DE3125013A1 - Tiefbohrvorrichtung - Google Patents

Description

Tiefbohrvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tiefbohrvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruch 1 angegebenen Art.

Bei der üblichsten Tiefbohrausrüstung wird ein Drehtisch benutzt, der eine viereckige Mitnehmerstange antreibt, die sich nach unten bewegen kann, wenn das Bohrloch gebohrt wird. Es sind bereits andere Bohranlagen vorgeschlagen worden, bei denen eine Bohreinheit, die mit dem oberen Ende des Bohrgestänges verbunden ist, einen Motor zum Antreiben des Bohrgestänges enthält und mit dem Bohrgestänge auf- und abbewegbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrvorrichtung des letztgenannten Typs so auszubilden, daß das Hinzufügen eines Rohrabschnittes zu dem Bohrgestänge oder das Entfernen eines Rohrabschnittes von demselben erleichtert wird.

Die angetriebene Bohreinheit ist durch eine Vertikalführungsvorrichtung so gelagert, daß sie längs der Achse des Bohrloches beweglich und in wenigstens eine und vorzugsweise in zwei seitlich versetzte Stellungen bewegt werden kann. Die Bohreinheit kann in einer dieser Stellungen über einem Mäuseloch angeordnet sein und in der anderen Stellung zu einem Warteplatz zurückgezogen werden, und zwar vorzugsweise durch Befestigen eines unteren Teils der Führungsvorrichtung selbst derart, daß er mit der daran befestigten Bohreinheit zur Seite schwenkbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen

Bohrturm nach der Linie 1-1 von Fig. 2,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt nach der Linie

2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung den

unteren Teil von Fig. 1, wobei sich die Bohreinheit in ihrer abgesenkten Stellung befindet,

Fig. 4 eine Ansicht nach der Linie 4-4 von

Fig. 3,

Fig. 5 und 6 Horizontalschnitte nach den Linien

5-5 bzw. 6-6 von Fig. 1,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7

von Fig. 3,

Fig. 8 und 9 Vertikalschnitte nach den Linien

8-8 bzw. 9-9 von Fig. 7 und

Fig. 10 bis 14 verschiedene Betriebszustände der

Vorrichtung.

Die Bohrausrüstung enthält einen Mast 10, der eine vertikale Führungsvorrichtung 11 trägt, die eine Bohreinheit 12 so lagert, daß sie längs der vertikalen Achse 13 des Bohrloches 14 und des darin enthaltenen Bohrgestänges 15 bewegbar ist. Die Führungsvorrichtung 11 enthält zwei obere Führungsschienen 16, die zu der Achse 13 parallel und an horizontalen Teilen 17 des Mastes starr befestigt sind, und zwei kürzere untere Schienen 18, die denselben Querschnitt wie die Schienen 16 haben und in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten normalen Bohrstellung vertikal in einer Linie mit diesen angeordnet sind, um untere Fortsetzungen derselben zu bilden, wobei sie typischerweise an geneigten Rändern 19 an den Schienen anliegen (Fig. 4). Die Schienen 18 können starr miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Anschweißen an horizontale Teile 20 und diagonale Streben 21, wobei dieses gesamte Gerüst mit einem vertikalen Teil 22 starr verbunden ist, das einen oberen und einen unteren vertikalen Stift 23 bzw. 24 aufweist, die in einer Linie angeordnet sind und in öffnungen in Lagerteilen 25 und 26 aufgenommen werden, welche an dem Mast 10 stationär befestigt sind, um die Schienen 18 schwenkbar um eine vertikale Achse 27 zwischen einer mit ausgezogenen Linien dargestellten Betriebsstellung und einer mit unterbrochenen Linien dargestellten zurückgezogenen Stellung zu lagern (Fig. 6).

