DE1583843B1

DE1583843B1 - Bohrstrangwerkzeug fuer Tiefbohrloecher

Info

Publication number: DE1583843B1
Application number: DE19681583843
Authority: DE
Inventors: Tschirky John Edward; Garrison Erskine Pope
Original assignee: Smith International Inc
Current assignee: Smith International Inc
Priority date: 1967-12-12
Filing date: 1968-02-21
Publication date: 1971-12-23
Also published as: GB1210862A; FR1559309A; US3456746A

Description

1 2

Die Erfindung betrifft ein Bohrstrang-Werk- F i g. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht von

zeug für Tiefbohrlöcher mit zwischen Werkzeug- Linie 2-2 in Fig. 1.

gehäuse und Bohrstrang angeordneten Axial- und In den Zeichnungen ist der untere Abschnitt 4 Radiallagern in Form von Manschetten, welche eines herkömmlichen Bohrstranges für Tiefbohrlöcher Durchlässe für die Bohrspülung aufweisen, und einer 5 dargestellt. Auf den Abschnitt 4 aufgeschraubt eraxialen Zentralbohrung. streckt sich ein Werkzeuggehäuse 6 nach unten. An

Es sind Bohrstrang-Werkzeuge, insbesondere zur der Unterseite des Werkzeuggehäuses 6 ist ein GeVerwendung in großen Teufen bekannt, bei welchen häuseabschnitt 8 aufgeschraubt, welcher weiter nach mit Bohrungen ausgestattete Axiallager verwendet unten führt. Das Werkzeuggehäuse 6 und der Gewerden. Durch diese Axiallager wird in Längsrich- io häuseabschnitt 8 stellen die unteren Abschnitte des tung und entlang des Bohrstranges Bohrspülung hin- Bohrstrang-Werkzeugs dar. In den Abschnitten des durchgeführt, so daß die Lager auf diese Weise ge- Werkzeuggehäuses ist ein sich drehender Bohrstrang schmiert und gekühlt werden. Nachdem die Sektionen vorgesehen, durch welchen sich eine axiale Zentralvon Bohrsträngen, insbesondere bei Bohrturbinen, in bohrung 12 erstreckt. Das obere Ende des Bohrerhöhtem Maße Radialbelastungen ausgesetzt sind, 15 stranges 10 ist in ein mit Gewinde versehenes Rewerden zur Aufnahme dieser Radialkräfte Radial- duzierstück 14 am unteren Ende eines Antriebslager eingesetzt. Durch diese Radiallager erstrecken körpers 16 eingeschraubt. Der Antriebskörper 16 sich Spülungsdurchlässe, um in der Anwendung auf selbst wird durch eine passende Antriebsvorrichtung, Axiallager vergleichbarer Weise eine Kühlung und beispielsweise durch eine Pumpe, angetrieben. Am eine Schmierung der Radiallager zu erzielen. Bei Tief- 20 oberen Ende des Bohrstranges 10 ist ein herkömmbohrungen, welche bis auf mehrere tausend Meter licher Verschluß 18 vorgesehen. In diesem Verschluß Tiefe angelegt werden, sind beträchtliche Drücke ent- befinden sich Öffnungen 20 für die Bohrspülung. Die lang des Bohrstranges zu bewältigen. Bei als bekannt Öffnungen 20 decken sich mit entsprechenden Öffanzusehenden Kanälen oder Durchlässen in Axial- nungen 22 im oberen Teil des Bohrstranges, so daß und Radiallagern war es deshalb bislang erforder- 25 die Bohrspülung durch den Abschnitt 4 in die axiale lieh, an der Erdoberfläche geeignete Steuerungen für Zentralbohrung und somit nach unten zum Meißel den Speisedruck der Bohrspülung zu installieren. Bei des Bohrstranges gelangen kann.
Anordnungen dieser Art ist also der Druck in den Der am unteren Ende des Bohrstranges befind-Durchlässen vom strömungsaufwärts liegenden Spül- liehe Bohrmeißel28 ist gemäß Fig. 1 der Zeichnundruck abhängig. 30 gen in das untere Ende 24 des Bohrstranges ein-

