DE2017939B2 - Bohrgestaengeschwimmer - Google Patents

Description

Fig.6 ist ein Querschnitt entlaitg der Linie 6-6

Hgr F ι σ, 4.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist eine Ventilvorrichtung V in ein Bohrgestänge oder einen Gestängeverbinder D eingebaut, das bis zu dem oberen Ende des Bohrloches reicht und durch welches »Bohrflüssigkeit« nach unten gepumpt wird, während das Bohrgestänge gedreht wird, um einen an seinem unteren Ende befindlichen und mit B bezeichneten Bohrmeißel zu drehen. Das Ventil V kann sich an jeder geeigneten Stelle entlang der Länge des Bohrgestänges D befinden und ist in der hier dargestellten Ausführungsform in einer kurzen Schwerstangeneinheit 10 angeordnet, die sich normalerweise unmittelbar oberhalb des Bohrmeißels ß befindet. Die Schwerstangeneinheit 10 weist eine breitere Bohrung 11 auf, die eine zylindrische Wand und eine untere Radialschulter 12 bildet. Zum Zwecke der Darstellung weist die Einheit 10 ein unteres Steckgewinde 13 auf, das in die obere Gewindemuffe 14 des Bohrmeißels B eingeschraubt ist. Das obere Ende der Einheit 10 besteht aus einer Gewindemuffe 15, die mit dem unteren Steckende 16 der anschließenden Bohrstange oder des anschließenden Gestängeabschnittes 17 verbunden ist. Die untere Schulter 12 und das untere Ende 18 der Stange oder des Gestängeabschnitts 17 bilden in Axialrichtung in einem Abstand befindliche Anschläge, zwischen denen sich die nachstehend beschriebene Ventilvorrichtung V befindet.

Die Ventilvorrichtung V weist einen Ventilkörper 20 auf, der in die Bohrung 11 der Einheit 10 eingepaßt werden kann, wobei die Länge des Körpers 20 etwas kleiner ist als der Abstand zwischen den Schultern 12 und 18. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Körper 20 einen oberen zylindrischen Abschnitt 21 mit einer Ringdichtung wie z. B. einem O-Ring 22 auf, der in einem abdichtenden Eingriff mit der Bohrung 11 steht und verhinde.'t. daß Flüssigkeit oder Strömungsmittel auf der Außenseite des Körpers vorbeigelangen und an dieser zu einem Verschleiß führen kann.

An seineEi unteren Ende weist der Körper einen unteren zylindrischen Abschnitt 23 auf, der ebenfalls in die Bohrung 11 eingepaßt werden kann. Ansonsten hat der Körper 20 einen kleineren Durchmesser als die Bohrung 11.

In seinem Inneren weist der Körper eine Ventilkammer 24 mit einer sich nach oben veijungenden konischen Oberfläche 25 auf, die einen Ventilsitz bildet, welcher einen Durchflußkanal 26 umgeben kann, der sich zwischen dem oberen Ende des Körpers 20 und der Ventilkammer 24 erstreckt. Innerhalb der Ventilkammer 24 ist ein Ventilkopf 27 hin und her verschiebbar, wird auf einem Ventilschaft 28 geführt und zentriert und wird federnd in eine Schließstellung (F i g. 1) beaufschlagt vermittels einer Schrauben-Druckfeder 29, die an ihrem oberen Ende an einer Innenschulter 30 des Kopfes 27 anliegt und an ihrem unteren Ende auf einer spinnenförmigen Stützscheibe 31 aufsitzt.

Die Scheibe 31 wird an dem unteren Ende des Ventilkörpers 20 durch eine Bohrung 32 gehalten, wobei eine nach unten weisende Schulter 33 in einem Eingriff mit der Scheibe 31 steht, während ein Sprengring 34 oder eine andere Befestigungsvorrichtung dazu verwendet wird, die Scheibe 31 zu halten. Der Ventilschaft 27 ist in einem Stück mit der Scheibe 31 ausgebildet und steht von dieser nach oben in einen verengten Hohlraum 35 hinein vor, der an der Unterseite des Ventilkopfes 27 ausgebildet ist Ein Mantel 36 steht von der Schulter 30 nach unten vor, umgibt die Feder 29 und schützt in der Öffnungsstellung des Ventils (Fig.2) die Feder 29 und den Schaft 28 gegen die korrodierende Wirkung der an dem Venülkopf vorbei und durch mehrere, in der Scheibe 31 ausgebildete öffnungen 37 hindurch nach unten fließenden Bohrflüssigkeit. Das obere Ende des Ventilkopfes 27 ist in der Form eines Kegels 38 ausgebildet, welcher dem Sitzkegel 25 entspricht und dazu dient, das Ventil in der Schließstellung einwandfrei gegen eine nach oben gerichtete Flüssigkeitsströmung abzudichten.