Die Bohreinheit 12 ist mit Hilfe von zwei gleichen Wagenbaugruppen 28 und 29 vertikal beweglich gelagert, von denen jede zwei gegenseitigen Abstand aufweisende, parallele, verti-

kale Seitenplatten 30 aufweist, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Schiene 16 oder 18 befinden und starr aneinander befestigt sind, und Tragrollen, die mit den Schienen 16 und 18 zusammenwirken, um die Wagen so zu führen, daß sie relativ zu ihnen nur eine Vertikalbewegung ausführen können. Jeder Wagen hat zwei Paar Rollen 31 und 32, die an den Rückseiten der vorderen Flansche der im Querschnitt I-förmigen Schienen 16 und 18 anliegen, und zwei Paar Rollen 33 und 34, die an den Vorderseiten dieser vorderen Flansche anliegen, wobei sämtliche Rollen an Platten 30 so befestigt sind, daß sie sich um parallele horizontale Achsen drehen und längs der Schienen nach oben und nach unten rollen können. Zwei weitere Paar Rollen 35 und 36, die an den Platten 30 angebracht sind, schließen den Hauptsteg 34 der Schienen 16 und 18 zwischen sich ein, um die Wagen an einer seitlichen Bewegung zu hindern. Die Platten 30 jedes Wagens 28 oder 29 sind an ihren äußeren Rändern durch eine Platte 37 verbunden (Fig. 3), an der schräge Streben 38 befestigt sind, welche an ihren äußeren Enden mit zwei langgestreckten horizontalen Führungsteilen 39 und 40 verbunden sind, die parallele Längsachsen 41 und 141 haben (Fig. 7). Die inneren Enden der Teile 39 und sind an den Platten 30 ihrer Wagen starr befestigt. Der Vertikalquerschnitt des Führungsteils 39 ist im wesentlichen rechteckig (Fig. 8), und längs der inneren oder rechten Seite des Führungsteils ist eine Reihe von Zahnstangenzähnen 42 vorgesehen. Das Führungsteil 40 kann den gleichen Vertikalquerschnitt haben und hat seine Zahnstangenzähne 43 auf seiner linken Seite.

Die Bohreinheit 12 enthält einen vertikalen Rohrabschnitt 44 (Fig. 9), der ein unteres Außengewinde 45 hat, das mit dem Bohrgestänge 15 verbindbar ist, ein oberes Innengewinde 46, das mit der drehbaren Welle 47 eines Spülkopfes 48 verbindbar ist, und einen vertikalen Durchlaß 49, durch

-^: *·..■-.. ' . ■ .. 31250Ί3

den die Spültrübe aus dem Spülkopf nach unten zu dem Bohrgestänge fließt. Der nichtrotierende Spülkopfkörper 50 (Fig. 3) hat einen Bügel 51, der mit einem Haken 52 einer losen Flasche (dem sogen. Hampelmann) 53 verbindbar ist, welcher durch Seile 54 gehoben und gesenkt wird, die um die Seilrollen der losen Flasche 53 und der oberen festen Flasche 55 geschert sind (Fig. 1,2). Die Bohreinheit 12 hat einen Körper 56 (Fig. 7, 9) mit einer oberen Wand 57, einer unteren Wand 58 und Umfangswänden 59, die alle miteinander verbunden sind und eine innere Kammer 60 begrenzen, welche Zahnräder 61 und 62 enthält. Axiallager 63 und 64 lagern den Rohrabschnitt 44 so, daß er relativ zu dem Körper 56 um die Achse 13 drehbar ist, und das Zahnrad 61 ist mit dem Rohrabschnitt 44 fest verbunden und mit diesem drehbar. Das kleinere Zahnrad 62 ist mit der Abtriebswelle eines Elektromotors 65 verbunden, der an der unteren Wand 58 des Körpers 56 so befestigt ist, daß seine Achse 66 zu der Achse 13 parallel ist. Eine Bremse 67 für den Motor 65 weist eine äußere zylindrische Trommel 68 auf, die an dem Ende 69 der Motorwelle befestigt ist, und einen ringförmigen aufblasbaren Balg 71, der in ein nichtrotierendes zylindrisches Gehäuse 70 eingeschlossen ist und gekrümmte Bremsbacken 72 nach innen gegen die Trommel 68 drückt, wenn er aufgeblasen wird, um eine Drehung des Motors und des Rohrabschnittes 44 bei Bedarf zu verhinden.

