DE1906530A1

DE1906530A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Lockerung eines in einem Bohrloch festgeklemmten Bohrgestaenges

Info

Publication number: DE1906530A1
Application number: DE19691906530
Authority: DE
Inventors: Silvestru Huelscher; Vladimir Riziuc
Original assignee: TRUSTUL DE FORAJ PITESTI
Current assignee: TRUSTUL DE FORAJ PITESTI
Priority date: 1968-02-09
Filing date: 1969-02-10
Publication date: 1969-12-04
Also published as: GB1250077A; US3570611A; FR2001620A1

Description

TEUSTUL DE PORAJ PITESTI, Pitesti/Rumänien

Verfahren und Vorrichtung zur Lockerung eines in einem Bohrloch festgeklemmten Bohrgestänges.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Lockerung eines in einem Bohrloch festgeklemmten Bohrgestänges mittels eines in die Gestängebohrung einbringbaren Vibrators, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

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Vorrichtungen dieser Art sind bekannt. Sie/bestehen in der Regel aus in die Bohrgestänge einführbaren hy- y draulisehen Vibratoren oder Rüttelvorrichtungen die auf dem unteren Teil des festgeklemmten Gestänges aufsitzen und Vibrationen und mechanische Schwingungen erzeugen. Die Vorrichtungen bestehen meist aus einem Kqilben-Venr- -V-; til-System mit einseitiger Schlagwirkung, dessen Pail durch ein System von Düsen gedämpft wird. Die Schließung des . Spülungskreislaufes wird mittels eines Ventils und einer : zurückbringenden Feder erreicht. . ' ,

Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß wegen des Vorhandenseins der Verzögerungselemente, keine hydraulische Hochfrequenzschläge erzeugt.werden können, so daß der Lockerungseffekt des in dem Bohrloch festgeklemmten Gestänges sehr klein ist. ; -.,- ;

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb^ ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist und einen C optimalen Lockerungseffekt erzielt. .·

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren erreicht, daß mittels eines Vibrators durch die Bohrlpch-" ν spülung hydraulisch hervorgerufene mechanische Stöße \ hoher Frequenz erzeugt und direkt auf das Gestänge über- ^ tragen werden, wobei sich gleichzeitig Druekünterschiede; gleicher Frequenz zwischen der einfließenden Spülung; innerhalb des Gestänges und der ausfließenden Spülung:außerhalK des Gestänges durch periodische Unterbrechung des Spül-V Kreislaufes ausbilden. ; ^:

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß sie aus einem zylindrischen Körper besteht, in dessen Inneren axial ein oberer zylindrischer Körper gleitet, dessen oberer Teil mit einem ein Ventil bildenden verdickten Kopfteil versehen ist, wobei dieser zylindlfrsohe Körper an seinem unteren Ende durch ein zweites zylindrisches Stück verlängert ist, dessen AuSendurchmesser größer ist | als der Außendurchmesser des Kopfteiles des zylindrischen Körpers, ferner daß die Wandstärke eines oberen Teiles des zylindrischen Stückes größer 1st als die Wandstärke . des einen feststehenden Kolbens dichtend umgebenden unteren Endes, wobei der Außendurchmesser des Kolbens bzw. der Innendurchmesser des unteren Endes des zylindrischen Teiles größer ist als die wirksame Fläche bzw. j der Durohmesser des aus dem oberen zylindrischen Körper ; gebildeten Ventils, ferner daß der Kolben einen Ventil- , sitz aufweist, auf welchen ein unter dem Einfluß der

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Spülung im Inneren des unteren Endes des zylindrischen ; Teiles angeordnetes, in einer gelochten Scheibe gleitend geführtes und unter dem Einfluß einer Feder 'stehendes, ."

den Durchfluß der Spülung beelnflußendes Einbringungsventil aufsetzbar, ist.

Im folgenden ist zum besseren Verständnis und zur j

weiteren Erläuterung ein Ausführungsbeispiel der Er- :

findung in der Zeichnung näher beschrieben und erläutert. j

Der in der Zeichnung gezeigte Längeschnitt des ;

erfindungsgemäßen Vibrators ist aus Platzgründen etwa j

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in der Mitte geteilt und nebeneinanderliegend dargestellt. · Der Vibrator bzw. die Rüttelvorrichtung setzt sich aus einem zylindrischen Körper 1 zusammen, der derart dimensioniert ist, daß er in den Innenraum der Bohrstange eingeführt und bis zum Anfang des Bohrgestänges hinunter-, fällt. Der zylindrische Körper 1 ist auf seinEr Innenseite mit einer Schwelle a versehen und besitzt an seinen beiden Enden Gewindemuffen b und c. , ,

Im Inneren des Körpers 1 wird ein bewegliches Doppelventilbauteil eingebaut, das aus einem oberen zylindrischen Körper 2 besteht, dessen oberer Teil mit einem Teil d und einem' Ventilsitz e versehen ist. Der obere Zylindrische Körper 2 hat an seinem unteren Teil einen Verbindungsdübel f für einen zweiten zylindrischen Teil 3 t der aus einem oberen zylindrischen Teil mit dicken Wänden g und einen unteren Teil h mit dünnen Wänden gebildet ist. Unter der zylindrischen Zone mit dicken Wänden g ist ein Einbringungsventil 4· eingebaut, das mit einem Stütz- und Führungsteil 5» einer Spiralfeder 6 und einem Fixierstück versehen ist. Das Stütz- und Führungsteil 5 ist mit Zirkulationsöffnungen i versehen und die Spiralfeder 6 hat die Aufgabe das Ventil ^ in offener Stellung zu halten.

Der verdickte Teil d des oberen zylindrischen Körpers 2 sitzt auf einem, auf der Schwelle a. des Körpers fixierten Sitz 8. Der Sitz 8 ist mit drei elastischen Dichtungsringen 9 versehen. --;" -

Der untere Teil des zylindrischen Teils 3, be zw.. die Zone h umfaßt dichtend einen festen Kolben Io mit. einer Labyrinth-Dichtung. Der Kolben Io hat an seinem

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oberen Teil einen Sitz j für das Ventil 4 und ist weiter mit einer Verdickung versehen, in die vier Zirkulationsfenster k eingelassen sind« Außerdem ist der Kolben Io mit einer Gewindezone .für den Zusammenbau mit der Muffe c, einer Schwelle 1 zur Fixierung auf dem oberen Teil der Schwerstangen und mit einem zylindrischen Teil m, mit Dichtungsringen 11 versehen. Dieser zylindrische Teil m wird in den zentralen Kanal der Schwerstangen eingeführt und bildet den Dichtungs- und Führungsteil der Vorrichtung«

Die zylindrischen Teilte 2 und 3 bilden den beweglichen Bauteil der Vorrichtung, der axial in dem Körper 1 hin- und hergleiten kann, wobei der Hub von einem Begrenzungsstück 12 begrenzt wird.

Das Begrenzungsstück 12 wird von einem metallischen Kern mit drei Flügeln n, einen zentralen Kanal ο und einem zylindrischen Teil ρ gebildet. Das Begrenzungsstück 12 liegt mit dem unteren Ende des zylindrischen Teils ρ auf einem Distanzstück 13 auf, das mit Fenstern r für die spülungszirkulation versehen ist. _

Auf die Muffe b des Körpers. 1 ist ein Extraktor 14 aufgeschraubt, der mit Innenrillen s versehen ist. Der Extraktor 14 weist an seinem unteren Ende einen Sitz auf, der eine elastische Dämpfungspackung 15 umschließt.

Der Sitz 8, das Distanzstück 13 und die elastische Packung 15 sind im Innern des Körpers 1 durch Festdrehen

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des Extraktors 3Λ .fixiert.

Auf der Außenseite des Extraktors Ik ist eine elastische Führung angebracht, die aus vier elastischen Lamellen 16, einem durch Einschrauben des Extraktors fixierten Befestigungsring 17 und einem oberen Teil 18 besteht, der auf seiner Innenseite mit einer Aussparung t für die elastischen Lamellen l6 versehen ist. Die elastische Führung dient zur Bremsung des Falles der Vorrichtung beim Einwerfen und der Extraktor I^ zum Herausziehen,der Vorrichtung mit Hilfe einer Fangkrone, die mit einem Kabel in das Innere des Gestänges eingeführt wird.

Ist das Gestänge in dem Bohrloch eingeklemmt, so wird der Vibrator in die Bohrstangen eingeworfen, wobei die Geschwindigkeit des freien Falles des Vibrators durch die Lamellen l6 der elastischen Führung gebremst wird. Ist der Vibrator an den Schwerstangen angekommen^ so tritt der zylindrische Teil m des festen Kolbens Io in den zentralen Kanal der Schwerstangen ein, bis die Schwelle 1, die einen größeren Durchmesser hat als der zentrale Kanal, sieh auf den oberen Teil des zentralen Kanals aufsetzt und somit den Durchfluß der Spülung durch den Ringraum zwischen den Bohrstangen und der Vorrichtung verhindert» Die Spülung durchfließt stattdessen nacheinander das Innere des Extraktors 1^, umfließt das Begrenzungsstück 12, durchfließt den zylindrischen Körper 2, und tritt durch die Öffnung i des Führungsstückes 5 hindurch, wobei sie das Einbringungsventil k, mitreißt und auf den Sitz j aufsetzt» Durch das Aufsetzen des Ventils k auf dem Sitz j_?

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wird die Zirkulation der Spülung gestoppt. Der verursachte hydraulische Stoß wird durch den Körper 1 und den Kolben Io auf die Schwerstangen übertragen. Die Druckerhöhung pflanzt sich auf den Innenflächen der Zone h des zylindrischen Teils 3 fort. Da die wirksame Fläche dieser Zone h größer ist, als diejenige des verstärkten Teiles d des oberen zylindrischen Körpers 2 und da in dem. Innenraum unter dem Sitz 8, zwischen der Außenfläche der beweglichen Ventilbauteile und dem Körper 1, der Druck gleich dem hydrostatischen Druck ist, werden die beweglichen Ventilbauteile von ihrem Sitz gehoben.

