DE29921337U1

DE29921337U1 - Bohrgestänge

Info

Publication number: DE29921337U1
Application number: DE29921337U
Authority: DE
Original assignee: Schmidt & Co Kranz GmbH
Current assignee: Perforator De GmbH
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2000-02-03
Anticipated expiration: 2009-12-04

Description

PATENTANWÄLTE

AKTEN-Nr. 2 1 8/38603-002

Ihr Zeichen

ROLF BOCKERMANN

DlPL-ING.

PETER KSOLL
DR-ING. OIPL.-ING.

ZUGELASSEN BEIM
EUROPÄISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES AGREES EUROP6EN

Bergstraße 159
44791 BOCHUM

Postfach 102450
44724 BOCHUM

2.12.1999

Schmidt, Kranz & Co. GmbH, Zweigniederlassung Zorqe, 37449 Zorge/Südharz

Bohrgestänge

Die Erfindung betrifft ein Bohrgestänge mit mindestens zwei identisch ausgebildeten Bohrstangen und wenigstens einem Steckzapfen zur Verbindung der Bohrstangen.

Das deutsche Gebrauchsmuster DE 190 01 766 U1 beschreibt ein Spülbohrgestänge aus mindestens zwei identisch ausgebildeten Spülstangen, die über einen drehmomentübertragenden Steckzapfen miteinander gekoppelt sind. Der mittlere Längenabschnitt des Steckzapfens ist hierbei mehreckig ausgeführt und greift in gegengleich konfigurierte Aufnahmen in den Endabschnitten der zu verbindenden Bohrstangen. Während eine Hälfte des Steckzapfens unlösbar mit dem Endabschnitt einer Bohrstange verbunden ist, wird das andere Ende durch eine U-förmige Klammer in dem Endabschnitt der zweiten Bohrstange gehalten. Die Schenkel der U-förmigen

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Klammer durchsetzen hierbei zueinander parallele Bohrungen in den Wandungen eines Endabschnitts sowie korrespondierende tangentiale Nuten in dem mittleren Längenabschnitt des Steckzapfens.

Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, dass es bei wechselnden geologischen Gegebenheiten während des Bohrvorgangs zu Brüchen des Bohrgestänges kommen kann. Zum Beispiel müssen im untertägigen Steinkohlenbergbau Bohrungen flözgängig erstellt werden, das heißt, die Bohrungen folgen dem Verlauf des Kohleflözes. Brüche des Bohrgestänges in den Bohrungen können zu Verzögerungen der Gewinnung führen, da die in den Bohrungen verbleibenden Längenabschnitte der Bohrgestänge gegebenenfalls unter hohem Aufwand entfernt werden müssen.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgestänge dahingehend zu verbessern, dass es sich im praktischen Bohrbetrieb den geologischen Gegebenheiten besser anpasst und hierbei das Risiko von Brüchen des Bohrgestänges vermindert wird.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1.

Kernpunkt der Erfindung ist eine begrenzt flexible Verbindung zweier Bohrstangen. Dies wird durch eine lösbare Eingliederung eines Steckzapfens in beide aufeinander folgende Endabschnitte der zu kuppelnden Bohrstangen erreicht. Die lösbare Eingliederung des Steckzapfens hat den Vorteil, dass zwischen dem Steckzapfen und den Aufnahmen in den Endabschnitten ein gewisses Spiel vorhanden ist, wodurch der Kupplungsbereich zweier Bohrstangen in vorgebbaren Grenzen flexibel gestaltbar ist. Durch eine beidseitig lösbare Eingliederung des Steckzapfens wird das Spiel gegenüber der im Stand der Technik genannten Variante, bei welcher der Steckzapfen einsei-

tig mit dem Endabschnitt einer Bohrstange verstiftet oder verschweißt ist, quasi verdoppelt. Hierdurch kann sich das Bohrgestänge im Bohrbetrieb den geologischen Gegebenheiten besser anpassen. Auch das Risiko von Brüchen des Bohrgestänges wird durch die Erfindung reduziert, da Spannungsspitzen im Kupplungsbereich zweier Bohrstangen vermindert werden.