Der Körper 56 hat zwei ösen 74 und 75 (Fig. 7), die Führungsbahndurchlässe 76 und 77 aufweisen, in denen die Führungsteile 39 bzw. 40 verschiebbar aufgenommen sind, um die Einheit 12 horizontal beweglich relativ zu den Wagen 28 und 29 längs einer horizontalen Achse 73 parallel zu den Achsen 41 und 141 zu führen. Die Führungsbahn 76 hat einen Querschnitt an den Stellen 176 und 276, um das Führungsteil 39 mit wenig Spiel aufzunehmen, wobei die Zähne eines Ritzels 78, das durch einen

Motor 79 angetrieben wird, der an dem Körper 56 befestigt ist, mit den Zahnstangenzähnen 42 in Eingriff sind, um den Körper 56 und die durch ihn gehalterten Teile zwischen der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung und der mit unterbrochenen Linien dargestellten Stellung von Fig. 6 zu verstellen. Ebenso nimmt die Führungsbahn 77 das Führungsteil mit wenig Spiel verschiebbar auf, und ein Ritzel 80, das durch einen zweiten Motor 81 angetrieben wird, kämmt mit den Zahnstangenzähnen 43, um die Verstellung der Bohreinheit 12 zwischen ihren beiden in Fig. 6 gezeigten Stellungen zu unterstützen. Die Motoren 79 und 81 treiben ihre Ritzel gleichzeitig und mit entsprechenden Drehzahlen an und sind reversierbar, um die Bohreinheit 12 in beiden Richtungen zu verstellen. Die Bohreinheit 12 kann in der in Fig. 6 mit ausgezogenen Linien dargestellten Bohrstellung durch zwei Sperrklinken 84 festgehalten werden, die auf Stiften 85 gelagert sind, welche an den ösen 74 und 75 befestigt sind, so daß sie um parallele vertikale Achsen zwischen den mit unterbrochenen Linien in Fig. 7 dargestellten inaktiven Stellungen und den mit ausgezogenen Linien dargestellten aktiven Stellungen, in denen Federn 86 die Sperrklinken in Anlage an an den Wagen 28 und 29 befestigten vertikalen Stiften 87 drücken, schwenkbar sind. Wenn die Bohreinheit 12 in ihre in Fig. 6 mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung bewegt wird, berühren die Stifte 87 die Kurvenflächen 88 an den Sperrklinken und drükken diese in ihre mit unterbrochenen Linien dargestellten Stellungen, in denen sie die Stifte passieren lassen, woran anschließend die Federn 86 die Sperrklinken in ihre mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellungen zurückbringen. Die Sperrklinken 84 können manuell oder durch Motorantrieb lösbar sein.

Während des Bohrens treibt der Motor 65 den Rohrabschnitt 44 über die Zahnräder 61 und 62 an, um dadurch das Bohrgestänge

15 zu drehen. Wenn die Bohreinheit 12 die Stellung in Fig. 3 auf den unteren Schienen 18 erreicht, wird die Gewindeverbindung zwischen dem Rohrabschnitt 44 der Bohreinheit und dem oberen Abschnitt des Bohrgestänges 15 gelöst und vollständig aufgedreht, indem der Rohrabschnitt 44 links herum gedreht wird, typischerweise durch eine Hilfseinheit zum Herstellen und Lösen von solchen Verbindungen. Bei Bedarf kann das Aufdrehen erfolgen, indem als Motor 65 ein Reversiermotor benutzt wird. Die Bohreinheit 12 wird danach aus ihrer Stellung über dem oberen Ende des Bohrgestänges 15 in die in Fig. 6 mit gestrichelten Linien und außerdem in Fig. 10 dargestellte Stellung horizontal verstellt, indem die Sperrklinken 84 gelöst und die Motoren 79 und 81 eingeschaltet werden, so daß die durch diese Motoren angetriebenen Ritzel in Verbindung mit den Zahnstangen 42 und 43 bewirken, daß die Bohreinheit 12 nach außen verfahren wird. Diese Bewegung wird durch gegenseitige Berührung zwischen Schultern 89 an den Ösen 74 und 75 und Teilen 190 begrenzt, die an den Enden der schrägen Streben 38 und der Führungsteile 39 und 40 der Wagen befestigt sind (Fig. 6). In dieser äußersten Stellung befindet sich das Rohr 44 direkt über und in einer Linie mit einem Rohrstrang 91 in einem Mäuseloch 92 (Fig. 4), dessen Achse 93 zu der Achse 13 parallel ist und das so tief sein kann, daß es jede gewünschte Anzahl von an ihren Enden miteinander verbundenen Rohrabschnitten aufnehmen kann. Die hier beschriebene Vorrichtung beschränkt sich nicht auf das Hinzufügen von Rohrabschnitten mit nur einer einzigen Verbindungsstelle, sondern kann auch dazu dienen, Rohrstränge hinzuzufügen, die eine, zwei oder drei Verbindungsstellen aufweisen.

