DE1904913A1 - Elbow part for directional drill rods - Google Patents
Elbow part for directional drill rodsInfo
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Description
R. 732R. 732
Augsburg, den 30. Januar I969Augsburg, January 30, 1969
Rolls-Royce Limited, Moor Lane, Derby, EnglandRolls-Royce Limited, Moor Lane, Derby, England
Kniestückteil für RichtbohrgestängeElbow part for directional drill rods
Die Erfindung betrifft Kniestückteile für Richtbohrgestänge, welche mit einer schräg verlaufenden, den Richtungswinkel bestimmenden Endstirnfläche versehen sind. The invention relates to elbow parts for directional drill rods which are provided with an inclined end face which determines the directional angle.
Beim Richtbohren kommt es darauf an, jeweils den Richtabschnitt des Bohrgestänges in Azimutrichtung mit Bezug auf einen Bohrkopf zu halten, welcher durch einen im Bohrloch befindlichen Antriebsmotor, beispielsweise durch eine Bohrturbine angetrieben wird.In directional drilling, it is important to use the directional section of the drill pipe in the azimuth direction To keep reference to a drill head, which is driven by a drive motor located in the borehole, for example is driven by a drilling turbine.
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Beim Turbinenbohren besteht das untere Ende des Bohrgestänges aus einer Anzahl von hohlen Gestängemuffen, die jeweils innerhalb des Bohrloches mit ihren Stirnseiten aneinander befestigt sind und durch deren Inneres die Bohrspülung von der Erdoberfläche aus eingepumpt wird. Die Bohrspülung gelangt durch die Antriebsturbine der Bohrturbinenanordnung hindurch und treibt auf diese Weise den Bohrkopf an. Sodann kehrt die Bohrspülung über einen ^ gewöhnlich im Querschnitt ringförmigen Strömungsweg zurIn turbine drilling, the lower end of the drill pipe consists of a number of hollow pipe sleeves, which are each attached to one another with their end faces within the borehole and through their interior the Drilling fluid is pumped in from the surface of the earth. The drilling fluid passes through the drive turbine of the Drilling turbine assembly through and drives the drill head in this way. The drilling fluid then sweeps over one ^ usually in cross-section annular flow path to
Erdoberfläche zurück, welcher zwischen den Außenwandungen der Gestängemuffen und der Innenwandung des Bohrloches gebildet ist.Earth's surface back, which is formed between the outer walls of the rod sockets and the inner wall of the borehole is.
Beim Richtbohren wird in das Bohrgestänge unmittelbar oberhalb der Bohrturbine ein Kniestückteil eingefügt, welches die Form einer Gestängemuffe hat, durch deren Inneres die Bohrspülung hindurchgepumpt wird und an deren einem Ende eine den Richtungswinkel bestimmende schräge Stirnfläche angebracht W ist, wodurch der Bohrer innerhalb der Azimutebene des den Bohrkopf enthaltenden Gestängeabschnittes nach einer Seite abgelenkt wird.In directional drilling, is inserted into the drill string immediately above the drilling turbine an elbow part which has the shape of a drill sleeve, the drilling fluid is pumped through the interior thereof and W is mounted on one end of a direction angle determining oblique end face, whereby the drill within the azimuth plane of the the drill head containing rod section is deflected to one side.
Das mit der abgeschrägten Stirnfläche versehene Ende des Kniestückteiles des Bohrgestänges wird allgemein alsThe end of the elbow portion of the drill string provided with the beveled face is commonly referred to as
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"Knie" bezeichnet. Das von diesem Knie abgelegene andere Ende des Kniestückteiles liegt mit einem bestimmten Oberflächenbereich an der Innenwandung des Bohrloches an. Dieser Bereich wird allgemein mit "Knieanlagefläche" bezeichnet. Das Kniestückteil erleidet also an der Bohrloch-Innenwandung eine Reaktionskraft und hat an der Knieanlagefläche an der Bohrlochinnenwandung einen Drehpunkt. Dadurch wird in der Azimutebene dieses Gestängeabschnittes auf den Bohrer ein Biegemoment ausgeübt, welches sich auf den Bohrkopf in Form einer seitlich in Bohrkopfrichtung wirkenden Kraft auswirkt."Knee". The other end of the knee section remote from this knee has a certain surface area on the inner wall of the borehole. This area is generally referred to as the "knee support surface". The knee piece So suffers a reaction force on the inner wall of the borehole and has on the knee contact surface on the inner wall of the borehole a fulcrum. As a result, a bending moment is applied to the drill in the azimuth plane of this rod section exerted, which acts on the drill head in the form of a force acting laterally in the drill head direction.
