DE19912150A1 - Bohrgestänge mit einer von innen lösbaren Gestängeverbindung - Google Patents

Abstract

Bei einem Bohrgestänge, bestehend aus wenigstens zwei mittels einer lösbaren Verbindung aneinander gekoppelten Gestängerohren, wobei jedes Gestängerohr an einem Ende mit einer einen größeren Durchmesser aufweisenden Muffe zur Aufnahme des zugeordneten Endes des mit dem Gestängerohr zu koppelnden weiteren Gestängerohres aufweist, sollen die Gestängerohre im Falle eines Festwerdens des Bohrstranges ohne großen Aufwand voneinander lösbar sein. Hierzu ist eine im Inneren der Gestängeverbindung angeordnete und zwischen einer eingeklappten Lösestellung und einer über den Außenumfang des zugeordneten Gestängerohres (13) herausstehenden Verriegelungsstellung schwenkbare Verriegelungsanordnung (18) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrgestänge bestehend aus wenigstens zwei mittels einer lösbaren Verbindung aneinandergekoppelten Gestängerohren, wobei jedes Gestängerohr an einem Ende mit einer einen größeren Durchmesser aufweisenden Muffe zur Aufnahme des zugeordneten Endes des mit dem Gestängerohr zu koppelnden weiteren Gestängerohres aufweist.

Ein Bohrgestänge mit den vorgenannten Merkmalen ist durch Benutzung bekannt; dabei weisen die Gestängerohre beispielsweise an ihrem einen Ende ein Außengewinde und an ihrem anderen Ende eine Muffe mit Innengewinde auf, so daß die Verbindung von zwei derartig ausgebildeten Gestängerohren durch Einschrauben eines zweiten Gestängerohres in die Muffe eines ersten Gestängerohres erfolgt. Auch Verbindungen zweier Gestängerohren durch Stecken oder Schweißen sind bekannt.

Bei schwierigen Gebirgsverhältnissen kann es zu einem Festsetzen des Gestängestranges in einem Bohrloch kommen, insbesondere wenn die Bohrung nicht standfest ist. Besonders bei den im Steinkohlentiefbau vorherrschenden Gebirgsverhältnissen bestehen derartige schwierige Bedingungen in dem allgemein in großer Teufe herrschenden Gebirgsdruck, dem Auftreten von Zusatzdrücken oder dem Durchbohren von Kohle mit geringer Druckfestigkeit oder mit hohem Gasinhalt. Gelingt es nicht, bei in einem solchen Fall auftretendem Festsetzen des Bohrgestänges den Gestängestrang zu lösen und aus dem Bohrloch zu ziehen, so kann dies die Aufgabe einer teilweise oder bereits vollständig erstellten Bohrung und den Verlust des Bohrgestänges bedeuten.

Neben der zerstörenden Trennung des Bohrgestänges an dem den Beginn des Bereichs, in dem der Bohrstrang festsitzt, festlegenden sogenannten Festpunkt, welches einen Verlust des hinter dem Festpunkt befindlichen Stranges zur Folge hat, ist auch ein Verfahren zum zerstörungsfreien Lösen zumindest einer Schraub-Gestängeverbindung im Bohrloch bekannt. Im Rahmen dieses Verfahrens erhält der Bohrstrang eine Drehmomentvorspannung in Löserichtung, die geringfügig unter dem Entschraubmoment liegt; es wird eine schwach dosierte Sprengladung im Bereich einer zu trennenden Gewindeverbindung oberhalb des Festpunktes gezündet. Der Sprengimpuls führt zu Schwingungen im Verbinderbereich, so daß in der Regel die Haftreibung der Verschraubung kurzzeitig in Gleitreibung übergeht und die Drehmomentvorspannung ausreicht, um die Verschraubung zu lösen. Grundsätzlich kann die Trennstelle im Bohrloch anschließend wieder verbunden werden.

