DE2701977B2

DE2701977B2 - Stabilisator für Drehbohrgestänge

Info

Publication number: DE2701977B2
Application number: DE2701977A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr.-Ing. 3101 Altencelle Juergens
Original assignee: Christensen Inc
Current assignee: Norton Christensen Inc
Priority date: 1976-01-21
Filing date: 1977-01-19
Publication date: 1979-02-22
Also published as: BE852434A; US4011918A; DE2701977C3; DE2701977A1

Description

D'e Erfindung betrifft einen Stabilisator für Drehbohrgestänge, mit einem Grundkörper, der auf seinem Außenumfang eine konische Verbindungsfläche aufweist, auf welcher eine Stabilisatorhülse mit einer der Verbindungsfläche entsprechenden konischen Innenfläche durch Klemmeingriff gehalten ist, und der an dem Ende kleineren Durchmessers seiner konischen Verbindungsfläche mit einer Gewindeverbindung mit einen Anschluß an einem Bohrmeißel, Schwerstangen- od. dgl. Bohrstrangteil versehen ist, welcher beim Herstellen der Gewindeverbindung eine die Stabilisatorhülse in Richtung zum Ende großen Durchmessers der konischen Verbindungsfläci'e des Grundkörpers beaufschlagende axiale Druckkraft ausübt.

Bei einem z. B. aus der DE-AS 23 11 359 bekannten Stabilisator dieser Art. der an einer oder mehreren Stellen entlang dem Bohrstrang an Bohrstrangteilen bzw. einem Grundkörper sowie ferner unmittelbar an den Bohrmeißel angrenzend Anwendung findet, wird im Falle der Verbindung des Stabilisators mit dem Bohrmeißel bei dessen Einschrauben in eine untere Gewindemuffe des Bohrstrangs bzw. des Stabilisator-Grundkörpers bis zur Anlage des Bohrmeißels am Ende der Gewindemuffe deren unterer Endbereich plastisch verformt. Durch diese plastische Verformung im Sinne eines Anstauchens der unteren Schulter der Gewinde-

*o muffe des Stabilisator-Grundkörpers entstehen störende Durchmesserveränderungen zwischen der Stabilisatorhülse und dem Stabilisator-Grundkörper bzw. dem die Stabilisatorhülse tragenden Bohrstrangteil in deren unteren Bereichen. Durch diese Durchmesscrveränderung wird die z. B. bei Verschleiß erforderliche Entfernung der Siabilisatorhülse von ihrem Grundkörper erschwert, wobei fernerauch eine Beschädigung der betroffenen Teile eintieten kann. Die Siabilisatorhülse erfährt nämlich nur eine elastische Formänderung und

so keine entsprechende plastische bzw. bleibende Formänderung, was zu dem störenden Eingriff zwischen den Teilen führt. Ferner entstehen Schwierigkeiten beim Wiederanbringen einer Stabilisatorhülse auf deren Grundkörper.

Ähnliche Schwierigkeiten können bei der Anbringung einer Stabilisatorhülse an ein Bohrstrangteil an einer beliebigen vom Bohrmeißel entfernten Stelle im Bohrstrang auftreten. Eine plastische Verformung kann hierbei am Ende der Stabilisatorhülse auftreten.

so wodurch eine Verformung zwischen dieser und dem Bohrstrangteil eintreten kann, auf dem sie angebracht ist, was zu Schwierigkeiten in der Demontage der Stabilisatorhülse vom Bohrstrangteil und beim Wiederaufsetzen einer neuen Stabilisatorhülse führt.

Die Erfindung schafft hier Abhilfe und erreicht dies ausgehend von einem Stabilisator der eingangs angegebenen Art dadurch, daß die Siabilisatorhülsc an dem F.nde kleineren Durehmessers ihrer konischen

27 Ol 977

Innenfläche mit einem Vorsprung versehen ist, der sich quer nach innen zur Achse des Grundkörpers erstreckt, eine vergröQerte Auflagefläche für den anzuschließenden Bohrstrangteil bildet und dessen Druckkraft beim Herstellen der Gewindeverbindung aufnimmt.