Beim Bohren von im Durchmesser kleinen Bohrlöchern, beispielsweise beim Bohren von Bohrlöchern mit einer lichten Weite von etwa 23 cm, sind das Kniestückteil und die Bohrturbine gewöhnlich im Durchmesser nicht sehr viel kleiner als der Bohrkopf; beispielsweise haben diese Teile darin einen Durchmesser von etwa 20 em."Wird jedoch der Bohrlochdurchmesser größer, so wird auch die Durchmesserdifferenz zwischen dem Durchmesser des Bohrkopfes und dem Durchmesser der Bohrturbine einerseits und dem Durchmesser des Kniestückteiles andererseits entsprechend größer.When drilling holes with a small diameter, for example when drilling holes with a clear Width of about 23 cm, the elbow section and the drilling turbine are usually not very much smaller than in diameter the drill head; for example, these parts therein have a diameter of about 20 em. "However, the borehole diameter larger, the difference in diameter between the diameter of the drill head and the diameter of the drilling turbine also becomes on the one hand and the diameter of the elbow part on the other hand correspondingly larger.
Beim Bohren von Bohrlöchern von einer lichten Weite von beispielsweise 30 cm haben die Bohrturbine und das Kniestückteil einen wesentlich kleineren Durchmesser als derWhen drilling boreholes with a clear width of, for example, 30 cm, the drilling turbine and that Elbow part has a much smaller diameter than that
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Bohrkopf; beispielsweise kann dieser kleinere Durchmesser etwa 20 cm betragen. Beträgt bei solchen Abmessungen der Kniestückteil-Winkel etwa 1° bis 3 * so rollt das Kniestückteil, wenn die Azimutrichtung durch entsprechende Drehung des oberen Stranges des Bohrgestänges geändert wird, mit der im wesentlichen zylindrischen Knieanlagefläche an der Innenwandung des Bohrloches ab. Da der Bohrkopf keine seitliche Bewegung ausführen kann und der Bohrer frei mit seiner Welle umlaufen kann, hat dieses Abrollen der Knieanlagefläcfce des Kniestückteiles an der Innenwandung des Bohrloches zur Folge, daß zwar der Bohrer innerhalb der gewünschten Azimutebene seitlich abgelenkt wird, doch wird gleichseitig der Bohrkopf das Bestreben haben, in entgegengesetzter Richtung abzuweichen. Wird das Bohr-Drehmoment geändert, so wird wiederum das Kniestückteil das Bestreben haben, in dem Maße, in welchem der Bohrgestängestrang tordiert bzw. in entgegengesetzter Richtung tordiert wird, an der Bohrlochinnenwandung abzurollen. Dadurch wird die Beherrschung der gewünschten Azimutrichtung der Bohrkopfbahn unsicher.Drill head; for example, this smaller diameter can be about 20 cm. With such dimensions, this is the elbow part angle about 1 ° to 3 * so the elbow part rolls when the azimuth direction by corresponding rotation of the upper Strand of the drill string is changed, with the substantially cylindrical knee contact surface on the inner wall of the borehole. Since the drill head cannot move sideways and the drill rotates freely with its shaft can, has this rolling of the knee contact surface of the knee part on the inner wall of the borehole with the result that the drill is laterally within the desired azimuth plane is deflected, but on the same side the drill head will tend to deviate in the opposite direction. It will If the drilling torque is changed, the elbow part will again have the tendency to the extent to which the drill string is twisted or twisted in the opposite direction to roll on the inner wall of the borehole. This will the control of the desired azimuth direction of the drill head path is uncertain.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, unter Verwendung von Kniestückteilen der eingangs dargelegten allgemeinen Bauart eine bessere Einhaltung der Azimutriehtung beim Richtbohren zu ermöglichen.The object is to be achieved by the invention, using elbow parts of the general type set out at the beginning Design a better compliance with the azimuth direction when To enable directional drilling.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kniestückteil-Körper einen in der Querebene bogenförmig verlaufenden, mindestens einen Teil der Knieanlagefläche des Kniestückteiles bildenden Oberflächenbereich und außerdem sich an die Innenfläche des Bohrloches anlegende, beiderseits der den Richtungswinkel des Kniestückteiles enthaltenden Ebene gelegene, ebenfalls in der Querebene bogenförmig verlaufende Führungs-Oberflächenbereiche aufweist, daß ferner die größte Breite des Kniestückteiles in Richtung senkrecht zu der den Richtungswinkel enthaltenden Ebene im wesentlichen gleich, jedoch kleiner als der Durchmesser des Bohrkopfes ist, mit welchem das Kniestückteil benutzt wird, und daß das Kniestückteil mit Mitteln zum Anschluß eines Bohrers an einem seiner Stirnenden versehen ist, welche bewirken, daß die Bohrermitte in der den Richtungswinkel enthaltenden Ebene, jedoch mit Bezug auf die Massenmittellinie des Kniestückteiles derart in Richtung auf dessen Knieanlagefläche hin versetzt liegt, daß der Mindestabstand der Bohrermitte von dieser Knieanlagefläche gleich dem Bohrerradius ist.This object is achieved according to the invention in that the elbow part body is curved in the transverse plane running, at least part of the knee contact surface of the Elbow part forming surface area and also resting on the inner surface of the borehole, on both sides of the plane containing the angle of direction of the elbow part located, also in the transverse plane arcuate guide surface areas that also the largest The width of the elbow part in the direction perpendicular to the plane containing the direction angle is essentially the same, however, is smaller than the diameter of the drill head with which the elbow part is used, and that the elbow part is provided with means for connecting a drill at one of its front ends, which cause the drill center in of the plane containing the direction angle, but with reference to the center line of mass of the elbow part in this way Is offset towards the knee contact surface that the minimum distance between the drill center and this knee contact surface is equal to the drill radius.
