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DREIROLLENMEISSEL
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eine Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bohreinen ausrüstung,
insbesondere auf\1>reirollenmeißel zum Niederbringen von Erdölbohrungen und Gassonden.
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Bin Dreirollenmeißel enthält konische Meißelrollen, die an Wälz-
oder Gleitlagern oder deren Kombination auf Zapfen dreier Pratzen montiert sind,
welche um 1200 zuengebracht sind. einander versetzt Auf der Außenfläche weisen die
Meißelrollen gesteinszerstörende Elemente - gefräste Zähne oder eingepreßte Hartmetallpicken
beziehungsweise eine Kombination von Zähnen und Picken - auf. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit
werden die gefrästen Zähne mit Hartmetall bestückt.
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tin wirksames Niederbringen von Bohrungen wird durch rechtzeitige
Säuerung der Bohrlochsohle von Gesteinsteilchen und deren Förderung an die Erdoberfläche
sowie auch durch
Kühlung der Arbeitselemente des MeiBels gewährleistet.
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Dies erfolgt meist durch Spülung. Bei den Rollenmeißeln werden zwei
Arten der Spülung angewandt: über einen zentralen Kanal und über drei Kanäle zwischen
den Pratzen.
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Die Eorm, der Querschnitt, die Anordnung und die Anzahl der der Spülkanäle
hängen von der ZweckbestZmmung, Art und den Abmes-ungen des Meißels ab. In den Rollenmeißeln
werden zur Vergrößerung der durch diese zu übertragenden hydraulischen Leistung
auswechuelbare mineral- oder metallkeramische Aufsätze verschiedener Durchmesser
verwendet, die ein hohes Druckgefälle zur Erzielung großer Ausströmungsgeschwindigkeiten
der Flüssigkeit erzeugen, bei denen die Wirksamkeit der Gesteinzerstörung steigt.
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Jedoch gestatet die zentrale Anordnung des Spülkanals im Meißel es
nicht, den hohen Druck der Eohrspülung irksam auszunutzen, weil der den kanal verlassende
Flüssigkeitsstrahl nicht unmittelbar auf die Bohrlochsohle auftrifft, sondern gegen
die Spitzen der Meißelrollen schlägt.. Außerdem gelangen ein Teil von beim Bohlen
aufsteigenden Gesteinsteilchen unter den Flüssigkeitsstrahl und werden erneut mitgerissen,
wobei sie auf den zentralen Teil der Meißelrollen geraten und deren Brosionsabnutzung
begünstigen, Bei der Spülung über zwischen den Pratzen angeordnete Bohrstutzen ist
die hydromonitorische Einwirkung der
Flüssigkeitsstrahlen auf die
Bohrlochsohle ebenfalls beschrankt. Der Hauptnachteil derartiger Meißel besteht
in der hohen Anordnung der Austrittsöffnungen der kohrstutzen gegenüber der Bohrlochsohle,
weil es infolge eines kleinen Zwischenr.lumes zwischen den benachbarten Meißelrollen
unmöglich ist, die AustrittsöfEnung des Rohrstutzens nahe an der Bohrlochsohle anzubringen.
Tnfolbedessen verringert sich beträchtlich die hydromonitorische Sinvir'-ung des
Spilistrahls auf das aufzubohrende Gestein und wird der Austrag der abgebohrten
Teilchen aus der Bohrlochsohle schlechter.
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Darüber hinaus gelangen die Flüssigkeitsstrahlen bei einer solchen
Anordnung der Sohrstutzen nur auf den periun pheren Teil der Bohrlochsohle, was
die Austrag Gesteinsteilchen von der Bohrlochsohle verschlechtert.
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Allen bekannten Konstruktionen der Dreirollenmeißel haftet ein gemeinsamer
Nachteil an, der darin besteht, daß wegen der in bezug auf die Meißelachse symmetrischen
Anordnung der Meißelrollen beim Bohren von festen Gesteinen eine intensive Vibration
des Gestängestrangs zu verzeichnen ist, was auf die an der Bohrlochsohle entstehenden
Unebenheiten, die in bezug aufeinander unter einem Winkel von 1200 liegen, zuruckzufi1hren
ist. Vibrationsimpulse entstehen beim gleichzeitigen Auflaufen der Meißelrollen
auf diese Unebenheiten.
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Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Dreirollenmeißel
zu schaffen, bei welchem ein Mittel zur Spülung der Bohrlochsohle derartig angeordnet
ist , daß die hydromonitorische Einwirkung der Strahlen der Spülflüssigkeit auf-die
Sohle intensiviert wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Dreirollenmeißel, der
Pratzen mit unter einem Ffinkel zueinander angeordneten Meißelrollen und einen Rohrstutzen
für die Zuführung der Spülflüssigkeit an die Bohrlochsohle enthält, gemäß der Erfindung
der Rohrstutzen zwischen den Pratzen zweier benachbarter Meißelrollen untergebracht
ist, die so angeordnet sind, daß die Projektion ihrer Rotationsachsen auf eine zur
Meißelachse senkrechte Ebene 1200 überschreitet, aber 170° unterschreitet, wobei
sich die Austrittsöffnung des hohrstutzens zwischen den Meißelrollen befindet.
