DE1194349B

DE1194349B - Drill collar for deep drilling

Info

Publication number: DE1194349B
Application number: DESCH32653A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Schreier
Original assignee: Schoeller Bleckman Stahlwerke AG
Current assignee: Schoeller Bleckman Stahlwerke AG
Priority date: 1962-03-10
Filing date: 1963-01-24
Publication date: 1965-06-10

Description

Schwerstange für Tiefbohrungen Schwerstangen sind im Bohrbetrieb hohen Anforderungen ausgesetzt, wobei es vor allem infolge der Dauerwechselbeanspruchung zu spannungsüberlagerungen in den kritischen Querschnitten kommt. Als besonders gefährdet müssen dabei die Verbindungsstellen der Schwerstangen untereinander und die daran anschließenden Stangenbereiche angesehen werden. Nun ist die Höhe und Art der Beanspruchung der Gewindeverbindung abhängig von der Wahl der verwendeten Gewindekonstruktionen, der Werkstoffe sowie der Dimensionierung der Zapfen- und Muffenquerschnitte der Schwerstangen.Collar for deep drilling Collars are high in drilling operations Exposed to demands, it being mainly due to the continuous alternating stress stress superimpositions occur in the critical cross-sections. As special The connection points between the drill collars and one another must be at risk the adjoining pole areas can be viewed. Now the height is and Type of stress on the threaded connection depending on the choice of the one used Thread constructions, the materials and the dimensioning of the spigot and Sleeve cross-sections of the collars.

Im Bohrstrang befinden sich die Schwerstangen am unteren Ende zwischen dem letzten Gestängerohr und dem Bohrwerkzeug, wobei sie die Aufgabe haben, einerseits den Bohrmeißel auf Grund ihres Gewichtes mit dem erforderlichen Anpreßdruck zu belasten und andererseits das Bohrgestänge, insbesondere im tieferen Bereich, gestreckt zu halten. Infolge der im vermehrten Ausmaß durchgeführten tieferen Bohrungen in Verbindung mit den erhöhten Bohrgeschwindigkeiten werden gerade an Schwerstangen höchste Anforderungen gestellt. Es kommt dabei während des Bohreinsatzes zu sehr komplexen Beanspruchungen des Schwerstangenstranges, die vor allem im Bereich der Gewindeverbindungen zu Anrissen und Brüchen führen können. Derartige hauptsächlich auf eine nicht ausreichende Dauerwechselfestigkeit der üblichen Schwerstangenkonstruktion zurückzuführende Brüche wirken sich naturgemäß besonders unangenehm aus. In the drill string, the drill collars are located at the lower end between the last drill pipe and the drilling tool, which they have the task of on the one hand to load the drill bit with the necessary contact pressure due to its weight and on the other hand, the drill pipe, especially in the deeper area, is stretched keep. As a result of the increased number of deeper holes in connection With the increased drilling speeds, the highest demands are placed on drill collars posed. Very complex stresses arise during the drilling operation of the drill collar, which leads to cracks, especially in the area of the threaded connections and fractures. Such mainly due to insufficient fatigue strength Fractures that can be traced back to the usual collar construction have a natural effect particularly uncomfortable.

Zur Verminderung der Beanspruchung im Bohrstrang wurde bereits fallweise vorgeschlagen, zusätzliche Einrichtungen, wie Dämpfer, Stabilisatoren, u. dgl., zu verwenden. Ein weiterer Vorschlag beruht darauf, den Schwerstangendurchmesser in ein bestimmtes Verhältnis zum Durchmesser des Bohrloches zu setzen, um das Verbiegen des Bohrstranges in erträglichen Grenzen zu halten. In order to reduce the stress in the drill string, it has already been used on a case-by-case basis proposed additional facilities, such as dampers, stabilizers, etc., to use. Another suggestion is based on the collar diameter to put in a certain ratio to the diameter of the borehole to avoid the bending to keep the drill string within tolerable limits.

Es ist auch bekannt, Schwerstangen mit nutenförmigen Ausnehmungen zu versehen, um die Reibung im Bohrloch zu verringern bzw. die Kontaktfläche zwischen Schwerstangen und Bohrlochwand herabzusetzen. Zur Verminderung dieser Kontaktfiächen wurde auch bereits vorgeschlagen, auf den Schwerstangen in bestimmten Abständen Ringmuffen anzuordnen. It is also known to have collars with groove-shaped recesses to be provided in order to reduce the friction in the borehole or the contact area between Reduce collars and borehole wall. To reduce these contact areas has also already been suggested to place on the collars at certain intervals To arrange ring sleeves.