Zylindrische spiegelsymmetrisch ausgebildete Fortsätze, die sich an den drehmomentübertragenden mehreckigen mittleren Längenabschnitt des Steckzapfens anschließen, greifen zentrierend in zylindrische Aufnahmen der Bohrstangen ein. Da die Steckzapfen aufgrund ihrer Symmetrie nicht falsch herum in die Bohrstangen eingesetzt werden können, ist die Montage des Bohrgestänges besonders einfach und sicher.

In der Praxis haben sich zur Verbindung eines Steckzapfens mit einer Bohrstange U-förmige Klammern bewährt, deren Schenkel selbsthaltend tangentiale Nuten an zwei diametralen Längskanten eines mittleren Längenabschnitts des Steckzapfens und gleichzeitig zueinander parallele Bohrungen in den Wandungen eines Endabschnitts einer Bohrstange durchsetzen. Nach Anspruch 2 sind die Endabschnitte der Schenkel der U-förmigen Klammern zueinander abgebogen und an die Oberflächen der mittleren Längenabschnitte der Bohrstangen angepasst. Hierdurch ist die U-förmige Klammer im Bohrbetrieb unverlierbar in dem Bohrgestänge gelagert. Dies erhöht einerseits die Sicherheit der Steckverbindung, andererseits ragen die Endabschnitte der Schenkel nicht in den Förderstrom des Bohrkleins, das durch die Drehbewegung zwischen den Außenwendeln aus dem Bohrloch transportiert wird.

Insbesondere bei tiefen Bohrlöchern ist ein wirkungsvoller Abtransport des Bohrkleins erforderlich. Hierzu trägt ein Spülmedium bei, das von der Bohrlochmündung an das innere Ende des Bohrlochs transportiert wird und den

Rücktransport des Bohrkleins aus dem Bohrloch verbessert. Nach Anspruch 3 ist dementsprechend vorgesehen, die Bohrstangen und die Steckzapfen mit umfangsseitig geschlossenen Längskanälen für den Transport eines Spülmediums zu versehen.

In vorteilhafter Weise sind nach Anspruch 4 die Fortsätze der Steckzapfen mit endseitigen Dichtungen versehen. Hierdurch wird dem Austritt des Spülmediums aus den längskanalisierten Bohrstangen und Steckzapfen im Kupplungsbereich zweier Bohrstangen entgegengewirkt.

Im Rahmen der Ausführungsform des Anspruchs 5 ist wenigstens einem Längenbereich des mittleren Längenabschnitts eines Steckzapfens ein quer verlagerbarer federbelasteter Schnappstift zugeordnet, der in ein Schnappstiftloch am Endabschnitt einer Bohrstange greift.

Ein derartiger Schnappstift ist insbesondere an dem Längenabschnitt eines Steckzapfens sinnvoll, an welchem die Endabschnitte der U-förmigen Klammern nicht zueinander abgebogen sind. Da die U-förmigen Klammern mit geraden Schenkeln grundsätzlich lösbar in den Nuten und Bohrungen gehalten sind, dient ein in ein Schnappstiftloch eingreifender Schnappstift als zusätzliche Sicherung. Durch diese redundante Anordnung von Schnappstift und Klammer ist sichergestellt, dass das Bohrgestänge in axialer Richtung belastbar bleibt, auch wenn einer der Kopplungsmechanismen ausfällt. Selbstverständlich können auch mehrere U-förmige Klammern in axialem Abstand an einem Längenabschnitt einer Bohrstange vorgesehen sein, um die Verbindung zwischen Steckzapfen und Bohrstange noch sicherer zu gestalten.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

• *

Figur 1 in der Seitenansicht eine Bohrstange eines Bohrgestänges mit

eingesetztem Steckzapfen;

Figur 2 einen Querschnitt durch das Bohrgestänge der Figur 1 entlang

der Linie H-Il in Richtung der Pfeile Ma gesehen;

Figur 3 einen Querschnitt durch das in Figur 1 dargestellte Bohrgestänge entlang der Linie Ill-Ill in Richtung der Pfeile HIa gesehen;

Figur 4 einen Steckzapfen in vergrößerter Seitenansicht und

Figur 5 einen Querschnitt durch den in Figur 4 dargestellten Steckzapfen entlang der Linie V-V in Richtung der Pfeile Va gesehen.

