DE2524963A1

DE2524963A1 - Durch bohrschlamm betaetigtes bohrwerkzeug

Info

Publication number: DE2524963A1
Application number: DE19752524963
Authority: DE
Inventors: Grey Bassinger; Ross Bassinger; Jesse William Harris
Original assignee: BASSINGER TOOL ENTERPRISES Ltd
Current assignee: BASSINGER TOOL ENTERPRISES Ltd
Priority date: 1974-06-14
Filing date: 1975-06-05
Publication date: 1976-01-02
Also published as: NL7507082A; NO752106L; CA1025430A; LU72729A1; AU8183575A; ZA753090B; BR7503750A; IT1036959B; FI751741A; BE830198A; SE7506423L; FR2274776B1; JPS5111001A; FR2274776A1; AR209931A1; DK268575A; GB1515921A; US3970152A; DD119284A5; TR18911A

Description

Schneckennu.a.r. 27- ΓβΙ. 6i7j/

3. Juni 1975 Gzs/Ki

Bassinger Tool Enterprises, Ltd.,

Durch Bohrschlamm betätigtes Bohrwerkzeug

Die Erfindung betrifft ein durch Bohrschlamm betätigtes Bohrwerkzeug, insbesondere eine Schlagbohreinrichtung, die in der Erdölbohrindustrie verwendet werden kann und durch hyd3?aulische Flüssigkeit betätigt wird.

In der Frühzeit der Erdölbohrteclinik kam es häufig vor, daß der Bohrkopf im Bohrloch sich festfraß» Um die Bohrspitze freizubekommen, wurden anfangs verschiedene Arten von Rütteleinrichtungen vorgesehen, die durch Druckflüssigkeit oder pneumatisch betätigt v/erden konnten. Als Beispiel sei auf die US-Patentschrift 1 637 5o5 vom 2. August 1927 hingewiesen. Die Rütteleinrichtungen hatten normalerweise irgendeine Art von sich hin- und herbewegenden Hammer, der nach oben wirkte, um dadurch zu versuchen, den Bohrkopf oder die Bohrspitze■ freizubeliommen. Mit der Zeit wurden an der Rütteleinrichtung Verbesserungen vorgenommen und zahlreiche Patente sind seitdem herausgekommene

Im Verlaufe der Zeit wurde auch mit dem Gedanken gespielt, die Hammerwirkung in dem Rüttelwerkzeug umzukehren, um die Bohrgesehwindigkeit durch hartes Felsgestein zu erhöhen, indem man die hin- und hergehende Hammerwirkung nach unten auf den Bohrkopf richtete. Gemäß den ersten Einrichtungen dieser Art wurde ein pneumatisches Fluidum, wie z.B. Luft, unabhängig oder in Verbindung mit dem Bohrschlamm verwendet. Das pneumatische Fluidum betätigte den Hammer, während der Bohrschlamm die abgetrennten Teile vom Bohrloch zur Oberfläche transportierte.

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Als Beispiel für eine pneumatische Bohreinrichtung sei auf die US-Patentschrift 3 050 032 vom 22. August 1962 hingewiesen· Ein weiteres Beispiel einer pneumatischen Schlageinrichtung, die eine Hammerwirkung gegen den Amboß und den Bohrkopf verwendet, kann der US-Patentsohrift ITr. 3 616 868 vom 2. November 1971 entnommen werden.

ELnes der Hauptprobleme bei pneumatischen Bohreinrichtungen in der Erdölindustrie liegt darin, daß das pneumatische Fluidum die abgeschnittenen Teile nicht zur Oberfläche des Bohrloches transportiert. Um diese abgeschnittenen Teile an die Oberfläche des Bohrloches anzuheben, wird normalerweise Bohrschlamm benötigt. Wenn daher eine Schlageinrichtung pneumatisch betätigt wird, muß die -Quelle für Druckluft stark genug sein, um die abgeschnittenen Teile zur Oberfläche des Loches anzuheben oder es muß alternativ oder in Verbindung dazu Bohrschlamm verwendet werden. Die Benutzung von Druckluft und von Bohrschlamm entweder zusammen oder alternativ ist sehr auf v/endig, ohne daß wesentliche Einsparungen in der Bohrzeit erreicht würden.

Seit den frühen fünfziger Jahren versuchte einer der Miterfinder der vorliegenden Anmeldung die Entwicklung einer Bohreinrichtung, die von dem normalen Druck des Bohrschlammes um den Bohrkopf herum betätigt werden kann. Beispiele zu diesen frühen Versuchen eines der Miterfinder der vorliegenden Anmeldung, eine geeignete, vom B ohr schlamm betätigte Bohreinrichtung zu entwickeln, kann den US-Patentschriften 2 758 817, 2 764 130 und 2 756 723 entnommen v/erden. Wegen der sehr starken Abriebeigenschaften des Bohrschlammes, wegen des Druckes des Bohrschlammes am Bohrkopf und wegen der Inkompressibilität der Bohrschlammsäule arbeitete jedoch keine der bisherigen Einrichtungen über eine ausreichend lange Zeitperiode einwandfrei, so daß diese Einrichtungen ökonomisch nicht tragbar waren.

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Verschiedene andere Einzelpersonen und Organisationen haben gleichfalls "beträchtliche Geldsummen ausgegeben, um ein von Bohrschlamm betätigtes Bohrwerkzeug zu schaffen, wobei auf jüngere Beispiele verwiesen sei, wie sie in den US-Patentschriften Nr. 3 491 838 und eine Verbesserung zu diesem Patent, Patent Nr. 3 712 387 hingewiesen sei. Wie jedoch in diesen Patenten erwähnt wird, ist das Ventilelement starker Erosion ausgesetzt, was zu sehr kurzen Lebensdauern führt.

Die US-Patentschrift Nr. 3 167 136 von 26„ Januar 1965 zeigt einen anderen größeren Versuch, ein durch Bohrschlamm betätigtes Bohrwerkzeug zu schaffen. Das Patent war jedoch nicht erfolgreich wegen Schwierigkeiten, die bei der bohrschlarambetätigten Einrichtung auftraten. Das Ventilglied wurde innerhalb des Hammereleraentes getragen und zwischen dem Hammer und dem Amboß betätigt, was das Ventilelement einer außerordentlich hohen Rüttelwirkung gegen den Ventilsitz aussetzte. Ein anderer größerer Anlauf zur Entwicklug eines von Bohrschlamm betätigten Bohrkopfes findet sich in der US-Patentschrift Nr. 2 774 334 vom 18. Dezember 1956, worin das Ventilelement wiederum innerhalb eines Hammers oder einer Rüttelteileinrichtung getragen wird. Auch hier war die Einrichtung wirtschaftlich nicht tragbar, da eine außerordentlich hohe Erosionswirkung und andere Schwierigkeiten auftraten, die dieser schlammbetätigten Bohreinrichtung anhafteten.

Alle oben erwähnten Patente beziehen sich auf bohrschlammbetätigte Bohreinrichtungen, die sehr hohe Geldausgaben des Anmelders der vorliegenden Anmeldung darstellen, um zu versuchen, eine arbeitsfähige Einrichtung zu schaffen. Die zwei Hauptprobleme, die die oben erwähnten Einrichtungen nicht bekämpfen konnten, war der enorme Rückdruck, den eine nicht zusammendrückbare Schlammsäule ausübt, wenn der Durchfluß durch ein Ventilelement angehalten wird. Das andere Hauptprolem betraf die Abnutzung des Ventilelements oder des Ventil-

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sitzes, die durch den enormen RUckdruck und durch die Abriebeigenschaften des Bohrschlamms verursacht wurden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Bohreinrichtungen so zu verbessern, daß eine ausreichend hohe Lebensdauer gewährleistet wird.

