DE1433203C - Vorrichtung zum Einbringen von Mantelrohren in Bohrlöcher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einbringen von Mantelrohren in Bohrlöcher durch Formationen geringer Festigkeit unter Verwendung einer Bohrspülung zum Vortreiben des Bohrloches, mit einem Tragkopf für die Mantelrohre, der an dem zentralen Rohrstrang für die Zuleitung der Bohrspülung befestigt ist und an der Unterseite einen koaxialen konzentrischen Flansch aufweist, an welchem die Mantelrohre lösbar befestigt werden.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt, jedoch ist an ihren Tragköpfen eine lösbare Befestigung von Mantelrohren verschiedenen Durchmessers nicht möglich.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung für Formationen geringer Festigkeit zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die vorstehend erwähnte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tragkopf mit Abstand voneinander mehrere Flansche vorgesehen sind, daß sich an einem weiteren Flansch, welcher zwischen den Flanschen zum Einhängen der Mantelrohre und dem Rohrstrang für die Zuleitung der Bohrspülung angebracht ist, eine Kupplung befindet, welche eine Rolirhülsc für die Anbringung des Spülmeißels aufnimmt, und daß der Tragkopf axiale Bohrungen zum Ableiten der Bohrspülung aufweist.

Die Befestigungsmittel können aus Bolzen und Bohrungen in den Flanschen bzw. den oberen Enden der Mantelrohre berftehci, wobei die Bolzen in den Löchern aufgenommen werden können.

Die Erfindung schallt eine Vorrichtung, welche zum leichten EingrÜf mit einem rohrförmigen Mantel an einem Ende desselben konstruiert ist und eine zentrale nach unten verlaufende Leitung aufweist, die an einen Bohrstrang oder eine andere Leitung anbringbar ist, um das Werkzeug aufzuhängen und ein Sprilzströnnmgsmittel unter Druck einzuführen. Die Mittelleitung ist an ihrem unteren Ende auch so konstruiert, um einen Strang von gewichtigen Schwerstangen aufzunehmen, durch welche die Bohrflüssigkeit hindurchgehen kann. Da die Schwerstangen sich senkrecht nach unten erstrecken, üben sie die Funktion der Belastung des unteren Teiles der Baugruppe mit einem genügenden Gewicht aus, um das Mantelrohr zu veranlassen, einer wirklichen/ .senkrechten Bahn nach unten in das durch die Spritzwirkung geformte Bohrloch zu folgen.

Ferner trägt der untere Teil des Kopfes eine Kupplung für einen Bohrfliissigkeitsstrang, der mit der Scliwerstangenverbindiing koaxial und von wesentlich größerem Durchmesser als die Schwerstangen ist. Diese Strang ist, wenn er am Kopf befestigt ist, so angeordnet, daß er sich nach unten zu einer Stelle in der Nähe des unteren Endes des Mantelrohres erstreckt, wo er vorzugsweise in einer Strahldüse oder einem Siralilschiih endet.

Daher bildet der ringförmige Zwischenraum zwischen der Bohrlliissiykcitszuleitung und dem Mantelrohr einen wahlweise beschränkten unimterbrocheneu ringförmigen Zwischenraum, durch welchen der Rückstrom, nämlich die abströmende Bohrflüssigkeit und das Bohrklein, Hießt. Ferner vermeidet die Beschränkung des Rückstroniquersclmitts auf den ringförmigen Zwischenraum das Auswaschen oder die iihermiUiiyc Vergrößerung des Bohrloches. Es sind geeiüiicle ÜN'iumgcn in dem Werkzeug über diesem ringförmigen Kaum vorgesehen, um zu gestatten, daß das Bohrklein und die Formationstrümmer, nach aufwärts abströmen, wenn sich der Mantel nach abwärts in die Formation bewegt.

Das vorliegende Werkzeug' ist außerdem so konstruiert, daß es wahlweise mit Mantelrohren verschiedenen Durchmessers in Eingriff'treten kann,, in dem radial im Abstand angeordnete lösbare Aufhängemittel vorgesehen sind, die mit dem axialen Ende von verschieden großen Mantelrohren verriegelt werden können. Auf diese V/eise ist ein einziges Werkzeug geeignet, sich Mantelrohren von vorgewählter Abmessung anzupassen und das Bohren mit ihnen zu bewirken. Es hat dazu den besonderen Vorteil des Eintreibens ausgemantelter Bohrlöcher in relativ unbefestigte unterseeische Ablagerungen, wo das Gestein leicht durch hydraulische Wirkung weggespült werden und danach in die umgebende Wassermasse abgeladen werden kann. Nachdem das Mantelrohr auf die gewünschte Tiefe gespritzt worden ist, kann das Werkzeug aus dem Mantelrohr entfernt werden, um das Herausziehen, des Bohrstranges und der Schwerstangen zur_Wiederverwendung in nachfolgenden Operationen zu (f gestatten. . * .. '

Die Erfindung wird unter Bezugnahme, auf die Zeichnung verständlicher. Es zeigt

Fig. I eine senkrechte Schnittansicht durch eine Bohrvorrichtung gemäß der Erfindung,

■Fig. 2 eine Einzelschnittansiclit nach Linie 2-2 in Fig. I,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, welche die Bohrstange und den Spritzstrang zeigt, die vor der Befestigung in Nebeneinanderstellung angebracht sind.