Figur 1 zeigt einen Abschnitt eines Bohrgestänges 1 mit einer Bohrstange 2 und einem endseitig in der Bohrstange 2 gelagerten Steckzapfen 3. Die Bohrstange 2 umfasst ein Spülrohr 4 mit einem durchgehenden inneren Längskanal 5, wobei das Spülrohr 4 umfangsseitig mit einer stegartig abstehenden Außenwendel 6 umgeben ist, welche über die gesamte Länge der Bohrstange 2 die gleiche Steigung besitzt. Im Querschnitt sind die Endabschnitte 7, 8 der Bohrstange 2 sowohl innen- als auch außenseitig viereckig, wie die Schnittdarstellungen der Figuren 2 und 3 zeigen.

Die Endabschnitte 7, 8 dienen zur Aufnahme von Längenbereichen 9, 10 eines gegengleich zum Endabschnitt 7, 8 der Bohrstange 2 ausgebildeten mittleren Längenabschnitts 11 des Steckzapfens 3 (Figur 4). An dem mittleren Längenabschnitt 11 sind sich in axialer Richtung beidseitig anschließende zylindrische Fortsätze 12 ausgestaltet, die bezüglich der verti-

kalen Mittelquerebene MQE des Steckzapfens 3 spiegelsymmetrisch angeordnet sind.

Zylindrische Aufnahmen 13, die den mehreckigen Endabschnitten 7, 8 in den Bohrstangen 2 benachbart sind, nehmen die zylindrischen Fortsätze 12 dichtend auf. Hierzu sind Dichtungen 14 in von den Stirnseiten 15, 16 des Steckzapfens 3 beabstandete umlaufende Ringnuten 17 eingelassen. Der Steckzapfen 3 ist ebenso wie die Bohrstange 2 von einem Längskanal 5a durchsetzt.

Die Figur 3 verdeutlicht, wie der Steckzapfen 3 in der Bohrstange 2 gehalten ist. Eine U-förmige Klammer 18 durchsetzt mit ihren parallelen Schenkeln 19, 20 zueinander parallele Bohrungen 21, 22 in den Wandungen 23 der Endabschnitte 7, 8. Während in Figur 2 kein Steckzapfen 3 in dem Endabschnitt 7 gelagert ist, zeigt die Figur 3, wie die Schenkel 19, 20 sowohl Bohrungen 21, 22 in den Wandungen 23 des Endabschnitts 8 als auch mit den Bohrungen 21, 22 korrespondierende tangentiale Nuten 24, 25 an zwei diametralen Längskanten 26, 27 des mittleren Längenabschnitts 11 durchsetzt (vgl. Figuren 4 und 5). Hierdurch ist der Steckzapfen 3 zug- und druckfest mit der Bohrstange 2 gekuppelt. Zusätzlich können die Endabschnitte 28, 29 der Schenkel 19, 20 der U-förmigen Klammer 18 zueinander abgebogen und an die Oberflächen 30, 31 der Endabschnitte 7, 8 der Bohrstange 2 angepasst sein.

Durch das Abbiegen der Endabschnitte 28, 29 sind einerseits die Klammer 18 und andererseits der Steckzapfen 3 unverlierbar mit der Bohrstange 2 verbunden, was im praktischen Bohrbetrieb vor Ort den Vorteil hat, dass die Steckzapfen 3 nicht verloren gehen können und gleichzeitig klar ist, wie das Bohrgestänge 1 zusammengesteckt werden muss, da vorteilhaft immer ein Steckzapfen 3 mit einer abgebogenen U-förmigen Klammer 18 in einem

• ■ ·

Endabschnitt 8 einer Bohrstange 2 lageorientiert ist. Figur 2 zeigt eine U-förmige Klammer 32, deren Schenkel 19a, 20a endseitig nicht abgebogen sind und die durch ihre Vorspannung selbsthaltend an der Bohrstange 2 fixiert ist. Diese Klammer 32 ist einfach zu entfernen und dient primär zur Kopplung und Entkopplung des Bohrgestänges 2.

Während bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform an jedem Endabschnitt 7, 8 der Bohrstange 2 nur eine Klammer 20, 32 angeordnet ist, können selbstverständlich auch mehrere Klammern 20, 32 an einem Endabschnitt 7, 8 vorgesehen sein.

