DE1215080B

DE1215080B - Threadless drill rod connection

Info

Publication number: DE1215080B
Application number: DEM62530A
Authority: DE
Inventors: Lari Ioan Cimpina
Original assignee: Ministerul Industriei Petrolului si Chimiei
Current assignee: Ministerul Industriei Petrolului si Chimiei
Priority date: 1963-09-27
Filing date: 1964-09-22
Publication date: 1966-04-28

Description

Gewindelose Bohrgestängeverbindung Die Erfindung bezieht sich auf eine gewindelose Bohrgestängeverbindung, bei welcher die Zapfen und die Muffen elliptische Querschnitte besitzen.Threadless drill pipe connection The invention relates to a threadless drill pipe connection in which the tenons and the sleeves are elliptical Have cross-sections.

Bekanntlich sind die Bohrgestängeverbindungen mit Grobgewinden versehen. Deren Zusammenfügung bzw. Trennung durch Verschrauben bietet in der Bohrtätigkeit den Nachteil, daß für die Durchführung die Verwendung und die umständliche Handhabung von Geräten und von handbetriebenen bzw. automatischen Vorrichtungen notwendig ist.As is known, the drill pipe connections are provided with coarse threads. Their joining or separation by screwing offers in the drilling activity the disadvantage that for the implementation the use and the cumbersome handling of devices and of hand-operated or automatic devices is necessary.

Der Verschraubungs- und Festanziehungsvorgang bzw. derjenige für das Lösen der Verbindung beansprucht durchschnittlich 70 Sekunden. Dementsprechend beträgt die mittlere Dauer der Verschraubung und das Festanziehens von Teilstücken von je 27 m Länge etwa 2 Stunden für eine Sonde von 3000 m Tiefe.The screwing and tightening process or the one for loosening the connection takes an average of 70 seconds. Correspondingly, the mean duration of screwing and tightening sections, each 27 m long, is around 2 hours for a probe 3000 m deep.

Die Automatisierung dieser Arbeit erfordert Vorrichtungen, Apparate und Geräte, die sehr kostspielig sind. Durch diese Automatisierung erreicht man eine Erleichterung der körperlichen Anstrengung der Bohrarbeiter, jedoch keine wesentliche Verringerung der Rüstzeit.The automation of this work requires devices, apparatus and devices that are very expensive. Through this automation one achieves an alleviation of the physical exertion of the drilling workers, but not a substantial one Reduction of the set-up time.

Weiterhin führen die in der Schraubverbindung auftretenden Spannungen, insbesondere die Kerbspannungen, oft zu Brächen. Die Verbindungen sind also am meisten gefährdet.Furthermore, the stresses occurring in the screw connection lead to especially the notch stresses, often to breaks. So the connections are the most endangered.

Um die Rüstzeit zu verkürzen, werden auch schon Bohrgestängeverbindungen vorgeschlagen, die ohne die Schraubverbindungen auskommen. Diese Verbindungen besitzen also gewindelose Muffen- und Zapfenteile. Eine Kerbwirkung durch das Gewinde wird hierbei vermieden.In order to shorten the set-up time, drill rod connections are also used suggested that do without the screw connections. Own these connections So threadless socket and pin parts. A notch effect through the thread is created avoided here.

Hierbei ist nachteilig, daß bei diesen Bohrverfahren es nicht möglich ist, mit derselben Bohranlage nach rechts und nach links zu drehen. Versuche haben aber gezeigt, daß je nach der Neigung der zu bohrenden Gesteinsschichten die Bohrleistung der Rollenmeißel durch Links- oder durch Rechtsdrehung erhöht werden kann. Es ist also erforderlich, den Drebsinn des Meißels je nach der Neigung und der gegenseitigen Lage von Meißel und Gestein wählen zu können, und zwar mit dem gleichen Bohr-P or stänge. Bei einer gewindelosen Bohrgestängeverbindung mit einem Muffen- und Zapfenteil wird deshalb erfindungsgemäß ein Zapfenteil mit einem elliptischen Abschnitt, einen Muffenteil mit elliptischer Innenbohrung und Sperrteil zur Verbindung der ineinandergeschobenen Muffen- und Zapfenteile vorgeschlagen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher, erläutert.. In denen zeigt F i g. 1 die Ansicht einer Bohrgestängeverbindung,# wobei Zapfen und Muffe getrennt dargestellt sind, F i g. 2 ein Sperrteil zur Verbindung der ineinander-: geschobenen Muffen- und Zapfenteile, F i g. 3 die innere elliptische Gestalt der Verbindungsmuffe, F i g. 4 eine Ansicht der'elliptisch-zylindrischeii-Verbindung ohne Sperrteil, F i g. 5 eine Ansicht des Zusammenbauvorganges, F i g. -6 das Festlegen der Sperrteile, F i g. 7 die elliptisch-zylindrische Bohrgestängeverbindung vollständig zusammengesetzt, F i g. 8 Längs- und Querschnitte durch eine elliptisch-zylindrische Bohrgestängeverbindung.The disadvantage here is that with these drilling methods it is not possible to turn to the right and to the left with the same drilling rig. Tests have shown, however, that depending on the inclination of the rock layers to be drilled, the drilling performance of the roller bit can be increased by turning it to the left or to the right. It is therefore necessary to be able to choose the direction of rotation of the chisel depending on the inclination and the mutual position of the chisel and rock, with the same drill P or rod. In the case of a threadless drill rod connection with a socket and spigot part, the invention therefore proposes a spigot part with an elliptical section, a socket part with an elliptical inner bore and a locking part for connecting the spigot and spigot parts pushed into one another. An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. In which FIG. 1 shows a view of a drill pipe connection, the pin and socket being shown separately, FIG. 2 a locking part for connecting the nested socket and pin parts, F i g. 3 the inner elliptical shape of the connecting sleeve, FIG. 4 shows a view of the elliptical-cylindrical connection without the locking part, FIG . 5 is a view of the assembly process, FIG. -6 the setting of the locking parts, F i g. 7 the elliptical-cylindrical drill pipe connection completely assembled, FIG. 8 longitudinal and cross-sections through an elliptical-cylindrical drill pipe connection.

