DE1220358B - Stossdaempfer zur Verringerung des Verschleisses von Rollenmeisseln beim Tiefbohren mit Bohrturbinen - Google Patents

Stossdaempfer zur Verringerung des Verschleisses von Rollenmeisseln beim Tiefbohren mit Bohrturbinen

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DE1220358B
DE1220358B DEE26024A DEE0026024A DE1220358B DE 1220358 B DE1220358 B DE 1220358B DE E26024 A DEE26024 A DE E26024A DE E0026024 A DEE0026024 A DE E0026024A DE 1220358 B DE1220358 B DE 1220358B
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DE
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drilling
wear
tear
turbines
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DEE26024A
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Dipl-Ing Adam Elmer
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/04Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/07Telescoping joints for varying drill string lengths; Shock absorbers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

  • Stoßdämpfer zur Verringerung des Verschleißes von Rollenmeißeln beim Tiefbohren mit Bohrturbinen Der hohe Meißelverschleiß beim Turbinenbohren schränkt die Wirtschaftlichkeit dieses Bohrverfahrens ein. Er ist eine Begleiterscheinung des Turbinenbohrens seit Einführung dieses Bohrverfahrens. An seiner Verringerung wird seit Jahrzehnten gearbeitet, und wenn die erzielten Ergebnisse in dieser Richtung noch unbefriedigend sind, so mag dies wohl daran liegen, daß man sich zu sehr von den sichtbaren Ergebnissen leiten ließ und versäumt hatte, die verborgenen Kräfte zu analysieren, die zum überhohen Meißelverschleiß führen.
  • Auf der Suche nach diesen Kräften stößt man auf eine Eigenart der Rollenmeißel: Die Rollen wälzen sich beim Bohren nicht auf glatten Mantelflächen ab, sondern auf den Schneiden der Zähne. Jeder Übergang von einem auf den anderen Zahn bewegt den Meißel auf und ab, besonders wenn das Gebirge hart ist.
  • B i 1 d 1 zeigt einen Bohrmeißel und B i 1 d 2 den Schnitt durch einen Zähnekranz; h bezeichnet.die Höhe des Auf- und Abstieges des Meißels.
  • Die Aufundabbewegungen der Rollen heben und senken den Bohrmeißel samt Turbine und Gestänge. Dabei entstehen Massenkräfte, die ungeachtet der geringen Steig- und Fallhöhenh sehr groß werden können. Die dynamische Grundgleichung (Kraft = Masse mal Beschleunigung) gibt die Formel zu ihrer Berechnung. In dieser Gleichung ist keine Weglänge enthalten, ein Zeichen dafür, daß die Kraft von den Steig- und Fallhöhen unabhängig ist. Nur das Gewicht der zu bewegenden MasseM und die Stärke der Beschleunigung ist für die Kraft K bestimmend.
  • Da das Bohrgestänge mit der Turbine und dem Meißel eine feste Einheit bildet, ist das hier in Betracht kommende Massengewicht M sehr groß, in der Regel viel größer als die auf dem Drillometer angezeigte axiale Druckbelastung.
  • Die Beschleunigung resultiert aus dem Rollen der Zähne auf der Bohrlochsohle. Sie ist offensichtlich drehzahlabhängig. Je höher die Drehzahl des Meißels, um so größer die Beschleunigung. Sie muß daher beim hochtourigen Turbinenbohren größer sein als beim Rotarybohren, das mit niedrigeren Drehzahlen arbeitet. So muß auch die Kraft K beim Turbinenbohren größer sein. Da wegen der wesentlich höheren Drehzahlen beim Turbinenbohren die Stöße von der Bohrlochsohle her viel stärker als beim Rotarybohren sind, genügen weniger Stöße, um einen Ermüdungsbruch herbeizuführen, als beim Rotarybohren, so daß der Meißel bei einer geringen Bohrtiefe gewechselt werden muß.
  • Um zu einer größeren Bohrtiefe zu gelangen, müßten beim Turbinenbohren die Reaktionsstöße von der Bohrlochsohle her gemildert werden. Dafür könnte man dann die auf dem Drillometer sichtbare axiale Druckbelastung vergrößern. Diese wirkt statisch, sie ist für die Brüche der Meißel weit weniger verantwortlich als die dynamischen Reaktionsstöße von der Bohrlochsohle her, die das Material ermüden und zu Ermüdungsbrüchen führen. In bezug auf Bohrfortschritt hat aber die statische Axialbelastung dieselbe Wirkung wie die dynamischen Reaktionsstöße: Ihre Vergrößerung erhöht erfahrungsgemäß den Bohrfortschritt. Stoßkräfte werden im allgemeinen durch Federungen abgeschwächt.
  • . Zu B i 1 d 3 und 4 ist eine Federung für Bohrmeißei dargestellt. Sie wird in das Bohrgestänge eingefügt, vorzugsweise zwischen Meißel und Bohrturbine oder zwischen Meißel und Schwerstangen. Ein ähnlich federndes Zwischenstück wurde durch die deutsche Patentschrift 631398 schon im Jahre 1935 bekannt. Jedoch wurde diese Federung nicht erdacht, um den Meißelvenchleiß zu verringern, sondern um die Ab- weichung des Bohrloches aus der Vertikalen zu verkleinern. Man bohrte zu jener Zeit noch vorwiegend mit Blattmeißeln und war davon ausgegangen, daß die Stöße, welche beim Nachlassen des Bohrgestänges von Hand entstanden, das Abweichen von der Vertikale verursachten. Mit der Einfügung eines federnden Elementes zwischen dem Bohrmeißel und den Schwerstangen wollte man die Stöße des Nachlassens der Axiallast mildern, um somit ein lotrechteres Bohrloch zu erhalten. Es liegt in der Natur der Sache, daß diese Federung nicht für Rollenmeißel, sondern ausschließlich für Blattmeißel bestimmt war.