Beim Herstellen der Gewindeverbindung des Bohrstrangteils mit dem Grundkörper des Stabilisators unter Festziehen bzw. Kontern des Bohrstrangteils gegen die Stabilisatorhülse wird durch die vergrößerte Auflagefläche zwischen dem Bohrstrangteil und der Stabilisatorhülse, die ohne eine Verkleinerung deren Außendurchmessers erreicht ist, die plastische Verformung der zusammenwirkenden Teile auf ein vernachlässigbares Minimum herabgesetzt. Auf diese Weise ist die Demontage oder Montage der Stabilisatorhülse vom Bohrstrangteil bzw. ihrem Grundkörper nicht durch Verformung oder Verklemmung beeinträchtigt oder sogar verhindert.

Der innere Vorsprung der Stabilisatorhülse kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Ende kleinen Durchmessers des konischen Grundkörper'-ereichs untergreifen oder sich in eine Ringnut des Bohrstrangteils bzw. Grundkörpers hineinerstrecken.

Zusätzlich kann der innere Vorsprung der Stabilisatorhülse mit einem inneren Freiraum ausgestattet sein, was zu einem Spiel zwischen dem Vorsprung und dem angrenzenden Bohrstrangteil führt, das etwaige plastische Verformungen der Teile auffangen kann. Im Falle des Einschraubens eines Bohrmeißels in ein Bohrstrangteil bzw. eine Schwerstange wird der Bohrmeißel zur schulternden Anlage gegen die z. B. auf der Schwerstange oder einem Zwischenstück montierte Stabilisatorhülse gebracht, wodurch ausgeschlossen ist, daß das zum Kontern aufgebrachte Drehmoment eine plastische Verformung der Schwerstange hervorruft, die, insbesondere im Falle einer Schwerstangen-Gewindemuffe geringer Dicke an ihrem Ende, anderenfalls in der Weise verforint würde, daß störende Durchmesserveränderungen zwischen ler Stabilisatorhülse und dem unteren Schwerstangenende eintreten wurden.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung, für die nur die Priorität des Anmeidetages beansprucht wird, kann die axiale Erstreckung des inneren Vorsprungs der Stabilisatorhülse etwa der Länge des hinteren Gewindefreistiches üblicher A?l-Gewinde entsprechen. Wegen der erreichten, allenfalls nur vernachlässigbar geringen plastischen Verformungsmöglichkeit der Gewindemuffe des Grundkörpers des Stabilisators kann statt des Freiraums des Vorsprungs der Stabilisatorhülse dieser nach einer weiteren Ausgestaltung, für die ebenfalls nur die Priorität des Anmeldetages beansprucht wird, mit axialem Abstand von seiner Auflagefläche für den anzuschließenden Bohrstrangteil mit einer inneren Schulter versehen sein, die mit einer entsprechenden Gegenschulter des Grundkörpers in Anlage gehalten ist. Eine solche gegenseitige Abstützung von Grundkörper und Hülse über eine Schulter und Gegenschulter ist zwar aus der US-PS 39 78 933 bekannt, jedoch ist hierbei zur Drehmomentübertragung eine Gewindeverbindung /wischen Grundkörper und Hülse an dem von Schulter und Gegenschulter abgewandten Ende vorgesehen, während bei der vorliegend beanspruchten zweckmäßigen Ausgestaltung die eine Drehmomentübertragung ermöglichende Vorspannung zwischen dem Grundkörper und der Stabilisatorhülsc mittels der aneinanderlicgenden, vorzisisweisc als .Schrägschultern ausgebildeten Schulter und Gegenschultcr bei Druckanlage der Schulter eines eingeschraubten Bohrstrangtcils an der Schulter des Vorsprungs der Hülse erfolgt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung

ergeben sich aus den Ansprüchen; in der nachstehenden Beschreibung sind in Verbindung mit der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht. In der Zeichnung zeigt

Fig. I eine Ansicht des unteren Bereichs eines Drehbohrstranges mit an diesem angebrachten Stabilisatoren,

Fig. 2a und 2b gemeinsam einen bereichsweise in Ansicht gezeichneten Längsschnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1 eines oberen und eines unteren, an Teilen des Bohrstrangs befestigten Stabilisators, wobei F i g. 2b eine untere Fortsetzung der F i g. 2a darstellt,

F i g. 3 einen Viertellängsschnitt durch einen Stabilisatorbereich zur Veranschaulichung des Kräfteverlaufs und

Fig.4bis8 je ein abgewandeltes Ausfühmngsbeispiel einer Stabilisatorhülse.

