DE2043941A1 - Federvorrichtung fur Meßgerate innerhalb eines Bohrgestänges - Google Patents

Federvorrichtung fur Meßgerate innerhalb eines Bohrgestänges

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Description

Dlpl.-Ing. Dipl. oec. publ.
DiETHiCH LEWINSKY «
PATCNTANWALT , ''
8 M0nchen2I - Gotthardstr. 81
Telefon 56 17 62
Societe Nationale des Petroles d1Aquitaine F-92 Courbevoie, Tour Aquitaine (Frankreich)
„Federvorrichtung für Meßgeräte innerhalb eines Bohrgestänges"
Französische Priorität vom 5. September 1969 aus der französischen Patentanmeldung 69/303,25
Die Erfindung betrifft eine Federvorrichtung für
Meßgeräte innerhalb eines Bohrgestänges. Es kann als bekannt vorausgesetzt werden, daß infolge der vom Bohrwerkzeug hervorgerufenen Vibrationen bzw. Schwingungen die im Innern des Bohrgestänges untergebrachten Meßgeräte starken Vibrationen ausgesetzt sind. Außer den Stößen unterschiedlichster Herkunft entstehen diese Schwingungen darüberhinaus noch durch die Rotation des Bohrschaft^s, über den sich letztere fortpflanzen.
Diese Meßgeräte werden von Meßfühlern gebildet, de-: nen elektronische Einheiten nachgeschaltet sind, die die vom Meßfühler aufgenommene Größe in einen Wert umsetzen, der mittels mechanischer oder hydraulischer Impulse entweder zum Bohrschaft, oder zum Bohrschlamm weiterübertragen wird.
Das Formmerkmal dieser Meßgeräte besteht in ihrem geringen Durchmesser, wodurch die Möglichkeit gegeben wird, diese innerhalb des Bohrschaftee unterzubringen, wobei noch Zwischenräur ae vorhanden sind, um unvermittelt· Druckunterschiede zu vermeide^.
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20439 A 1
Hieraus ergeben sich Abfederungsschwierigkeiten, da bei einer Befestigung am Bohrschaft diese Meßgeräte keine Schwingungen dieses letztgenannten aufnehmen dürfen.
Die zur Zeit bekannten Meßgeräte sind fest mit
dem Bohrgestänge verbunden, das den unteren Teil des Bohrschaf-tes bildet. Die eingesetzten Bohrgestänge sind mit Auskragr.·>χπ versehen, auf denen starke Trägereleraente für diese Meßgeräte ruhen, um den genannten Schwierigkeiten zu begegnen.
Bei der erfindungsgemäß aufgebauten Federvorrichtung handelt es sich demgegenüber um eine elastische Aufhängung mit einstellbarer Steifigkeit, wonach sich das Meßgerät innerhalb bestimmter Grenzen im Bohrschaft bewegen kann.
Die erfindungsgemäß aufgebaute Federvorrichtung umfaßt zumindest einen Anschluß, der mit dem Meßgerät verbunden wird und eine Auskragung besitzt,nunmehr dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem dieser Anschlüsse eine Anzahl von Federringen gebildet aus einem ersten Träger, einem ringförmigen Körper aus Elastomer und einem zweiten Tr'iger auf der gleichen Achse, miteinander durch Vulkanisierung verbunden,- mit ihrem Trlger auf dieser Auskragung ruhen, wobei diese Ringe auf jedem Anschluß durch einen an letzterem befestigten Sitz gehalten werden und ein zweiter, am Bohrgestänge befestigter Sitz das Meßgerät hält und dabei auf den anderen Träger der genannten Federringe drückt und eine der Auflagen ein quasi ringförmiges Teil aus Elastomer besitzt, dessen Steifigkeit über der des für die Ringe verwendeten Elastomers liegt.
Innerhalb einer bevorzugten Aufbauform der Erfindung sind die Anschlüsse auf einer bestimmten Länge mit einer zentralen Aussparung versehen, die über Öffnungen mit der Aussenseite in Verbindung steht. Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzen die in ihrem mittleren Teil aus Elastomer bestehenden Federringe eine Reihe von Aussparungen, deren Anzahl und Durchmesser von der für den Ring gewählten Steifigkeit abhängen.
1 0 9 8 1 1 / 1 5 A 6 BAD ORIGINAL - g -
2 Ό 4 3 9 A 1
Gemäß einer Variante der erfindungsgemäß aufgebauten Federvorrichtung kann ein am Meßgerät zu befestigender Führun^sanschluß innerhalb eines Zentrierringes gleiten.
Bei einer v/eiteren Variante der erfindungsgemäwen Federvorrichtung können die Elastomertr3ger, die die Federringe bilden, mit parallel zur Ringachse verlaufenden Nuten ausgerüs e sein. In ^en Zeichnungen'ist die erfinaungsgemäße Federvorrichtung anhand zweier Aufbauformen schematisch veranschaulicht:
Es zeilen
- Figur 1 - eine Federvorrichtung symmetrischen Aufbaus
- Figur 2 - eine Federvorrichtung asymmetrischen Aufbaus
- Figur 3,4 und 5 Schnittdarstellungen in den verschiedenen
Ebenen der in Figur 2 dargestellten Dämpfungsringe.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bohrgestänges für den Einbau in den unteren Teil des Bohrschaftes und zwar unweit vom Bohrwerkzeug, ausgerüstet mit einer Federvorrichtung für ein Meßgerät.
Das Bohrgestänge 1 besitzt an seinen Abschlüssen konisch zulaufende Innengewinde-Teile 2, die dem Einbau in den Bohrschaft dienen.
Diesen Gewindeteilen folgt ein Feingewinde 3 zur Aufnahme eines Ringes U.
Das Meßgerät 5 besitzt an jedem Ende ein Geviindeteil 6 sowie eine Nut zur Aufnahme eines O-,Ringes 7. Der Stopfen 8 ist auf das Gewindeteil 6 des Meßgeräts aufzuschrauben. Dieser Stopfen besitzt auf einem Teil seiner Länge eine Aussparung 9, die mit öffnungen 9a in Verbindung steht und somit einen Durchfluß des Schlanunstromes entlang des Meßgeräts ermöglicht. Dieser Stopfen 8 besitzt eine Auskragung 10, während das Bohrgestänge etwa in gleicher Höhe eine Auskragung 10a aufweist. Auf diese Auskragungen werden die Ringe aufgesetzt, die zwei konzentrisch verlaufende Trägerteile mit einer Elastomerauflage aufweisen.