Gleichwohl sind mit diesem Verfahren einige Nachteile verbunden, da die Ermittlung der Position des sogenannten Festpunktes einerseits aufwendig ist, andererseits aber mit der größtmöglichen Genauigkeit zu erfolgen hat, um die Sprengladung zu positionieren. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Sprengladung schwierig zu bemessen und einzubringen ist, und daß die Verbindung bei Auslösung der Sprengladung einer entsprechenden mechanischen Beanspruchung unterliegt. Auch kann es im Anschluß an die Lösung des festgesetzten Bohrgestänges zu Schwierigkeiten bei dessen erneuter Verbindung kommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgestänge mit den gattungsgemäßen Merkmalen so zu verbessern, daß die Gestängerohre im Falle eines Festwerdens des Bohrstranges ohne großen Aufwand und ohne Beanspruchung der einzelnen Gestängerohre voneinander lösbar sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß an dem in die Muffe des ersten Gestängerohres einzusteckenden Ende des zweiten Gestängerohres ein zwischen einer eingeklappten Lösestellung und einer über den Außenumfang des zweiten Gestängerohres herausstehenden Verriegelungsstellung schwenkbarer Riegel derart angeordnet ist, daß er sich bei einer auf das erste Gestängerohr mit Muffe ausgeübten Zugkraft durch Anlage einer Verriegelungsnase an einer an der Innenseite der Muffe ausgesparte Abstützfläche abstützt und mittels eines im Inneren des Bohrgestänges beweglichen Entriegelungsschuhs entgegen der Kraft einer ihm in die Verriegelungsstellung vorspannenden Feder in seine Lösestellung einklappbar ist. Damit sieht die Erfindung für jede Verbindung von zwei Gestängerohren eine von innen lösbare Verriegelung der Gestängerohre miteinander vor, so daß damit die Möglichkeit besteht, einen Bohrstrang jederzeit an einer beliebigen Verbinderposition im Bohrloch zu trennen und wieder zu verbinden. Damit ist es erstmalig möglich, einen oder mehrere festsitzende Abschnitte eines Bohrstranges ohne Verlust des Bohrgestänges oder Aufgabe des Bohrloches wieder freizumachen, so daß die Bohrung fortgesetzt werden kann.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Riegel in einen in der Wandung des zweiten Gestängerohres ausgebildeten Ausschnitt eingesetzt ist und in der eingeklappten Lösestellung im wesentlichen einen formentsprechenden Wandungsteil bildet.

Um die Lösung der Gestängeverbindung zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß der Riegel in der Verriegelungsstellung mit seinem der Verriegelungsnase gegenüberliegenden Ende in den Innenraum des ersten und des zweiten Gestängerohres hineinragt und von dem Entriegelungsschuh beaufschlagbar ist, wobei zweckmäßig der Riegel an seiner mit dem Entriegelungsschuh zusammenwirkenden Fläche eine mit der Formgestaltung des Entriegelungsschuhs korrespondierende Anlaufschräge aufweist.

In einer einfachen Ausführungsform kann der Riegel mit dem freien Ende einer an dem zweiten Gestängerohr einseitig eingespannten und eine Vorspannung in Richtung der Verriegelungsstellung des Riegels aufweisenden Feder verbunden und an dem zweiten Gestängerohr gehaltert sein. Dabei untergreift der Riegel zu seiner schwenkbaren Halterung den zugeordneten Rand des Ausschnitts in dem zweiten Gestängerohr mit wenigstens einem Vorsprung.

Zur Aufnahme einer auf den Gestängestrang wirkenden und damit auf das als erstes Gestängerohr bezeichnete Gestängerohr ausgeübten Zugkraft kann vorgesehen sein, daß die Muffe innenseitig eine den Riegel in seiner ausgeschwenkten Verriegelungsstellung passend aufnehmbare Aussparung aufweist, deren dem ersten Gestängerohr zugewandte Stirnfläche die Abstützfläche für den Riegel bildet.

Soweit neben der durch eine verriegelnde Steckverbindung verwirklichten Verbindung von zwei Gestängerohren auch für den Bohrvorgang eine Drehmomentübertragung eingerichtet sein muß, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß das zweite, in die Muffe des ersten Gestängerohres einzusteckende Gestängerohr einen auf seinem Außenumfang ausgebildeten und in einen zugeordneten, am Endbereich der Muffe ausgebildeten Ausschnitt eingreifenden Mitnehmer aufweist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gestängeverbindung von zwei Gestängerohren in einer Seitenansicht bei verriegelter Gestängeverbindung,

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 bei entriegelter Gestängeverbindung,

Fig. 3 das zweite Gestängerohr mit daran befindlichem Riegel in einer Draufsicht.

Ein erstes Gestängerohr 10 mit einem in ihm befindlichen Innenraum 11 weist endseitig eine mit ihm verbundene Muffe 12 auf, deren Innendurchmesser so bemessen ist, daß ein zweites Gestängerohr 13 mit seinem freien Ende mit leichtem Paßspiel in die Muffe 12 einsteckbar ist. Zur Übertragung eines Drehmoments von dem ersten Gestängerohr 10 auf das zweite Gestängerohr 13 weist das zweite Gestängerohr 13 auf seiner Außenseite einen Mitnehmer 16 auf, der bei ineinandergesteckten und in einer noch zu beschreibenden Weise miteinander verriegelten Gestängerohren 10 und 13 in einen endseitigen Ausschnitt 15 der Muffe 12 eingreift.