  • Für eine Verwendung im Sinne der Verringerung des Verschleißes war diese bekannte Federung auch nicht geeignet. Bei den Belastungsstößen der Rollenmeiße15 hervorgerufen durch die Reaktion der Bohrlochsohle, handelt es sich um viel kleinere und heftigere Stoßbewegungen als beim Nachlassen der Axiallast und Bohren mit Blattmeißeln, Dafür sind aber die Reaktionsstöße, hervorgerufen durch die Rollenverzahnung, viel zahlreicher. Sie erfolgen auch viel schneller aufeinander. Es müssen deshalb Vorkehrungen getroffen werden, um die Reibung innerhalb der Federung soweit wie möglich auszuschalten. Eine Fett- oder Ölschmierung ist daher unerläßlich. Dies bedingt aber eine Abdichtung der Federung gegenüber der Spülung. Weiterhin ist es erforderlich, die Federung so auszubilden, daß sie schwingungsdämpfend wirkt, also in einer Stoßrichtung wenig Widerstand leistet, in der anderen aber um so mehr sich der Bewegung widersetzt.
  • Diese bekannte Federung erfüllt alle diese Forderungen nicht.
  • Weiterhin -ist eine Federung bekanntgeworden, die für Verwendung bei Bohrturbinen gedacht ist. Sie soll Konstruktionsteile der Turbine vor Vibrationen schützen, die durch die Zähne der Rollenmeißel verursacht werden, aber auch diese Federung erfüllt die genannten Forderungen nicht. Sie wirkt nur stoß-, aber nicht auch gleichzeitig schwingungsdämpfend. Eine Fett- oder Ölschmierung ist bei ihr nicht vorgesehen. Vielmehr liegen die sich gegenseitig reibenden Teile frei im Strom der Bohrspülung und sind den mitgeführten Verunreinigungen ausgesetzt. Die feinen Sand- und Lehmkörnchen der Bohrspülung können sich in den Spalten festsetzen. Sie wirken dann als Schmirgel und verursachen ein vorzeitiges Abnutzen der sich bewegenden Teile.
  • Mit der Federung nach den Merkmalen der vorliegenden Erfindung werden die eben geschilderten Mängel behoben und die für einen störungsfreien Bohrbetrieb erforderlichen Maßnahmen getroffen.
  • B i 1 d 3 zeigt die Rollenmeißelfederung im Schnitt; B i 1 d 4 veranschaulicht das Prinzip der Stoßdämpfung.
  • Die Federung besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse 1 und 2, das den Stößel 3 und das Federpaket 4 umschließt. Letzteres ist aus Tellerfedern zusammengesetzt, deren Federungscharakteristiken so abgestuft sind, daß für einen großen Bereich von Belastungsänderungen günstige Federwege entstehen. Die Vorspannung der Federung wird mittels der Schraubenmuttern 5 und 6 der voraussichtlichen. axialen Drucklast angepaßt. Die Muttern sind durch Blecheinlage 6 gesichert. Im Federraum 8 befindet sich ein Schmiermittel. Zur Abdichtung gegenüber der Bohrspülung dienen die Dichtungsringe 9 und 10 sowie 9' und 10'. Um Rostbildung zu verhindern, sind die Dichtungsgleitflächen hart verchromt.
  • Das Drehmoment wird durch eine Verzahnungskupplung übertragen. Die Gehäusehülse 1 trägt einen innenverzahnten Zahnkranz 12, der Stößel 3 die zu ihr passende Verzahnung 13. Diese ist bedeutend länger als der Zahnkranz 12 hoch ist, damit sich je nach Belastung des Federpaketes der Stößel 3 in der Gehäusehülse 1 verschieben läßt, ohne den Eingriff der Zähne zu verlieren. Unabhängig von dieser Verschiebung, die von der axialen Drucklast abhängt, werden die Belastungsstöße, die von der Bohrlochsohle ausgehen, durch die Tellerfedern gemildert. Da gleichzeitig auch das Drehmoment mitwirkt, entstünde bei einer normalen Geradeverzahnung Reibung zwischen den Zahnflanken. Diese würde die feinen Stoßbewegungen behindern. Wenn aber die Verzahnung schräg ausgeführt wird, ist es möglich, die Berührung der Flanken so zu führen, daß die Reibung nur in einer Bewegungsrichtung des Stößels wirksam wird * So wird z. B. nach B i 1 d 4 bei einer Rotation des Meißels in Pfeilrichtung die Bewegung des Stößels von unten nach oben keine Reibung zur Folge haben, denn die Flankenberührung lockert sich dabei, in Richtung nach unten aber um so mehr Reibung erzeugen, denn da gleiten die Flanken aufeinander. Dadurch wird die Bewegung nach unten verlangsamt und ein Teil der Stoßenergie verbraucht. Die Schrägverzahnung dient somit unter Einwirkung der Rotation und der Feder 4 als Stoßdämpfer. Durch Wahl des Schrägungs, winkels kann die stoßdämpfende Wirkung größer oder kleiner vorbestimmt werden. Wesentlich dabei ist, daß auch das Flankenspiel der Zähne so bemessen ist, daß die Reaktionsstöße der Bohrlochsohle in Richtung nach oben nicht behindert werden.

