DE2812181A1 - Schutzmuffe fuer bohrgestaenge zwecks erstellung von tiefbohrungen im erdreich zur gewinnung von erdoel, erdgas o.dgl. - Google Patents
Schutzmuffe fuer bohrgestaenge zwecks erstellung von tiefbohrungen im erdreich zur gewinnung von erdoel, erdgas o.dgl.Info
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Description
^ 48BIELEFELD/WESTF.
1^ Detmolder Straße 26 IU/Di
Firma H. Niemeyer GmbH, Steven 2, 32D1 Hildesheim/Bavenstedt
" Schutzmuffe für Bohrgestänge zuiecks Erstellung von
Tiefbohrungen im Erdreich zur Gewinnung von Erdöl, Erdgas od. dgl."
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Schutzmuffe
für Bohrgestänge zwecks Erstellung von Tiefbohrungen im Erdreich zur Gewinnung von Erdöl, Erdgas od. dgl.,
welche im Verbindungsbereich (-stoß) der einzelnen Bohrgestänge-Stangen
aufsteckbar ist, bestehend aus einem federelastischen, teilringförmigen Innenteil und einem
dieses Innenteil umgebenden Schutzmantel aus flexiblem und/oder elastischem Material.
In der Bohrindustrie wird zum Schütze des Bohrgestänges
eine gummiartige Schutzmuffe verwendet, die aus einem ringförmigen Federbandstahl als Innenteil und einem
mittels eines besandeten, vulkanisierfähigen Material auf diesen Federbandstahl aufvulkanisierten Schutzmantel
besteht. Die ringförmige, an einer Stelle im Ring geöffnete Muffe wird in einer Art Verzinkung durch
einen Keil geschlossen. Beim Eintreiben des Keils
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- 2 - ORIG/NAL /WSPECTED
281218
tdird die Schutzmuffe kraftschlüssig auf das Bohrgestänge
aufgeklemmt. Im allgemeinen werden auf das Bahrgestänge pro 9 m Länge eine Schutzmuffe aufgebracht.
Beim Bohren im Gestein und auch im Futterrohr bewegt sich das Bohrgestänge in Drehrichtung unrund und uiürde
ohne Schutz durch die Mjffe einem sehr hohen Verschleiß
unterliegen. Die bekannten Schutzmuffen sind nur an einer Seite geöffnet und müssen mittels einer Spezialzange
mit großem Kraftaufwand zunächst aufgebogen werden, damit sie um das Bohrgestänge herumgelegt werden
können und werden anschließend mieder zusammengebogen und auf das Bohrgestänge aufgeklemmt. Der auf\/ulkanisierte
Schutzmantel unterliegt einem hohen Verschleiß und setzt weiterhin dem Antrieb erhebliche Reibungsujiderstände
entgegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine nach der eingangs
genannten Art aufgebaute Schutzmuffe für Bohrgestänge dahingehend zu verbessern, daß sie einfach aufgebaut
und kostengünstig herstellbar ist, eine kraftsparende, schnelle und sehr sichere Festlegung am Bahrgestänge
ermöglicht, dauerhaft haltbar ausgeführt ist, das Bohrgestänge im Bohrloch zentrierend und energiesparend
führt und dem für das Bohren natuendigen Spülmittel einen günstigen Fluß ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Schutzmuffe
für Bohrgestänge dadurch gelöst, daß die Schutzmuffe aus zujei scharnierartig miteinander zu einem
geschlossenen Ring verbundenen Halbschalen mit innenseitigen
Spannklauen und aussenseitigen Federsegmenten gebildet ist.
In bevorzugter Weise sind die beiden Halbschalen farmen-
und größenmäßig identisch ausgebildet und haben an ihren beiden Halbschalen-Längsrändern angeformte, unter Bildung
eines Zinkenverbundes ineinandergreifende Zinken und sind durch in die Zinkenverbunde eingesteckte, selbstsichernde
Bolzen lösbar miteinander verbunden.
Jede Halbschale hat an ihrer Innenseite mindestens eine vorstehende Spannklaue mit T-artigem Querschnitt; die
Spannklaue besitzt eine konvex geujölbte Anlagefläche zur üJirkverbindung mit dem Bohrgestänge, wobei der
Krümmungsradius der Anlagefläche unterschiedlich zum, vorzugsuieise kleiner als der Krümmungsradius des Bohrgestänges
ausgebildet ist.