Ein auf diese Weise erfindungsgemäß ausgebildetes Kniestückteil wird das Bestreben haben, auf Grund der Anlage seiner Führungs-Oberflächenbereiche an der Innenvrandung des Bohrloches innerhalb des Bohrloches drehend zu gleiten und diese Wirkung wird dadurch noch verbessert, daß inAn elbow part constructed in this way according to the invention will endeavor due to the system its guide surface areas on the inner edge of the borehole to slide rotatingly within the borehole and this effect is further improved in that in
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Weiterbildung der Erfindung diese bogenförmig gekrümmten Führungs-Oberflächenbereiche des Kniestückteiles zusammen mit der ebenfalls bogenförmig gekrümmten Knieär^lageflache des ; Kniestückteiles eine gekrümmte Fläche bilden, deren Querprdfil einen zusammenhängenden Bogen bildet. · 'Further development of the invention, these curved guide surface areas of the knee part together with the likewise curved knee area of the ; Elbow part form a curved surface, the Querprdfil forms a continuous arch. · '
Das erfindungsgemäße Kniestückteil" wird in der Quer ebene so groß wie möglich ausgeführt, ohne daß jedoch der zur Rückführung der Bohrspülung dienende Ringkanal unzulässig stark gedrosselt wird. Dadurch wird außerdem erreicht, daß alle gegebenenfalls oberhalb des Kniestückteiles auftretenden Seitenschwingungen des Bohrgestängestranges, bevor sie auf den Bohrer selbst übertragen werden, zumindestens teilweise abgedämpft werden. ·The knee piece according to the invention "is made as large as possible in the transverse plane, but without the annular channel serving to return the drilling fluid inadmissibly strong is throttled. This also ensures that all possibly occurring above the elbow part Lateral vibrations of the drill string before they are transmitted to the drill itself, at least partially be dampened. ·
Ein Ende des erfindungsgemäßen Kniestückteiles, vorzugsweise das im Gebrauch obere Ende, kann zylindrisch ausgebildet sein und im Vergleich zu dem Knieanlageflächenbereich kleineren Radius haben, wodurch das Fangen des Kniestückteiles und lies W Bohrers im Bohrloch erleichtert wird. Dieser mit Bezug auf den Hauptkörper des Kniestückteiles im Durchmesser kleinere Endteil liegt vorzugsweise mit Bezug auf den Hauptkörper des Kniestückteiles exzentrisch, während die Mittelbohrung des Kniestückteiles konzentrisch zu diesem Endteil angeordnet ist.One end of the elbow portion of the present invention, preferably the upper end, in use, may be cylindrical and have in comparison to the knee contact surface area smaller radius, whereby the catching of the elbow part and lies W drill is facilitated in the borehole. This end part, which is smaller in diameter with respect to the main body of the elbow part, is preferably eccentric with respect to the main body of the elbow part, while the central bore of the elbow part is arranged concentrically to this end part.
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Daserfindungsgemäße Kniestückteil kann aus Stangenmaterial von nur geringfügig größerem Durchmesser als dem Bohriochdürchmesser hergestellt werden, in welchem Falle die von der Knieanlagefläche des Kniestückteiles abgewandte Seite des Kniestückteiles abmessungsmäßig kleiner ausgeführt wird, damit ein Strömungsweg für den Rückstrom der Bohrspülung freibleibt.The elbow part according to the invention can be made of rod material of only slightly larger diameter than the bore diameter, in which case the side facing away from the knee contact surface of the elbow part of the elbow part is made smaller in terms of dimensions, so that a flow path remains free for the backflow of the drilling fluid.