Ergänzend zu den U-förmigen Klammern 20 ist in einem Längenbereich 10 des mittleren Längenabschnitts 11 des Steckzapfens 3 ein quer verlagerbarer Schnappstift 33 vorgesehen, welcher beim Eingriff des Steckzapfens 3 in einen Endabschnitt 7 einer Bohrstange 2 in ein hier angeordnetes Schnappstiftloch 34 fasst.

Dazu steht der Schnappstift 33 unter dem Einfluss einer in den Zeichnungen nicht näher dargestellten Feder, welche den Schnappstift 33 ständig nach radial außen belastet.

Um den Schnappstift 33 beim Zusammenführen eines Steckzapfens 3 mit dem Endabschnitt 7 einer Bohrstange 2 gegen die Rückstellkraft der Feder radial nach innen zu verlagern, ist am Ende des Endabschnitts 7 eine Einführschräge 35 vorgesehen.

Bezuqszeichenaufstellunq

1 - Bohrgestänge

2 - Bohrstange

3 - Steckzapfen

4 - Spülrohr

5 - Längskanal &ngr;.

5a - Längskanal v.

6 - Außenwendel

7 - Endabschnitt v.

8 - Endabschnitt v.

9 - Längenbereich v.

10 - Längenbereich v.

11 - mittlerer Längenabschnitt v.

12 - zylindrischer Fortsatz v.

13 - zylindrische Aufnahme in 14- Dichtung 15-Stirnseite v. 16-Stirnseitev. 17-Ringnut 18-Klammer 19-Schenkel v.

19a-Schenkel v.

20 - Schenkel v.

20a - Schenkel v.

21 - Bohrung

22 - Bohrung

23 - Wandung v. 7,

24 - Nut in 11

25 - Nut in 11

• ·

26 - Längskante v. 11

27 - Längskante v. 11

28 - Endabschnitt v.

29 - Endabschnitt v.

30 - Oberfläche v. 7, 8

31 - Oberfläche v. 7, 8

32 - Klammer

33 - Schnappstift

34 - Schnappstiftloch

35 - Einführschräge an

Claims

1. Bohrgestänge mit mindestens zwei identisch ausgebildeten Bohrstangen (2), von denen jede eine Außenwendel (6) besitzt und ihre Endabschnitte (7, 8) wenigstens innenseitig einen mehreckigen Querschnitt zur drehmomentübertragenden Aufnahme eines Längenbereichs (9, 10) eines gegengleich ausgebildeten mittleren Längenabschnitts (11) eines Steckzapfens (3) aufweisen, dessen sich an den mittleren Längenabschnitt (11) beidseitig anschließenden Fortsätze (12) spiegelsymmetrisch zylindrisch ausgestaltet sind, welche in zylindrische Aufnahmen (13) einfassen, die benachbart der mehreckigen Endabschnitte (7, 8) in den Bohrstangen (2) ausgebildet sind, wobei an zwei diametralen Längskanten (26, 27) des mittleren Längenabschnitts (11) im axialen Abstand tangentiale Nuten (24, 25) eingebracht sind, von denen jedes Nutenpaar (24, 25) im zusammengesteckten Zustand einer Bohrstange (2) und eines Steckzapfens (3) mit zueinander parallelen Bohrungen (21, 22) in den Wandungen (23) eines Endabschnitts (7, 8) korrespondieren und wobei die jeweils korrespondierenden Bohrungen (21, 22) und Nuten (24, 25) von den Schenkeln (19, 20, 19a, 20a) U-förmiger Klammern (18, 32) selbsthaltend durchsetzt sind.

2. Bohrgestänge nach Anspruch 1, bei welchem die Endabschnitte (28, 29) der Schenkel (19, 20) der U-förmigen Klammern (18) zueinander abgebogen und an die Oberflächen (30, 31) der Endabschnitte (8) der Bohrstangen (2) angepasst sind.

3. Bohrgestänge nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Bohrstangen (2) und die Steckzapfen (3) mit Längskanälen (5, 5a) versehen sind.

4. Bohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Fortsätze (12) der Steckzapfen (3) mit endseitigen Dichtungen (14) versehen sind.

5. Bohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem wenigstens einem Längenbereich (10) des mittleren Längenabschnitts (11) eines Steckzapfens (3) ein quer verlagerbarer federbelasteter Schnappstift (33) zugeordnet ist, welcher in ein Schnappstiftloch (34) am Endabschnitt (7) einer Bohrstange (2) greift.