Nach der Zeichnung ist ein iinierei· bereich IO eines Drehbohrstranges U in einem Bohrloch \i angeordnet. Ein Bohrmeißel 14 zum Bohren des Bohrlochs ist in das untere Ende der untersten Schwerstange 16 eingeschraubt, die das untere Ende des Bohrstrangs darstellt, wobei eine Bohrmeißelschulter J4a gegen das unlere Ende einer unteren Siabilisatorhülse 18 gedrückt ist. Das auf den Bohrmeißel wirkende Bohrgewicht wird in der Hauptsache von dem Strang Schwerstangen 16 aufgebracht. Der obere Bereich des Bohrstrangs II erstreckt sich zum oberen Ende des Bohrlochs 12 und dient der Übertragung eines Drehmoments auf den Bohrmeißel sowie der Zufuhr von Spülflüssigkeit zur Bohrlochsohle, um das Bohrloch und den Bohrmeißel zu säubern, wobei das Bohrklein durch den Ringraum um

Jj den Bohrstrang nach oben gefördert wird.

Durch die Anordnung von Stabilisatoren in Abständen entlang dem Schwerstangenstrang sowie an dessen unterem Ende unmittelbar über dem Bohrmeißel wird eine Zentrierung des Schwerstangenstranges im Boh,-loch 12 erreicht. Die größten Anforderungen werden hierbei an den Stabilisator 18 unmittelbar über dem Bohrmeißel 14 gestellt, da bereits bei einem verhältnismäßig geringem Verschleiß an letzterem, verglichen mit den an höheren Stellen am Bohrstrang angeordneten Stabilisatoren, eine unerwünschte Ablenkung bzw. Richtungsänderung des Bohrlochs auftreten kann.

Der in Fig. 2a dargestellte Stabilisator 18 ist von einer Hülse 20 gebildet die auf einem Grundkörper bzw. Abschnitt 22 des Bohrstrangs angeordnet und mit mehreren äußeren spiralförmigen Rippen 24 versehen ist, die einstückig mit der Hülse 20 ausgebildet sind. Für ein ordniingsgemäCes Zentrieren des Bohrstrangs und des Bohrmeißels im Bohrloch hat jeder Stabilisator 18 einen wirksamen Durchmesser, der dem Bohrlochdurchmesser entspricht, wobei die schräg verlaufenden Rippen 24 einander überlappen, damit diese gemeinschaftlich die Bohrlochwandung auf deren vollem Umfang berühren Ibnnen. Bohrschlamm und -klein können durch die spiraligen Kanäle 26 zwischen den * Rippen 24 aufwärts strömen. Die äußeren Berührungsflächen der spiraligen Rippen 24 sind in hohem Maße verschleißfest, sollten jedoch vorzugsweise keine Schneidkanten aufw eisen, die den Bohrlochdurchmesser unerwünscht vei j:nißc/n wurden. Die Verschleißfcstig-

h> keit wird durch 1 lartstoffteilchcn 24,7, z. 13. Wolframkarbidteilchen.erhöht. die in an sich bekannter Weise in den Außenbereichen der Rippen angebracht sind.

Das obere Ende des Grundköipers 22 ist ;ils konische

27 Ol

Gewindemuffe (nicht dargestellt) zur Verbindung mn einem entsprechenden (iewitide/.ipien (nicht dargestellt) eines angrenzenden Schwerstangenabschnitts 16 ausgebildet. Das untere Ende des Grundkörpers 22 ist mit einem konischen (Jewindezapfen 30 /ur Verbindung "> mit einer entsprechenden Gewindemuffe Jl eines umI'tivi Schwerstangenabschnitts 16 versehen.