Die beschriebene Konstruktion ist sehr haltbar, da der Kopf 27 von dem Schaft 28 getrennt ist und aus einem einzigen Teil besteht. Der Schaft 28 ist sehr haltbar, da er in einem Stück mit der Scheibe 31 ausgebildet ist und durch den Mantel 36 vor einem stärkeren Verschleiß geschützt wird.

F i g. 3 zeigt den größten Vorteil der Vorrichtung, nämlich daß der Hohlraum 35 innerhalb des VentilkopU's 27 nicht kreisförmig, sondern im Querschnitt quadratisch ausgebildet und gleicherweise der obere Endabschnitt 28 a des Schaftes 28 entsprechend nicht kreisförmig, sondern im Querschnitt quadratisch ausgebildet ist, so daß sich der Ventilkopf nicht auf dem Schaft 28 drehen kann, was bei einem runden Zapfen der Fall wäre. Daher ist die Verbindung zwischen dem Ventilkopf 27 und dem Schaft keinem raschen Verschleiß auf Grund einer gegenseitigen Bewegung in einer den Verschleiß fördernden Umgebung während des Bohrvorganges unterworfen.

Im Beirieb ist das Ventil V während des Einführens des Bohrgestänges in das Bohrloch normalerweise geschlossen, so daß der Eintritt von Bohrflüssigkeit zusammen mit dem von dieser mitgeführten Abrie'o in das Bohrgestänge verhindert und die Gefahr einer Verstopfung der Bohrmeißelöffnungen durch den Abrieb erheblich verringert wird. Wenn jedoch der Umlauf von Bohrflüssigkeit erneut aufgenommen wird, wird das Ventil geöffnet, dabei jedoch durch den nicht kreisförmig ausgebildeten Eingriff zwischen Schaft und Kopf an einer Drehung des Kopfes gehindert, wobei der Schaft und die Ventilfeder gegen die korrodierende oder erodierende Wirkung der Bohrflüssigkeit geschützt sind.

In den F i g. 4 bis 6 ist ein ähnlicher Ventilaufbau dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Diese Ausführungsform eignet sich jedoch besonders zum Bohren mit Luft oder einer anderen gasförmigen »Bohrflüssigkeit«.

In dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil ein kombiniertes Ring- und Schiebeventil, indem es oberhalb des konischen Abschnittes 38 des Ventilkopfes 27 eine nach oben vorstehende Buchse oder einen zylindrischen Abschnitt 100 aufweist. Dieser Buchsenabschnitt 100 ragt über eine Strecke, die größer ist als die insgesamt mögliche Verschiebung des Ventilkopfes 27 nach unten, in den Durchflußkanal 26 hinein und dient als eine Führung für das obere Ende des Ventilkopfes 27, durch welche Schwingungen des Kopfes auf Grund der mit hoher Geschwindigkeit vorbeiströmenden Bohrflüssigkeit oder Luft verhindert werden.

Um in der Öffnungsstellung des Ventils (Fig.5 und 6) einen nach unten gerichteten Durchfluß von

Bohrflüssigkeit oder Luft zu gestatten, weist die Buchse 100 eine mittige Bohrung 101 und mehrere radiale und auf dem Umfang in gegenseitigen Abständen angeordnete öffnungen 102 auf. Vorzugsweise ist der Gesamtdurchflußquerschnitt aller Öffnungen 102 gleich groß oder größer als der Durchflußquerschnitt durch das Ventil ohne die Buchse 100 und die öffnungen 102, so daß durch diese keine Drosselung des Durchflusses verursacht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

spinnenförmigen Stützsebeibe für den Ventilschaft, wobei der Ventilkopf auf dem Ventilschaft hin und '% Patentansprüche: her verschiebbar gelagert ist und an seiner Unterseite eisen Hohlraum aufweist, in den der dem Honlraum- 5 querschnitt angepaßte Schaft hineinragt