Die Erfindung wird gemäß dem Kennzeichenteil des Hauptanspruchs gelöst.

Es handelt sich um eine vom Bohrschlamm betätigte, sich drehende Schlagbohreinrichtung, bei der die Abwärtshammerbewegung auf dem sich drehenden Bohrkopf ausgenutzt wird. Der Bohrkopf weist nur zwei sich bewegende Teile auf, nämlich ein Ventilelement und einen Hammer, der gegen einen Amboß arbeitet, an dem der Bohrkopf befestigt ist. Die vorliegende Bohreinrichtung verhindert nur mäßige Rückdruckkräfte, weil eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch die der Bohrschlamm durch das Ventilelement durchdringen kann, wodurch der übermäßige Rückdruck der Bohrschlammsäule beseitigt wird. Durch diese Anordnung wird auch die Lebensdauer der Einrichtung wesentlich erhöht. Es sind noch Teileinrichtungen vorgesehen, die den Hammer an einer Hin- und Herbewegung hindern, wenn der sich drehende Bohrkopf vom Boden des Bohrlochs angehoben wird. Bei vorgenannter Weise ist es auch möglich, durch die bohrschlammbetätigte Bohreinrichtung und/oder durch einen nicht unterbrochenen Bohrschlammfluß direkten Zugang zum Boden des Bohrloches zu gewinnen.

Im praktischen Betrieb wird der bohrschlammbetätigte Bohrkopf direkt oberhalb des Bohrkopfes mit der Bohrrohrleitung verbunden. Indem Plächenunterschiede in einem Hammerlement verwendet werden, beginnt das Hammerelement zu steigen, während durch das fließende Pluidum ein Rückdruck über dem Bohrkopf erzeugt wird. Wenn das Hammerelement eine gwisse Höhe

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erreicht hat, dringt es in das Ventilelement ein, um dadurch den Fluß von Bohrschlamm zu unterbrechen. Es bildet sich ein Rückdruck, der das Ventilelement und das Hammerelement nach unten zwingt. Da das Verhältnis von Gewicht zu Fläche des Ventilelementes geringer ist, wird es unmittelbar darauf sich über das Hammerelement teleskopartig erheben. Das Hammerelement wird wegen seines größeren Gewichtes dann dem Ventilelement nach unten folgen und auf einen Amboß auftreffen, an dem der Bohrkopf befestigt ist. Während der Hammer nach unten getrieben wird, wird das Ventilelement wiederum geöffnet und ein Durchflußweg für Bohrschlamm geschaffen, wodurch der Arbeitszyklus wieder beginnt. Während das Hammerelement innerhalb des Ventilelementes gleitet, um im wesentlichen den Durchfluß von Bohrfluidum abzuschneiden, legt sich das Hammerelement niemals gegen das Ventilelement. Eine begrenzte Düse ist innerha.lb des Hammerelementes angeordnet, die es ermöglicht, daß etwas Bohrschlamm am Ventil vorbeiläuft, wodurch ein übermäßiger Rückdruck verhindert wird, der ansonsten das Bohrrohr beschädigen könnte. Diese begrenzte Düse kann von der Oberfläche aus in einer sehr kurzen Zeitperiode herausgenommen werden, um so einen direkten Zugang zum Boden des Bohrloches zu erhalten. Am unteren Teil des Hammers befindet sich ein Fangelement, so daß beim Anheben des Sohrkopfes vom Boden des Bohrloches der Hammer nach unten gezogen wird, wodurch ein freier Durchfluß von Bohrschlamm durch das Bohrschlammbohrwerkzeug ermöglicht wird. Dies verhindert irgendeine Hin- und Herbewegung des Hammers und des Ventils, wenn der Bohrkopf vom Boden des Bohrloches angehoben ist. Das Amboßelement, an dem der Bohrkopf befestigt ist, befindet sich in gleitender Beziehung zur dem Bohrschlammbohrwerkzeuggehäuse, so daß beim Aufnehmen einer Abwärtskraft von dem Hammer der. Amboß und der Bohrkopf nach unten gegen das Material getxrieben v/erden, durch das das Bohrloch gerade gebohrt wird.

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Im folgenden wird eine fluidumbetätigte Schlagbohreinrichtung beschrieben, bei der ein Hammer in einem Gehäuse befestigt ist, in dem er sich axial hin- und herbewegen kann, während Bohrfluidum durch den Hammer fließt. Der Durchfluß von Bohrfluidum wird gesteuert durch ein Ventilelement am oberen Teil des Hammers. Unterschiedliche Druckflächen sind an dem Durchflußweg für das Bohrfluidum vorgesehen, das in Verbindung mit der Y/irkung des Ventilelementes den Hammer veranlaßt, wiederholt in dem Ventilelernent angehoben und dann nach unten gegen den Amboß getrieben zu werden, und zwar durch die Kraft des Bohrschlamms. Das Ventilelement verbleibt teilweise offen, wodurch ein übermäßiger Rückdruck verhindert und damit eine Beschädigung des Bohrrohrs oder der Bohrausrüstung vex-mieden wird. Die Bohreinrichtung ist unmittelbar oberhalb des Bohrkopfes angeordnet, wobei der Bohrkopf am Amboß befestigt ist. Eine Fangeinrichtung ist vorgesehen, um die hin- und hergehende Einschlagwirkung des Hammers gegen den Amboß zu unterbrechen, wenn der Bohrkopf vom Bohrloch angehoben wird.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Bohrschlammbohrwerkzeug;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linien 2-2 der Fig» 15

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linien 3-3 der Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linien 4-4 der Fig. 1 ;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linien 5-5 der Fig. 1;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linien 6-6 der Fig. 1;

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linien 7-7 der Fig. 1;

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Figo 8 eine vereinfachte Ansicht zur Erläuterung der Position von Ventil und Hammer zu der Zeit, zu der der Bohrschlamm zu fließen beginnt, d.h. zum Beginn des Arbeitszyklus;

Fig. 9 eine vereinfachte Darstellung der zweiten Stellung des Ventils und des Hammers, kurz nachdem der Bohrschlamm zu fließen begonnen hat, wobei das Ventil bis zu seiner obersten Stellung angehoben ist und der Hammer beginnt, sich nach oben zu bewegen;

Pig. Io eine vereinfachte Darstellung der dritten Stellung von Ventil und Hammer, in der der Hammer gerade anfängt, sich in eine gleitende eindringende Beziehung zum Ventilelement zu bewegen; und

Fig. 11 eine vereinfachte Darstellung der Stellung von Ventil und Hammer, während die maximale Abwärtskraft auf den Hammer ausgeübt wird, um den Hammer nach unten zu treiben.