/.»im hen dem Gewindezapfen 30 und dem zylindrischen Bereich 38 des Grundkörpers 22 besitzt dieser vinen geringfügigen konischen Rereich 40. der eine to konische Außenfläche zur Aufnahme einer entsprechenden konischen Innenfläche 42 der Stabilisatorhülse 20 darbietet. Der konische Bereich 40 weist gegenüber dem Durchmesser des zylindrischen Bereichs 38 des Grundkörpers 22 einen verringerten Durchmesser auf. '5 wobei zwischen diesen eine Querschulter 44 gebildet ist. Die konische Innenfläche der Hülse 20 des Stabilisators 18 ist auf die konische Gegenfläche des Grundkörperbereichs 40 aufgeschrumpft, wobei die Innenfläche 42 der Hülse 20 mit Umfangsnuten zur Aufnahme von inneren mit Abstand voneinander angeordneten oberen und unteren Dichtungen 46 und 48 aus elastomerem Werkstoff versehen ist, die dem Anbringen des Stabilisators 18 auf dem Grundkörperbereich 40 mittels Schrumpfsitz dienen. Der Konuswinkel des Grundkör- .'■'> perbereichs 40 und der Innenfläche der Stabilisatorhülse 20 kann im Bereich von etwa V/ bis 4" liegen und für eine wirksame .Stabilisatorbefestigung etwa '/_-' betragen.

Im ordnungsgemäß auf den Grundkorperbereich 40 J" aufgeschrumpften Zustand des Stabilisators 18 befindet sich das obere Ende 50 der Hülse 20 an der Schulter 44 des Grundkörpers 22 in Anlage, wodurch zwischen diesen beiden Teilen eine Metalldichtung gebildet ist. In gleicher Weise ist eine Metalldichtung von der oberen ü Schulter 52 der unteren Gewindemuffe 31 gebildet, die gegen das untere Ende 54 der .Stabilisatorhülse 20 aufgrund des Einschraubens und Festziehens der Gewindemuffe 31 auf den Zapfen 30 gedrückt ist. Durch diese Metalldichtungen sowie durch die Dichtungsringe ^4r> 46 und 48 ist die Spülflüssigkeit bzw. der Bohrschlamm daran gehindert, in das Innere der Hülse 20 einzudringen und die konischen gegenseitigen Eingriffsflächen der Hülse 20 und des Grundkörperbereichs 40 zu verunreinigen.

Gemäß der Darstellung in F 1 g. 2 ist ein Grundkörper bzw. Bohrstrangabschnitt 56 durch eine obere Gewindemuffe (nicht dargestellt) mit einem Gewindezapfen (nicht dargestellt) eines unteren Schwerstangenabschnitts 16 verschraubt. Der untere Endbereich des Grundkörpers odvrr Bohrstrangabschnitts 56 ist mit einer Cewindemuffe 62 für einen Gewindeeingriff mit dem üblichen oberen Gewindezapfen 64 versehen, der den oberen Bereich des Bohrmeißels 14 bildet. Der Grundkörper 56 besitzt ferner einen unteren Bereich 66 verringerten Durchmessers mit einer konischen Oberfläche 68. die sich nach unten verjüngt.

Ein Stabilisator 18 mit einer konischen bzw. sich verjüngenden Innenfläche entsprechend der Innenfläche 42 nach F i g. 2a ist auf den konischen unteren Endbereich 66 des Grundkörpers 56 aufgeschrumpft, wobei das obere Ende 50 des Stabilisators an der Schulter 44 des Grundkörpers 56 und das untere Ende 54 des Stabilisators an der Bohrmeißelschulter 14a sn!:pg*