Der Motor 65 wird eingeschaltet, um den Rohrabschnitt 44 in das obere Ende des Rohres in dem Mäuseloch einzuschrauben, woraufhin die Bohreinheit 12 längs der Führungsschienen 18 und 16 nach oben gezogen wird, bis die gesamte Länge des

1 -

Rohres sich außerhalb des Mäuseloches und höher als das obere Ende des Bohrgestänges 15 befindet (Fig. 11). Die Motoren 79 und 81 werden dann eingeschaltet, um die Bohreinheit 12 nach innen in eine Stellung zu bringen, in welcher sie mit dem oberen Ende des Bohrgestänges 15 fluchtet (gestrichelte Linien in Fig. 11), woraufhin die lose Flasche etwas abgesenkt wird und die Rohrabschnitte aus dem Mäuseloch mit dem oberen Ende des Bohrgestänges 15 verschraubt werden, so daß die Bohrarbeit fortgesetzt werden kann.

Wenn ein Gestängeziehen notwendig wird, kann die Bohreinheit 12 in die inaktive Stellung von Fig. 13 und 14 bewegt werden, indem zuerst die Bohreinheit 12 auf die Schienen 18 abgesenkt wird und dann die Schienen 18 und die durch sie gehalterten Teile einschließlich der Wagen und der Bohreinheit um die Achse 27 in die in Fig. 6 mit unterbrochenen Linien dargestellte Stellung geschwenkt werden, Fig. 13 zeigt die Teile während dieser Bewegung, und Fig. 14 zeigt die Bohreinheit 12 in ihrer vollständig versetzten Stellung, in der die lose Flasche von dem Spülkopf gelöst ist und an der losen Flasche ein Hebezeug 94 aufgehängt ist, um das Bohrgestänge 15 nach oben zu ziehen, damit ein oberer Abschnitt von dem übrigen Teil des Bohrgestänges in herkömmlicher Weise gelöst werden kann. Ein vollständiges Gestängeziehen kann ausgeführt werden, während sich die Bohreinheit 12 in ihrer in Fig. 14 dargestellten zurückgezogenen Stellung befindet, woran anschließend die Bohreinheit zurück in ihre aktive Stellung geschwenkt werden kann.

Leerseite

Claims (10)

Orange, California 92668, V.St.A. Patentansprüche :

1. Tiefbohrvorrichtung mit einer Bohreinheit (12), die ein mit einem Bohrgestänge (15) verbindbares Abtriebsteil (44) und einen Motor (65) zum Drehen des Abtriebsteils und des Bohrgestänges aufweist, und mit Vorrichtungen zum beweglichen Haltern der Bohreinheit, die eine Führungsvorrichtung (11) aufweisen, die in einer vorbestimmten Bohrstellung der Bohreinheit (12) diese beweglich längs einer Achse (13) führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen (22-26, 28, 29, 39, 40, 42, 43, 79, 81) die Bohreinheit (12) so lagern, daß sie zwischen der Bohrsteliung und wenigstens einer seitlich versetzten Stellung (Fig. 6) bewegbar ist, in der die Bohreinheit (12), das Abtriebsteil (44) und der Motor (65) auf eine Seite der Achse (13) verschoben sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen (22-26, 28, 29, 39, 40, 42, 43, 79, 81) einen Teil der Führungsvorrichtung (11), der die Bohreinheit (12) trägt, so lagern, daß die Bohreinheit zwischen der Bohrstellung und einer seitlich versetzten Stellung verschiebbar ist.