In der Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer vorzugsweisen Ausführungsform des bohrschlammbetriebenen Bohrwerkzeuges 20 gegeben. Das Bohrwerkzeug 20 ist so ausgeführt, daß es an eine normale Kette von drehbaren Bohrrohren, (nicht gezeigt, unmittelbar oberhalb des Bohrkopfs (nicht gezeigt) befestigt werden kann. Die Oberseite des Bohrwerkzeuges 20 ist mit der Kette von Bohrrohren mittels Gewinden 22 verbunden, die gewöhnlich in der Erdölindustrie verwendet werden. Durch das Bohrrohr (nicht gezeigt) fließen der Bohrschlamm, dringt durch eine zylindrische Bohrung 24 im oberen Gehäuse 26 in das Bohrwerkzeug 20 ein. Der äußere Durchmesser des Bohrwerkzeuges 20 ist der gleiche, wie der äußere Durchmesser des normalen Bohrrohres, das an den Gewinden 22 befestigt ist,-

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wobei beide den gleichen äußeren Durchmesser aufweisen, wie das obere G-ehäuse 26. Der untere Teil des oberen Gehäuses ist mit einem Mittelgehäuse 28 mit Hilfe eines Gewindes 30 verbunden.

Zwischen dem oberen Gehäuse 26 und dem Mittelgehäuse 28 ist ein Ventilteil 32 angeordnet, das innerhalb einer Zylinderbohrung 24 gleitend angeordnet ist. Der untere Teil der Zylinderbohrung 24, der im oberen Gehäuse 26 enthalten ist, besitzt einen vergrößerten Durchmesser, der durch die Bezugszahl 36 bezeichnet ist. Der obere Teil des vergrößerten Durchmessers 36 besitzt eine ringförmige Nut 38, die zu noch zu beschreibenden Zwecken dort angeordnet ist. Unmittelbar oberhalb der ringförmigen Nut 38 liegt eine Schulter 4o, gegen die das Ventilglied 32 anliegen kann, wie nachfolgend noch beschriebene In die Oberseite des Ventilgliedes sind Schlitze 41 eingeschnitten.

Zwischen dem oberen Gehäuse 26 und dem Ventilteil 32 befindet sich ein ringförmiger Raum 42, der mit der Außenseite des Bohrwerkzeuges durch abgemessene Öffnungen 44 verbunden ist. Die abgemessenen Öffnungen 44 sind nach unten abgeschrägt und mit dem oberen Teil eines ringförmigen Raumes 45 und der äußeren Öffnung 47 verbunden, um zu verhindern, deß abgeschnittene Teile, die im Bohrschlamm enthalten sind, der um die Außenseite des Bohrwerkzeuges 20 ansteigt, die oberen und unteren Ventilabdichtungen 46 bzw. 48 erreicht und diese beschädigt. Die Ventilabdichtungen 46 und 48 sind typische Kolbenabdichtungen, wie sie bereits in der Erdölindustrie verwendet werden, wobei zwei Abdichtungen für jedes Abdichtgebiet gezeigt sind. Es können auch mehr oder weniger Abdichtungen in den Ventilabdichtungen 46 oder 48 verwendet werden, wie es gerade für die jeweilige Werkzeugkonstruktion notwendig ist. Die oberen Ventilabdichtungen

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46, die das Ventilglied 32 umgeben, umfassen ein Gebiet,

das durch VU gekennzeichnet ist, während die unteren Ven-

tilabdichtungen 48 ein Gebiet umschließen, das durch VL dargestellt wird. Die Abdichtung 67 verhindert, daß Bohrschlamm anderer Bereiche des Bohrwerkzeuges 2o erreicht.

Das Ventilglied 32 besitzt eine Zentralbohrung 50, die mit der zylindrischen Bohrung 24 in Verbindung steht, in dem von dieser Bohrschlamm aufgenommen wird. Der obere Teil des Ventilgliedes 32 besitzt einen gleichförmigen äußeren Durchmesser, wobei der untere Teil des Ventilgliedes 32 sich nach außen erstreckt, um eine Schulter 32 zu bilden« Die Zentralbohrung 50 erstreckt sich nach außen, um eine Zentralbohrung von größerem Durchmesser in dem Ventilglied 32 zu bilden. Ein ringförmiger Ring 54, der aus korrosionswiderstandsfähigem Material besteht, wie z.B. Karbidstahl, begrenzt den unteren Innenseitenteil der Zentralbohrung 50. Der Boden des Ventilteils 32 ruht auf einem Sitz 59, der aus hartem Stahl gebildet ist. Ein elastisches Material 55, wie z.B. eine Gumiaibeilagscheibe, ist zwischen dem Sitz 59 und der Schulter 56 des Zentralgehäuses 28 angeordnet. Der Sitz 59 besitzt Schlitze 65, die so eingeschnitten sind, daß der Ring 58 stets in Verbindung mit dem Ringraum 68 steht. Flansch 57 liefert ausreichende festigkeit für das Ventilglied 32, um eine Beschädigung beim Auftreffen auf den Sitz 59 zu verhindern. Im Ringraum 58 und zwischen Ventilglied 32 und Sitz 59 enthalenerBohrschlamm ergibt einen Polsterungseffekt. Die Unterscheidung 61 ermöglicht ausreichendes Spiel, so daß der Plansch 57 den Boden des oberen Gehäuses 26 nicht berührte

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- ίο -

Das Mittelgehäuse 28 ist mit einem unteren Gehäuse 60 mittels eines Gewindes 62 verbunden. Entlang der Achse des Mittelgehäuses 28 ist eine Zentral "bohrung 64 vorgesehen, deren Durchmesser sich verändert. Der kleinste Durchmesser der Mittelbohrung ist von den oberen Hammerabdichtungen 66 umgeben, die von der Art sind, die ähnlieh ist zu den oberen und unteren Ventilabdichtungen 46 bzw» 48. Wiederum können so viele Abdichtungen vorgesehen werden, wie notwendig sind. Unmittelbar oberhalb der oberen Hammerabdichtung 66 befindet sich ein ringförmiger Baum 68, durch den der Bohrschlamm durchfließen mag, wie es durch die Pfeile in Fig. 1 dargestellt ist. Der unterste Teil des Mittelgehäuse3 28 enthält die untere Hammerabdichtung 72, die wiederum ein herkömmlicher O-Ring sein kann, ähnlich zu den oberen Hammerabdichtungen 66. Die oberen Hammerabdichtungen 66 umschließen eine Fläche HU, während die unteren Hammerabdichtungen 72 eine Fläche HL umschließen. Zwischen den oberen Hammerabdichtungen 66 und den unteren Hammerabdichtungen 72 befindet sich ein ringförmiger Raum 74, der mit der Außenseite des Bohrwerkzeuges 20 über eine Öffnung 76, eine Abwärtspassage 78 und eine Außenseitenöffnung 80 verbunden ist. Bohrschlammabdichtungen 82, die wiederum von herkömmlicher Bauart sind, verhindern, daß Bohrschlamm außerhalb des Bohrwerkzeuges 20, der abgeschnittene Teile zurück zur Oberfläche des Bohrloches transportiert, die Haamerflache des Bohrwerkzeuges 20 erreicht. Das untere Gehäuse 60 ist im wesentlichen ein zylindrisches Rohr, das üußere Öffnungen 80, Gewinde 62 und untere Gewinde 84 aufweist, um mit dem Amboßgehäuse 86 verbunden zu werden, wie noch beschrieben wird»

Innerhalb der Mittelbohrung 64 des Mittelgehäuses 28 und des unteren Gehäuses 60 ist ein Hammerglied 88 enthalten.