mofi^ -10981 1/1FAK
. BAD
Dio Ringanordnung ist bei 11 dargestellt. Der äußere Tr'iger 12 sowie der innere Träger 13 sind mit Elastomer durch Vulkanisierung fest verbunden. Um den Stopfen wird nunmehr eine Anzahl von Ringen angeordnet, die für die gewünschte Federung ausreicht.
Die äußeren Träger 12 grenzen aneinander -an und liegen auf einem Sitz 14 auf, der seinerseits über den Ring 3 befestigt ist. Ein Teil aus Elastomer, das in etwa eine Äingform besitzt, (15) ist am Sitz 14 befestigt. Der innere Träger 13 liegt ebenfalls auf einem Sitz 16 auf, der über einen Schraubring 17 fest am Stopfen 3 seUalien wird.
Hierbei läßt sich folgender Aufbau erkennen:
Im Innern des Bohrgestänges 1 wird das Mefcger^t 5 mit seinen beiden Anschlüssen 8 untergebracht. In den freibleibenden, ringförmigen Raum wird eine ausreichende Anzahl von Federringen 11 eingesetzt. Auf das Bohrgestänge wird nunmehr der Sitz 14 mit dem Dämpf erring 15 aufgeschoben. Der Sitz 14 wird über den Rinj', 4 angezogen. Der Sitz 16 wird auf den Stopfen 8 aufgeschoben und über den Schraubring 17 befestigt. Die erfindungsgemäße Federvorrichtung ist nunmehr einsatzbereit.
Die am Bohrgestänge auftretenden Vibrationen bzw. Schwingungen lassen sich in die drei folgenden Gruppen einteilen: Längs-, Radial- und Torsionsschwingungen.
Gedämpft werden hierbei vorwiegend die Längsschwingungen starker Amplitude. Innerhalb eines ersten Zeitintervalls ermöglicht die Verformung der Ringe ein Verschieben des Meßgeräts, wobei diese Verschiebung durch den am Sitz 14 liegenden Dämpferring 15 abgefangen wird. Durch die Verformung des Ringes, dessen Steifigkeit über der der Ringe liegt, verläuft dieses Abfangen progressiv. Die maximale Verschiebungsamplitude wird durch das Spiel zwischen den Sitzen 14 und 16 bestimmt. Für Temperaturen unterhalb von etwa 100 Zentigraden werden als Dämpferelastomere Akrylnitril-Elastomere und für höhere Temperaturen fluorhaltige Elastomere verwendet.
BAD OBIQINAL
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"■ D ""
Die Federzunge können In dem vom Elastomer gebildeten Teil mit Aussparungen versehen sein.
Figur 2 zeigt eine weitere Aufbauvariante der erfindungsgemäß aufgebautön Federvorrichtungi
Ein Spezial-Bohrgestänge 18 ist mit einem zweiten Gestänge 19 verbunden, das ein Teil 20 aufweist, das mit Öffnungen 20a für den Durchfluß des Bohrschlamms ausgerüstet ist. Das Teil 20 trägt einen Anschluß 21, der Über ein Feingewinde 22 untez* Zwischenlage eines u-Rings 2H mit dem Heßgerät 23 verbunden ist. Der Raum zwischen dem Stück 20 und dem Anschluß 21 wird mit Federringen 25, 26, 28 ausgefüllt, wobei die beiden letzteren durch eine Metallscheibe 27 voneinander getrennt sind. Die Form des Teils 20, des Anschlusses 21 sowie der Federringe 25, 26, 28 wird in den Figuren 3, k und 5 dargestellt.
Ein durch Schraubverbindung befestigter Spannring 29 sorgt für den Halt der Federringe.
Am anderen Ende des Meßgeräts ist ein Anschluß 30 befestigt, der mit einem Federring 31 versehen ist.
Figur 3 stellt einen Ausschnitt in Höhe des Federringes 25 dar. Das Grundteil 20, der Anschluß 21 und der Ring besitzen eine Zylinderform.
Figur H zeigt einen weiteren Ausschnitt in Höhe des Federringes 28. Das Teil 20 ist hierbei kreuzförmig. Der Anschluß 21 besitzt auf der Innenseite parallel zu seiner Achse verlaufende Nuten, wobei der Ring 28 zwischen den beiden Teilen liegt. Hierhbei ist eine bestimmte Anzahl von Außsparungen 33 vorgesehen. _
Figur 5 zeigt einen dritten Ausschnitt in Höhe des
Ringes 31.
Erkennbar sind hier der Anschluß 30 und das Bohrgestänge 18. Zwischen beiden liegt ein Federring, dessen Innenfläche zylinderförmig ist und dessen Aufkenflache mit Nuten versehen ist, so daß zwischen dieser Fläche und der inneren Wandung des Bohrgestänges 18 ein freier Raum für den Durchfluß des Schlammstromes entsteht.
■■■■■■-■=■■.. - 6 -
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2UA39A1
Hierbei läßt aich folgender Aufbau erkennen:
Auf das mit dem Stuck 20 ausgerüstete Bohrgestänge wird nacheinander dor Schraubring 29, die Federringe 25 und 26, der lletallring 27 und schließlich der Ring 20 aufgesetzt, der das kreuzförmige Stück des Teiles 20 überdeckt. Auf diese Einheit wird nunmehr der vorher auf das Heiigerät ?3 aufgeschraubte Anschluß 21 geschoben. Nunmehr kann der King 29 unter Beibehaltung dea gewünschten Spieles auf den Anschluß 21 aufgeschraubt werden.
Der vorher mit dem Ring 31 ausgerüstete Anschluß 30 kann jetzt am Meßgerät befestigt werden. Nunmehr wird das Spezial-Bohrgestänge auf die Einheit gesetzt und mit dem Bohrgestänge 19 verbunden.
Die Längsschwingungen werden vom King 26 abgefangen, die TorsionsSchwingungen vom kreuzförmigen King 2 8 und die Radialschwingungen können nicht über den Ring 31 übertragen werden.
ste£fex,e Ring 25 dient zur Begrenzung der Bewegungen der Einheit und zwar nach Abstützung auf der Auskragung des Teiles 20 und am Schraubring 29.
Bei den verwendeten Elastomeren handelt es sich um die gleichen wie den zur Ausführungsform in Figur 1 benötigten,
109811/1546 BAD0RKaINAL