In Abwandlung dessen kann das erfindungsgemäße Kniestückteil aus Stangenmaterial hergestellt werden, welches im Durchmesser wesentlich kleiner als die lichte Weite des Bohrloches ist, so daß von vorneherein ein Rückstrom-3 für die Bohrspülung freibleibt. In diesem Falle muß dann dafür gesorgt werden, daß das Kniestückteil im Bereich der Knie-.anlagefläche einen größeren Krümmungsradius aufweist,In a modification of this, the elbow part according to the invention can be made of rod material, which is much smaller in diameter than the inside diameter of the Borehole is so that from the start a backflow 3 for the drilling fluid remains free. In this case, it must be ensured that the knee part is in the area of the knee has a larger radius of curvature,
: v Gemäß einer weiteren Abwandlung der Erfindung können die erfindungsgemäßen Führungs-Oberflächenbereiche an G-estängemuffen gebildet sein, welche an ein in üblicher Weise ausgebildetes Kniestückteil des Richtbohrgestänges angesetzt sind. V be formed According to another variant of the invention may guide surface areas of the invention to G-estängemuffen which are attached to a hole formed in a conventional manner elbow part of the Richtbohrgestänges.
Die Erfindung Xfird nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen in ihren Einzelheiten beispielsweiseThe invention will now be described with reference to the accompanying Drawings in their details, for example
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beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar: -described. The drawings show: -
Fig. 1 .-.-'. einen schematischen Aufriß einesFig. 1.-.- '. a schematic elevation of one
"- -. erfindungsgemäßen Kniestückteiles für Riehtbohrgestängej"- -. Elbow part according to the invention for Richtbohrgestängej
Fig. 2 einen Grundriß des in Fig. 1 dargestellten Kniestückteiles zusammen mit einem zugehörigen Bohrloch-.. : querschnitt,FIG. 2 is a plan view of that shown in FIG Elbow part together with an associated drill hole .. : cross-section,
Fig. 3 einen schematischen Grundriß einerFig. 3 is a schematic plan view of a
- abgewandelten Ausführungsform eines- Modified embodiment of a
erfindungsgemäßen KniestückteilessElbow parts according to the invention
Fig. 4 einen schematischen Grundriß einerFig. 4 is a schematic plan view of a
weiter abgewandelten Ausführungsform eines erfxndungsgemäßen Kniestück-" -teilesjfurther modified embodiment of a knee piece according to the invention "-teilesj
Fig. 5 ' einen schematischen Aufriß einerFig. 5 'is a schematic elevation of a
noch weiter abgewandelten Ausführungsform eines-erfindungsgemäßen Knie-.stückteiles undAn even further modified embodiment of a knee piece according to the invention and
Fig. 6 einen schematischen Grundriß desFig. 6 is a schematic plan view of the
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in Fig. 5 dargestellten erfindungsgemäßen Kniestückteiles. in Fig. 5 shown elbow part according to the invention.
,In den Fig. 1 und 2 ist ein Kniestückteil dargestellt, welches sich zur Verwendung beim Bohren eines Bohrloches einer lichten Weite von etwa 31 cm mittels eines Bohrwerkes von 20 cm Durchmesser eignet. Der Kniestückteil-Körper 1 hat im wesentlichen zylindrische Gestalt und weist an seinem einen Ende eine schräg verlaufende Stirnfläche 2 auf. Bei dem hier zu beschreibenden Ausführungsbeispiel ist das Kniestückteil aus Vollmaterial von ursprünglich 90 cm Länge und von etwa 26 cm Durchmesser hergestellt worden. Die Mittellinie des ursprünglichen Rohteils ist bei A angedeutet. Ein Bereich 3 der Oberfläche des Kniestückteil-Körpers 1 von einer unge-' fähren Länge von 30 cm besitzt mit Bezug auf die Mittellinie A einen Krümmungsradius von 13 cm. Ein Endteil 4 des Kniestückteiles, v/elcher zum Fangen desselben erforderlich ist, besitzt eine Länge von etwa 60 cm und einen mit Bezug auf die Mittellinie A kleineren Krümmungsradius von 10 cm. Außerdem weist das Kniestückteil eine auf die Mittellinie A zentrierte, das Kniestückteil auf seine ganze Länge durchsetzende Bohrung 5 mit einem Innendurchmesser -von etwa 8 cm auf. In einem von der schräg verlaufenden Stirnfläche abgelegenen Bereich 6 des Kniestückteiles ist die Knieanlagefläche gebildet. Dieser Bereich ist mit Bezug auf eine Mittellinie B mit einem Krümmungsradius von etwa 14 cm rundbearbeitet und, In Figs. 1 and 2, an elbow part is shown, which is suitable for use when drilling a borehole a clear width of about 31 cm using a boring machine with a diameter of 20 cm. The knee part body 1 has essentially cylindrical in shape and has an inclined end face 2 at one end. With this one The embodiment to be described is the elbow part made of solid material originally 90 cm long and approximately 26 cm in diameter. The center line of the original raw part is indicated at A. One area 3 the surface of the elbow part body 1 from an un- ' has a length of 30 cm with reference to the center line A. a radius of curvature of 13 cm. An end part 4 of the elbow part, The length of the hole required to catch it is approximately two feet and one with respect to the center line A smaller radius of curvature of 10 cm. Also has the elbow part is centered on the center line A and penetrates the elbow part over its entire length Hole 5 with an inner diameter of about 8 cm. In the knee contact surface is formed in an area 6 of the knee piece that is remote from the inclined end face. This area is machined round with reference to a center line B with a radius of curvature of approximately 14 cm