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Der äußere oberste Teil des Hammergliedes 88 besitzt einen ringförmigen Ring 90, der aus erosionsfestem Material hergestellt ist, gleich dem ringförmigen Ring 54. Der äußere Durchmesser des ringförmigen Ringes 90 ist etwas geringer, als der innere Durchmesser des ringförmigen Ringes 54, so daß der Ring 90 frei innerhalb des Ringes 54 gleiten kann.

Innerhalb eines oberen Zylinderteils 92 des Hammergliedes befindet sich ein Sprung 94· Wiederum verhindert eine O-Ringdichtung 110, daß Bohrschlamm um da3 Mündungsglied 112 herum eindringt und die zylindrische Bohrung IO4 des Hammerteils erreicht. Indem ein Sprung d.er gerade beschriebenen Art verwendet wird, kann das Mündungsglied 112 ausgewechselt werden, um die Mündung 106 zu vergrößern oder zu verkleinern, oder der gesarate Sprung 94 kann gewechselt werden. Indem ein Kabel von der Oberfläche des Bohrloches herabgelassen wird und das Ende des Kabels mit den Unterschneidungen 114 verhakt wird, und indem das Kabel zur Oberfläche gezogen wird, kann der gesamte Sprung 94 zur Oberfläche des Bohrloches innerhalb von Minuten gezogen werden. An der Oberfläche kann entweder ein neuer Sprung 94 eingeführt werden, der eine andere Mündungsgröße 106 aufweist, oder ein neues Düsenglied 112 kann in den Sprung 94 eingeführt werden, der von dem Bohrwerkzeug 20 heraufgezogen wurde. Der Sprung 94 kann durch einfaches Herablassen des Sprunges 94 in das Bohrrohr und durch Hinabfließen mit dem Bohrschlamm bis zum Aufsetzen auf die Schulter 100 wider eingeführt werden. Durch ein Auswechseln der Mündung 106 kann eine Veränderung der Durchtrittsmenge -erfolgen, um eine Anpassung an die Viskosität des Schlammes, die Schlammdichte, die Bohrungstiefe, die Art des Materials, durch das gebohrt wird, oder andere Einflußgrößen, wie sie bei Erdölbohrungen vorkommen,zu errßichen.

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Während der Bohrschlamm durch die zylindrische Bohrung 24, die Mittelbohrung 50 und den ringförmigen Raum 68 fließt, fließt der Bohrschlamm zurück zu der zylindrischen Bohrung 104 des Hammergliedes 88, indem er durch große geschlitzte Löcher 116 in dem oberen Zylinderteil 92 fließt. Die großen geschlitzten Löcher 116 sind stets in Verbindung mit dem ringförmigen Raum 68.

Die obere Hammerabdichtung 66 umgibt den oberen zylindrischen Teil 92 des Hammergliedes, während die unteren Hammerdichtungen 72 den zentralen zylindrischen Teil 118 umgeben. Die Fläche HTJ, die von den oberen Hammerabdichtungen 66 umschlossen wird, ist kleiner, als die Fläche HL, die von den unteren Hammerabdichtungen umschlossen wird, wobei die Differenz als Schulter 120 in Fig. 1 dargestellt ist. Die Fläche oberhalb der Schulter 120 ist der vorstehend erwähnte ringförmige Raum 74, der über die Außenseitenöffnung 80 mit der Druckaußenseite des Bohrwerkzeuges 20 in Verbindung steht. Der untere Teil 122 des Hammergliedes 88 ist vorgesehen, um einfach dem Hammerglied zusätzliches Gewiüht zu geben. Unmittelbar oberhalb der Schulter 128 des unteren Teils 122 befindet sich ein ringförmiger Raum 124, wobei die Oberseite des ringförmigen Raumes durch den Boden 126 des Mittelgehäuses 28 gebildet wird. In dem unteren Teil des Hammergliedes 88 befinden sich radiale Schlitze 130, die mit vertikalen Schlitzen 132 in Verbindung stehen, die den unteren Teil 122 umgeben. Die radialen Schlitze 130 und vertikalen Schlitze 132 können am besten bei zusammengenommener Betrachtung der Figuren 1 und 5 verstanden werden. Obwohl alle radialen Schlitze 130 in der gleichen Ebene gezeigt sind, um die Darstellung zu erleichtern, sind in Wahrheit die radialen Schlitze 130 in unterschiedlichen Ebenen angeordnet, um ein Hammerglied 88 von maximaler Festigkeit sicherzustellen. Die vertikalen Schlitze 132 verhindern, daß Bohrschlamm im ringförmigen Raum 124 während der Hin- und

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Herbewegung des Hammergliedes 88 gefangen wird. Es gibt genug Spiel zwischen dem Hammerglied 88 und dem unteren Gehäuse 60, um eine freie axiale Bewegung innerhalb des Bohrwerkzeuges 20 zu ermöglichen.

Weiter unten in Richtung zum Boden des Hainmergliedes 88 befindet sich ein ringförmiger Raum 134 unmittelbar unterhalb der vertikalen Schlitze 132. Im ringförmigen Raum 134 befindet sich ein ringförmiger Plansch 136, der sich von dem Hammerglied 88 nach außen erstreckt. In dem ringförmigen Flansch 136 sind vertikale Schlitze 138 eingeschnitten, die mit Querschlitzen 140, die in dem Hammergesicht 142 eingeschnitten sind, in Verbindung stehen. Um den ringförmigen Plansch 136 ist eine Hammerfangeinrichtung 144 angeordnet, die einen nach innen laufenden Plansch 146 aufweist, die im ringförmigen Raum 134 enthalten ist_o

Das Hammergesicht 142 ruht gegen das Amboßgesicht 148 des Hammergliedes 150. In dem Hainmerglied 150 befindet sich eine zylindrische Bohrung 152, durch die Bohrflüssigkeit von der zylindrischen Bohrung 104 de3 Hammergliedes 88 in die zylindrische Bohrung 152 des Amboßgliedes 150 fließt. Im Amboßgesicht 148 befinden sich Querschlitze 154 und vertikale Schlitze 156, die zu den Querschlitzen 140 und den vertikalen Schlitzen 138 des Hammergliedes 88 passen. Der Innenflansch 158 der Hammerfangeinrichtung 144 ruht innerhalb der Nut 160, die in die obere Seitenfläche des Amboßgliedes 150 und unmittelbar unterhalb des Flansches 162 eingeschnitten ist.

Bei gemeinsamer Betrachtung der Figuren 1 und 6 kann die Konstruktion des Amboßgesichtes sowie der Hammerfangeinrichtung 144 besser verstanden werden. Die Hammerfangeinrichtung 144 ist aus mindestens zwei Abschnitten hergestellt, wobei

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zur besseren Darstellung die vorliegende Erfindung die Hammerfangeinrichtung 144 so darstellt, als wäre sie aus insgesamt vier Abschnitten hergestellte Die Hammerfangeinrichtung 144 muß aus Abschnitten hergestellt werden, um einen Zusammenbau au ermöglichen. Bevor das Hammerglied 88 in das untere Gehäuse 60 eingeführt wird, wird die Hammerfangeinrichtung 144 darauf angeordnet und O-Ringabdichtungen 164 um den oberen und unteren Teil der Hammerfangeinrichtung 144 angeordnet. Nachdem die Hammerfangeinrichtung 144 um das Hammerglied 88 und das Amboßglied 150 angeordnet und mit Hilfe von Abdichtungen 164 befestigt wurde, können das Hammerglied 88, der Kolben fänger 144 und der Amboß 150 innerhalb des unteren Gehäuses 60 eingeführt v/erden.