1. Bohrgestängeschwimmer, bestehend aus Derartige Bohrgestäageschwimmer verhindern einem Ventilkörper mit Abschnitten, die in die während des Einfahrens des Bohrgestänges das Ein-Bohrung einer Schwerstangeneinheit einsetzbar treten von Bohrflüssigkeit in das Bohrgestänge, so sind, einem innerhalb des Körpers befindlichen, daß das Bohrgestänge oberhalb des Schwimmervensich verjüngenden Ventilsitz, der von einem io tils trocken bleibt und einen gewissen Auftrieb be-Durchflußkanai umgeben ist, einem in dem Ven- sitzt Ferner soll das Schwimmerventil eine Verstoptilkörper zwischen einer Eingriffsstellung mit fung der Bohrmeißelöffnungen verhindern, wenn das dem Ventilsitz und einer gegenüber dem Sitz Bohrgestänge eingefahren wird und wenn der Umnach unten versetzten Öffnungsstellung hin und lauf der Bohrflüssigkeit stillgesetzt ist Dies gut auch her verschiebbaren Venülkopf, einem den Ventil- 15 für den Fall, daß Luft oder ein anderes Gas als Spülkopf führenden Ventilschaft, einer um den Schaft mittel vorgesehen ist und der Bohrgestängeschwimherum angeordneten, auf den Kopf einwirkenden - mer dann an sich keine Schwimmerwirkung besitzt,
und diesen in einen Eingriff mit dem Sitz beauf- Bohrgestängeschwimmer der eingangs geschilderschlagenden Feder und einer mit einer in dem ten Art sind bekannt (britische Patentschrift 429 484 Körper gehaltenen spinnenfönnigen Stützscheibe 20 und 1033 051). Bei den bekannten Schwimmerventifür den Ventilschaft, wobei der Ventilkopf auf '«en ist jedoch der Verschleiß erheblich, wodurch die dem Ventilschaft hin und her verschiebbar gela- Lebensdauer verringert ist und das Bohrgestänge ungert ist und an seiner Unterseite einen Hohlraum nötig oft ein- und ausgebaut werden muß. Bei einem aufweist, in den der dem Hohlraumquerschnitt undichten Schwimmerventil kann ferner die Bohrangepaßte Schaft hineinragt, dadurch ge- as flüssigkeit während des Absenkens des Bohrgestänkennzeichnet, daß der Ventilschaft (28, ges austreten und zur Bohrplattform aufsteigen.

28 a) und der Hohlraum (35) nicht kreisförmige Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zuQuerschnitte aufweisen, gründe, das Schwimmerventil so auszubilden, daß es

2. Bohrgestängeschwimmer nach Anspruch 1, widerstandsfähiger gegen Verschleiß ist und eine grödadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft 30 ßere Lebensdauer aufweist. Diese Aufgabe, bei dem (28) und die spinnenförmige Stützscheibe (31) in Bohrgestängcschwimmer der eingangs geschilderten einem Stück ausgebildet sind. Art, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der

3. Bohrgestängeschwimmer nach Anspruch 1, Ventilschaft und der Hohlraum nicht kreisförmige dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkanal Querschnitte aufweisen.

(26) zylindrisch ausgebildet ist, von dem Kopf 35 Dadurch wird eine Drehung des Ventilkopfes ge-

(27) eine hohle Buchse (100) in den Durchfluß- genüber dem Ventilschaft verhindert, wodurch der kanal (26) hineinragt und die Buchse (100) eine Verschleiß wesentlich herabgesetzt ist.

radiale öffnung (102) für einen Flüssigkeit- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin-

durchfluß in Offenstellung des Schwimmers auf- dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, weist. 40 Durch diese Merkmale wird außerdem einem Ver-

4. Bohrgestängeschwimmer nach einem der schleiß oder einem Bruch des Bohrgestängeschwim-Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mers entgegengewirkt, und man erhält einen einfader Ventilkopf (27) einen nach unten vorstehen- chen, aus wenigen Teilen bestehenden Bohrgestängeden, die Feder (29) umgebenden und diese bei schwimmer, wodurch die Gefahr verringert ist, daß Offenstellung des Schwimmers schützenden Man- 45 Teile des Schwimmers bei hoher Beanspruchung und tel (36) aufweist. unter der Korrosionswirkung der Bohrflüssigkeit brechen und den Bohrmeißel verstopfen oder den nach unten gerichteten Bohrflüssigkeitsdurchfluß behindern.

50 Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der

nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsge-

Die Erfindung betrifft einen Bohrgeslängeschwim- 55 maß ausgebildetes und in ein Bohrgestänge eingebaumer, bestehend aus einem Ventilkörper mit Ab- tes Ventil in der normalerweise geschlossenen Stelschnitten, die in die Bohrung einer Schwerstangen- lung;

einheit einsetzbar sind, einem innerhalb des Körpers F i g. 2 ist eine der F i g. 1 entsprechende Darstel-

befindlichen, sich verjüngenden Ventilsitz, der von lung, wobei das Ventil jedoch geöffnet ist;
einem Durchflußkanal umgeben ist, einem in dem 60 Fig.3 ist ein Querschnitt entlang der Linie 3-3 Ventilkörper zwischen einer Eingriffsstellung mit derFig. 1;

dem Ventilsitz und einer gegenüber dem Sitz nach F i g. 4 ist eine der F i g. 1 entsprechende Darstel-

unten versetzten Öffnungsstellung hin und her ver- lung, die jedoch einen abgeänderten Ventilaufbau schiebbaren Ventilkopf, einem den Ventilkopf füh- zeigt, der sich insbesondere zum Bohren mit Luft renden Ventilschaft, einer um den Schaft herum an- 65 oder Gas eignet, wobei das Ventil in der normalergeordneten, auf den Kopf einwirkenden und diesen weise geschlossenen Stellung dargestellt ist;
in einen Eingriff mit dem Sitz beaufschlagenden Fe- F i g. 5 ist eine der F i g. 4 entsprechende Darstel-

der und einer mit einer in dem Körper gehaltenen lung, in welcher das Ventil jedoch geöffnet ist;