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entspricht folglich hinsichtlich seiner Oberflächenkrümmung im wesentlichen, dem Krümmungsradius des Bohrloches 7» ist jedoch mit Bezug'auf diesen kleiner. Die Mittellinie B ist. mit Bezug auf die Mittellinie A in Richtung der abgeschrägten Stirnfläche so versetzt, daß die das Profil der Fläche 6 und das Profil des Endteiles 4 bildenden Kreise an der Knieanlage f lächens eite des Kniestückteiles an der Stelle C eine gemeinsame Tangente haben. Die Massenmittellinie des größeren Teiles des Kniestückteil-Körpers 1 liegt also mit Bezug auf dessen Mittelbohrung und mit Bezug auf den zum Fangen des Kniestückteiles dienenden Teil 4 exzentrisch und gestattet infolgedessen eine stärkere Abweichung der Bohrerspitze. Dies wiederum macht es möglich, den Richtungswinkel des Kniestückteiles größer zu machen und dadurch wird wiederum die Beherrschung der jeweils gewünschten Richtungsabweichung sicherer.consequently corresponds essentially with regard to its surface curvature, but the radius of curvature of the borehole 7 ' is smaller with reference to this. The center line B is. offset with respect to the center line A in the direction of the beveled end face so that the circles forming the profile of the surface 6 and the profile of the end part 4 on the knee system f smile side of the knee part at point C have a common tangent. The center line of mass of the larger part of the elbow part body 1 is therefore eccentric with respect to its central bore and with respect to the part 4 serving to catch the elbow part and consequently allows a greater deviation of the drill tip. This in turn makes it possible to make the directional angle of the elbow part larger, and this in turn makes it more reliable to control the directional deviation desired in each case.
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Es versteht sich von selbst, daß Mittel vorgesehen sein müssen, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Kniestückteil einerseits an den Gestängemuffen und andererseits an der Bohrturbine angeschlossen werden kann. Diese Mittel haben gewöhnlich die Form von Schraubgewinden 8.It goes without saying that means must be provided by means of which the elbow part according to the invention can be connected on the one hand to the rod sleeves and on the other hand to the drilling turbine. Have these resources usually in the form of screw threads 8.
Wird bei Verwendung des erfindungsgemäßen Kniestückteiles die Azimutrichtung, d.h. die Richtung der Abweichung des : If, when using the elbow part according to the invention, the azimuth direction, ie the direction of the deviation of :
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Bohrers, geändert, so versucht das Kniestückteil zunächst ebenfalls, sich längs der Innenwandung des Bohrloches abzurollen. Dieses Abrollen wird jedoch dadurch verhindert, daß vorher schon die Flächenbereiche 7 der Oberfläche des Kniest ückteil-Körpers 1 an der Innenwandung des Bohrloches anliegen und folglich wird das Kniestückteil das Bestreben haben, sich gleitend mit Bezug auf das Bohrloch zu drehen., anstatt sich innerhalb desselben abzurollen. Trifft man Vorsorge, daß diese Flächenbereiche eine natürliche Fortsetzung des Krümmungsprofiles der Knieanlagefläche sind, so wird dieses Gleitbestreben noch erhöht und außerdem wird '.lCese£ Gleitbestreben um so größer sein, je mehr sich die größte Breite des Kniestückteiles s d»h„ der Abstand zwischen den beiden Flächeribereichen 7 auf einer senkrecht sur Abweichungsrichtungsebene liegenden Linie, dem Durchmesser des Bohrloches bzw, demjenigen des Bohrkopfes nähert.Bohrers, changed, the knee part also tries to roll along the inner wall of the borehole. This rolling is prevented by the fact that the surface areas 7 of the surface of the knee piece body 1 already bear against the inner wall of the borehole and consequently the knee piece will tend to slide with respect to the borehole instead of rotating within unroll the same. Hitting provision that these surface areas are a natural continuation of the curvature profile of the knee abutment surface, so this Gleitbestreben is further increased, and also '.lCese £ Gleitbestreben will be the greater, the more the maximum width of the elbow part s d "h" is the distance between the two flat areas 7 on a line perpendicular to the plane of the deviation direction, the diameter of the borehole or that of the drill head approximates.