Das Aufs.chrumpfen der Stabiüsatorhüisen auf ihren jeweiligen Grundkörper kann nach an sich bekannten Verfahren erfolgen. Die Stabilisatorhülsen können hierbei beide auf ihren jeweiligen Grundkörpern in der gleichen Weise angebracht werden. Zunächst werden die konischen Endbereiche 40 bzw. 66 gereinigt. Der Reibungskoeffizient zwischen der inneren I lülscnfläche und der konischen Außenfläche kann durch Aufbringen einer Oberflächenschicht eines reibungserhöhenden Mittels, z. H. in einem leichten Öl suspendierten Wolframkarbidpiilvers mit einer Korngröße entsprechend der Siebnummer 200. erhöhl weiden, l-'iir ein hydraulisches Aufschrumpfen wird die Stabilisatorhülse 18 sodann auf den konischen f ndbcreich 40 bzw. 66 aufgeschoben, bis die obere und die untere Dichtung 46 bzw. 48 beide mil der Außenfläche der End- bzw. Grundkörperbereiche 40 oder f>6 in F.ingfriff sind, zu welchem Zeitpunkt ein Abstand in Längsrichtung zwischen dem oberen Finde der jeweiligen Hülse und tieren Gegcnschulter 44 vorhanden ist. Sodann wird ein unter hohem Druck stehendes Hydraulikmedium durch einen geeigneten Kanal 20/> in den Raum zwischen der I lüLse und dem Grundkörperbereich 40 bzw. 66, auf dem sie angebracht ist, eingeführt, so daß die Hülse hydraulisch aufgeweitet wird, während sie gleichzeitig in geeigneter Weise in Längsrichtung nach oben entlang dem konischen Grundkörperbereich 40 bzw. 66 gedrückt wird, bis das obere Ende der Hülse an der Gegcnschulter 44 des Grundkörpers anliegt. Der Hydraulikdruck wird dann aufgehoben, so daß sich die Stabilisaiorhülse zusammenzieht und dadurch mit ihrer Innenfläche in einen starken Klemmeingriff mit der konischen Außenfläche des Grundkörperbereichs 40 bzw. 66 gelangt. Bei Aufheben des Hydraulikdrucks verbleibt eine hohe .Schrumpfpressung in der Stabilisatorhülse. die z. B. etwa 500 kp/cm- oder mehr betragen kann und eine starke Klemmkraft zwischen der Hülse und dem Grundkörperbereich 40 bzw. 66 gewährleistet.

Bei aufgetretenem Verschleiß kann die Stabilisatorhülse 18 durch Einbringen eines Hydraulikdrucks durch den Kanal 20Z? in die Hülse und durch deren von der Schulter 44 fortgerichtetes Verschieben nach unten abgenommen werden. Wegen der konischen Verjüngung zwischen dem Grundkörperbereich und der Hülse bewirkt die Anwendung des Hydraulikdruckes selbst die Ausübung einer in Längsrichtung wirkenden Kraft auf die Hülse für deren von der Schulter 44 fongerichtetes Verschieben nach unten und Freikommen aus dem Klemmeingriff mit dem konischen Grundkörperbereich 40 bzw. 66. so daß die Hülse mühelos entfernt werden kann.

Zur Vermeidung einer bleibenden Verformung im Sinne eines Anstauchens der Gewindemuffe 62 de' an den Bohrmeißel 14 angrenzenden Stabilisators 18 ist dessen unteres Hülsenende nach innen vorgezogen und erstreckt sich bereichsweise unter das untere Ende der Gewindemuffe 62. Der nach innen vorgezogene Bereich in Form eines Vorsprungs oder Ringkragens 70 ist ferner mit einem Freiraum 71 vorgesehen und weist vom unteren Ende der Gewindemuffe einen kleinen Abstand auf. wenn das obere Ende der Stabilisatorhülse an der Schulter 44 des Grundkörpers anliegt Wenn der Bohrmeißel 14 mit der Gewindemuffe 62 verschraubt und in dieser fest angezogen bzw. gekontert wird, wird das Ausmaß der Festspannung zwischen den Gewinden durch Anlegen der Bohrmeißebchulter 14a an dem unteren nach innen vorgezogenen Ende 54 der Stabiiisatorhülse begrenzt. Die hierbei auftretende Axialkraft wird vom Bohrmeißel 14 durch die Stabilisaiorhülse 18 selbst und durch die Grundkörperschulter 44 übertragen, wobei kein Anteil dieser

27 Ol 977

Axialkraft auf das Ende der Gewindemuffc 62 wirkt, was anderenfalls dessen Verformung hervorrufen könnte. Aufgrund des innertn Ringkragens 70 besitzt das untere linde der Slabilisatorhiil.se eine vergrößerte ringförmige Auflager- b/w. Berührungsfläche mit der Bohrmeißelschuher 14;/, mit der Folge, daß die in Axialrichliing wirkend. Kraft durch die Stabilisatorhülsc auf die Grundkörperschulter 44 ohne irgendeine nennenswerte einwärtsgeriehtcle Verformung des nach innen vorgezogenen Ringkragens 70 übertragen wird Allenfalls konnte emc etwaige Verformung zu einer geringfügigen Verengung des Freiraums 71 zwischen dem Ringkragen 70 und dem unteren Endbereich der Gewindemuffe 62 führen.