.:-. 31250Ί3

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen (22-26, 28, 29, 39, 40, 42, 43, 79, 81) eine Drehverbindung (23-26) aufweisen, die einen ersten Teil (18, 20, 21) der Führungsvorrichtung (11), der die Bohreinheit (12) trägt, so lagert, daß dieser relativ zu einem zweiten Teil der Führungvorrichtung drehbeweglich ist, um die Bohreinheit zwischen der Bohrstellung und einer seitlich versetzten Stellung zu verschwenken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (11) zwei langgestreckte Führungsteile (16, 18) aufweist, die sich im wesentlichen parallel zu der Achse (13) erstrecken und längs welchen die Bohreinheit (12) bewegbar ist, wobei die Haltevorrichtungen (22-26, 28, 29, 39, 40, 42, 43, 79, 81) zwei Wagenvorrichtungen (28, 29) aufweisen, die die Bohreinheit (12) tragen und durch die beiden Führungsteile geführt sind, und eine Verbindung (20, 21), die einen unteren Teil wenigstens eines der Führungsteile (18), das einen der Wagen trägt, so lagert, daß er relativ zu dem oberen Teil desselben um eine insgesamt vertikale Achse (27) drehbeweglich ist, um die Bohreinheit (12) insgesamt horizontal zwischen der Bohrstellung und einer seitlich versetzten Stellung zu verschwenken.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltevorrichtungen (22-26, 28, 29, 39, 40, 42, 43, 79, 81) die Bohreinheit (12) so lagern, daß sie zwischen der Bohrstellung und einer seitlich versetzten Stellung über einem und in einer Linie mit einem Mäuseloch (92) bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltevorrichtungen (22-26, 28, 29, 39, 40, 42, 43, 79, 81) eine Wagenvorrichtung (28, 29) aufweisen,

die die Bohreinheit (12) trägt,mit der Führungsvorrichtung (11) in Eingriff ist und durch diese geführt wird, so daß die Bohreinheit längs der Achse (13) bewegbar ist, und Vorrichtungen, die die Bohreinheit an der Wagenvorrichtung so lagern, daß sie relativ zu der Wagenvorrichtung und der Führungsvorrichtung zwischen der Bohrstellung und einer seitlich versetzten Stellung bewegbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Antriebsvorrichtungen (79, 81) zum Bewegen der Bohreinheit (12) relativ zu der Wagenvorrichtung (28, 29).

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch Verriegelungsvorrichtungen (84) zum lösbaren Festhalten der Bohreinheit (12) gegen eine Bewegung aus der Bohrstellung.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen (22-26, 28, 29, 39, 40, 42, 43, 79, 81) die Bohreinheit (12) so lagern, daß sie zwischen der Bohrstellung und zwei verschiedenen seitlich versetzten Stellungen bewegbar ist, wobei in einer dieser Stellungen das Abtriebselement (44) einen Rohrabschnitt (91) versetzt gegenüber der Achse (13) aufnehmen oder absetzen kann, während in der anderen Stellung die Bohreinheit (12), das Abtriebsteil (44) und dessen Motor (65) zurückgezogen sind, so daß ein Gestängeziehen durch eine andere Ausrüstung möglich ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen (22-26, 28, 29, 39, 40, 42, 43, 79, 81) die Bohreinheit (12) so lagern, daß diese in eine Stellung bewegbar ist, in der die Drehachse des Abtriebsteils (4 4) gegenüber der Achse (13) des Bohrgestänges (15) versetzt, aber parallel zu ihr ist.