DE3135519C2

DE3135519C2 - Turbinenbohrer

Info

Publication number: DE3135519C2
Application number: DE3135519A
Authority: DE
Inventors: Jurij R. Moskva Ioanesjan; Valerij V. Tomilino Moskovskaja oblast' Popko
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT BUROVOJ TECHNIKI MOSKVA SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT BUROVOJ TECHNIKI MOSKVA SU
Priority date: 1981-09-10
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1984-02-02
Also published as: ATA386781A; SE8105327L; NL8104324A; GB2106562B; DE3135519A1; CA1174230A; GB2106562A; AU544871B2; NL179227C; FR2512487B1; BE903887Q; US4475605A; NL179227B; FR2512487A1; SE444466B; CH654375A5; AU7512281A; AT373974B

Abstract

Turbinenbohrer, der Turbinensektionen (1), eine Spindel (2) und ein diamagnetisches Rohr enthält. Erfindungsgemäß ist das diamagnetische Rohr durch zwei koaxial angeordnete Stutzen (13 und 14) gebildet, welche zwischen der Spindel (2) und der an sie angrenzenden Turbinensektion (1) angeordnet und mit den Elementen des Turbinenbohrers verbunden sind. Besonders erfolgreich kann die Erfindung in den Turbinenbohrern benutzt werden, die zum Bohren von tiefen Erdölbohrungen und Gassonden unter komplizierten bergbaugeologischen Bedingungen bestimmt sind, sowie zum Bohren von abgelenkten Schrägbohrungen, wenn es notwendig ist, das Bohrloch mit minimalen Abweichungen von der vorgegebenen Bahn niederzubringen.

Description

ίο Die vorliegende Erfindung betrifft Turbinenbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Besonders erfolgreich kann die Erfindung bei Turbinenbohrern verwendet werden, die zum Bohren von Erdöl- und Erdgas-Bohrlöchern unter komplizierten bergbau-geologischen Bedingungen bestimmt sind. Die Erfindung kann außerdem bei Turbinenbohrern benutzt werden, die zum Bohren von abgelenkten Schrägbohrungen bestimmt sind, wenn es notwendig ist das Bohrloch mit minimaler Abweichung von der vorgegebenen Bahn niederzubringen.

Eine effektive Führung der Bohrarbeiten verlangt die Bestimmung der tatsächlichen Bahn der Niederbringung eines Bohrlochs, ohne den Turbinenbohrer mit dem Gestängestrang an die Erdoberfläche herauszuziehen. Dazu verwendet man ein unmagnetisches Rohr und Geräte, die sich in einem speziellen unmagnetischen Behälter befinden, der seinerseits in einem unmagnetischen Rohr untergebracht ist. Die Geräte fixieren den Abweichungswinkel des Behälters bezüglich der Senk-

jo rechten und die Richtung dieser Abweichung bezüglich des Magnetpols der Erde (den Azimut). Das unmagnetische Rohr dient als Scheider für Magnetmassen, um ihren Einfluß auf den den Azimut fixierenden Magnetteil des Geräts auszuschließen.

Die räumliche Lage des Bohrloches wird wie folgt bestimmt: Das unmagnetische Rohr wird im Gestängestrang über bzw. unter dem Turbinenbohrer möglichst nah dem Meißel eingebaut und bezüglich der Bohrlochachse zentriert. Der Behälter mit den Geräten wird an einem Drahtseil in das Innere des Gestängestrangs abgesenkt und in das unmagnetische Rohr eingesetzt, wobei der Behälter bezüglich der Achse des unmagnetischen Rohrs zentriert wird.
Im Ergebnis des gegenseitigen Zentrierens des Behälters mit dem Gerät innerhalb des unmagnetischen Rohrs und des unmagnetischen Rohrs innerhalb des Bohrlochs bestimmt man an den Geräteanzeigen die tatsächliche Bahn des Bohrlochs (den Neigungswinkel und Azimut).

Damit die tatsächliche Bahn des Bohrlochs eine möglichst geringe Abweichung von der vorgegebenen Bahn aufweist, muß man Geräteanzeigen, welche die tatsächliche Bahn des Bohrlochs bestimmen, aus Punkten erhalten, die dem Bohrwerkzeug (dem Meißel) möglichst nah liegen. Anhand dieser Anzeigen erfolgt die operative Steuerung der Arbeit des Turbinenbohrers und des Vorschub des Meißels, ohne eine Differenz zwischen der tatsächlichen und der theoretischen Bahn des Bohrlochs über den zulässigen Wert zuzulassen.