Das oben beschriebene erfindungsgemäße Kniestückteil hat eine Anzahl von Vorteilen:The elbow part according to the invention described above has a number of advantages:
1) Dadurchs daß die; Krümmung der Knieanlagefläche möglichst -der Krümmung der B.ohrlochinnenwanäung 5 angenähert ist. hat das Xniestüokteil- das Bestreben/ längs der Bohrlochinnenwandung zu gleiten, wenn die Azimutrichtung geändert wird. Der Bohrer xfird also1), characterized in that the s; The curvature of the knee contact surface is as close as possible to the curvature of the B.ohrlochinnenwanäung 5. the Xniestüokteil- has the tendency to slide along the inner wall of the borehole when the azimuth direction is changed. So the drill xfird
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stets in der Ebene der. Azimutrichtung abgelenkt und gebogen, wodurch die Beherrschung der Bohrrichtung verbessert wird, always in the plane of. Azimuth direction deflected and curved, which improves control of the drilling direction,
2) Da die Knieanlagefläche des erfindungsgemäßen Kniestückteiles . größer als diejenige bisher bekannter Kniestückteile ist, tritt trotz der erfindungsgemäß angestrebten Gleitwirkung keine größere örtliche Abnutzung des Kniestückteiles im Bereich der Knieanlagefläche auf . Änderungen der Azimutrichtung können also sanft ausgeführt werden, ohne daß eine Gefahr besteht, daß sieh das Kniestückteil an Unebenheiten der Bohrlochinnenwandung verklemmt.2) Since the knee contact surface of the knee part according to the invention . is larger than that of the hitherto known elbow parts, occurs in spite of the invention The desired sliding effect does not show any major local wear of the knee section in the area of the knee contact surface. Changes in azimuth direction can therefore be performed gently without a There is a risk that you will see the elbow part on bumps the inner wall of the borehole jammed.
3) Dadurch, daß das er f indungs gemäße Kniestückteil eine große exzentrisch liegende Masse aufweist, werden Schwingungen, die von dem oberhalb des Kniestückteiles gelegenen Gestängestrang ausgehen, in weitem Maße unterdrückt und das erfindungsgemäß angestrebte Gleiten des Kniestückteiles im Bereich seiner Knieanlagefläche innerhalb des Bohrloches ergibt eine Reibungsdämpfung mit Bezug auf das obere Ende des Bohrers. ' [- 3) Because the elbow part according to the invention has a large eccentric mass, vibrations emanating from the rod string located above the elbow part are suppressed to a large extent and the inventive sliding of the elbow part results in the area of its knee contact surface within the borehole a friction damping with respect to the top of the drill. ' [-
4) Das beim Zurückziehen des Bohrers aus dem. Bohrloch4) The process of withdrawing the drill from the. Borehole
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auf diesen ausgeübte Biegemoment wird verringert, da bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kniestückteiles innerhalb der Biegeebene ein begrenzter seitlicher Raum für Bewegungen innerhalb dieser Biegeebene zur Verfügung steht.bending moment exerted on this is reduced, because in the inventive design of the elbow part a limited lateral space within the bending plane for movements within this bending plane is available.
5) Das erfindungsgemäße Kniestückteil kann trotz seiner großen Abmessungen und trotz seiner körperlichen Exzentrizität leicht gefangen werden.5) The elbow part according to the invention can despite its large in size and easily caught despite its physical eccentricity.
6) Das erfxndungsgemäße Kniestückteil ist gegenüber bisher üblichen Kniestückteilen nicht teuerer, da bei seiner Herstellung kaum zusätzliche Bearbeitungsvorgänge notwendig sind. 6) The elbow part according to the invention is opposite hitherto customary elbow parts not more expensive, because hardly any additional machining operations are necessary in its manufacture.
Die Mittel zum Anschluß des Bohrers und des Bohrgestänges an das erfindungsgemäße Kniestückteil haben in üblicher Weise die Form von Schraubgewinden, welche jeweils an den endseitigen Stirnflächen des Kniestückteiles angebracht sind. In Abwandlung dessen können auch von den Endteilen des Kniestückteiles abstehende Zapfen mit Außengewinden vorgesehen seih.The means for connecting the drill and the drill string have to the knee part according to the invention in the usual way the shape of screw threads, each on the end End faces of the elbow part are attached. As a modification of this, the end parts of the elbow part can also be used protruding pins with external threads provided.
Im Falle der Anordnung von Schraubgewinden werden diese zweckmäßig kolinear mit der Achse der ■ Innenbohrung des Kniestückteiles angeordnet, welche wiederum ihrerseits um einenIn the case of the arrangement of screw threads, these expediently colinear with the axis of the ■ inner bore of the elbow part arranged, which in turn around a
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Bohrradius von der Knieanlagefläche entfernt ist, so daß das Gehäuse des Bohrers an der Übergangsstelle eine gemeinsame Tangente mit der Knieanlagefläche des Kniestückteiles hat.Drilling radius is removed from the knee support surface, so that the housing of the drill at the transition point has a common tangent with the knee contact surface of the elbow part.