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Der erfindungsgemäße I>ieirollenmeißel bietet die Möglichkeit,
die hyaromonitorische Einwirkung der Strahlen der Spülflüssigkeit auf die Bohrlochsohle
zu intensivieren.
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Außerdem trägt eine solche Konstruktion des Meißels zu einer wirksamen
Säuberung der Bohrlochsohle von es Schlamm bei was neben der hohen hydiomonitorischen
i;irein kung gestattet, wiederholtes Zermahlen des Gesteins
auszuschließen,
und führt folglich zur Erhöhung der Bohrgeschwindigkeit.
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Beim Betrieb des nach der Erfindung vorgeschlagenen Meißels wird
in bedeutendem Maße der Vibrationsgrad des Gestängstrangs dank der asymmetrischen
Anordnung der Meißelrollen bezugPlich der Meißelachse vermindert, was die Bildung
von Unebenheiten an der Bohrlochsohle ausschließt.
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eieitere Ziele und Vorteile der vorliegenden LrSindung werden aus
der nachfolgenden eingehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der i;rfindung
und an Hana der beigefugten Zeichnung verständlich. Es zeigen: im Fig. 1 den erfindungsgemäßen
D;eirollenmeißel Längs schnitt Fig. 2 den erfindungsgemäßen Dreirollenmeißel im
quelschnitt Der Dreirollenmeißel enthält drei miteinander verschweißte Pratzen 1
(Fig. 1) mit Zapfen 2, die als Ganzes mit den Pratzen 1 ausgeführt sind. Die Meißelrollen
3 sind an den Zapfen 2 mit Hilfe von Rollen 4, 5 und Kugeln 6 angeordnet. Die Rollen
4, 5 und die Kugeln 6 bewegen sich in Laufbahnen 7, 8, 9, welche in die Zapfen 2
eingearbeitet sind, und in diesen entsprechenden Laufbahnen 10, 11, 12, die in den
Meißelrollen 3 ausgeftihrt sind. Einer der Winkel zwischen den Projektionen der
Rotationsachsen der benachbarten Meißelrollen 3 auf eine zur Meißelachse senk-
.rechte
Ebene ist größer als 1200, aber kleiner als 1700.
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In dem hier beschriebenen AusfuhIungsbeispiel des vorgeschlagenen
Meißels ist dieser Winkel oC gleich 1440 (Fig. 2).
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Zwischen den Pratzen 1 dieses Paars der Meißelrollen 3 ist ein Rohrstutzen
13 für die Zuführung der Spülflüssigkeit angebracht. Die Größe des Winkels oC wird
ausgehend von der Bedingung einer maximal möglichen Annäherung der Austrittsöffnung
des hohrstutzens 13 an die Bohrlochsohle gewählt. In der zwischen den Meißelrollen
3 befindlichen Austrittsöffnung des Rohrstutzens 13 ist ein auswechselbarer Aufsatz
14 aus Hartmetall angeordnet.
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Die Lage des Bohrstutzens 13 im Meißel und folglich der Abstand zwischen
dem Aufsatz 14 und der Bohrlochsohle werden mit Hilfe eines Stiftes 15 bestimmt,
der an einer der Pratzen 1 befestigt ist, zwischen denen sich der hohrstutzen 13
befindet.
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Der Aufsatz 14 kann unter einem beliebigen Winkel zur Bohrlochsohle.
in Abhängigkeit von den physikalisch--mechanischen Eigenschaften der aufzubohrenden
Gesteine angeordnet sein.
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der Qeictm.=nz Zum Anschluß des Meißels an den in - nichtQabgebildeten
Gestängestrang ist der obere geschweißte Teil der Pratzen 1 mit einem äußeren Kegelgewinde
(Nippel) 16 versehen.
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Die Pratzen 1 und die Meißelrollen 3 des Meißels werden aus Chrom-Nickel-Molybdän-Stählen,
Chrom-Nickel--Stählen und Nickel-Molybdän-Stählen gefertigt.
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Lie Arbeit des erfindungsgemäßen Meißels geht auf die folgende Weise
vor sich.
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Vor Beginn der Rotation des Meißels werden in der Zeichnung nicht
dargestellte Spülpumpen eingeschaltet und aie Spülflüssigkeit gelangt über den Gestängestrang
durch den Hohrstutzen 13 an die Bohrlochsohole. Hiernach setzt mit Hilfe des Gestängestrangs
oder eines Turbobohrers die Rotation des Meißels ein. Hierbei wälzen sich die ab
Meißelrollen 3 auf der Bohrlochsohle und zerstören dieselbe.
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Die Gesteinsteilchen - der Schlasmm - werden in den Ringraum zwischen
Gestänge und Bohrlochwandung durch den Strahl der Spülflüssigkeit ausgetragen, welcher
aus dem aufsatz 14 unter einem I)ruck von 100 - 150 atm bei einer Gesckwindigkeit
von 200 m/sec austritt.
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Die AusströmungszeschwindigKeit des Strahls aus dem Aufsatz 14 wird
in Abhängikeit von den physikalisch--mechanischen Ligenschaften des Gesteins gewählt.