Aufgrund des oben Gesagten kann man zwei Hauptforderungen an die Konstruktion eines Turbinenbohrers formulieren: Erstens muß die Konstruktion des Turbinenbohrers mit einem unmagnetischen Rohr versehen werden, das zur Unterbringung der Meßgeräts te der Bahn bei der Niederbringung des Bohrlochs so verwendet wird, daß es mit dem Gestängestrang starr verbunden und im Bohrloch zentriert ist. Zweitens muß die Konstruktion des Turbinenbohrers eine solche

Anordnung des unmagnetischen Rohrs, welches zur Unterbringung von Meßgeräten in diesem benutzt wird, vorsehen, daß es dem Bohrwerkzeug, beispielsweise einem Meißel, nah liegt

Einer der gegenwärtig verwendeten Turbinenbohrer enthält Turbinensektionen, von denen jede ein Gehäuse und eine ungeteilte Welle besitzt Der Turbinenbohrer enthält weiter eine Spindel, welche in das Gehäuse eingesetzt ist und ein Bohrwerkzeug, beispielsweise einen Meißel, trägt Der Turbinenbohrer ist mit einem unmagnetischen Rohr versehen, das zum Einsetzen von Geräten zur Messung der räumlichen Lage des Bohrlochs verwendet wird, im Bohrloch zentriert ist und über den Turbinensektionen liegt (Gusman M. T. u. a.: »Berechnung, Gestaltung und Betrieb der Turbinenbohrer«, Moskau, »Nedra«, 1976, S. 35, Abb. 9). Das Vorhandensein einer ungeteilten Welle in diesem Turbinenbohrer und des unmagnetischen Rohrs, welches über den Turbinensektionen angeordnet ist, ermöglicht Messungen der tatsächlichen Bahn des Bohrlochs bei einer Entfernung von 30 bis 40 m vom Meißel. Eine solche Entfernung des Rohrs vom Meißel, obwohl das unmagnetische Rohr zentriert ist, ermöglicht es nicht, gegebenenfalls die Arbeit des Meißels operativ zu steuern, da die Ergebnisse der Messungen aus einer Entfernung von 30 bis 30 m vom letzteren erhalten werden. Die Verwendung eines solchen Turbinenbohrers wird unzweckmäßig.

Der andere bekannte Turbinenbohrer (SU-Urheberschein Nr. 1 21 102 vom 8.12.58) enthält Turbinensektionen, von denen jede ein Gehäuse und eine Hohlweite aufweist. Der Turbinenbohrer enthält weiter eine Spindel, die in das Gehäuse eingesetzt ist und ein Bohrwerkzeug (einen Meißel) trägt Der Turbinenbohrer enthält ein unmagnetisches Rohr, das zum Einsetzen r, von Geräten zur Messung der räumlichen Lage des Bohrlochs benutzt wird, unter der Spindel aufgebaut ist und die Axiallast und Drehung auf den Meißel überträgt. Da die Wellen der Turbinensektionen und die Spindel hohl sind, kann man das Rohr mit den Geräten in der Nähe des Meißels aufstellen und folglich die Meßwerte der tatsächlichen Bahn des Bohrlochs aus möglichst geringer Entfernung vom Meißel erhalten sowie die Arbeit des Turbinenbohrers und den Vorschub des Meißels operativ steuern. Ein Nachteil der Arbeit dieses r> Turbinenbohrers besteht darin, daß die Meßwerte der tatsächlichen Bahn, obwohl sie aus einer geringen Entfernung vom Meißel erhalten werden, nicht genügend genau sind, da das unmagnetische Rohr mit den eingesetzten Geräten aufgrund seiner Verwendung zur ,0 Übertragung der Drehung und Axiallast auf den Meißel keine starre Verbindung mit dem Gestängestrang hat und im Bohrloch nicht zentriert ist. Das unmagnetische Rohr mit den eingesetzten Geräten in dieser Konstruktion zu zentrieren ist nicht möglich, da die Übertragung y-, der Drehung auf den Meißel mit einer Drehzahl von 2 bis 10-' see erfolgt, was einen schnellen Ausfall der Zentrierelemente hervorruft, die sich am unmagnetischen Rohr und in der Spindel befinden, wodurch ein intensiver Verschleiß und ein schneller Ausfall des bo unmagnetischen Rohrs verursacht wird. Die Unmöglichkeit des Zentrierens des unmagnetischen Rohrs mit den in ihm angeordneten Geräten führt dazu, daß nicht immer genaue Meßwerte der räumlichen Lage des Meißels und des Turbinenbohrers erhalten werden, und obwohl diese Meßwerte aus einer ziemlich geringen Entfernung von der Sohle erhalten weiden, führt dies zur nicht richtigen Steuerung der Arbeit des Turbinenbohrers und des Vorschubs des Meißels im Raum. Mit diesem Turbinenbohrer können keine Richtbohrungen niedergebracht werden, da die Ablenkvorrichtungen in einem großen Abstand vom Meißel angeordnet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe der Entwicklung eines Turbinenbohrers mit solcher konstruktiver Ausführung des diamagnetischen Rohrs und seiner bestmöglichen Anordnung im Turbinenbohrer zugrunde, die die Erhaltung einer glaubwürdigen Information über den Vorschub des Bohrwerkzeugs und folglich des Turbinenbohrers im Raum sowie die operative Steuerung der Arbeit des Turbinenbohrers und des Vorschubs des Bohrwerkzeugs ermöglichen, um dieses an das vorgegebene Ziel mit geringsten Abweichungen von der vorgegebenen Bahn zu bringen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst

Diese konstruktive Ausführung des unmagnetischen Rohrs, seine Unterbringung im Turbinenbohrer und die Verbindung mit den Elementen des Turbinenbohrers ermöglichen die Erhaltung der glaubwürdigsten Information über den Vorschub des Bohrwerkzeugs, z. B. des Meißels, und folglich des Turbinenbohrers im Raum und damit auch die operative Steuerung der Arbeit des Turbinenbohrers und des Vorschub des Meißels mit geringsten Abweichungen von der vorgegebenen Bahn.

Die Ausführung des unmagnetischen Rohrs in Form von zwei koaxial angeordneten Stutzen gewährt die Möglichkeit, zwei Funktionen (die Übertragung der Axiallast auf den Meißel und die Übertragung der Drehung auf den Meißel), die früher durch ein Rohr ausgeübt wurden, auf zwei Stutzen zu verteilen. Die Axiallast auf den Meißel überträgt der Außenstutzen, da er mit dem Gestängestrang starr verbunden ist, die Drehung auf den Meißel überträgt der Innenstutzen. Das befreit den Außenstutzen von der Drehung und ermöglicht folglich sein zuverlässiges Zentrieren im Bohrloch. Die Anzeigen der Geräte, die in einem solchen unmagnetischen Rohr angeordnet werden, geben deshalb genauere Meßwerte über die räumliche Lage des Bohrwerkzeugs (des Meißels) als die bisher erhaltenen Anzeigen.

Die Anordnung der Stutzen zwischen der Spindel und der benachbarten Turbinensektion ermöglicht die bestmögliche Anordnung der Geräte zur Messung der räumlichen Lage. Dabei befindet sich zwischen dem Meßpunkt und dem Meißel nur die relativ kurze Spindel; das ermöglicht die Erhaltung der Information über den Vorschub des Meißels im Raum aus einer geringen Entfernung vom Meißel und, was besonders wichtig ist, die Steuerung seines Vorschubs im Raum durch die kurze Spindel.

Zum Erhalten genauer Meßwerte ist es notwendig, daß die Stutzen aus einem unmagnetischen Stoff mit einer relativen magnetischen Permeabilität μ kleiner oder gleich 1,12 ausgeführt werden. Bei größerer, Werten der relativen magnetischen Permeabilität ist es ziemlich schwer, die geforderte Genauigkeit zu sichern.

Technisch ist es besonders vorteilhaft, die Länge der Stutzen entsprechend der Bedingung L = (30—6O)Z? zu bestimmen, wobei D der Durchmesser des Gehäuses der Turbinensektion ist. Die aus der genannten Bedingung ermi'telte Länge der Stutzen sichert die vorgegebene Genauigkeit der Messungen der räumlichen Lage dadurch, de¹} die Magnetmassen der Turbinensektionen und der Spindel keine merkbare Einwirkung auf diese Genauigkeit ausüben, da sie vom Gerät durch das unmagnetische Rohr in vorgegebener Länge entfernt

sind.

Die starre Verbindung des Außenstutzens mit den Elementen des Turbinenbohrers kann man in Form von Gewindeverbindungen zwischen dem einen Ende dieses Stutzens und dem Gehäuse der Spindel und dem anderen Ende desselben Stutzens und dem Gehäuse der benachbarten Turbinensektion ausführen. Die genannte starre Verbindung gewährleistet die Herstellung einer besonders einfachen Konstruktion vom technologischen Standpunkt aus.