Im Endergebnis kann also, selbst bei geringen radialen Abmessungen des unteren Endes der Gewindemuffe 62, nur eine plastische Verformung der Gewinde-

^σ£ππ^σρπ

eintreten. Durch die Vermeidung einer nennenswerten Verformung der zusammenwirkenden Teile tritt keine störende gegenseitige Beeinflussung zwischen der .Stabilisatorhülse 18 und der Gewindemuffe 62 ein. was anderenfalls die Entfernung der Stabilisatorhul.se von dem konischen Bereich 66 des Grundkörpers und das Auswechseln der Stabilisatorhülse verhindern würde.

Bei der oberen, in der in Fig. 2a dargestellten Stellung angeordneten Stabilisatorhülse 18 herrschen die gleichen Bedingungen vor. Der nach innen vorgezogene Ringkragen 70 des unteren Hülsenbereichs f hafft eine große ringförmige Berührungsfläche zwischen der Gewindemuffenschulter 52 und dem unteren Ende 54 der Stabilisatorhülsc Jede Tendenz der Stabilisatorhülse, sich durch das zum Anziehen bzw. Kontern der Gewindeverbindung aufgebrachte Drehmoment zwischen der Schwerstangengewindemuffe 31 und dem Gewindezapfen 30 zu verformen, was zu einer übermäßig hohen Anklemmung der Stabilisatorhülse an den konischen Grundkörperbereich 40 führen könnte, ist hierdurch vermieden. Sollte dennoch eine Verformung des inneren Ringkragens 70 eintreten, so würde sich dieser allenfalls um ein geringes Ausmaß radial nach innen in Richtung auf die von ihm umgebene Oberfläche des Gnmdkörperbereichs 40 bewegen. Da jedoch ein anfänglicher Freiraum bzw. Spiel 71 zwischen dem Ringkragen 70 und dem Grundkörperbereich 40 vorgesehen ist, würde eine solche radiale Verformung des Ringkragens keinen störenden Eingriff mit dem Grundkörperbereich 40 verursachen und daher nicht die Entfernung der Stabilisatorhülse vom Grundkörperbereich 40 und das leichte Auswechseln der Stabilisatorhülse verhindern.

Wie aus den in F i g. 3 eingezeichneten Kräftepf eilen ersichtlich ist, wird beim Einschrauben des Gewindezapfens 64 des Bohrmeißels 14 in die Gewindemuffe 62 des Grundkörpers 56 des Stabilisators 18 die Axialkraft F durch den nach innen vorgezogenen Ringkragen bzw. Vorsprung 70 aufgenommen und auf die Stabilisatorhülse 72 unter Vermeidung einer plastischen Verformung übertragen. Die in die Stabilisatorhülse 72 eingeleitete Axialkraft wird zum Teil durch die Reibungskraft Fr zwischen der Stabilisatorhülse 72 und dem konischen Grundkörperbereich 66 aufgenommen. Die in axialer Richtung wirkende Restkraft F' führt zu einer Vorspannung der oberen Hülsenschulter 50, die sich an der Gegenschuiler 44 des Grundkörpers 56 abstützt. Durch diese Vorspannung der Schulter 50 wird die Biegespannung im Querschnitt 73 reduziert, weil das auf die Wirklinie der Axialkraft bezogene Widerstandsmoment \V2 großer ist als das auf den Außendurchmesser des konischen Grundkörperbereichs 66 bezogene Widerstandsmoment VVI. das maßgebend ist. wenn keine Vorspannung der oberen Hülsenschulter 50 ι vorhanden ist. Durch das größere Widerstandsmoment IV2 wird die Biegesteifigkeit des Grundkörpers 56 verbessert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach I- i g. 4 ist Jer Stabilisator 18 durch eine obere Stabilisator-Tandem

in hülse 74 ohne einen inneren Vorsprung bzw. Kingkrugen verlängert. Die Kräftewirkung ist hierbei ähnlich wie anhand der F i g. 3 erläutert. Die Stabilisatorhülsc 72 stützt sich mit ihrer oberen Schulter 50 am unteren Ende 75 der Tandcmhülse 74 ab, das als Gcgenschultcr wirkt

\% während sich die Tandenihülse 74 mil ihrer oberen Schulter 76 an der Gegenschultrr 44 des Grundkörpers 56 abstützt. Die Vorspannung der Schulter 50 mit der \xi:ilkr;ift /-'führt zur Verstärkung des Stabilisators in der Ebene der Schulter 50, ebenso wie die Axialkraft /·'"

.>n in der Ebene der Schulter 76 der Tandemhülse 74 eine Verstärkung des Stabilisators herbeiführt.