Das Spritzwerkzeug enthält einen Tragkopf IO mit einer zentralen rohrförmigen Leitung, die durch einen Nippel oder eine verhältnismäßig kurze Länge von Bohrrohr 12 gebildet ist, in der Technik als »Unterteil« bezeichnet, welches durch die Bohrung 16 einer kreisförmigen Scheibe 14 verläuft und an dieser fest angeschweißt ist. Anschlußplatten oder Konsolen 18, die an dem Rohrunterteil 12-und an der Platte 14 angeschweißt sind, versteifen und stabilisieren die Konstruktion. /

Der kreisförmige Umfang des Kopfes oder der i Platte 14 ist mit einem zylindrisch nach unten vorstehenden Vorsprung oder Flansch 20 versehen. Im Abstand aufeinanderfolgend sind nach innen und radial zu dem Flansch 20 zusätzliche ringförmige Flansche 22 und 24 angeordnet, die dadurch zwei innere nach unten gekehrte ringförmige Vertiefungen oder Hülsen für die Aufnahme von rohrförmigen Bohrlochmänteln von verschiedenen Größen bilden. Zum Beispiel nimmt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, die innere, ringförmige, durch die Flansche 22 und 24 gebildete Vertiefung ein Mantelrohr 26 von verhältnismäßig kleiner Größe auf, wohingegen ein Mantelrohr größerer Größe wahlweise in die äußere, ringförmige Vertiefung eingesetzt werden kann, wie es durch das Bezugs/eichen 28 und in gestrichelten Linien angedeutet ist.

Das Mittel zur lösbaren Verbindung des Mantelrohrendes mit dem Kopf 10 umfaßt Stifte 30, die : sich durch die Flansche 20, 22 und 2-1 an im Abstand angeordneten ringförmigen Stellen darum herum r erstrecken und durch sogenannte J- oder Bajonett- ν Schütze 32 in dem oberen Ende des Mantelrohres in Eingriff bringbar sind, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Claims (2)