Die Verbindung des Innenstutzens mit den Elementen des Turbinenbohrers kann man auch in Form von Gewindeverbindungen zwischen dem einen Ende dieses Stutzens und der Spindel des Turbinenbohrers und dem anderen Ende desselben Stutzens und der Rotor-Hohlwelle der Turbinensektior.en ausführen.

Es ist auch vorteilhaft, die Verbindung des Innenstutzens mit den Elementen des Turbinenbohrers in Form von Kegel-Keilwellenverbindungen zwischen dem einen Ende dieses Stutzens und der Spindel des Turbinenbohrers und dem anderen Ende desselben Stutzens und der Hohlwelle der Turbinensektion auszuführen. Diese Verbindung ermöglicht die Herstellung einer Konstruktion, die beider Montage und Demontage handlich ist und die Übertragung der Drehung auf den Meißel sichert.

Um die Spülung und Aufrechterhaltung der ständigen Säuberung des Hohlraums des Innenstutzens zu ermöglichen sowie seine Verstopfung zu vermeiden, sowie zur genauen Aufstellung der Geräte ist es vorteilhaft, den Turbinenbohrer nach der Lehre des Anspruchs 7 auszubilden.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung durch ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Turbinenbohrers im Längsschnitt mit Ausschnitten;

Fig. 2 die Gewindeverbindung der Enden des unmagnetischen Außenstutzens mit den Elementen des Turbinenbohrers:

F i g. 3 die Gewindeverbindung der Enden des unmagnetischen Innenstutzens mit den Elementen des Turbinenbohrers;

Fig.4 die Kegel-Keilwellenverbindung der Enden des unmagnetischen Innenstutzens mit den Elementen des Turbinenbohrers.

Der in Fig. 1 abgebildete Turbinenbohrer enthält Turbinensektionen 1 und eine Spindel 2. Jede der Turbinensektionen 1 enthält ein Gehäuse 3, das an einem Gestängestrang 4 befestigt ist, und eine Rotor-Hohlwelle 5 mit einem axialen Kanal 6. Zwischen dem Gehäuse 3 und der Welle 5 befinden sich die Turbinen jeder Turbinensektion I, welche aus Ständern 7, die im Gehäuse 3 befestigt sind, und aus Läufern 8 gebildet sind, die auf der Hohlwelle 5 angeordnet sind. Die Hohlwelle 5 ist bezüglich des Gehäuses 3 mit Hilfe von Radialstützen 9 zentriert, die im Gehäuse 3 aufgestellt sind.

Die Spindel 2 ist in einem eigenen Gehäuse 10 auf einer Stütze 11 aufgestellt und trägt ein Bohrwerkzeug, einen Meißel IZ Die Stütze 11 zentriert die Spindel 2 innerhalb des Gehäuses 10.

Der Turbinenbohrer ist mit einem unmagnetischen Rohr versehen, in das Geräte zur Messung der räumlichen Lage des Bohrlochs einsetzbar sind.

Erfindungsgemäß ist das unmagnetische Rohr durch zwei koaxial angeordnete Stutzen gebildet, einen

Außenstutzen 13 und einen Innenstutzen 14, die zwischen der Spindel 2 und der benachbarten Turbinensektion 1 untergebracht sind. Dabei sind das Ende 15 des Außenstutzens 13 mit dem Gehäuse 10 der Spindel 2 und das Ende 16 desselben Stutzens 13 mit dem Gehäuse 3 der benachbarten Turbinensektion 1 starr verbunden. Das Ende 17 des Innenstutzens 14 ist mit der Spindel 2 und das Ende 18 desselben Stutzens 14 mit der Rotor-Hohlwelle 5 der benachbarten Turbinensektion 1 verbunden. Die starre Verbindung zwischen den Enden 15 und 16 des Außenstutzens 13 mit dem Gehäuse 10 der Spindel 2 und dem Gehäuse 3 der Turbinensektion 1 sichert die Möglichkeit der Übertragung der Axiallast vom Gestängestrang 4 auf den Meißel 12.