Die Fig. 3 und 4' zeigen abgewandelte Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Kniestückteil in Verbindung mit der Herstellung von Bohrungen einer lichten Weite von 31 cm · verwenden zu können. . ' '3 and 4 'show modified possibilities the knee piece according to the invention in conjunction with the Production of holes with a clear width of 31 cm · to be able to use. . ''
Das Bohrloch ist in Fig. 3 durch die Linie 5 angedeutet.The borehole is indicated in FIG. 3 by line 5.
Der Kniestückteil-Körper 1 ist bei dieser Ausführungsform ■eines erfindungsgemäßen Kniestückteiles aus Rundmaterial von- einem Durchmesser von 29 cm hergestellt. Die Knieanlagefläche 10 des unteren Teiles des erfindungsgemäßen Kniestückteiles weist einen Krümmungsradius von 14 cm mit Bezug auf die Mittellinie A des Rundkörpers auf. Die entgegengesetzt gelegene Fläche des unteren Teiles des erfindungsgemäßen Kniestückteiles hat einen Krümmungsradius von 14 cm mit Bezug auf eine Hittellinie B, welche mit Bezug auf- die Mittellinie A um 2 cm in Richtung zur Knieanlagefläche hin versetzt ist. Auf diese Weise ergibt sich ein Rückstromkanal für den Bohrspülungsrücklauf längs des Bohrloches 5 nach oben.The elbow part body 1 is in this embodiment ■ an elbow part according to the invention made of round material with a diameter of 29 cm. The knee contact surface 10 of the lower part of the knee piece part according to the invention has a radius of curvature of 14 cm with reference on the center line A of the round body. The opposite face of the lower part of the invention Elbow part has a radius of curvature of 14 cm with reference to a center line B, which with reference to the Center line A by 2 cm towards the knee support surface is offset. In this way, there is a return flow channel for the drilling fluid return along the borehole 5 upwards.
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Die Drehzentren des zylindrischen oberen Teiles 12 des erfindungsgemäßen Kniestückteiles, welcher einen Durchmesser von 20 cm hat, und der Innenbohrung 13 mit einer lichten Weite von 8 cm fallen mit der Achse B zusammen. An beiden Enden des Kniestückteiles erweitert sich dessen Bohrung 13 in aus der Zeichnung nicht ersichtliche Innengewinde .The centers of rotation of the cylindrical upper part 12 of the elbow part according to the invention, which has a diameter of 20 cm, and the inner bore 13 with a clear width of 8 cm coincide with the axis B. At at both ends of the elbow part its bore 13 widens into an internal thread not shown in the drawing .
Fig. 4 zeigt eine weitere Möglichkeit der Herstellung eines Kniestückteiles gemäß der Erfindung aus einem Vollmaterial von ursprünglich 29 cm Durchmesser. In di-=*;=™ rail hat die im unteren Teil des erfindungsgemäßen Kniestückteiles gebildete Knieanlagefläche 20 einen Krümmungsradius von 14 cm mit Bezug auf die Mittelachse A des Rundmaterials. Die gegenüberliegende Fläche ist jedoch mit zwei Abflachungen 21 versehen, welche wiederum einen Durchstromquerschnitt 22 für den Rückstrom der Bohrspülung nach oben freilassen.Fig. 4 shows a further possibility of producing an elbow part according to the invention from a solid material originally 29 cm in diameter. In di - = *; = ™ rail has the in the lower part of the elbow part according to the invention formed knee contact surface 20 has a radius of curvature of 14 cm with reference to the central axis A of the round material. However, the opposite surface is provided with two flats 21, which in turn leave a through-flow cross-section 22 for the return flow of the drilling fluid upwards.
Der Oberteil 23 des erfindungsgemäßen Kniestückteiles ist mit Bezug auf eine Mittellinie 2 auf 20 cm abgedreht, wobei diese Mittellinie B mit Bezug auf die Mittellinie- A um 2 cm in Richtung zur Knieanlageflache hin versetzt ist und die Bohrung 24 des Kniestückteiles ebenfalls mit Bezu·; auf diese Mittellinie B gebohrt ist.The upper part 23 of the elbow part according to the invention is turned to 20 cm with reference to a center line 2, this center line B being offset by 2 cm in relation to the center line A in the direction of the knee contact surface and the bore 24 of the elbow part also with Bezu ·; on this center line B is drilled.
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Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kniestückteiles kann in einfachster Weise . dadurch hergestellt werden, daß ein bereits vorhandenes Kniestückteil mit einem Außendurchmesser von 20 cm verwendet wird und mit sehr geringen Kosten nur sehr wenige Bearbeitungsvorgänge vorgenommen werden. The embodiment of an elbow part according to the invention shown in FIG. 5 can be carried out in the simplest possible manner. be produced in that an already existing elbow part with an outer diameter of 20 cm is used and very few machining operations are carried out at a very low cost.