An der Aussenseite der beiden Halbschalen sind mehrere, zwischen sich jeweils einen Spülmittelkanal freilassende
Federsegmente aus mehreren parallel zueinander und in Schalen-Längsrichtung verlaufenden sowie schräg
nach aussen entgegen der Bohrgestänge-Drehrichtung gerichteten Federstegen vorgesehen.
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- is-
Jede Halbschale setzt sich in bevorzugter Weise aus einem federelastischen Innenteil in Farm einer Halbschale
aus Stahlblech und daran für jede Spannklaue vorgesehene Aussteifungsmittel und aus einem dieses
Innenteil mit Aussteifungsmitteln einbettenden Schutzmantel aus flexiblem und/oder elastischem Werkstoff,
vorzugsweise spülmittslfestem und gegen chemische Bindungen widerstandsfähigem Kunststoff zusammen, ujobei
der Schutzmantel mit den angeformten Spannklauen
und Federsegmenten einteilig ausgeführt ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes
ergeben sich aus den anderen Unteransprüchen; der Erfindungsgegenstand erstreckt sich nicht nur auf
die Merkmale der einzelnen Ansprüche, sondern auch auf deren Kombination.
Die erfindungsgemäße Schutzmuffe ergibt durch ihre besonderen folgenden Merkmale gegenüber den bisher
bekannten Schutzmuffen erhebliche Vorteile, und zuiar:
Die aus zwei schranierartig miteinander verbundenen
Halbschalen gebildete Schutzmuffe zeigt im inneren Durchmesser mehrere spannklauenartige Vorsprünge
(Verformungen), deren rinnenartige Anlageflachen nicht identisch mit dem Radius des Bohrgestänges
sind, so daß diese Vorsprünge beim Andrücken an das Bohrgestänge unter Spannung gebracht werden.
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- 5 - : -V3 ".. - '■■'■■'■--■
-χ* 281218'
Die Schutzmuffe setzt sich aus einer gehärteten Federblecheinlage und einer KunststDffumspritzung zusammen,
so daß auch bei längerem Gebrauchikeine Ermüdungserscheinungen
im Kunststoff auftreten. Die Federeinlage hält die Vorspannung und klemmt somit die Schutzmuffe
fest an das Bohrgestänge. Da die Federbandeinlage durchgehend von der einen zur anderen Verbindungsstelle jeder
Halbschale verläuft, uiird ein Nachgeben innerhalb des
Umhüllungsstoffes (Kunststoffschicht) durch Ermüdung ausgeschlossen, sondern diese Federbandeinlage hält
die Halbschalen dauerhaft in Spannung.
Das zum Einsatz kommende Kunststoffmaterial ist gegen die Substanzen des Spülmittels und die im Erdbereich
auftretenden chemischen Bindungen widerstandsfähig. Der Kunststoff Jet federelastisch, so daß beim Schliessen
der beiden Halbschalen die auf Vorspannung ausgebildeten Spannklauen sich kraftschlüssig um das Bahrgestänge
pressen, in dem sie aufgrund ihres anderen Radiu-s in der Anlagefläche verformt und dabei
gespannt werden, was eine sehr hohe Klemmwirkung entstehen
läßt und einen,Festsitz erzielt. Die Schutzmuffe behält auch über längere Zeiträume ihren axialen
und radialen Sitz unverändert bei.
Der Aussendurchmesser der erfindungsgemäßen Schutzmuffe ist in mehrere federnde Segmente, die durch Fließkanäle
unterbrochen sind, ausgebildet. Diese Segmente stehen
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schräg in Drehrichtung und sind ebenfalls aus hochabriebfestem,
elastischem Kunststoff gefertigt. Diese federnden Segmente haben die Aufgabe, die sich außermittig
drehende Bohrspindel vor dem Anschlagen am Gestein oder Futterrohr zu schützen. Durch die federartigen
Segmente ujird beim Anschlagen an das Gestein
oder Futterrohr ein Abuieisungseffekt erzielt, dBr der
Bohrspindel ueitgehendst eine mittige Zentrierung gibt.