Zur erhöhten Festigkeit kann ein einziger Stift durch die drei Flansche hindurchgehen. Radial dazwischenliegend zwischen dem Leitungsunterteil 12 und der Hülse 24 endet ein koaxial nach unten vorstehender Bund oder ein rohrförmiges Glied 34 in einer Anschluß-, Kupplungs- oder Klemmverbindung 36, die geeignet ist, einen Bohrflüssigkeitsstrang 38 aufzunehmen. In dem vorliegenden Beispiel ist das obere Ende des Stranges 38 vorzugsweise mit einem mit Gewinde versehenen Fitting 40 versehen, der mit dem Sperring oder der Mutter 42 des Anschlußstückes zusammenwirkt. Das untere Ende des Stranges 38 trägt einen Bohrschuh 44 oder irgendeine andere geeignete Form einer Düsenarmatur, die in zweckmäßiger Weise, wie bei 46, durchlocht ist, um Bohrflüssigkeit gegen die Formation zu richten und Lockergestein dadurch hydraulisch abzutragen sowie ein Loch zur Aufnahme des Mantelrohrs herzustellen. Es ist vorteilhaft, den Strang 38 an mehreren Stellen mit auf dem Umfang im Abstand angeordneten radialen Blättern oder Stegen 48 zu versehen, die so ) ι wirken, daß das Rohr in dem Mantelrohr zentral gehalten und koaxial stabilisiert wird. Im Betrieb werden das Bohrwerkzeug und der Tragkopf 10 von einem Bohrgerüst, vorzugsweise auf einem Bohrponton· oder einem anderen Fahrzeug, getragen. Dies kann in der vorliegenden Ausführung mittels des üblichen ,Bohrstranges 50 ausgeführt werden, der an dem Bohrturm mittels eines Bohrwirbels aufgehängt und gehoben und gesenkt werden kann, wobei Bohrflüssigkeit, wenn gewünscht, von Schlammpumpen zugeführt wird. Da der Bohrturm, die Hebezeugausrüstung, der Bohrwirbel u. dgl. allgemein bekannt sein, sind sie nicht dargestellt, und es ist klar, daß andere Mittel zum Tragen der Verbindung und zur Versorgung mit komprimierter Bohrflüssigkeit gebraucht werden können. Im Betrieb an einem küstenfernen Ort wird das Mantelrohr 26 zusammengesetzt und von dem Ponton unter dem Bohrturm aufgehängt. Der Bohrflüssigkcitsstrang 38 wird danach zusammengesetzt und \ \ in das Mantelrohr geführt, wo er durch Keile an der ^t Spitze des Mantelrohres aufgehängt ist. Der Bohrstrang 52 wird in ähnlicher Weise zusammengesetzt, liegt im Innern des Stranges 38 und ist in gleicher Weise durch die Keile am oberen Ende des Stranges 38 gehallen. Der Werkzeugkopf 10 wird dann durch den Bohrturm in Eingriff mit dem Bohrstrang 52 abgesenkt. Dann werden die Keile zeitweilig entfernt und der Strang 38 mittels der Sperrmutter 42 des Anschlußstückes 36 eingehängt. Darauf wird, nachdem die Keile erneut entfernt . sind, der Kopf 10 weiter gesenkt, bis seine Flansche das obere Ende des Mantelrohres 26 umfassen, wobei sich die Stifte in die J-Schlhze 32 an dem Mantelrohr 26 erstrecken. Durch eine leichte, vorzugsweise Uhrzeigergegen-' drehbewegung des Kopfes 10 wird die gegenseitige Verriegelung ausgeführt, und der ganze Zusammenbau kann als Einheit angehoben und gesenkt werden. Es ist zu bemerken, daß es, um den Zusammenbau der Verbindung in der beschriebenen. Weise /u ermöglichen, angebracht ist, daß der Unterteil oder die Leitung 12 sich nach unten unter die Kupplung oder das Anschlußstück 36 über eine genügende Länge erstreckt, um zu gestatten, daß es fest durch Schlüssel oder 'Zangenwerkzeuge zusammengesetzt werden kann. In ähnlicher Weise ist es angebracht, die Kupplung 36 aus dem gleichen Grunde eine wesentliche Strecke unter den Mantelbefestigungsflanschen anzubringen. Beim Gebrauch werden das Bohrrohr 50 und die Bohrhülse 52 mit dem Hpchdruckstrom einer Bohrflüssigkeit, z. B. Seewasser, mittels der Druckpumpen und dem vorerwähnten Bohrwirbel gespeist und senkrecht auf den Boden gesenkt, wo die Druckstrahlen aus den Düsen 46 die Bodenformation abtragen. Wenn das Mantelrohr 26 in das so hergestellte Bohrloch eintritt, ist ersichtlich, daß der ausströmende Wasserstrom mit dem Bohrklein zum wesentlichen Teil durch den ringförmigen Raum zwischen dem Strang 38 und dem Mantelrohr 26 nach aufwärts strömt. Öffnungen 53 von wesentlichem Durchmesser in der oberen Fläche oder dem Steg 14 des Kopfes 10 ermöglichen dieses Abströmen in einem genügenden Ausmaß, um das Absetzen der größeren TeiU chen zu verhindern, so daß diese ununterbrochen in die umgebende Wassermasse abgegeben w,erden. Es ist aus dem Vorhergehenden ersichtlich, daß die obere Fläche 14 des Werkzeuges oder Kopfes 10 die Form einer Sternkonstruktion haben kann, um große Austrittsflächen für den fließenden Wasserstrom zu ermöglichen. Wenn die Verbindung auf die gewünschte Tiefe in der unterseeischen Formation gebracht worden ist, kann der Kopf 10 leicht durch Nachlassen des Ziigwerkes und Drehen des Bohrstranges 50 in Uhrzeigerrichtung gelöst werden, um die Stifte 30 aus den J-Schlitzen zu lösen, wonach das Werk/eng frei angehoben werden kann, jedoch das Mantelrohr 26 in Stellung beläßt. Das Bohren an einer neuen Stelle kann unmittelbar nach Aufnahme eines neuen Mantelstranges fortgesetzt werden, wobei dann wie vorher verfahren wird. Vorzugsweise ist der Bohrschuh 44 an dem unteren Ende des Mantelrohres 26 oder sogar etwas darüber angeordnet. In jedem Falle vermeidet die Einstellung desselben in der Nähe des Endes des Mantelrohres 26 die Zirkulation von Bohrflüssigkeit außerhalb des Mantelrohres 26 und eine sich ergebende übermäßige Vergrößerung des Bohrloches. Patentartsprüche:

1. Vorrichtung zum Einbringen von Mantelrohren in Bohrlöcher durch Formationen geringer Festigkeit unter Verwendung einer Bohrspülung zum Vortreiben des Bohrloches, mit einem Tragkopf für die Mantelrohre, der an dem zentralen Rohrstrang für die Zuleitung der Bohrspülung befestigt ist und an der Unterseite einen koaxialen konzentrischen Flansch aufweist, an welchem die Mantelrohre lösbar befestigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tragkopf (10) mit Abstand voneinander mehrere Flansche (20,22, 24) vorgesehen sind, daß sich an einem weiteren Flansch (34), welcher zwischen den Flanschen (20, 22, 24) zum Einhängen der Mantelrohre (26) und dem Rohrstrang (12, 50) für die Zuleitung der Bohrspülung angebracht ist,

cine Kupplung (36) befindet, welche eine Rolirhiilse (38) für die Anbringung des Spülmeißels (44) aufnimmt, und daß der Tragkopf (10) axiale Bohrungen (53) zum Ableiten der Bohrspülung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelrohre (26) an den Flanschen (20, 22, 24) mittels von diesen getragenen Bolzen (30) und Löcher (32) in den Mantelrohren (26) befestigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen