DE19824945C2

DE19824945C2 - Rohrabfangvorrichtung

Info

Publication number: DE19824945C2
Application number: DE19824945A
Authority: DE
Inventors: Heino Meisner
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: DE19824945A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung befaßt sich mit einer Abfangvorrichtung für Bohrrohre. Wenn Bohrgestänge bzw. Bohrstränge aus einem Bohrloch gezogen werden, so muß der noch im Bohrloch befindliche Teil gehalten und an einem Hinun terfallen ins Loch gehindert werden, während die oben angesetzten Teile des Bohrstranges Stück um Stück nach jedem weiteren Anheben des Bohrstran ges abmontiert werden.

Stand der Technik

Es sind zwei prinzipielle Verfahren in Verwendung, die ein Abrutschen des abgekoppelten unteren Bohrgestänges ins Bohrloch verhindern:

1. Keile, die beim Nachuntenrutschen des Gestänges in einer Öffnung fest klemmen.
2. Klemmen

Keilartige Vorrichtungen gemäß Ziffer 1 sind z. B. aus der DE 43 33 513 C2 bekannt, sowie der DE 91 09 543 U1. Nachteil ist die sehr einseitige Wir kung, die zu Verformungen des Bohrgestänges an der Festklemmstelle füh ren kann.

Klemmen gemäß Ziffer 2 sind z. B. aus der DE 40 19 458 A1, der DE 41 04 896 C1, der DE 43 26 298 A1, der DE 195 02 355 C1 und der DE 196 07 338 C1 bekannt. Nachteil solcher Klemmen ist wiederum die nicht rotationssym metrische Krafteinwirkung oder, daß, im Falle exakt gearbeiteter Klemmen für einen Rohrdurchmesser, ein anderer Rohrdurchmesser eine andere Klem menform bedingt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist eine einfache, in etwa rotationssymmetrische wir kende Abfangvorrichtung für Bohrrohre, die ohne großen Aufwand auch auf andere Rohrdurchmesser anpaßbar ist.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Wesentliches Element der Erfindung ist hierbei einerseits ein in Reibungs kontakt zum Rohr stehender, zumindestens um den größten Teil des Umfan ges des Rohres herumreichender flexibler langgestreckter Körper (im weite ren Text mit FLK abgekürzt), z. B. eine Kette oder ein Seil. Andererseits ein Verbindungsstück für zwei Teilstücke des FLK, das so beschaffen ist, daß bei einem Abrutschen des Rohres ein sich am Boden abstützender Fuß des Verbindungsstückes über einen Hebelmechanismus den FLK stramm um das Rohr zieht.

Anstatt des beschriebenen rein mechanischen Hebelmechanismusses sind auch Verbindungsstücke verwendbar, die mittels elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Kraft den FLK straff um das Rohr ziehen. Die Steuerung für das Anziehen des FLK und für die Lösung der Spannkraft kann dabei über einen Sensor für die Gewichtskraft des Rohres erfolgen (wirken, durch Reibung übertragen, Gewichtskräfte auf den FLK ein, so wird dieser gestrafft, ansonsten wird er gelockert). Oder es werden Bewegungssensoren (z. B. ein am Rohr entlanglaufendes Gummirad, oder auch ein Magnetfeld für eine Wirbelstrommessung am metallischen Rohr) verwendet, die bei einer Ab wärtsbewegung des Rohres den FLK anziehen, bei Aufwärtsbewegung lö sen.

Entweder haben FLK und rohrzugewandte Fläche des Verbindungsstückes oder nur der FLK oder nur die rohrzugewandte Fläche des Verbindungsstüc kes eine hohe Haftreibung am Rohr und bringen das abrutschende Rohr damit zum Halten.

Eine Kette als FLK hat den Vorteil, an verschiedenen Stellen in Haken an ei nem Verbindungsstück einhängbar zu sein. Ein Seil hat den Vorteil, gleich mäßiger Kräfte auf das Rohr zu übertragen, ohne Beulen zu verursachen. Eine ebenfalls verwendbare Kombikette weist einen Seilteil und einen Ketten teil auf und kann für mehrere Rohrdurchmesser verwendet werden. Die Flexibilität des FLK erlaubt die Anpassung an unterschiedliche Rohr durchmesser, je nachdem, an welchen Stellen des FLK die Verbindung zum Verbindungsstück erfolgt.

Um eine Kette griffiger (und weicher für das Rohr) zu machen, kann sie ganz oder in Teilbereichen mit Haftgliedern ummantelt sein, die eine größere Haft reibung mit dem Rohr aufweisen als Metallkettenglieder. Dadurch, daß die Haftglieder weicher sind als die Kettenglieder, bekommt das Rohr auch keine Beulen.

Diese Ummantelung kann z. B. ein Gummi sein, oder ein Gummimaterial, in das harte Körnchen, z. B. Quarzsand, eingebettet sind. Die kleinen scharf kantigen Körnchen krallen sich dann im Rohrmaterial fest, ähnlich wie Spikes.

Die bevorzugte, weil einfache Ausführung eines rein mechanisch wirkenden Verbindungsstückes weist einen Fuß auf, der sich gegen den Boden ab stützt. Wenn das Rohr abrutscht, so bewegt es sich relativ zur Abfangvorrich tung nach unten. Dabei reibt es am FLK und dem Verbindungsstück entlang, wobei es diese ebenfalls nach unten zieht. Dies bewirkt, daß der Fuß, wenn er am Boden aufsitzt, nach oben gedrückt wird, wodurch er einen Hebelme chanismus betätigt, der den FLK um das Rohr herum straff zieht, ihn gegen das Verbindungsstück preßt und die Abwärtsbewegung des Rohres zum Stillstand bringt. Beim Anheben des Rohres aus dem Bohrloch lockert sich entsprechend die Schlinge um das Rohr von selbst. Erst, wenn das Rohr wieder abrutscht, zieht sie sich wieder fest.

Der Fuß ist bevorzugt schwer ausgeführt, um die Lockerung des FLK zu er leichtern.

Ein möglicher Hebelmechanismus für eine Kette oder ein Seil ist schematisch in Fig. 1 dargestellt (das Rohr befindet sich hinter dem Hebelmechanismus und ist nicht dargestellt): Vier Stäbe, die an ihren Enden miteinander durch Gelenke verbunden sind, bilden ein scherenartig verformbares Parallelo gramm, an dessen unterster Ecke der Stützfuß befestigt ist. An den links und rechts liegenden Eckpunkten oder in ihrer Nähe ist je ein Haken (z. B. Dop pelhaken) für die Kette angebracht. (Wird ein Seil anstelle einer Kette als FLK eingesetzt, so kann dieses z. B. entweder über verstärkte Augen verfü gen, die in Haken eingehängt werden, oder aber es wird unter Ausnutzung von Reibungskräfte, wie z. B. beim Klemmen oder Knoten, fixiert). In der Figur ist nur der Ort der Befestigung des FLK markiert, nicht seine Beschaffenheit. Der FLK ist nur schemenhaft dargestellt. Das eine Glied (z. B. das Endglied) der um das Rohr herumreichenden und an diesem dicht aber locker anlie genden Kette wird in den entfernteren der beiden Haken eingehängt, ein Glied vom anderen um das Rohr herumreichenden Kettenteil in den anderen. Die Kette überkreuzt auf diese Weise über dem Verbindungsstück.

Durch die Größe und die Form des (bevorzugt gleichseitigen) Parallelo gramms (Raute) läßt sich die Größe der Kraft regeln, mit der die Kette an das abrutschende Rohr angepreßt wird. Anschläge an den Schenkeln des Paral lelogrammes können so z. B. eine übertriebene Langstreckung des Parallelogrammes verhindern, die zu nur geringer anfänglicher Spannkraft führte.

Zwischen Rohr und Verbindungsstück befindet sich in einer bevorzugten Va riante eine Metallplatte (eben oder dem Rohr angepaßt und mit größerer Flä che als das aufgespannte Parallelogramm), die an einem der Gelenke des Hebelmechanismus befestigt ist. Diese Platte, eventuell rohrseitig gepolstert, wird dann beim Anziehen des FLK an das Rohr angepreßt und bringt es zum Stehen.

Anstatt den Stützfuß an der unteren Ecke des Parallelogrammes anzubrin gen, und das Parallelogramm beim Strammziehen des FLK breitzuquet schen, ist es auch möglich, den Stützfuß am obersten Gelenk des Parallelo grammes beweglich zu befestigen. Dann findet beim Aufsetzen des Fußes auf dem Boden eine Streckung des Parallelogrammes statt. Entsprechend muß dann der FLK anders am Verbindungsstück eingehängt werden, nämlich nicht über Kreuz, wie in Fig. 1 dargestellt, sondern direkt in den nächstliegen den Haken, den der FLK nach Umrundung des Rohres erreicht. Dies führt dann ebenfalls zu einer adstringierenden Wirkung auf den FLK beim Aufset zen des Fußes.

Einen anderen möglichen Hebelmechanismus, wieder für eine Kette, zeigt die Fig. 2: Der Abstützfuß ist mit einem Gelenk an einer Platte befestigt, und dadurch schwenkbar gelagert. Er bildet selbst einen Hebelarm und muß in Grundstellung schon schräg zum Rohr stehen (z. B. durch einen Anschlag an einer senkrechten Ausrichtung gehindert) um Kräfte erzeugen zu können. Die Kette (wiederum nur schemenhaft angedeutet) ist an Haken an diesem Arm befestigt (es ist in der Figur nur der Ort, nicht die Beschaffenheit der Befesti gung angedeutet) und reicht wiederum um das Rohr herum. Bei einem Ab rutschen des Rohres wird der Abstützfuß zur Seite gedrückt, wodurch sich die Kette spannt und die Platte gegen das Rohr preßt, was das Abrutschen des Rohres stoppt. Die Größe der Kräfte läßt sich hier über die Länge des Abstützfußes vom oberen Gelenkpunkt und den Abstand der Haken vom oberen Gelenkpunkt, sowie den Winkel des Abstützfußes zum Rohr steuern. Die bewegliche Fußplatte des Abstützfusses kann auch durch eine große Rolle ersetzt werden, wenn der Boden, auf den der Fuß aufsetzt, hart genug für eine Rollbewegung ist. Dies läßt sich immer, z. B. durch eine auf den Bo den aufgelegte stabile Platte erreichen.