Durch diesen federnden Abweisungseffekt ujerden zusätzlich
die Reibungsuiiderstände ueitgehendst reduziert, so daß
dadurch der Kraftaufwand für die Bahrspindeldrehung günstig verringert ujird.
Die zwischen den einzelnen Federsegmenten vorhandenen Längsschlitze als Fließkanäle fördern zudem deriiStrö^
mungsfluß des Spülmittels, wodurch ebenfalls erhebliche Uliderstände aufgehoben werden. Dieses führt dazu, daß
der Antrieb des Bohrgestänges wesentlich weniger Energie aufwenden muß und zusätzlich die Schutzmuffe aufgrund
ihrer geringen Reibung an den Außenwänden und ihrer hohen Verschleißfestigkeit einen verhältnismäßig geringen Abrieb
ergibt.
Ein weiterer Effekt ist die höhere Temperaturbeständigkeit des eingesetzten Kunststoffes als Schutzmantel, der
bei einer Temperatur von mindestens 160 C sBine Struktur nicht verändert.
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-*r 281218
Die erfindungsgemäße Schutzmuffe ist einfach aufgebaut
und kostengünstig herstellbar, ermöglicht eine kraftsparende, schnelle und sehr sichere Festlegung am Bohrgestänge
(im Bereich der Schraubverbindung der einzelnen BestMngestangen) und ist dauerhaft haltbar ausgeführt.
Zusammenfassend sei gesagt, daß beim Einsatz der erfindungsgemaßen Schutzmuffe ein erheblicher wirtschaftlicher
V/orte il insbesondere in bezug auf den geringen Energieaufbiand
und die große Sicherheit entsteht.
rs%09839/0313
Anhand der Zeichnung uird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt
die einzige Figur
eine perspektivische Ansicht einer Schutzmuffe für ein Bohrgestänge.
Die erfindungsgemäße .Schutzmuffe für ein Bohrgestänge
wird im Uerbindungsbereich (-stoß) der einzelnen Bohrgestänge-Stangen
zum Schütze deren Schraubverbindung aufgesteckt und durch Klemmung im Uerbindungsbereich
lagemäßig an dem Bohrgestänge gehalten. Die Schutzmuffe ist aus zwei scharnierartig miteinander
zu einem geschlossenen Ring verbundenen Halbschalen 1 gebildet, die innenseitig sich an das Bohrgestänge anlegende
Spannklauen 2 und atsenseitig mit der Bohrlochwandung
zusammenwirkende Federsegmente 3 aufweisen.
Die beiden Halbschalen 1 haben eine halbzylindsrringförmige
Raumform und sind formen- und größenmäßig
identisch ausgebildet, so daß für die Herstellung beider Halbschalen 1 nur ein Werkzeug notwendig ist
und die Halbschalen 1 auf Umschlag, d.h., um 1SD° um ihre Längsachse gedreht zusammensetzbar sind.
Für die scharnierartige Verbindung der beiden Halbschalen 1 weist jede Halbschale 1 an ihren beiden Enden angeformte
Zinken k auf, die in Halbschalen-Umfangsrich-
tung vorstehen und zwischen sich Nuten bilden. Die 909839/0313
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beiden Halbschalen 1 werden mit ihren Zinken k ineinandergesteckt
und bilden dabei einen Zinkenverbund (Nut-Feder- Verbindung). Zwei in jeweils einen Zinkenverbund
eingesteckte und in Halbschalen-Längsrichtung verlaufende Bolzen 5 halten die beiden Halbschalen 1 zu dem geschlossenen
Ring zusammen, wobei die beiden Bolzen 5 sich über die Länge der beiden Halbschalen 1 hinaus erstrecken und
selbstsichernd ausgeführt sind. Die selbstsichernden Bolzen 5 werden in aus den Zinken k ausgesparte Löcher
eingeschlagen.
An der Innenfläche jeder Halbschale 1 erstreckt sich mindestens eine angeformte Spannklaue 2, die über die Halbschalen-Innenfläche
vorsteht und mit einer konvexen Anlagefläche 6 ausgestattet ist, deren Krümmungsradius
gegenüber dem Radius des Bohrgestänges unterschiedlich, vorzugsweise kleiner ausgebildet ist, so daß beim Zusammenfügen
der beiden Halbschalen 1 die Spannklauen 2 an das Bohrgestänge angepresst und dabei durch Verformung
der Spannklauen 2 eine feste Klemmwirkung zwischen Schutzmuffe und Bohrgestänge erzielt wird.