Die Verbindung zwischen den Enden 17 und 18 des Innenstutzens 14 mit der Spindel 2 und mit der Hohlwelle 5 der Turbinensektion 1 sichert die Möglichkeit der Übertragung der Drehung von den Hohlwellen 5 der Turbinensektionen 1 auf die Spindel 2. Diese Ausführung des unmagnetischen Rohrs, seine Anordnung und Verbindung mit den angrenzenden Elementen des Turbinenbohrers sichern ein zuverlässiges Zentrieren des Außenstutzens 13, seine optimale Anordnung in der Nähe des Meißels 12 und die starre Verbindung mit dem Gestängestrang 4. Dies wird möglich, weil der Innenstutzen 14 die Drehung auf den Meißel 12 von der Welle 5 der Turbinensektion 1 überträgt.

Die Stutzen 13 und 14 sind aus einem unmagnetischen Stoff mit einer relativen magnetischen Permeabilität μ ausgeführt, die gleich oder weniger als 1,12 ist, das gewährleistet die erforderlichen unmagnetischen Eigenschaften der Stutzen. Die Länge L der Stutzen 13 und 14 wird aus der Bedingung L = (30—6O)D bestimmt, wobei D der Außendurchmesser des Gehäuses 3 der benachbarten Turbinensektion 1 ist. Diese Länge ermöglicht die Beseitigung des Einflusses der Magnetmassen der Turbinensektionen 1 und der Spindel 2 auf die Genauigkeit der Messungen der räumlichen Lage des Turbinenbohrers.

Die Turbinensektionen 1 und die Spindel 2 mit dem Gehäuse 10 können einen unterschiedlichen Durchmesser, der von der Abmessung (dem Durchmesser) des eingesetzten Meißels 12 abhängt, und folglich auch verschiedene Magnetmassen haben. Die Länge L, die durch Werte von 3OD bis 6OD bestimmt ist, umfaßt den Bereich aller praktisch anzuwendenden Durchmesser der Meißel und Turbinensektionen.

Zum Zentrieren des Außenstutzens 13 im Bohrloch (Fig. 1) sind Versteifungsrippen 19 und 20 vorgesehen, die in Form von Spiralen ausgeführt sind, welche den Stutzen 13 an seiner Außenfläche umfassen und deren Außendurchmesser praktisch dem Außendurchmesser des Meißels 12 gleich sind. Diese Rippen zentrieren zuverlässig den Stutzen 13 im Bohrloch, da sie sich nicht drehen und deshalb einen niedrigen Abnutzungsgrad haben.

Auf dem Gehäuse 10 der Spindel 2 ist eine den obengenannten ähnliche Versteifungsrippe 21 angeordnet, deren Außendurchmesser praktisch dem Außendurchmesser des Meißels 12 gleich ist (Er kann auch größer als der Außendurchmesser des Meißels 12 sein.) Diese Rippe wird zur Steuerung der Bewegung des Meißels 12 im Raum durch Einwirkung über das Spindelgehäuse 10, die Stütze 11 und die Spindel 2 auf den Meißel 12 benutzt
Das Ende 15 des Außenstutzens 13 und das Gehäuse

10 der Spindel 2 sind durch eine Gewindeverbindung 22 (F i g. 2) verbunden, das andere Ende 16 desselben Stutzens 13 und das Gehäuse 3 der angrenzenden Turbinensektion 1 sind durch eine Gewindeverbindung 23 verbunden. Diese Gewindeverbindungen sichern die starre Verbindung und die Übertragung der Axiallast auf den Meißel 12.

Das Ende 17 des Innenstutzens 14 und die Spindel 2 des Turbinenbohrers sind durch eine Gewindeverbindung 24 (Fig.3) verbunden; das Ende 18 des Innenstutzens 14 und die Rotor-Hohlwelle 5 der angrenzenden Turbinensektion 1 sind durch eine Gewindeverbindung 25 verbunden. Diese Verbindungen sichern die Übertragung der Drehung auf den Meißel 12 und vereinfachen die Konstruktion des Turbinenbohrers.

Fig.4 zeigt ein Beispiel der Verbindung des Innenstutzens 14 mit den Elementen des Turbinenbohrers, wobei das Ende 17 des Innenstutzens 14 und die Spindel 2 des Turbinenbohrers durch eine Kegel-Keilwellenverbindung 26 und das Ende 18 desselben Stutzens 14 und die Rotor-Hohlwelle 5 der angrenzenden Turbinensektion 1 durch eine Kegel-Keilwellenverbindung 27 verbunden sind. Diese Verbindung sichert die Übertragung der Drehung auf den Meißel ohne Rutschen und beschleunigt gleichzeitig die Montage und Demontage des Turbinenbohrers.