Gemäß der Erfindung besteht der Zapfen A der elliptisch-zylindrischen Bohrgestängeverbindung aus vier Abschnitten. Die Abschnitte 1, 3 und 4 besitzen zylindrischen Querschnitt, und der Abschnitt 2 besitzt einen elliptischen Querschnitt. Der Abschnitt 4 ist mit einer Gummihülse versehen, ähnlich einer solchen, wie sie für die Kolben von Bohrschlammpumpen benutzt werden. Der Zapfen A besitzt innen eine Bohrung kreisförmigen Querschnittes für die Zirkulation des Bohrschlammes.According to the invention, the pin A of the elliptical-cylindrical drill pipe connection consists of four sections. The sections 1, 3 and 4 have a cylindrical cross section, and the section 2 has an elliptical cross section. The section 4 is provided with a rubber sleeve, similar to those used for the pistons of drilling mud pumps. The pin A has inside a bore of circular cross-section for the circulation of the drilling mud.

Die Muffe B besitzt zwei Öffnungen 5 zur Befestigung der Sperrteile 6. Die Muffe besitzt oben an der Innenseite einen elliptischen Querschnitt 7 und außen einen kreisförmigen Querschnitt. Die Bohrgestängeverbindung entsteht erfindungsgemäß beim Einsetzeii# der Abschnitte 2, 3 und 4 des Zapfens A in die Muffe B, welche oben den inneren elliptischen Querschnitt7 aufweist. Dieser elliptische Querschnitt entspricht etwa dem elliptischen Querschnitt des Abschnittes 2 des Zapfens A. Die innere elliptische Gestalt der MuffeB und die elliptische Gestalt des Abschnittes 2 des Zapfens A ermöglicht es, daß der Bohrstrang sowohl links herum als auch rechts herum gedreht werden kann. Durch das Einsetzen des Zapfens A in die Muffe B, wie es in den F i g. 4 und 5 dargestellt ist, werden die Sperrteile 6, welche durch eine außen eingebaute Feder 15 fest-,gehalten werden, nach außen gestoßen, so daß der Zapfen A vollständig in die Muffe B eintritt. Die Sperrteile wirken auf ' die halbkreisförmigen Flächen 8 und 9. Die Ausdehnung dieser Flächen ist zwei- bis dreimal größer als der Querschnitt der entsprechenden Bohrgestänge. Die Sperrteile, die auf die Flächen 8 und 9 wirken, ergeben eine Verbindung, die in der Lage ist, axiale, Belastungen aufzunehmen.The sleeve B has two openings 5 for fastening the locking parts 6. The sleeve has an elliptical cross-section 7 on the inside and a circular cross-section on the outside. According to the invention, the drill rod connection is created when the sections 2, 3 and 4 of the pin A are inserted into the socket B, which has the inner elliptical cross-section7 at the top. This elliptical cross-section corresponds approximately to the elliptical cross-section of section 2 of pin A. The internal elliptical shape of sleeve B and the elliptical shape of section 2 of pin A allow the drill string to be rotated both left and right. By inserting the pin A into the socket B, as shown in FIGS. 4 and 5 , the locking parts 6, which are held firmly by an externally built-in spring 15 , are pushed outwards so that the pin A enters the socket B completely. The locking pieces act on 'the semi-circular surfaces 8 and 9. The extent of these surfaces is two to three times larger than the cross section of the corresponding drill string. The locking parts that act on the surfaces 8 and 9 result in a connection that is able to absorb axial loads.