Unter entsprechender Bemessung der Dicke des inneren Vorsprungs 70 bzw. der Größe dessen Berührungsfläche mit der oberen Schulter 14a des Bohrmeißels 14 kann die während des Bohrbetriebs vom Bohrmeißel 14 aufgebrachte Axialkraft anteilmäßig auf den Schrumpfverband zwischen der Stabilisatorhüise 72 und dem konischen Verbindungsbereich 66 des Grundkörpers 56 einerseits und auf die obere Gegenschulter 44 des Grundkörpers 56 andererseits aufgeteilt werden. So können bei der Ausgestaltung gemäß F i g. 5 beispielsweise etwa 40% der vom Bohrmeißel 14 aufgebrachten Axialkraft F vom Schrumpfverband zwischen der .Stabilisatorhülse 72 und dem Grundkörper 56 aufgenommen werden, während die restlichen 60% der Axialkraft durch die Stabilisatorhülse 72 selbst auf die obere Gegenschulter 44 des Grundkörpers 56 wirken.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist eine weitere Vergrößerung der Berührungsfläche des unteren Endes 54 des nach innen vorspringenden Ringkragens 70 der Stabilisatorhülse 20 mit der oberen Schulter 52 des Schwerstangenteils 16 vorgesehen. Bei dieser Ausgestaltung kann ein wesentlich größerer Anteil von beispielsweise etwa 90% der in den Bohrstrang eingeleiteten Axialkraft F auf die obere Gegenschulter 44 des Grundkörpers zur Wirkung gebracht werden.

Es versteht sich, daß aufgrund der hohen Axialkraftanteile, die bei diesen Ausgestaltungen durch die

so Stabilisatorhülse selbst auf die obere Gegenschulter 44 des Grundkörpers übertragen werden können, ein starker hydraulischer Schrumpfverband bzw. eine hohe Schrumpfspannung der Stabilisatorhüise auf ihrem Grundkörper zur Kraftübertragung nicht zwingend erforderlich ist, vielmehr ein weniger fester, z. B. auf thermischem oder mechanischem Wege hergestellter Verband zwischen Stabilisatorhülse und Grundkörper, z. B. ein enger Paßsitz, für den Bohrbetrieb ausreicht, indem hohe Drehmomentanteile aufgrund der vorge spannten oberen Schulter der Stabilisatorhülse übertra gen werden können, wie auch anstelle der geringfügig konischen Verbindungsteile 40 bzw. 66 des Grundkörpers eine zylindrische Verbindungsfläche bei entsprechender, zylindrischer Innenfläche 42 der Stabilisator-

⁶S hülse vorgesehen sein kann.

Der Ringkragen 70 ist in seinem unteren Endbereich 54 mit einer zylindrischen Innenfläche versehen, an die sich zur Ausbildung des Freiraums bzw. Spiels 71 ein

27 Ol

ίο

schräg nach oben verlaufender Innenflüchenbereich 77 ansehlk'Jt. der bei den Ausführiingsbcispiclen nach dun [ i g. 5 und 6 oben durch einen im wesentlichen axial verlaufenden Innenflüchenbereich 78 verlängert ist. Die Inncnfliiclienberci'he 77 und 78 folgen der Kontur des "> Grundkörpers. Die axiale Erslreckung des nach innen verdickten Ring .ragcns kann hierbei, wie auch bei den anderen Aiisfiihrungsbeispielen, etwa der Länge des hinteren Gewindefreistiches üblicher API-Gcwinde entsprechen. to

Das Alisführungsbeispiel nach F^; i g. 7 veranschaulicht. dai3 der in F-" ig. 2 a dargestellte Stabilisator 18 auch in einer um 180° gedrehten Stellung in den Bohrstrang eingebaut werden kann, wobei sich der Gewindezapfen 10 mit angrenzender Stabilisatorhülsc 20 oben und unten eine Gewindemuffe 79 des Grundkörpers befindet.

