DE2134378A1

DE2134378A1 - Bohrstabilisator und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE2134378A1
Application number: DE19712134378
Authority: DE
Inventors: der Anmelder M ist
Original assignee: Groom, William James, Great Yarmouth, Norfolk (Großbritannien)
Priority date: 1970-07-10
Filing date: 1971-07-09
Publication date: 1972-05-25
Also published as: GB1372181A; FR2098289A1; FR2098289B1; NL7109530A; AT308028B

Description

Bohrstabilisator und Verfahren zum Herstellen desselben

Die Erfindung bezieht sioh auf einen Bohrstabilisator und ein Verfahren zum Herstellen desselben, insbesondere einen oberhalb des Meißels angeordneten Bohrstabilisator für Tiefbohrer für Erdöl- oder Erdgasbohrungen mit Verschleißschutz an mit der Bohrungswand in Berührung tretenden Stellen. Der Bohrstabilisator ist dabei mit dem Meißel drehbar.

Der Bohrmeißel ist mit Diamanten besetzt, und man hat bisher angenommen, daß auch der Stabilisator mit Diamanten besetzt sein müßte, um gute Verschleißeigenschaften und gute Wirkungsgrade zu erzielen, Das verursacht natürlich hohe Kosten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen billiger herzustellenden, zufriedenstellenden Stabilisator zu schaffen, der nicht mit Diamanten besetzt ist.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ein Bohrstabilisator geschaffen, der zur Aufnahme des Bohrmeißels eines Erdöl- oder Erdgastiefbohrers geeignet ist und

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einen hohlzylindrischen Stahlkörper aufweist, welcher mit äußeren Rippen parallel zur Stabilisatorachse ausgebildet ist, wobei jede Rippe an ihrer äußersten Fläche mit einem Besatz oder Belag aus Wolframcarbid versehen ist»

Das Wolframcarbid kann in ein Metallgerüst aus Messing eingebunden sein, wobei das Carbid 60 bis 90$ der Gesamtmasse ausmacht .

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Bohrstabilisators der oben beschriebenen Art geschaffen, bei dem für jede einzelne Rippe ein Blatt durch Hartverlöten eines Wolframcarbidgerüstes mit einem Stahlgrundmaterial hergestellt wird, welches die gleiche Größe und Gestalt hat wie die Außenfläche der Rippe. Das Verfahren sieht ferner vor, die Blätter mit den Rippen durch Elektroschweißen unter Verwendung einer Elektrode mit geringer V/ärmeleistung zu verbinden, wobei ein Schweißverfahren angewandt wird, welches eine Vorerwärmung auf höchstens ca. 300 C. erfordert. Wenn auch dieses Verfahren bevorzugt wird, so sei doch darauf hingewiesen, daß es unter gewissen Umständen zweckmäßiger sein kann, den Wolframcarbidbesatz unmittelbar an den Rippen anzubringen.

Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Schweißelektroden handelt es ,sich vorzugsweise um die als ¹¹IOITECI!"-Elektroden, d_oh. spezielle Elektroden mit geringer Heizleistung und maximaler Längserstreckung (special low heat, maximum elongation electrodes), bekannte Art. Die "IONECT"-Elektrode ist von wasserstoffgeregeltem, austenitisch-ferritischem Aufbau» Das Schweißverfahren erfordert eine Vorerwärmungstemperatur von normalerweise ca. 250⁰C, höchstens 300⁰C.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von schematischen Zeichnungen eines

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Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. -1 ist eine Ansicht eines Bohrstabilisators gemäß der Erfindung in seiner Lage zwischen dem Bohrmeißel und der Bohrturbine;

!"ig. 2 ist ein Querschnitt längs der linie A-A in Pig. 1.

Wie aus Pig. 1 und 2 hervorgeht, endet das Üohrgestänge in einem diamantbesetzten Drehbohrmeißel 1. Dieser ist bei 2 in einen erfindungsgemäßen Stabilisator 3 eingeschraubt. Der Stabilisator 3 seinerseits ist in eine Turbine 4 eingeschraubt. -

Das Bohrgestänge ist hohl und Spülwasser und die erbohrten ™ Massen werden so zum Zirkulieren veranlaßt, daß sie längs der Innenseite des hohlen Gestänges entlanggleiten. Die Turbine ist, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, an ihrer Innenseite mit Schaufeln versehen, die sich innerhalb des hier gezeigten ortsfesten oder von der Strömung langsam bewegten äußeren Gehäuses drehen.