Claims (1)

  1. DIET ICH L'iWSNSKY ^U4oJ4 I
    PATNTAMWALT H "1 SeD 1Q7fl
    Societe Nationale des Petroles d'Aquitaine
    F--9 2, Courbevoie, Tour Aquitaine (Frankreich)
    Patentansprüche:
    Federvorrichtung für Meßgeräte innerhalb eines Bohrgestänges mit zumindest einem Anschluß für das Meßgerät, wobei dieser Anschluß eine Auskragung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem dieser Anschlüsse eine Anzahl von Federringen (25, 26, 28) - gebildet aus einem ersten Träger, einem ringförmigen Körper aus Elastomer und einem zweiten Träger auf der gleichen Achse, miteinander durch Vulkanisierung verbunden,- mit ihrem Träger auf dieser Auskragung ruhen, wobei, diese Ringe auf jedem Anschluß (8) durch einen an letzterem befestigten Sitz (14, 16) gehalten werden und ein zweiter, am Bohrgestänge (1) befestigter Sitz das Meßgerät (5) hält und dabei auf den anderen Träger der Federringe (25,26,28) drückt und eine der Auflagen ein quasi ringförmiges Teil (15) aus Elastomer besitzt, dessen Steifigkeit über der des für die Ringe verwendeten Elastomers liegt.
    Federvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei praktisch symmetrische Anschlüsse (8), die jeweils eine Auskragung (10) besitzen, am Meßgerät (5) befestigt
    werden.
    Federvorrichtung nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, daß die Federringe (25,26,28) in ihrem mittleren, aus Elastomer best eh enden, Teil eine Reihe von Aussparungen besitzen, deren Anzahl und Durchmesser von der für den Ring gewählten Steifigkeit abhängen.
    Federvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Meßgerät (5) zu befestigender Führungsanschluß innerhalb eines Zentrierringes gleiten kann.
    Federvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerträger, die die Federringe bilden, mit
    parallel zur Ringachse verlaufenden Muten ausgerüstet sind.
    r:..':mmü»& 109811/154 6
    Federvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem verwendeten Elastomer um ein Akrylnitril-Elastomer handelt.
    Federvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, ** oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem verwendeten Elastomer um ein fluorhaltiges Elastomer handelt.
    10 9 8 11/15
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