Zur Übertragung der Zugkräfte durch die Steckverbindung zwischen erstem Gestängerohr 10 und zweitem Gestängerohr 13 weist das zweite Gestängerohr 13 in seinem in die Muffe 12 eingesteckten Bereich einen Ausschnitt 17 auf, in welchem ein Riegel 18 zwischen der in Fig. 1 dargestellten Verriegelungsstellung und der in Fig. 2 dargestellten Verriegelungsstellung und der in Fig. 2 dargestellten Lösestellung schwenkbar gelagert ist. Der Riegel 18 entspricht in seiner Formgebung einem Wandungsabschnitt des zweiten Gestängerohres 13, so daß der Riegel 18 in der in Fig. 2 dargestellten Lösestellung im wesentlichen einen formentsprechenden Wandungsteil des zweiten Gestängerohres 13 ausbildet.

Der Riegel 18 weist an seinem dem ihn tragenden zweiten Gestängerohr 13 zugewandten Ende eine Verriegelungsnase 19 auf und ist um einen auf der Außenfläche des zweiten Gestängerohres 13 angeordneten Drehpunkt derart schwenkbar gelagert, daß die Verriegelungsnase 19 in der in Fig. 1 dargestellten Verriegelungsstellung radial über den Außenumfang des zweiten Gestängerohres 13 schwenkbar ist. Das der Verriegelungsnase 19 gegenüberliegende Ende 20 des Riegels 18 tritt in der Verriegelungsstellung in den Innenraum 14 des zweiten Gestängerohres 13 ein und wirkt hiermit zur Lösung der Gestängeverbindung mit einem in den Innenraum 11 des ersten Gestängerohres 10 wie auch in den damit fluchtenden Innenraum 14 des zweiten Gestängerohres 13 eingebrachten und längs des gesamten Bohrgestänges beweglichen Entriegelungsschuh 24 zusammen. Der Entriegelungsschuh weist eine Auflaufschräge 25 auf, der passend an dem Ende 20 des Riegels 18 in dessen Verriegelungsstellung eine Anlaufschräge 21 zugeordnet ist, so daß der Entriegelungschuh beim Auftreffen auf die Anlaufschräge 21 des Riegels 18 diesen von seiner Verriegelungsstellung in die in Fig. 2 dargestellte Lösestellung verschwenkt. Der Riegel 18 ist dabei in seine Verriegelungsstellung von einer Feder 23 beaufschlagt, die mit ihrem einen Ende an dem Einsteckende des zweiten Gestängerohres 13 befestigt ist und mit ihrem anderen, freien Ende in einer Nut an dem Riegel 18 festgelegt ist und diesen mit Vorspannung in die Verriegelungsstellung drückt. Dabei ist der Riegel 18 mit zwei vorstehenden Vorsprüngen 22 in dem Ausschnitt 17 des zweiten Gestängerohres 13 gehalten.

Die Muffe 12 weist auf ihrer das zweite Gestängerohr 13 umschließenden Innenseite eine zur Form des ausschwenkbaren Teils des Riegels 18 entsprechende Aussparung 26 auf, so daß der Riegel 18 in seiner Verriegelungsstellung in die so ausgebildete Kontur der Muffe 12 eintreten kann; an ihrer dem ersten Gestängerohr 10 zugewandten Stirnseite bildet die Aussparung 26 eine Abstützfläche 27 für die Verriegelungsnase 19 des Riegels 18 aus.

Soll nun bei einem festsitzenden Bohrgestänge die Lösung einer Gestängeverbindung in Nähe des Festpunktes erfolgen, so wird der Entriegelungsschuh 24 in den insoweit fluchtenden Innenräumen 11, 14 der aufeinanderfolgenden Gestängerohre verfahren, wobei der Entriegelungsschuh auf seinem Umfang eine Aussparung aufweist, die ein Passieren der eingeschwenkten Enden 20 der zugehörigen Riegel 18 der einzelnen Gestängeverbindungen erfolgt, ohne daß diese Riegel jeweils in die Lösestellung gedrückt werden. Bei Erreichen der zu lösenden Gestängeverbindung wird der Entriegelungsschuh in eine Stellung verdreht, in welcher er nun mit seiner Auflaufschräge 25 auf die Anlaufschräge 21 des Riegels 18 der zu lösenden Gestängeverbindung trifft und dabei den Riegel 18 in seine aus Fig. 2 ersichtliche Lösestellung drückt, in welcher durch einfaches Ziehen die Steckverbindung zwischen dem ersten Gestängerohr 10 und dem festsitzenden zweiten Gestängerohr 13 gelöst wird. Der insoweit abgetrennte, noch im Bohrloch befindliche Teil des Bohrgestänges kann freigespült oder freigebohrt werden, wonach der aus dem Bohrloch gezogene Bohrstrang wieder in das Bohrloch verbracht und durch Steckverrastung mit dem im Bohrloch befindlichen Strangteil verbunden wird. Alsdann wird im Falle von weiteren Festpunkten das Verfahren entsprechend wiederholt, bis der gesamte Gestängestrang frei ist und die Bohrarbeit fortgesetzt werden kann.