Das Amboßglied 150 ist gleitend innerhalb des Amboßgehäuses 86 mit Hilfe von Schlitzen 166 gehalten, wie aus der Pig. 7 leichter zu erkennen ist. Das Amboßglied 150 kann längs der Achse des Amboßgehäuses 86 frei gleiten. Abdichtungen 168 verhindern, daß Bohrschlamm von der Innenseite des Bohrwerkzeuges 20 zu dessen Außenseite durchdringt. Der Boden 170 des Araboßgehäuses 86 ruht gegen die Schulter 172 des Amboßgliedes 150. Der untere Teil 174 des Amboßgliedes 150 ist mit einem Bohrkopf (nicht gezeigt) mit Hilfe von Gewinden 176 verbunden.

In der vorliegenden Erfindung gibt es vier Abdichtgebiete, die von wesentlicher Bedeutung sind. Die ersten zwei Abdichtgebiete wirken gegen das Ventilglied 32, wobei die Fläche VU durch die obere Ventildichtung 46 gebildet wird, wobei diese Fläche geringer ist, als die Fläche VL, die von der unteren Ventildichtung 48 gebildet wird. V/ährend der Bohrschlamm durch die zylindrische Bohrung 24, die Mittelbohrung 50 und die ver- · bleibenden Teile des Bohrwerkzeuges 20 fließen, übt der Bohr-

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schlamm auf den Bohrkopf einen bestimmten Differentialdruck aus. Der Differenzialdruck über dem Bohrkopf veranlaßt da3 Ventilglied 32, sich nach oben zu bewegen, da die Druckfläche

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VL größer ist, als die Druckfläche VU, und der Druck im ringförmigen Raum 45 geringer ist, als der Druck, der gegen das Ventilglied 32 ausgeübt wird_c Um sicherzustellen, daß der Druck des durch das Bohrwerkzeug 20 fließenden Bohrschlammes die gesamte Oberfläche und die oberen Ventilabdichtungen 46 erreicht, wurde die ringförmige Nut 38 am oberen Teil des Raumes, der von dem Ventilglied 32 umschlossen wird, eingeschnitten, und Schlitze 41 wurden in den Oberteil des Ventilglieds 32 eingeschnitten. Eine abgemessene Passage 44 verhindert, daß das Ventilglied 32 gegen die Schulter 4O und den Sitz 59 mit solcher Wucht geschlagen wird, daß die Bohreinrichtung 20 beschädigt wird.

Beim Hammerglied 88 wird die Fläche HL durch die untere Hammerabdichtung 72 gebildet, wobei diese Fläche größer ist,

als die Fläche HU, die von der oberen Hammerabdichtung 66 gebildet wird«. Da der Druck im ringförmigen Raum 74 kleiner

ist, als der Druck, der gegen die Ventildichtfläche HU und

HL wirkt, und zwar um einen Wert, der im wesentlichen gleich ist dem Druckabfall über dem Bohrkopf, neigt das Hammerglied dazu, sich nach oben zu bewegen, während Bohrschlamm durch das Bohrwerkzeug 20 fließt. Die Fläche, wie sie von der oberen Hammerabdichtung 66 und der unteren Hammerabdichtung 72 gebildet wird, kann im Querschnitt in den Figuren 3 und 4 erkannt werden· In diesen Querschnittsansichten ist ein Schnitt zwischen den Abdichtungen genommene

Es sei nun das Betriebsverfahren der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Figuren 8 bis 11 beschrieben, wobei diese Figuren eine vereinfachte Form von Ventil und Hammerwirkung darstellen. Gleiche Zahlen werden verwendet, um gleiche Teile zu bezeichnen, die bereits beschrieben wurden, wo-

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"bei die Bezugszahl 178 das Gehäuse bezeichnet, das früher als oberes Gehäuse 26, mittleres Gehäuse 28 und unteres Gehäuse bezeichnet wurde«, Obwohl die Bohreinrichtung 20 vermutlich gemäß Figo 1 konstruiert wurde, zeigen Figuren 8 und 11 Ventil und Hammer der Bohreinriuhtung 20 in einer vereinfachten Form.

In Fig. 8 ruhen das Ventilglied 32 und das Hammerglied 88 in ihrer untersten Stellung, wobei der Bohrkopf gegen den Boden des Bohrloches anliegt, wie auch in Fig. 1 dargestellt. Diese Position stellt die Ausgangslage für einen Betriebszyklus dar, nämlich den Beginn des Durchflusses von Bohrschlamm, wenn man von einem anderen Standpunkt aus auf die Arbeitsweise blickt, kann man diesen Zeitpunkt auch als Ende eines Operationszyklus ansehen. Man nehme an, daß dieser Zeitpunkt der Beginn des Durchflusses von Bohrschlamm und der Beginn des ersten Zyklus des Betriebs darstellt. Der Durchfluß von Bohrschlamm in der von den Pfeilen angegebenen Richtung bewirkt eine Druckdifferenz über dem Bohrkopf, die von der Durchflußmenge von Bohrschlamm bestimmt wird. Im wesentlichen wird der gleiche Druck, der über dem Bohrkopf erzeugt wird, auch über den oberen Ventildichtungen 46, den unteren Ventildichtungen 48, den oberen Hammerdichtungen 66 und den unteren Haimnerdichtungen 72 erzeugt, da die ringförmigen Räume 74 und 45 mit der Außenseite des Bohrwerkzeuges 20 verbunden sind. Da die Fläche VTJ, die von den oberen Ventildichtungen 46 umschlossen wird, geringer ist, als die

Fläche VL, die von den unteren Ventildichtungen 48 umschlossen wird, ergibt sich eine Aufwärtskraft, die gegen das Ventilglied 32 wirkt. Da auch die oberen Hammerdichtungen 66 eine kleinere Fläche ^AHU bilden, als die Fläche ^AHL, die von den unteren Hammerdichtungen 72 gebildet wird, ergibt sich eine Aufwärtskraft, die gegen das Hammerglied 88 wirkt. Die Fläche der Mittelpassage des Ventilgliedes 32 und des Hammergliedes

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88 wird in beiden Fällen ausgeglichen. Zur Vereinfachung ist der obere Teil des Hammergliedes 88 als fest dargestellt, statt, wie in Fig. 1, einen Sprung 94 zu zeigen. Irgendein Durchdringen, das notwendig wäre, um übermäßigen Rückdruck zu verhindern, findet zwischen dem Ventilglied 32 und dem oberen Teil des Hammergliedes 88 statte