In bevorzugter Weise ist an jeder Halbschale 1 auf der
Schalen-Mittenlängsachse eine Spannklaue 2 und sind an den beiden Schalen-Längsrändern jeweils ein Teil 2a
einer Spannklaue angeordnet; die Spannklauenteile 2a der beiden Halbschalen 1 ergeben im verbundenen Zustand
der Halbschalen 1 eine volle Spannklaue 2, somit hat die Schutzmuffe in bevorzugter Ausführung insgesamt
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vier Spannklauen 2, die auf dem inneren Umfang der
Muffe gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Die einteiligen Spannklauen 2 haben einen T-artigen Querschnitt und die zweiteiligen Spannklauen 2a ergeben
ebenfalls einen T-artigen Querschnitt, der duch den winkelförmigen Querschnitt der Spannklauenteile 2a
nach dem Zusammenfügen entsteht.
An der Außenseite jeder Halbschale 1 sind mindestens zwei
Federsegmente 3 vorspringend vorgesehen, die zwischen sich einen in Halbschalen-Längsrichtung verlaufenden
Spülmittelkanal 7 bilden.
Jedes Federsegmente 3 ist dabei aus mehreren im parallelen Abstand verlaufenden und sich über die gesamte Länge
der Halbschale 1 erstreckenden Federstegen 8 gebildet, die beispielsweise rechteckigen, mit ihrer größeren
Rechteckausdehnung radial verlaufenden Querschnitt aufweisen. Die Federstege 8 jedes Federsegmentes 3 sind
in bevorzugter Weise entgegen der Bohrgestänge-Drehrichtung schrägstehend nach außen, vorzugsweise tangential
gerichtet angeordnet, so daß bei der Drehbewegung des Bohrgestänges mit Schutzmuffe und bei dem dabei entstehenden
Anschlagen der Federsegmente 3 an die Bahrlachwandung ein günstiger Abweisungseffekt erzielt
wird, der die Schutzmuffe mit Bohrgestänge auf die Bohrlachachse einzentriert.
Insgesamt ist die Schutzmuffe mit vier Federsegmenten 3 ausgestattet, wobei diese Federsegmente 3 jeweils einen
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auf der Halbschalen-Mittenlängsachse und im Zinkenverbund
liegenden Spülmittelkanal 7 bilden, dsr sich jeweils
über dis gBsamtB Länge der Halbschale 1 erstreckt und
einen parallelogrammartigen Querschnitt mit in Schutzmuffen-Umfangsrichtung
sich erstreckender gröBere.r Parallelagrammausdehnung besitzt.
Die Schutzmuffe setzt sich aus einem federelastischen Innenteil und einem dieses umgebenden Schutzmantel 9
aus einem flexiblen und/oder elastischen Material zusammen und beide Teile bilden eine Einheit, dabei ist
das Innenteil für jede Halbschale 1 von einer zwischen den innenseitigen Spannklauen 2 und den au3senseitigen
Federsegmenten 3 liegenden Halbschale 10 aus federelastischem
Metall, vorzugsweise Stahlblech, gebildet, an der für jede Spannklaue 2 bzw. Spannklauenteil 2a
ein in der Spannklaue 2 bzw. in das Spannklauenteil 2a eingebettetes federelastisches Aussteifungsmittel 11
in Form Bines rinnenförmigen Blechstreifens (Stahlblech)
vorgesehen (befestigt) ist.
Die beiden halbschalenförmigen Inngftteile 10 verlaufen
als Rinne jeweils über die gesamte Länge der Halbschalen
1 und auch die Aussteifungsmittel 11 erstrecken
sich über die gesamte Spannklauenlänge; an beiden
Längsrändern ist jedes Innenteil 10 zu einer ös-e 12
geformt, die im Bereich der selbstsichernden Bolzen 5 liegt.