Soweit beim Ziehen des Bohrgestänges eine Zugkraft in Richtung des Pfeiles 28 auf das erste Gestängerohr 10 ausgeübt wird, wird die Zugkraft über die Muffe 12, deren Abstützfläche 27 und die Verriegelungsnase 19 des Riegels 18 auf das zweite Gestängerohr 13 übertragen, so daß das zweite Gestängerohr 13 einer Zugbewegung des ersten Gestängerohrs 10 in Richtung des Pfeiles 28 folgt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (8)

1. Bohrgestänge bestehend aus wenigstens zwei mittels einer lösbaren Verbindung aneinandergekoppelten Gestängerohren, wobei jedes Gestängerohr an einem Ende mit einer einen größeren Durchmesser aufweisenden Muffe zur Aufnahme des zugeordneten Endes des mit dem Gestängerohr zu koppelnden weiteren Gestängerohres aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in die Muffe (12) des ersten Gestängerohres (10) einzusteckenden Ende des zweiten Gestängerohres (13) ein zwischen einer eingeklappten Lösestellung und einer über den Außenumfang des zweiten Gestängerohres (13) herausstehenden Verriegelungsstellung schwenkbarer Riegel (18) derart angeordnet ist, daß er sich bei einer auf das erste Gestängerohr (10) mit Muffe (12) ausgeübten Zugkraft durch Anlage einer Verriegelungsnase (19) an einer an der Innenseite der Muffe (12) ausgesparte Abstützfläche (27) abstützt und mittels eines im Inneren des Bohrgestänges beweglichen Entriegelungsschuhs (24) entgegen der Kraft einer ihn in die Verriegelungsstellung vorspannenden Feder (23) in seine Lösestellung einklappbar ist.

2. Bohrgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (18) in einen in der Wandung des zweiten Gestängerohres (13) ausgebildeten Ausschnitt (17) eingesetzt ist und in der eingeklappten Lösestellung im wesentlichen einen formentsprechenden Wandungsteil bildet.

3. Bohrgestänge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (18) in der Verriegelungsstellung mit seinem der Verriegelungsnase (19) gegenüberliegenden Ende (20) in den Innenraum des ersten und des zweiten Gestängerohres (10, 13) hineinragt und von dem Entriegelungsschuh (24) beaufschlagbar ist.

4. Bohrgestänge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (18) an seiner mit dem Entriegelungsschuh (24) zusammenwirkenden Fläche eine mit der Formgestaltung des Entriegelungsschuhs (24) korrespondierende Anlaufschräge (21) aufweist.

5. Bohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (18) mit dem freien Ende einer an dem zweiten Gestängerohr (13) einseitig eingespannten und eine Vorspannung in Richtung der Verriegelungsstellung des Riegels (18) aufweisenden Feder (23) verbunden und an dem zweiten Gestängerohr (13) gehaltert ist.

6. Bohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (18) zu seiner schwenkbaren Halterung den zugeordneten Rand des Ausschnitts (17) in dem zweiten Gestängerohr (13) mit wenigstens einem Vorsprung (22) untergreift.

7. Bohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (12) innenseitig eine den Riegel (18) in seiner ausgeschwenkten Verriegelungsstellung passend aufnehmbare Aussparung (26) aufweist, deren dem ersten Gestängerohr (10) zugewandte Stirnfläche die Abstützfläche (27) für den Riegel (18) bildet.

8. Bohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, in die Muffe (12) des ersten Gestängerohres (10) einzusteckende Gestängerohr (13) einen auf seinem Außenumfang ausgebildeten und in einen zugeordneten, am Endbereich der Muffe (12) ausgebildeten Ausschnitt (15) eingreifenden Mitnehmer (16) aufweist.