Anstelle der gezeigten Mechanismen ist auch ein Mechanismus analog der Garotte möglich, der bei Aufstützen eines Fußes eine Spannkraft auf den FLK um das Rohr herum erzeugt.

Bezugszeichenliste

1

Schenkel des Parallelogrammes

2

Gelenk

3

Fußplatte des Stützfusses

4

FLK

5

Befestigungspunkt des FLK an

1

oder

7

6

Anpreßplatte

7

Hebelarm

Claims

1. Vorrichtung für ein im wesentlichen vertikales Abfangen von Bohrrohren eines Bohrgestänges/Bohrstranges beim Herausziehen desselben aus dem Bohrloch, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens den folgenden Teilen besteht:

1. a.) einem flexiblen langgestreckten Körper (FLK), der um das Rohr zumin destens größtenteils herumreicht und in Reibungskontakt zum Rohr steht
2. b.) einem Verbindungsstück welches an zwei Stellen des FLK mit diesem verbunden ist, so daß ein geschlossener Ring entsteht, wobei das Verbin dungsstück dermaßen gestaltet ist, daß ein Abrutschen des Rohres zu ei nem Strammziehen des FLK um das Rohr herum führt und damit zu einem Abfangen des Rohres.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der FLK an mehreren Punkten über Mittel, z. B. Ösen, Augen, vertilgt, um ihn an dem Verbindungsstück zu befesti gen, wodurch er einfach an verschiedene Rohrdurchmesser anpaßbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück über mindestens ei nen Fuß verfügt, der sich beim Abrutschen des Rohres am Boden oder ei nem zum Boden fest positionierten Anschlag abstützt und daß dieser Fuß die beim Abstützen erfahrende aufwärts gerichtete Kraft auf Teile des Verbindungsstückes überträgt, die diese Kraft auf den Fuß in waagerecht wirkende Spannkräfte umwandelt, die versuchen, den FLK straff an das Rohr zu ziehen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück eine Maschine ent hält, die elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betrieben, über einen Regelmechanismus, der auf die Richtung der Rohrbewegung oder das Rohrgewicht reagiert, den FLK straff um das Rohr zieht, sobald das Rohr beginnt abzurutschen, und der den Würgegriff löst, wenn das Rohr ange hoben wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück aus einer Platte mit einem daran schwenkbar befestigten schräg abwärts gerichteten Hebel besteht, der unten ein Fußstück für den Bodenkontakt aufweist, wobei der FLK, ausgehend von einer Befestigung am Hebel zwischen Fuß und Ge lenk, um das Bohrrohr herum zu einer anderen oder dergleichen Befesti gung am Hebel sich erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück aus einer Platte be steht, auf deren rohrabgewandter Seite ein Hebelmechanismus in Form eines auf einer Spitze stehenden in seinen Ecken beweglich verbundenen Parallelogramms, bevorzugt einer Raute, befestigt ist, wobei am linken und rechten Gelenk des Parallelogrammes oder in deren Nachbarschaft Befestigungsvorrichtungen für den FLK vorhanden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkstab im obersten Eck des be weglich verbundenen Parallelogrammes mit der Platte fest verbunden ist, und der Fuß mit dem untersten Eck des Parallelogrammes verbunden ist, so daß bei einem Abstützen des Fußes auf dem Boden ein Aufspreizen des bevorzugt breiten Parallelogrammes erfolgt, d. h. eine Vergrößerung des Abstandes der linken und der rechten Ecke des Parallelogrammes eintritt, wodurch eine Spannkraft auf einen über Kreuz hinter der Platte an den Befestigungsvorrichtungen angebrachten FLK hervorgerufen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkstab im untersten Eck des be weglich verbundenen Parallelogrammes mit der Platte fest verbunden ist, und der Fuß mit dem obersten Eck des Parallelogrammes verbunden ist, so daß bei einem Abstützen des Fußes auf dem Boden eine Langstrec kung des bevorzugt breiten Parallelogrammes erfolgt, d. h. eine Verringe rung des Abstandes der linken und der rechten Ecke des Parallelogram mes eintritt, wodurch eine Spannkraft auf einen an der linken und rechten Befestigungsvorrichtung angebrachten FLK hervorgerufen wird.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der FLK eine Kette oder ein Seil ist.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der FLK und/oder die Platte des Verbin dungsstückes zumindestens an seiner/ihrer rohrzugewandten Seite mit Bremselementen bestückt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremselemente aus Gummi bestehen, oder aus Sand in Gummi, oder aus einem Bremsscheibenmaterial.