Claims (2)

  1. Patentanspräche: 1. Stoßdämpfer zurVerringerung desVerschleißes von Rollenmeißeln beim Tiefbohren mit Bohrturbinen mit einem zwischen Meißel und Bohrturbine eingefügten federnden Gestängestück, d adurch gekennzeichnet, daß im federnden Gestängestück das Drehmoment über eine schrägverzahnte Kupplung (12, 13) auf den Bohrmeißel übertragbar ist.
  2. 2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum(8),in dem die Feder (4) und die Kupplung (12, 13) untergebracht sind, ein Schmiermittel enthält und gegen das Eindringen der Bohrspülung durch Dichtungsringe (9, 10, 9', lO') gesichert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1265 344.
DEE26024A 1963-12-13 1963-12-13 Stossdaempfer zur Verringerung des Verschleisses von Rollenmeisseln beim Tiefbohren mit Bohrturbinen Pending DE1220358B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0461311A2 (de) * 1990-06-12 1991-12-18 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Zylindrisches teleskopisches Antriebsgestänge

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1265344A (fr) * 1960-05-20 1961-06-30 Neyrpic Ets Perfectionnement aux accouplements pour turbines de forage

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1265344A (fr) * 1960-05-20 1961-06-30 Neyrpic Ets Perfectionnement aux accouplements pour turbines de forage

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0461311A2 (de) * 1990-06-12 1991-12-18 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Zylindrisches teleskopisches Antriebsgestänge
EP0461311A3 (en) * 1990-06-12 1992-07-08 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Cylindrical telescopic kelly-bar apparatus
US5263899A (en) * 1990-06-12 1993-11-23 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Cylindrical telescopic kelly-bar apparatus
EP0798444A1 (de) * 1990-06-12 1997-10-01 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Zylindrisches,teleskopisches Antriebsgestänge

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