Gemäß dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kniestückteiles werden zwei Gestängemuffen 31 mit sich etwa über einen Zentriwinkel von 120° erstreckenden Abflachungen an dem Kniestückteil befestigt. Diese beiden Gestängemuffen stellen denjenigen Teil des Kniestückteil-Körpers dar, welcher die Führungs-Oberflächenbereiche aufweist, die mit Bezug auf die Richtungsebene des erfindungsgemäßen Kniestückteiles symmetrisch liegen. Die größte Breite des erfindungsgeirtäßen Kniestückteiles längs einer senkrecht zu dieser Ebene ver-_ laufenden Linie entspricht folglich der in Fig. 6 angedeuteten Linie A-A und diese Breite sollte etwa einen Zentimeter weniger als die lichte Weite des Bohrloches betragen.According to this embodiment of an inventive Elbow part are two rod sleeves 31 with about Attached to the elbow part over a central angle of 120 ° extending flats. These two rod sleeves represent that part of the elbow part body which has the guide surface areas which are described with reference to FIG the plane of direction of the elbow part according to the invention lie symmetrically. The greatest width of the inventive Elbow part along a perpendicular to this plane ver-_ The running line consequently corresponds to the line A-A indicated in FIG. 6 and this width should be approximately one centimeter be less than the clear width of the borehole.
Der Bohrer selbst wird mittels des üblichen Innengewindes der Bohrspülungsbohrung an die rechtwinklig zur Kniestückteil-Achse verlaufende Stirnfläche 32 angesetzt, so daß also die Bohrermitte mit Bezug auf die Massenmittellinie des gesamten Kniestückteiles, in Richtung auf die Knieanlageflache 33 zuThe drill itself is made using the usual internal thread the drilling fluid bore to the axis at right angles to the knee section extending end face 32 attached, so that the Center of the drill with respect to the center of mass of the whole Elbow part, in the direction of the knee contact surface 33
' 909837/024.2 ,, '909837 / 024.2 ,,
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versetzt ist und dadurch die Bohrerspitze abgelenkt wird. is offset and thereby the drill tip is deflected.
Die Gestängemuffen 31 können entweder an den Kniestückteil-Körper angeschweißt sein oder beispielsweise mittels Schrauben abnehmbar an demselben befestigt sein, so daß sie zwecks Anpassung an verschiedene Bohrkopfdurchmesser bzw. an verschiedene Bohrloch-Lichtweiten ausgewechselt werden können.The rod sleeves 31 can either be welded to the elbow part body or, for example, by means of Screws can be detachably attached to the same, so that they can be adapted to different drill head diameters or can be exchanged for different borehole clearances.
Im allgemeinen ist es vorteilhaft, den Bohrer an die rechtwinklig zur Kniestückteil-Achse verlaufende Stirnfläche des Knie3tückteiles anzusetzen, da die dann zwischen der Knieanlagefläche des Kniestückteiles und der Bohrlochinnenwandung stattfindende Berührung oben am Kniestückteil stattfindet, während der Unterteil des Kniestückteiles und folglich die Bohrerspitze von der Bohrlochinnenwandung weggedrängt werden, so daß keine Gefahr besteht, daß der Bohrer beschädigt wird. Wird der Bohrer an die schräg verlaufende Stirnfläche des erfindungsgemäßen Kniestückteiles angesetzt« so darf der Bohrer nicht über den die Knieanlagefläche bestimmenden Profilbogen überstehen. In general, it is advantageous to place the drill on the end face of the knee part, which runs at right angles to the knee part axis, since the contact then taking place between the knee support surface of the knee part and the inner wall of the borehole takes place at the top of the knee part, while the lower part of the knee part and consequently the drill tip from the Borehole inner wall are pushed away, so that there is no risk of the drill being damaged. If the drill is placed on the inclined end face of the knee section according to the invention, the drill must not protrude beyond the profile curve that defines the knee contact surface.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Auiführungsform eines erfindungsgemäßen Kniestückteiles ragen ebenfalls die beiden Führungs-Oberflächenbereiche nahe an die der Knieanlagefläche In the embodiment of an elbow part according to the invention shown in FIG. 5, the two guide surface areas likewise protrude close to those of the knee contact surface
- 17 -90983 7/02 4 2- 17 -90983 7/02 4 2
■". " "Ί904913■ "." "Ί904913
gegenüberliegende Bohrlochinnenwandung heran und folglich werden Schwingungen, welche längs einer zur Linie A-A verlaufenden Ebene auftreten, wirksam gedämpft. opposite borehole inner wall and consequently vibrations which occur along a plane extending to the line AA are effectively damped.
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