Bei dem Ausfüiirungsbcispiel nach F i g. 8 ist wegen der. wenn überhaupt, nur vernachlässigbar geringen plastischen Verformungsmöglichkeit der Gewindemuffe 62 des Grundkörpers 56 des Stabilisators 18 auf den Freiraum 71 des Vorsprungs 70 der Stabilisatorhülse gegenüber dem Ende der Gewindemuffe 62 verzichtet. Statt dessen untergreift der Vorsprung 70 mit einer Schrägschulter 81 spielfrei eine entsprechende Schrägschulter 80 am Ende der Gewindemuffe 62. Die eine Drehmomentübertragung ermöglichende Verspannung zwischen dem Grundkörper 66 und der Stabilisatorhülse erfolgt hierbei mittels der aneinanderliegendcn Schrägschultern 80 und 81 bei Druckanlage der oberen Schulter 52 eines eingeschraubten Bohrstrangteils an der unteren Schulter 54 des Vorsprungs 70 der Stabilisatorhülsc, wie es durch die Kräfiepfeile veranschaulicht ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stabilisator für Drehbohrgestänge, mit einem Grundkörper, der auf seinem AuBenumfang eine konische Verbindungsfläche aufweist, auf welcher eine Stabilisatorhülse mit einer der Verbindungsfläche entsprechenden Innenfläche durch Klemmeingriff gehalten ist, und der an dem Ende kleineren Durchmessers seiner konischen Verbindungsfläche mit einer Gewindeverbindung für einen Anschluß an einem Bohrmeißel, Schwerstangen- od. dgl. Bohrstrangteil versehen ist, welcher beim Herstellen der Gewindeverbindung eine die Stabilisatorhülse in Richtung zum Ende großen Durchmessers der konischen Verbindungsfläche des Grundkörpers beaufschlagende axiale Druckkraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatorhülse (18) an dem Ende kleineren Durchmessers ihrer konischen Innenfläche (42) mit einem Vorsprung (TG) versehen ist, der sich quer nach innen zur Achse des Grundkörpers (22; 56) erstreckt, eine vergrößerte Auflagefläche für den anzuschließenden Bohrstrangteil bildet und dessen Druckkraft beim Herstellen der Gewindeverbindung aufnimmt.

2. Stabilisator nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (22; 56) am Ende großen Durchmessers seiner konischen Verbindungsfläche mit einer Schulter (44) versehen ist, an der das obere Ende (50) der Stabilisatorhülse (18) anliegt, und diR im eingebauten Zustand des Stabilisators die Stabilisatorhülse von dem angeschlossenen Eohrstrangs.eil in dichtung auf die Schulter druckbeaufschlagt ist

3. Stabilisator nach Anspruch 1 jder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Vorsprung (70) sich nach innen auf einen kleineren Durchmesser erstreckt als der kleine Durchmesser der konischen Verbindungsfläche des Grundkörpers (22; 56).

4. Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Vorsprung (70) das Ende kleinen Durchmessers der konischen Verbindungsfläche des Grundkörpers (22; 56) untergreift.

5. Stabilisator nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Vorsprung (70) in einem berührungsfreien Abstand von der konischen Verbindungsfläche des Grundkörpers (22; 56) gehalten ist.

6. Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeverbindung des Grundkörpers (56) von einer Gewindemuffe (62) für eine Verbindung mit einem Gewindezapfen (64) eines Bohrmeißels (14) oder dgl. Bohrstrangteils gebildet ist.

7 Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeverbindung des Grundkörpers (22) von einem Gewindezapfen (30) für eine Verschraubung mit einer Gewindemuffe (31) einer Schwerstange (16) od. dgl. Bohrstrangteüs gebildet ist.

8. Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Vorsprung (70) der Stabilisatorhülse (18) mit einer oberen Schulter (14a; 52) des anzuschließenden Bohrstrangteils in Eingriff bringbar ist.

9. Stabilisator nach einem der Ansprüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des inneren Vorsprung«; (70) der Stabilisalorhiilsc

(18) etwa der Länge des hinteren Gewindefreistiches üblicher API-Gewinde entspricht,

10. Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Vorsprung (70) mit axialem Abstand von seiner Auflagefläche für den anzuschließenden Bohrstrangteil mit einer inneren Schulter (81) versehen ist, die mit einer entsprechenden Gegenschulter (80/ des Grundkörpers (56) in Anlage gehalten ist.