Da der gleiche Druck über der Oberseite der oberen Ventildichtung 46 und dem Boden der unteren Ventildichtung 48 erzeugt wird, beginnt das Ventilglied 32 sich nach oben zu bewegen, da der Druck auf dem Boden des Ventilgliedes 32 auf eine größere Fläche einwirkt, als der Druck auf der Oberseite des Ventilgliedes 32, wie durch die unteren Ventildichtungen 48 bzw. die oberen Ventildichtungen 46 gebildet'. Die Bewegung des Ventilgliedes 32 zur obersten Stellung gegen die Schulter 40 erfolgt sehr schnell, da das Gewicht des Ventilgliedes 32 recht klein ist, wobei die einzige Verzögerung sich auf Grund der abgemessenen Passage 44 ergibt, die einen schnellen Durchfluß von Bohrschlamm von oder zu dem Ringraum 45 verhindert. Die Position des Ventilgliedes 32 nach Erreichen seiner obersten Stellxmg ist in Fig. 9 dargestellt. Gleichzeitig mit der Aufwärtsbewegung des Ventilgliedes 32 auf Grund der Druckdifferenzflächen ^AVU und ^AVL unterliegt das Hammerglied 88 den gleichen Kräften. Da die oberen Harnmerabdichtungen 66 eine kleinere Fläche HU bilden, als die Fläche HL der unteren Hammerabdichtungen 72 beträgt, wird sich das Hammerglied 88 nach oben bewegen. Das Hammerglied 88, das viel schwerer ist, als das Ventilglied 32, ist in seiner Abwärtsbewegung etwas langsamer. Y/iederum zeigt Fig. 9 eine relative Stellung des Hammergliedes 88 zu der Zeit, wo das Ventilglied 32 gegen die Schulter 40 ruht.

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Das Hammerglied 88 setzt seine Aufwärtsbewegung fort, bis die Oberseite des Hammergliedes 88 die gleiche Ebene erreicht, wie der Boden des Ventilgliedes 32. Während sie die gleiche Ebene erreichen, wird der Abwärtsfluß von Schlamm im wesentlichen beseitigt, mit der Ausnahme von Durchdringen zwischen dem Ventilglied 32 und dem Hammerglied 88. Danach wird der Druck des Schlammes unterhalb des Ventilgliedes 32 (und innerhalb des Bohrwerkzeuges 20) im wesentlichen auf Null abfallen«, Gleichzeitig entwickelt sich ein Rückdruck in dem oberen Teil des Gehäuses 178, wie durch die Pfeile in Fig. 10 dargestellt ist. Dieser ^ruck wird gegen die obere Ventildichtung 46 wirken, die die Fläche VU gebildet hat, während im wesentlichen kein aufwärtsgerichtete?:· Druck gegen die untere Ventildichtung VL wirkt. Der Rückdruck "knallt" das Ventilglied 32 buchstäblich in seine unterste Stellung gegen die Schulter 56 des Gehäuses 178, wobei die abgemessene Passage 44 die einzige Ve r ζ ö ge rung skr af t darste3.lt. Fig. 10 zeigt das Ventilglied 32 in der Mitte zwischen der Schulter 40 und der Schulter 56 während seiner Bewegung.

Nachdem das Ventilglied 32 gegen die Schulter 56 anliegt, wie ' in Fig. 11 dargestellt, steigt der Rückdruck in dem oberen Teil des Gehäuses 178 weiter an, wie durch die Pfeile in Fig» 11 wiedergegeben ist. Der Rückdruck wirkt auch auf das Hammerglied 88 nach unten, aber das Hammerglied 88 ist viel schwerer als das Ventilglied 32, und bewegt sich daher viel langsamere Der Rückdruck wirkt auf die Fläche HU, die von den oberen Hammerabdichtungen 66 gebildet wird, und da der Rückdruck laufend ansteigt, wird die Aufwärtsbewegung de3 Hammergliedes 88 gestoppt und das Hammerglied 88 mit enormer Kraft nach unten getrieben. Es gibt im wesentlichen keinen aufwärts gerichteten Druck, der'auf das Hammerglied 88 wirkt,

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nachdem einmal die Oberseite des Hammergliedes 88 die gleiche Ebene erreicht, wie der Boden des Ventilgliedes 32»

Der auf die Fläche HU wirkende Rückdx'uck, wie in Pig« 11 gezeigt, trägt das Hammerglied 88 in seine unterste Stellung, wie in den Figuren 8 und 1 wiedergegeben. Das Hammerglied 88, das eine sehr große Masse darstellt, schlägt auf das Amboßglied 150 mit einer enormen Einschlagskraft. Der Bohrkopf, der mit dem Amboßglied 150 verbunden ist, absorbiert die abwärtsgerichtete Kraft des Hammergliedes 88, und schlägt gegen die zu durchbohrende Struktur. Y/ährend das Hammerglied 88 sich mit seiner Antriebskraft nach unten bewegt, verläßt der obere Teil des Hammergliedes 88 die untere Ebene des Ventilgliedes 32, unmittelbar bevor er auf den Amboß 150 einschlägt. Dies ermöglicht dem Bohrschlamm, wiederum zu fließen, und den Rückdruck zu vermindern, um wieder eine aufwärtsgerichtete Kraft auf das Ventilglied 32 und das Hammerglied 88 zu erzeugen, wodurch der Arbeitszyklus wiederholt wird.

TJm einen Druckeinschluß innerhalb des Gehäuses178 zu vermeiden, werden abgemessene Passagen 44 und Öffnungen 80 (schon in Fig. 1 gezeigt) in den Figuren 8 und 11 gezeigt. Der Bohrschlamm, der an der Außenseite des Gehäuses 178 fließt, dringt in die abgemessenen Passagen 44 und die Außenseitenöffnungen 80 ein und wird sich darin hin- und herbewegen, während da3 Ventilglied 32 und das Hammerglied 88 ihre Operationszyklen wiederholen. Die Aufwärtsneigung der abgemessenen Passagen 44 und der Außenseitenöffnungen 80 sollen dazu dienen, abgeschnittene Teile vom Bohrloch daran zu hindern, sich innerhalb des Gehäuses anzusammeln und eine der Dichtungen 46, 48, 66 oder 72 zu zerstören. Die abgemessenen Passagen 44 und Außenseitenöffnungen 80 sind in Figuren 8 bis 11 vereinfacht.

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~ 20 -

Es sollte bemerkt werden, daß der während eines normalen Operationszyklus erzeugte Rückdruck das Hammerglied 88 daran hindert, ein festes Objekt zu treffen, wie z.B. eine Schulter des Gehäuses 178, während sich der Hammer nach oben bewegt. Dieser Rückdruck stoppt die Aufwärtsbewegung und liefert eine außerordentlich hohe Abwärtskraft, die auf das Hammerglied 88 ausgeübt wird. Es sollte auch erkannt werden, daß das Arbeitsprinzip des Bohrwerkzeuges 20 auf zwei Differentialflächenkolben beruht, die von dem Ventilglied 32 und dem Hammerglied 88 dargestellt werden. Die Betätigungskräfte für sowohl das Ventilglied 32 als auch das Hammerglied 88 sind an die Schlammbrücke oberhalb und unterhalb eines jeden Gliedes gebunden. Es gibt keine Probleme hinsichtlich der Synchronisation bei dem gegenwärtig beschriebenen, mittels bohrschlammarbeitenden Bohrwerkzeugs 20, wie es bisher bei vielen bekannten Einrichtungen der Fall war. Die Konstruktion des Bohrwerkzeuges 20 ist sehr einfach und unempfindlich. Die Dichtungen sind alle vom Kolbenzylindertyp, der sich bei bisherigen Anwendungen in ähnlicher Umgebung als problemlos erwiesen hate Alle Auswaschpunkte sind durch Karbid geschützt (54, 90 und 112), um übermäßige Abnutzung, die durch den Druck und die Abriebeigenschaften des Bohrschlammes verursacht werden, zu verhindern.