Der Stabilisator weist einen hohlzylindrischen Stahlkörper auf, aus dessen Außenfläche sechs in gleichen Abständen voneinander liegende Rinnen 5 ausgehoben sind, die folglich sechs in gleichem Abstand voneinander befindliche Rippen 6 bilden, die mit dem Körper einheitlich sind, von demselben vorstehen i und sich parallel zur Achse des Körpers erstrecken. Die Breite der Rinnen 5 und der Rippen 6 ist etwa gleich. Die Außenfläche jeder Rippe 6 ist mit einem Besatz 7 aus Wolframcarbid versehen.

Das Yiolframcarbidgerüst 7 ist von der als "1ONITE" bekannten Art, die Fragmente aus gesintertem Wolframcarbid mit Zusätzen von Titan, Tantal und anderen Hartmetallcarbiden umfaßt, welche mit Cobalt in ein Messinggrundmaterial eingebunden sind, wobei die Proportionen der Carbide gegenüber dem Grundmaterial im Bereich von 60$ oder mehr des Gesamtmaterials liegen. Unter Wahrung ausreichender Stabilität sind die Ver-

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hältnisse umso besser, ge höher der Anteil an Carbiden ist. Der Härtebereich der Carbide reicht von 950 bis 1850 Vickershärte. Die Stärke des Besatzes 7 beträgt ca. 6,35 mm (1/4 Zoll).

Bei dem Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung wird das Gerüst 7 zunächst auf eine Stahlunterlage 8 gebracht, um durch Hartlöten unter Verwendung von "ION AÜOY¹¹ auflegbarem lötdraht und "IONECI" Flußmittel ein Blatt zu bilden. Die Größe und Gestalt der Unterlagen 8 entsprechen den Außenflächen der Rippen 6. Die Blätter werden mit den Außenflächen der Rippen 6 verschweißt. Hierzu wird ein Elektroschweißverfahren mit Elektroden der als "IOHECI¹¹ bekannten Art verwandt, d.h. spezielle Elektroden mit niedriger Wärmeleistung und maximaler Längserstreekung. Die Anwendung dieses Verfahrens erlaubt es, den Wolframcarbidbesatz anzubringen, ohne daß die Temperatur des Stabilisatorkörpers selbst so angehoben werden muß, daß eine Schwächung des metallurgischen Aufbaus riskiert würde. Das Elektroschweißverfahren erfordert ein Vorerwärmen von normalerweise etwa 250 C, höchstens 300⁰C.

Ein Stabilisator gemäß der Erfindung wurde in einer lestbohrung von 62 1/2 Stunden Dauer bei-Umdrehungsgeschwindigkeiten von mehr als 1000 U/min geprüft. Mit dem Stabilisator wurde eine Bohrung von 207,26 m (680 Fuß) erreicht, und der Stabilisator zeigte auffallend geringe Verschleißerscheinungen.

Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß hier nur ein Ausführungsbeispiel eines Bohrstabilisators gemäß der Erfindung gezeigt ist. Zum Beispiel können auch weniger oder mehr Rippen 6 vorgesehen sein als bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel. Die gewöhnliche Anzahl Rippen liegt zwischen fünf und neun.

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Claims

DR.ING.F.WUESTHOFS1 8 MÜNOHKN ΘΟ DIPL. ING. G. PULS SCHWKIÖBHSTHASa» * DH.K.V.PKOHMANN £» DR. ING. D. BBHRSNS 4 PATENTANWALTS 1 A/G-39 838 Ansprüche

1. Ein oberhalb des Meißels angeordneter Bohrstabilisator für Tiefbohrer für Erdöl- oder Erdgasbohrungen mit Verschleißschutz an mit der Bohrungawand in Berührung tretenden Stellen, dadurch gekennzeichnet , daß der Stabilisator einen hohlzylindrischen Stahlkörper aufweist, der mit Außenrippen (6) ausgebildet ist, die sich parallel zur Stabilisatorachse erstrecken und von denen jede an ihrer äußersten Fläche mit einem Besatz (7) aus Wolframcarbid versehen ist.

2. Bohrstabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Wolframcarbid in ein Metallgerüst aus Messing eingebunden ist, wobei das Carbid 6Ο56 bis 90$ der Gesamtmasse ausmacht.

3. Verfahren zum Herstellen eines Bohrstabilisators gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß für jede Rippe ein Blatt durch Hartverlöten eines Wolframcarbidgerüstes mit einem Stahlgrundmaterial geschaffen wird, welches die gleiche Größe und Gestalt hat wie die Außenfläche der Hippe, und daß die Blätter durch Elektroschweißen unter Verwendung einer Elektrode mit geringer Wärmeleistung mit den Rippen verbunden werden, wobei das Schweißverfahren ein Vorerwärmen auf höchstens etwa 30O⁰G erfordert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß als Schweißelektroden "IONEG!D^II-Spezialelektroden mit geringer Wärmeleistung und maximaler längserstreckung verwendet werden.

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