Nach Einschieben der Befestigungskeile 6 gleitet längs der axial verlaufenden Nut 10 die Sicherheitsmuffe 11 über die Sperrteile 6. Die Muffe 11 wird bis zum Ring 12 und über eine Klinkenverbindung und einen axiäl verlaufenden Keil festgelegt.After insertion of the fastening wedges 6 longitudinally slides 10 of the axially extending groove, the security sleeve 11 about the locking pieces 6. The sleeve 11 is fixed to the ring 12 and via a latch connection and a axiäl extending wedge.

Das unterschiedliche Drehmoment und die Drehung des Meißels wird durch den eRiptischen Querschnitt 2 des Zapfens A und die elliptische Muffe B übertragen-, während die axialeu $pwmungsbea:aspruchungen durch die Fläche* n 8 und- 9 übertragen werden. Auf diese Weise werden die äußeren Beanspruchungen, Drehmoment und axiale Beanspruchungen getrennt aufgenommen, und zwar durch getrennte Teile.The different torque and the rotation of the chisel is transmitted through the eRiptical cross-section 2 of the pin A and the elliptical sleeve B, while the axial loads are transmitted through the surfaces 8 and 9 . In this way, the external stresses, torque and axial stresses are absorbed separately by separate parts.

Das Auseinandernehmen der Verbindung erfolgt umgekehrt. Durch Herausziehen des Befestigungskeiles der Sicherheitsmuffe 1:1 kann diese infolge ihres Eigengewichts längs der Nut XO auf die untere Schulter sich abwärts bewegen, wodurch die Sperrteile 6 freigelegt werden.The connection is dismantled in reverse. By pulling out the fastening wedge of the safety sleeve 1: 1, it can move downwards on the lower shoulder due to its own weight along the groove XO, whereby the locking parts 6 are exposed.

Die Sperrteile werden selbsttätig durch das magnetische Feld einer $pezialvorri ung entfßrat. ght Sie können auch von Hand entfernt werden, und zwar durch zwei in ihnen angebrachte Bojirungen. Die elliptisch-zylindrische Verbindung gemäß der F ,rfiiadung bietet folgende Vortelle# 1. Wegfall der Schraubverbindungen des Bohrstranges, an denen sich die Beanspruchungen meist konzentrieren, wodurch häufig Fehler an den mit Gewinde versehenen Teilen auftreten.The locking parts are automatically removed by the magnetic field of a special supply. ght They can also be removed by hand, by means of two mountings made in them. The elliptical-cylindrical compound according to the F, rfiiadung offers Vortelle # 1 elimination of the screw of the drill string at which the stresses tend to focus, often leaving error to the threaded parts occur.

2. Es wird die Anwendung einer Drehung des Meißels links herum und rechts herum beim Bohren möglich, wodurch der Bohrfortschritt gesteigert wird.2. It will be applying a turn of the chisel counterclockwise and possible clockwise when drilling, which increases drilling progress.

3. Die Benutzung einer großen Anzahl Meßinstrumente zum Prüfen des sonst üblichen Gewindes kommt in Wegfall. 3. The use of a large number of measuring instruments for testing the otherwise customary thread is eliminated.

4. Werkzeuge und Vorrichtungen, die zum Zusammensetzen oder Auseinandernehmen der Bohrgestängeverbindungen erforderlich sind, fallen weg.4. Tools and devices that can be assembled or disassembled the drill pipe connections are required, are omitted.

5. Das Zusammensetzen eines Bohrstranges wird erleichtert und die notwendige Zeit für diese Arbeitsgänge herabgesetzt, 6. Es ist keine komplizierte automatIslerende Ausetzen und Ause rüstung zum Zusanimens inandprnehmen notwendig, da die, Verbindung keine, spezie en Schraubvorgängo erfordert, 7. Die Anwendung einies Bohrprogramms, welches eine vorausbestimmte, Links- und Rechtsdrehung des gleichen Meißels vorsieht, ermöglicht eine gleichmäßige Abnutzung der Meißelteile. 5. The assembling of a drill string is made easier and the time required for these operations is reduced, 6. There is no need for complex, automated assembly and equipment for assembling, since the connection does not require any special screwing operations, 7. The application of a drilling program , which provides for a predetermined left and right rotation of the same chisel, enables even wear of the chisel parts.

8. Die elliptisch-zylindrische Verbindung kann außerdem bei Steigrohren Anwendung finden. g. Die Anwendung der Verbindung ermöglicht die rasche Verbindung von Zementierleitungen zu den Rohren in dem Bohrloch während der Zementierarbeit. 8. The elliptical-cylindrical connection can also be used for risers. G. The use of the joint enables cementing lines to be quickly connected to the pipes in the wellbore during the cementing operation.

Claims

Patent claim: Unthreaded joint of drill pipe having a box and pin member, g e k P, nnzeich -NET d urch a journal part (A) having an elliptical section (2), a female part (B) having an elliptical inner bore and locking parts (6) for connecting the nested socket and spigot trays. 111 publications considered: Deutsche Auslegesehrift No. 1 U6 167; French patent specification No. 1 048 762.