Die Kräfte, di© eine Hin- und Herbewegung des Ventilgliedes 32 und des Hammergliedes 88 veranlassen, sind direkte Folge des Zusammenwirkens zwischen dem Druckabfall stromab vom Werkzeug (normalerweise verursacht in dem Bohrkopf) und dem Druckabfall zwischen dem Ventilglied 32 und dem Hammerglied 88. Da das Ventilglied 32 im wesentlichen eine Schnappwirkung hat, besitztider über dem Ventilglied 32 erzeugte Druck einen hohen Wert, wenn der Durchfluß von Schlamm unterbrochen wird, aber einen vernachlässigbaren Wert, wenn der

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Schlamm fließt. Der Druckabfall über dem Bohrkopf oder andere abwärts Stromeinschränkungen ergeben einen im wesentlichen konstanten, von der Durchflußrate des Bohrschlamms bestimmten Wert. Wegen der Hin- und Herbewegung des Hammergliedes 83 hat jedoch der Bohrschlamm durch den Bohrkopf die Neigung, zusam-. menzufließen, während das Hammerglied 88 abwärts steigt, um auf das Amboßglied 150 aufzuschlagen.

Es sol3te erkannt werden, daß das Bohrwerkzeug 20 auf dem Prinzip von variablem Druck über einer gegebenen Abdichtfläche arbeitet, um die bereits beschriebene kolbenartige Wirkung zu erzeugen. Die Flächen liegen fest und verändern sich nicht während eines Operationszyklus; nur die Druckverhältnisse ändern sich« Um den Einschluß von Druck zu verhindern, sind ringförmiger Raum 45 und ringförmiger Raum 74 mit der Außenseite des Bohrwerkzeuges 20 verbunden über schon beschriebene Passagen. Ebenso ist der ringförmige Raum 124 mit dem unteren Teil des Haramergliedes 88 durch vertikale Schlitze 132 verbunden, um wiederum den Einschluß von Pluidum in dem ringförmigen Raum 124 zu verhindern. Vertikale Schlitze 138 und Querschlitze 140 in dem Hammer sowie Querschlitze 154 und vertikale Schlitze 156 in dem Amboßglied 150 verhindern den Einschluß von Bohrschlamm zwischen der Hammergesichtsfläche und der Amboßgesichtsflache 148. Das gleiche gilt für die Schlitze 41 in dem Ventilglied und für die Schlitze 65 in dem Sitz 59.

Wenn aus irgendeinem Grunde der Betrieb des Bohrwerkzeuges 20 verändert werden muß, indem der Operationszyklus vergrößert oder verringert wird, veranlaßt durch Veränderung der Bohrschlammdurchflußrate oder durch andere Veränderliche, die gewöhnlich bei Erdölbohrungen auftreten, kann der Sprung 94 innerhalb sehr kurzer Zeit herausgefischt werden, indem ein Kabel an den Unterschneidungsnuten 114 eingehakt wird.

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Indem das Minderungsglied 112 oder der Sprung 94 verändert wird, kann der Bohrschlammdurchtritt verändert und somit die Anzahl der Zyklen des Bohrwerkzeuges 20 während einer gegebenen Zeitperiode verändert werden.

Wenn der Sprung 94 herausgefischt wird, kann auch ein direkter Zugang zu dem gerade gebohrten Bohrloch erhalten werden, Dies kann notwendig sein bei Bohrlocherweiterungen, Erhöhungen" der Bohrschlamrndurchflußrate, dann durch Bohren von Sand- oder anderen normalen Bohroperationen.

Es sei angenommen, daß aus irgendeinem Grunde das Bohrrohr angehoben wird, so daß der Bohrkopf nicht mehr den Boden des Bohrloches berührt. Y/enn nun weiterhin das Bohrwerkzeug 20 arbeitet, würde der Bohrkopf nicht mehr gügen eine Oberfläche ruhen, die eine Gegenwirkung ausüben würde auf die Hammerwirkung, die von dem Hammerglied 88 über das Amboßglied 150 ausgeübt würde. Daher wird die Hanimerfangeinrichtung 144» die an dem oberen Teil des Amboßgliedes 150 angehakt, ist, sich nach unten bev/egen, während das Amboßglied 150 sich nach oben bewegt. Wenn der Bohrkopf vom Boden des Bohrloches angehoben wird, werden Bohrkopf und Amboßglied 150 bezüglich zum Amboßgehäuse 86 nach unten gleiten, bis der Plansch 158 in einer Fangeinrichtung 144 gegen den obersten Teil dee Amboßgehäuses 86 ruht. Der nach innen reichende Flansch 146 der Hammerfangeinrichtung 144 würde gegen den ringförmigen Flansch 136 des Hammergliedes 88 wirken, wodurch das Hammerglied 88 nach unten gezogen wird. Das Abwärtsziehen des Hammergliedes 88 zusammen mit dessen Eigengewicht überschreitet jede ^ruckdif-

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ferenz über den Flächen HU und HL. Ebenso würde der über dem Bohrkopf erzeugte Druck das Hammergliied 88 nach unten ziehen. Da das Hammerglied 88 nunmehr in der unteren Stellung gehalten wird, kann Bohrschlamm frei dux'ch das Bohrwerkzeug 20 fließen, wobei das Ventilglied 32 in der obersten Stellung

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verbleibt und das Hanmerglied 88 in der untersten Stellung verbleibt. Beim normalen Bohrbetrieb ist es nicht ungewöhn-

Bohrkopf lieh, daß eine Kraft von bis zu 22,5 kg (50 000 pounds) auf den/ nach unten wirkt. Nachdem der Bohrkopf vom Boden des Bohrlochs angehoben wurde, wird diese Abwärtskraft nicht mehr ausgeübt und wird nicht das Amboßglied 150 gegen die Schulter 172 des Amboßgehäuses 86 schieben»

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Claims

Patentansprüche

Fluidumbetätigte Schlagbohreinrichtung zur Verwendung beim Drehbohren, gekennzeichnet durch Gehäuseeinrichtungen; durch Einrichtungen zur Verbindung der Gehäuseeinrichtungen mit einer Kette von Bohrrohren; Durchflußeinrichtungen in den Gehäuseeinrichtungen, um ein Fluidum, das in dem Bohrrohr fließt, zu ermöglichen, durch die Gehäuseeinrichtungen zu ermöglichen; durch Ventileinrichtungen, die in den Durchflußeinrichtungen der Gehäuseeinrichtungen gleitend enthalten sind; durch Hammereinrichtungen, die in den Durchflußeinrichtungen der Gehäuseeinrichtungen glei md enthalten sind, wobei die Ventileinrichtungen und die Hammereinrichtungen periodisch im wesentlichen den Durchfluß des Fluidums in den Gehäuseeinrichtungen unterbrechen, indem sie zuerst längs der Achse des Bohrwerkzeuges sich bewegen, bis beide eine Ebene erreichen, die senkrecht zu der Achse liegt, wobei die Unterbrechung des Pluidums einen Druckanstieg des Pluidums oberhalb der Ebene bewirkt, die sowohl die Ventileinrichtungen als auch die Hammereinrichtungen in Richtung entgegengesetzt zur vorhergehenden Bewegungsrichtung entlang der Achse treiben; wobei die erste Bewegung der Ventileinrichtung und der Hammereinrichtung bewirkt wird durch eine Druckdifferenz zwischen dem Fluidum innerhalb der Durchflußeinrichtung und außerhalb der Gehäuseeinrichtung, wobei die Druckdifferenz auf gegebene Druckflächen der Ventil- und der Hammereinrichtungen einwirkt.