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- je -
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Der Schutzmantel 9 besteht aus einem spülmittelfesten
und gegenüber chemischen Bindungen widerstandsfähigen, federelastischen Kunststoff und ist mit den Spannklauen
2 bziii. Hlauenteilen 2a und den Federsegmenten 3 einteilig
ausgeführt und nimmt das Innenteil 9 vollkommen eingebettet in sich auf.
Die Größe (Durchmesser und Länge) der Schutzmuffe läßt sich
den jeweiligen Anforderungen entsprechend ausbilden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Spannklauen 2
auch mit einem prismaartigen, trapezförmigen Querschnitt
auszustatten.
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Claims (1)
- 28121-yf-Patentansprüche1. Schutzmuffe für Bohrgestänge zwecks Erstellung von Tiefbohrungen im Erdreich zur Gewinnung von Erdöl, Erdgas od. dgl., welche im Uerbindungsberexch der einzelnen Bohrgestänge-Stangen aufsteckbar fet, bestehend aus einem federelastischen, teilringförmigen Innenteil und einem dieses Innenteil umgebenden Schutzmantel aus flexiblem und/oder elastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daB dieselbe aus zwei scharnierartig miteinander zu einem geschlossenen Ring verbundenen Halbschalen (1) mit innenseitigen Spannklauen (2) und aussenseitigen Federsegmenten (3) besteht.2. Schutzmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden halbringfSrmigen Halbschalen (1) formen- und größenmäßig identisch ausgebildet sind.3. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halbschalen (1) mit an den Schalen-Längsrändern angeformten Zinken Ck) unter Bildung eines Zinkenverbundes ineinanfergreifen und durch zwei in jeweils einen Zinkenverbund eingesteckte, in Halbschalen-Längsrichtung verlaufende, selbstsichernde Bolzen (5) miteinander lösbar verbunden sind.909839/0313281218k. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche jeder Halbschale (i)Mmindestens eine vorstehende Spannklaue (2) mit konvexer Anlagefläche (6) angeformt ist, uobei der Krümmungsradius der Anlagefläche (6) gegenüber dem Radius des Bohrgestänges unterschiedlich, vorzugsuieise kleiner ausgebildet ist.5. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis U, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Halbschale(1) auf der Schalen-Mittenlängsachse eine Spannklaue(2) und an den beiden Schalen-Längsrändern jeweils ein Spannklauenteil (2a), welches mit dem Spannklauenteil (2a) der zweiten Halbschale (1) eine volle Spannklaue (2) bildet, angeordnet sind.6. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannklauen (2) einen T-artigen Querschnitt aufweisen und über die gepamte Länge der Halbschalen (1) verlaufen.7. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite jeder Halbschale (1) mindestens zwei, zwischen sich einen in Halbschalen-Längsrichtung verlaufenden Spülmittelkanal (7) freilassende Federsegmente (3) 'aus jeweils mehreren im Abstand parallel nebeneinander und in Halbschalen-Längsrichtung verlaufenden Federstegen (8)M «. . 909839/0313angeordnet sind.- 15 -121B. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstege (8) jedes Federsegmentes (3) entgegen der Bahrgestänge-Drehrichtung schrägstehend (tangential) nach aussen gerichtet sind und einen rechteckartigen Querschnitt haben.9. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe vier Federsegmente (3) aufweist, wobei diese Federsegmente (3) jeweils einen auf der Halbschalen-Mittenlängsachse und\en
im Zin\verbund liegenden Spülmittelkanal (7) bilden.1D. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil von einer zwischen den innenseitigen Spannklauen (2) und* den aussenseitigen Federsegmenten (3) liegenden Halbschale (10) aus federelastischem Metall (Stahlblech) gebildet ist, an der in die Spannklaue (2) bzw. Spann? klauenteile (2a) eingebettete federelastische Aussteifungsmittel (11) in Farm van rinnenartigen Blechstreifen vorgesehen (befestigt) sind.11. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzteichnet, daß der Schutzmantel (9) aus einem spülmittelfesten und gegenüber chemischen Bindungen widerstandsfähigen, federelastischen Kunststoff besteht. noi^.·,9 0 9 8 3 9/0313 "iNAL inspected- 16 -28121812. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzmantel (9) mit den Spannklauen (2) und den Federsegmenten (3) einteilig ausgebildet ist.909839/0313
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