Durch das Abheben des verstärkten Teiles d von dem Sitz 8, öffnet sich der äußere Zirkulationskreislauf, so daß die Spülung nun durch den Ringraum zwischen den zylinder sehen Körpern2 und 3 und dem Körper 1 und durch die Fenster k in den zentralen Kanal des festen Kolbens Io fließen kann. Damit ist der Spülkreislauf durch den Bohrmeißel und den Ringraum in dem Bohrloch zur Bodenoberfläche wieder geschlossen.

Die Aufwärtsbewegung der beweglichen Ventilbauteile hört in dem Augenblick auf, in dem der Sitz e des oberen zylindrischen Körpers 2 auf den unteren Teil des Begrenzungsstückes 12 auftritt. Der von dem Begrenzungsstück aufgenommene Stofc wird von der elastischen Dichtung 15 übernommen, wobei diese Federwirkung zusammen mit dem Einfluß des Eigengewichtes und dem Strömungseinfluß der Spülung bewirkt, daß die Ventilbauteile nach unten geschleudert und in die Anfangsstellung zurückgebracht werden. Der Arbeitszyklus wiederholt sich dann, wobei die

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•Anzahl der Stöße proportional der Spülungsmenge ist und die Frequenz etwa 1200 Schwingungen pro Minute beträgt.

Im Moment des Schließvorganges des Einbringungsventiles 4, entsteht durch das Stoppen des Spülungskreis·- , laufes eine Niederdruckwelle in der Spülung hinter der Vorrichtung, die sich in dem Hingraum des Bohrloches ausbreitet. ..-"'■■ . '."."■■"-■■"

Die durch die periodische Unterbrechung des Spül-Jkreislaufes erzeugten hydraulischen Stöße hoher Frequenz erzeugen zusammen mit den relativ niedrigen Druckänderungen im Inneren des Gestänges, die durch das Gewicht und die > Oberflächen der beweglichen Bauteile bedingt sind^ an dem unteren Teil des Gestänges Längs-und QuerZugkräfte der

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gleichen -Frequenz/axial und ungedämpft auf das gesamte Gestänge übertragen» Kombiniert mit den ondulatorischen Querschwingungen und mit den periodisch "eintretenden Niederdruckwelien in dem Ringraum bilden diese Maßnahmen die günstigsten Bedingungen zur Lockerung des Gestänges.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens haben den Vorteil, daß eine Bchnelle und prompte Interventionsarbeit durch einfaches Einwerfen der Vorrichtung in das Bohrgestänge gewährleistet und somit die schnelle Befreiung des festgeklemmten Gestänges durch ein kombiniertes mechanisch hydraulisches Verfahren mit hoher;Frequenz ermöglicht wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Lockerung eines in einem Bohrloch festgeklemmten Bohrgestänges mittels eines in die Gestängebohrung einbringbaren Vibrators, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator durch die Bohrlochspülung hydraulisch hervorgerufene mechanische Stöße hoher Frequenz erzeugt und direkt au-f das Gestänge überträgt und dabei gleichzeitig Druckunterschiede gleicher Frequenz zwischen der einfließenden Spülung innerhalb des Gestänges und der ausfließenden Spülung außerhalb des Gestänges durch periodische Unterbrechung des Spülkreislaufes ausbildet.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus einem zylindrischen Körper (1) besteht, in dessen Inneren axial ein oberer zylindrischer Körper (2) gleitet, dessen oberer Teil mit einem ein Ventil bildenden verdickten Kopfteil (d) versehen ist, wobei dieser zylindrische Körper (2) an seinem unteren Ende durch ein zweites zylindrisches Stück (3) verlängert ist, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Kopfteiles (d) 4s zylindrischen Körpers (2), ferner daß die Wandstärke eines oberen Teiles (g) des zylindrischen Stückes (3) größer ist als die Wandstärke des einen feststehenden Kolbens (lo) dichtend umgebenden unteren Endes (h), wobei der Außendurchmesser des Kolbens (lo) bzw. der Innendurchmesser des unteren Endes des zylindrischen

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Teiles (.3) größer ist als die wirksame Fläche bzw. ^;?^;V;;. der Durchmesser des aus dem oberen zylindrischen Körper (2) gebildeten Ventils, ferner daß der Kolben (lo) einen Ventilsitz (j) aufweist, auf weichen ein unter dem Einfluß der Spülung im Inneren des unteren Endes des zylindrischen Teiles (3) angeordnetes, in einer gelochten Scheibe (5) gleitend geführtes und unter dem ; Einfluß einer Feder (6) stehendes, den Durchfluß der Spülung beeinflußendes Einbringungsventil (^) aufsetzbar ist, . " . - : ...".

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