opens automatically by the pump pressure prevented. This valve includes a seat 72 carried by the housing portion 52 and a Closure piece 73, which slides on the rod 81 and is pressed upwards, towards the seat, by a spring 75 will.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung würden die Gestängefüllöffnungen 67 immer offen sein, wenn das Gehäuse ausgezogen ist, und infolgedessen auch während des Pumpens von abdichtenden Stoffen, was nicht zulässig ist. Deshalb ist eine durch den Pumpendruck betätigte Hülse 83 vorgesehen, um diese Öffnung abzuschließen. Günstigerweise ist die Hülse 83 über ein Tragkreuz 84 und ein Rohr 85 mit dem Verschlußstück 73, das auch in derselben Richtung durch den Pumpendruck betätigt wird, verbunden. With the arrangement described above, the rod filling openings 67 would always be open when the housing is pulled out, and consequently also during the pumping of sealing Substances that are not permitted. Therefore, a sleeve 83 actuated by the pump pressure is provided to to complete this opening. The sleeve 83 is favorably connected via a support cross 84 and a tube 85 the closing piece 73, which is also operated in the same direction by the pump pressure.

Claims

Patent claims:

1. Valve device for installation in a drill string, which has a fluid passage between the wellbore and the drill string during pulling or installing of the drill string and the pumping of sealants into the borehole bypassing the chisel and possibly a drilling motor, such as a turbine, permitted, characterized by: a) two telescopically mutually longitudinally displaceable, the first housing parts (1, 2 or 51, 52) suitable for transmitting torques by means of a wedge arrangement (4) Openings (12 or 62) for the passage of sealing materials and second further upstream openings (17 or 67) for filling the drill string exhibit;

b) a valve arrangement (5, 12, 23 or 79, 62, 73), which closes the passage through the first openings (12, 62), if either the housing parts (1, 2 or 51, 52) are pushed together or when there is no pump pressure is available;

c) a valve (26 or 83), which the second openings (17 or 67) in the presence closes by pump pressure;

d) a device (18, 68) for separating large solid parts from the borehole in liquid entering the second openings (17 or 67);

e) a valve body (14 or 64), which the passage to the chisel or drill motor closes when the housing parts (1, 2 or 51, 52) are pulled apart.

2. Device according to claim 1, characterized in that the valve (26) is a check valve that opens when the pressure in the borehole is greater than that in the Casing.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the separation device consists of a tubular filter jacket (18 or 68), which the housing in the Surrounding proximity of the second openings (17 or 67).

4. Device according to claim 3, characterized in that that the filter jacket (18 or 68) is covered by an outer tubular shield (19 " or 69), which is open at both ends.

5. Device according to claim 4, characterized in that swirl blades (20, 21) on are arranged at one or both ends of the annular channel.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the valve arrangement (5, 12, 23 or 79, 62, 73) has a check valve (23 or 73), which the housing bore between the first openings (12, or 62) and the second openings (17 or 67) closes and is opened by pump pressure prevailing upstream thereof.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized. That the valve arrangement (5, 12, 23 or 79, 62, 73) has an inner flange on the downstream housing part which extends over one of the first openings (12 or 62) provided on the outer surface pushes on the upstream housing part (1).

8. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the valve arrangement (79, 62, 73) has a sleeve (79) which is connected to the upstream housing part (1, at 82) and within a part of the downstream housing part (2) is slidably guided.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the valve (14 or 64) has a valve body which is loaded by a spring (16).

1 sheet of drawings