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorlie- geschraubt. Im Bohrmeißel befinden sich Auslaß-

genden Erfindung darin, bei einem Bohrstrang-Werk- kanäle 30 für die Bohrspülung. Die Kanäle führen

zeug für Tiefbohrlöcher der eingangs genannten Art in bekannter Weise nach unten in die Nähe der

die Radiallager in vorteilhafter Weise so auszubil- Schneidkanten (nicht dargestellt) des Bohrmeißels,

den, daß der Druck der Bohrspülung unabhängig von 35 Kugellagerlaufringe 42 und 44 führen einen Satz

der Bohrlochtiefe im wesentlichen konstant gehalten von Lagerkugeln 46 und stellen ein reibungsarmes

werden kann. Es soll auf diese Weise insbesondere Axialdrucklager dar. Der Laufring 42, also auch der

beim Turbinenbohren möglich sein, ohne kosten- Laufring 44, umgeben den Bohrstrang gemäß Fig. 1.

aufwendige Drucksteuerungen arbeiten zu können. Der Kugellagerlaufring 42 folgt dabei dem Radius an

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird da- 40 der Oberseite des Bohrstrangendes. Gemäß Darsteldurch gelöst, daß die in den Radiallagermanschetten lung ist der Kugellagerlaufring 42 mit dem Bohrbefindlichen Spülungsdurchlässe eine solche Quer- strang 10 kraftschlüssig verbunden, so daß er sich zuschnittsfläche aufweisen, daß sie 3 bis 2O°/o der sammen mit dem Bohrstrang bei Inbetriebnahme Durchflußmenge der axialen Zentralbohrung auf- dreht,
nehmen. 45 .Der Kugellagerlaufring 44 ist im Abstand vom

Um eine vorteilhafte Verteilung der zur Kühlung Bohrstrang 10 angeordnet und mit Hilfe eines BoI- und Schmierung der Lager dienenden Flüssigkeit zu zens 52 am Gehäuseabschnitt 8 fixiert. Wenn sich der erzielen, ist das Bohrstrang-Werkzeug so ausgebildet, untere Kugellagerlaufring 42 mit dem Bohrstrang 10 daß die Spülungsdurchlässe aus Nuten bestehen, dreht, werden die Lagerkugeln 46 in Umdrehung verweiche im Abstand zueinander an der Innenseite der 50 setzt; sie stützen sich dabei am unteren Laufring ab aus Kunststoff bestehenden, den Bohrstrang umgeben- und verteilen gleichförmig die axial wirkenden Kräfte, den Radiallagermanschette angeordnet sind. Oberhalb des Drucklagers befindet sich das Radial-

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung lager 53 erfindungsgemäßer Ausgestaltung. Das durch Verwendung von Spülungsdurchlässen, deren Radiallager besteht aus einer Messingbüchse 56, Durchflußmenge 3 bis 20 % der Durchflußmenge der 55 innerhalb welcher sich eine aus Gummi oder entaxialen Zentralbohrung beträgt, ist darin zu sehen, sprechendem Material gefertigte Radiallagermandaß in einfacher Weise eine Strömungssteuerung der schette 54 befindet. In Längsrichtung der Radiallager-Bohrspülung gebildet wurde. Mit Hilfe der beschriebe- manschette 54 erstrecken sich Spülungsdurchlässe 60. nen Anordnung ist es möglich, einen im wesentlichen Über die Spülungsdurchlässe 60 wird das Bohr- bzw. konstanten Schmiermittel- bzw. Bohrspülungsdruck 60 Spülmittel dem unterhalb des Radiallagers befindzu erzielen, welcher jeweils an den unterhalb der liehen Axialdrucklager zugeführt. Um ohne Verwen-Radiallager befindlichen Axiallagern angelegt wird. dung an der Erdoberfläche befindlicher, kosten-