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2. Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, daß die gegebenen Druckflächen zumindest zwei Dichtungen von unterschiedlicher Größe für die Ventileinrichtung umfaßt, und mindestens zwei Dichtungen von unterschiedlicher Größe für die Hammereinrichtung, wobei der Druck außerhalb der

röhrenförmigen Gehäuseeinrichtung au den Abdichtungen weitergeleitet wird, um eine Druckdifferenz zu erzeugen.
3. Bohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Piuidura Bohrschlamm ist, der bei Erdölbohrungen verwendet wird, und daß die Ventileinrichtungen und die Hammereinrichtungen einen Durchtritt von etwas von dem Bohrschlamm ermöglichen, wenn der wesentliche Durchfluß unterbrochen wird.
4e Bohreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtungen und die Hammereinrichtungen sich aufwärts bewegen auf Grund der genannten Druckdifferenz und abwärts getrieben werden nach Unterbrechung des wesentlichen Durchflusses des Bohrschlamms, v/obei die Haiiiinereinrichtung gegen eine Amboßeinrichtung schlägt, an die ein Bohrkopf angebracht sein kann, v/obei der wesentliche Durchfluß beendet wird unmittelbar bevor der Anschlag erfolgt, wonach der Zyklus wiederholt wird.
5. Bohreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtungen zwischen begrenzten Anschlägen der röhrenförmigen Gehäuseeinrichtung arbeitet, wobei die Hammereinrichtung gleitend in einer Mitteldurchflußpassage der Ventileinrichtung angeordnet ist, um den Durchfluß zu unterbrechen,"wobei die Unterbrechung den SchlammdrAick oberhalb der Ventileinrichtung und Hammereinrichtung erhöht und unterhalb dieser Einrichtungen erniedrigt, wodurch beide Einrichtungen nach unten getrie-

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- 26 ben werden.
6. Bohreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um die Hammereinrichtung nach unten zu halten, wenn die Kette von Bohrrohren angehoben wird, wobei die Hklteeinriehtungen durch die Hamrnereinrichtungen-und die Amboßeinrichtungen aufgenommen sind , um eine Unterbrechung des Durchflusses von Bohrschlamm zu verhindern«
7. Bohreinrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß ein Stopfenglied mit einer Düse in der Hammereinrichtung entfernbar angeordnet ist, wobei die Entfernung des Stopfengliedes die Bewegung der Ventileinrichtungen und der Hammereinrichtungen beendet« während gleichzeitig normaler Bohrzugang unterhalb des Bohrwerkzeuges ermöglicht wird.
8» Bohrwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Punkten, die einerAbnutzung durch den Bohrschlamm ausgesetzt sind, erosionswiderstandsfähiges Material verwendet wird,-
9ο Einrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch röhrenförmige Gehäuseeinriclitungen, die Einrichtungen aufweisen, um mit einer Kette von Bohrrohren verbunden zu werden, wobei die röhrenförmigen Gehäuseeinrichtungen eine Durchflußpassage besitzen, die den Durchfluß von Bohrschlamm ermöglichen; durch Beschränkungseinrichtungen unterhalb des bohrschlammbetätigten Schlagbohrwerkzeuges, um eine Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der röhrenförmigen Gehäuseeinrichtungen zu erzeugen, wobei die Innenseite einen

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größeren Druck aufweist während des Durchflusses von Bohrschlamm; durch Ventileinrichtungen, die entlang der Achse der röhrenförmigen Gehäuseeinrichtungen gleitend zwischen einem oberen und einem unteren Anschlag angeordnet sind, wobei die Gleitbewegung der Ventil-einrichtungen verursacht wird durch die genannte Druckdifferenz, die auf mindestens zwei Ventilabdichtflachen von unterschiedlicher Größe ausgeübt wird; durch Hammereinrichtungen, die längs der Achse der röhrenförmigen Gehäuseeinrichtungen gleitend angeordnet sind, wobei die Gleitbewegung der Hammereinrichtungen veranlaßt wird durch eine Druckdifferenz, die über mindestens zwei Hammerabdichtflächen von unterschiedlicher Größe ausgeübt wird; durch Amboßeinrichtungen, die unterhalb der Haramereinrichtungen angeordnet und gleitend innerhalb der röhrenförmigen Gehäuseeinrichtungen gehalten sind, wobei die Amboßeinrichtungen einen Teil der Verbindungseinrichtungen umfassen, wodurch die Beschränkungseinrichtungen befestigt sind; wobei die Ventileinrichtungen und die Hammereinrichtungen periodisch den wesentlichen Durchfluß von Bohrschlamm durch die Durchflußpassage unterbrechen, indem ihre Gleitbewegungen sich überlappen, eine Aufwärtsbewegung der Ventileinrichtung und der Hammereinriehtung von der Druckdifferenz über den Ventildichtungsflächen bzw. den Hammerdichtungsflächen verursacht wird, eine Abwärtsbewegung der Ventileinrichtung und der Hammereinrichtung durch . Rückdruck des Bohrschlamms auf Grund der wesentlichen Unterbrechung des Durchflusses veranlaßt wird; durch Durchleckeinrichtungen, um einen geringen Teil des Bohrschlammes zu ermöglichen, weiterhin durch die Durchflußpassage zu fließen, während der wesentlichen Unterbrechung des Durchflusses, um einen übermäßigen Rückdruck zu verhindern, wobei die Hammereinrichtungen auf die

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Amboßeinrichtungen während der Abwärtsbewegung einschlagen, um die Amboßeinrichtungen und die Begrenzungseinrichtungen nach unten zu treiben·
10. Bohreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschränkungseinrichtungen einen Bohrkopf darstellen, und daß das Schlagbohrwerkzeug erosionswiderstandsfähiges Material an den Durchleckeinrichtungen aufweist, um eine übermäßige Abnutzung auf Grund von Bohrschlamm zu verhindern.
11. Bohreinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um die Hammereinrichrungen nach unten zu treiben, während die Kette von Bohrrohien angehoben wird, wobei die Halteeinrichtung von Ο.er Hammereinrichtung und der Amboßeinrichtung aufgenommen wird, um eine v/esentliche Unterbrechung des Durchflusses von Bohrschlamm z>_ verhindern.
12. Bohreinrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Sprungteil, das eine Öffnung besitzt, wobei das Sprungteil in die Hammereinrichtung entfernbar angeordrnet ist, und wobei die Entfernung des Sprungteils einen ununterbrochenen Durchfluß von Bohrschlamm und Zugang zu dem Bohrkopf ermöglicht.

15e Bohreinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sitzeinrichtung in dem Gehäuse vorgesehen ist, gegen die die Ventileinrichtung anliegt beim Erreichen des unteren Anschlags, wobei die Sitzeinrichtungen eine Beschädigung der Ventileinrichtung verhindert.

ORIGINAL IiMSPECTED

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14· Bohreinrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Schutzeinrichtungen, um den Einschluß von Fluidum zu verhindern und einen Zugang zu der Ventilabdichtfläche und der Hammerabdichtfläche zu ermöglichen.

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