Den Gegenstand der Erfindung bildet nunmehr eine Schwerstange mit Ausnehmungen für Tiefbohrungen, bei der die Ausnehmungen im Bereich der Enden als ringförmige Entlastungsrillen ausgebildet sind, die in einem Abstand vom drei- bis fünffachen des Schwerstangendurchmessers von der benachbarten Schulter beginnend angeordnet sind und deren Breite das zwei- bis vierfache des Außendurchmessers der Schwerstange beträgt und deren Tiefe innerhalb des Bereiches liegt, der einer Verringerung der Querschnittsfläche bis zu 50 ovo des Ausgangsquerschnittes der Schwerstange entspricht. The subject of the invention now forms a drill collar Recesses for deep holes, in which the recesses in the area of the ends as annular relief grooves are formed at a distance from three to five times of the collar diameter starting from the adjacent shoulder are arranged and whose width is two to four times the outer diameter of the Collar and its depth is within the range of a reduction the cross-sectional area up to 50 ovo of the initial cross-section of the drill collar is equivalent to.

Die Entlastungsrille bewirkt eine Anderung der Biegelinie im belasteten Schwerstangenzug und damit eine Reduktion der äußeren Kräfte auf die Verbindung. Eine zusätzliche Verringerung der Gewindebeanspruchung wird durch eine Abänderung des Verhältnisses Zapfen- zu Muffenquerschnitt sowie durch eine Vergrößerung der Schulterfläche erzielt. The relief groove causes a change in the bending line in the loaded Collar pull and thus a reduction of the external forces on the connection. An additional reduction in thread stress is achieved through a modification the ratio of pin to socket cross-section and by increasing the Achieved shoulder surface.

An Hand eines Ausführungsbeispieles wird in der Zeichnung der Erfindungsgegenstand noch näher erläutert: Auf der Schwerstange 1 mit dem Gewindezapfen 2 ist im Bereich des Schwerstangenendes eine ringförmige Ausnehmung 3 angeordnet. Am Gewindezapfen 2 befindet sich die Hohlkehle 4 mit der Schulter 5. Die Muffe 6 mit der Stirnfläche 7 gehört zum Endteil einer anschließenden Schwerstange und weist ebenfalls die Ausnehmung 3 auf. The subject of the invention is illustrated in the drawing using an exemplary embodiment explained in more detail: On the drill collar 1 with the threaded pin 2 is in the area the collar end an annular recess 3 is arranged. On the threaded stem 2 is the fillet 4 with the shoulder 5. The sleeve 6 with the end face 7 belongs to the end part of an adjoining drill collar and also has the recess 3 on.

Die nach der Erfindung ausgestatteten Schwerstangen ergaben überraschenderweise hohe Standzeiten und erwiesen sich insbesondere gegen Dauerwechselbeanspruchungen höchst widerstandsfähig, obwohl die Schwächung des Querschnittes im Bereich des Stangenendes den bisherigen Auffassungen entgegensteht. The collars equipped according to the invention surprisingly resulted long service life and have proven to be particularly effective against continuous alternating loads highly resistant, although the weakening of the cross-section in the area of Pole end is contrary to previous views.

Claims

Claim: drill collar for deep holes with recesses in Form of annular relief grooves, characterized in that the recesses (3) at a distance of three to five times the collar diameter of the adjacent shoulder (5) are arranged starting and the width of the two- up to four times the outer diameter of the drill collar (1) and its depth within the which is rich in a reduction in cross-sectional area up to corresponds to 50 ovo of the initial cross-section of the drill collar (1).

Documents considered: Erdöltechnisches Handbuch, published from the Petroleum Industry Association e. V., p. III c 1; Textbooks v. Prof. Prickel, »Deep Drilling Technology«, P. 82, "Tiefbohrgeräte", p. 216; Article »On the development of the rod connector«, Zeitschrift Erdöl und Kohlen, issue July 1962, pp. 520 to 523; Austrian priority document dated October 9, 1964.