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs- aufwendiger Drucksteuerungen den Spülungsdruck

beispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung er- unabhängig von der Bohrlochtiefe konstant zu halten,

läutert. 65 weisen die in den Radiallagermanschetten befind-

F i g. 1 ist eine Längs-Schnittansicht durch ein liehen Durchlässe eine solche Querschnittsfläche auf,

Bohrstrang-Werkzeug erfindungsgemäßer Ausgestal- daß sie 3 bis 20 % der Durchflußmenge der axialen

tung; Zentralbohrung 12 aufnehmen. Nach einer vorteil-

haften Ausgestaltung sind dabei die Spülungsdurchlässe 60 gemäß F i g. 2 der Zeichnungen an der Innenseite der Radiallagermanschette 54 im Abstand zueinander angeordnet und grenzen an den Bohrstrang 10 an. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es zweckmäßig, die Durchlässe als in die Manschetteninnenseite eingefräste Nuten auszubilden.

Wie sich aus F i g. I der Zeichnungen ergibt, ist oberhalb des Radiallagers ein weiteres Axialdrucklager angeordnet. Dieses ist in Aufbau- und Wirkungsweise dem bereits beschriebenen Axialdrucklager vergleichbar. Zur Übertragung der am Bohrstrang wirkenden Kräfte und zur Abstützung derselben, insbesondere beim Anheben des Werkzeuges, sind Muttern 72 und 74 oberhalb des erwähnten Axialdrucklagers gegenseitig verschraubt. Über diesem Drucklager schließt sich ein weiteres Radiallager, das Radiallager 78 an. Das Radiallager 78 ist mit Spülungsdurchlässen 80 versehen, welche den Spülungsdurchlässen 60 des erstbeschriebenen Radiallagers entsprechen.

Bohrspülung, welche mit Hilfe von Pumpen durch das Gehäuse nach unten gefördert wird, strömt zu einem großen Teil durch die Öffnungen 20 und 22 in die axiale Zentralbohrung 12 des Bohrstranges ein. Ein kleiner Volumenteil, vorteilhafterweise 3 bis 20% der Durchflußmenge der axialen Zentralbohrung, strömt von der Außenseite des in Fig. 1 dargestellten Verschlusses 18 nach unten und gelangt in die Spülungsdurchlässe 80. Nach Verlassen des Radiallagers 78 gelangt die Spülung in das darunter befindliche Radialdrucklager und von diesem in das darunter befindliche Radiallager 53. Von dort wird das Spülungsmittel schließlich dem bezüglich des Werkzeuges nächsten Axialdrucklager zugeführt.

Durch geeignete Bemessung des Querschnittes und der Anzahl der Spülungsdurchlässe 80 des Radiallagers 78 und der Spülungsdurchlässe 60 des Radiallagers 53 wird sichergestellt, daß die Spülungsdurchlässe eine solche Querschnittsfläche aufweisen, daß sie 3 bis 2O°/o der Durchflußmenge der axialen Zentralbohrung 12 aufnehmen. Es ist somit möglich, unabhängig von der Bohrlochtiefe, welche bisweilen mehrere tausend Meter betragen kann, einen konstanten Druck der Spülung beizubehalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrstrangwerkzeug für Tiefbohrlöcher mit zwischen Werkzeuggehäuse und Bohrstrang angeordneten Axial- und Radiallagern in Form von Manschetten, welche Durchlässe für die Bohrspülung aufweisen, und einer axialen Zentralbohrung, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Radiallagermanschetten (54) befindlichen Spülungsdurchlässe (60) eine solche Querschnittsfläche aufweisen, daß sie 3 bis 20 % der Durchflußmenge der axialen Zentralbohrung (12) aufnehmen.

2. Bohrstrangwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülungsdurchlässe (60) aus Nuten bestehen, welche im Abstand zueinander an der Innenseite der aus Kunststoff bestehenden, den Bohrstrang umgebenden Radiallagermanschette (54) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen GOPY