Benutzt man zum Antrieb des Turbinenbohrers eine Bohrflüssigkeit, werden der Innenkanal 6 der Rotor-Hohlwelle 5 und ein axialer Kanal 28 des Innenstutzens 14 von einem Teil der Spülung durchlaufen, die vom Gestängestrang 4 in den Turbinenbohrer gelangt. Dabei ist am Ende 17 des Stutzens 14 eine Düse 29 (F i g. 1) in den axialen Spülkanal eingesetzt, die den Strom der Bohrflüssigkeit durch die Turbinensektionen 1 regelt. Zur Verringerung des Betriebsdrucks auf die Düse 29 kann man mehrere Düsen 29 mit einem größeren Innendurchmesser vorsehen. Das erhöht die Zuverlässigkeit der Arbeit des Turbinenbohrers und beseitigt das Verstopfen der Düse 29.

Der Spülungsstrom zwischen dem Gestängestrang 4 und dem Meißel 12 wird durch den Kanal 6 der Hohlwellen 5 der Turbinensektionen 1, den axialen Kanal 28 des Innenstutzens 14 und einen axialen Kanal 30 ( F i g. 4) der Spindel 2 geleitet Zur Vermeidung von Verlusten an Bohrflüssigkeit aus dem axialen Kanal 28 des Innenstutzens 14 ist eine Dichtung 31 vorgesehen, die am Ende 18 des Innenstutzens 14 und am Ende 33 der benachbarten Hohlwelle 5 ausgebildet ist, sowie eine Dichtung 32,31 am Ende 34 der Spindel 2 und am Ende 17 des Innenstutzens 14.

Um den !iauptstroni der Bohrflüssigkeit dem Meißel 12 zuzuführen, ist der Kanal 30 der Spindel 2 hydraulisch mit dem Gestängestrang 4 zusätzlich auch noch durch den Ringkanal 35 in den Turbinensektionen 1, den Ringkanal 36 zwischen Außenstutzen 13 und Innenstutzpn 14 sowie eine Radialöffnung 37, die in der Seitenwand der Spindel 2 angeordnet ist und unterhalb der Düse 29 liegt, verbunden.

Vor dem Einlassen in das Bohrloch wird der Turbinenbohrer montiert Unter der Spindel 2 wird der Meißel 12 angebracht Weiter wird auf dem Gehäuse 10 der Spindel 2 mit dem Ende 15 der Außenstutzen 13 mittels der Gewindeverbindung 22 montiert Danach wird der Innenstutzen 14 in das Innere des Stutzens 13 hinabgelassen, wobei das Ende 17 des Innenstutzens 14 mit der Spindel 2 verbunden wird. Danach wird an das Ende 16 des Außenstutzens 13 an der Gewindeverbindung 23 das Gehäuse 3 der angrenzenden Turbinensektion 1 angeschlossen, wobei sich die Rotor-Hohlwelle 5 mit ihrem Ende 33 mit dem Ende 18 des Innenstutzens 14 verbindet. Das Gewicht der Hohlwelle 5 und des Innenstuizens 14 wird durch die Stütze 11 über die Spindel 2 aufgenommen. Dieses Verfahren zur Montage der Elemente des Turbinenbohrers ist besonders einfach, handlich und sichert die Ausführung der vorgegebenen Funktionen der genannten Elemente.

ίο Es kann auch ein anderes Verfahren zur Montage verwendet werden, bei dem der Innenstuizen 14 mit den Elementen des Turbinenbohrers mittels der Gewindeverbindungen 24 und 25 verbunden wird. Dieses Verfahren der Verbindung erfordert einen etwas größeren Zeitaufwand bei der Montage im Vergleich zu dem ersten, sichert aber gleichzeitig die Dichtheit des Innenkanals 28, deren Bedeutung nachstehend noch behandelt wird.

Der Innenstutzen 14 läßt sich besonders günstig und schnell montieren, wenn seine Enden 17 und 18 mittels der Kegel-Keilwellenverbindungen 26 und 27 mit der Hohlwelle 5 bzw. mit der Spindel 2 verbunden werden. Der Innenkanal 28 wird dabei durch Dichtungen 31 und 32 von dem an ihn angrenzenden Ringkanal 36 zuverlässig isoliert. So erfolgt die Montage des Turbinenbohrers.

Die Arbeitsweise des Turbinenbohrers im Bohrloch ist wie folgt: Die Bohrflüssigkeit wird durch den Gestängestrang 4 in die Turbinensektionen 1 eingeführt, wo sie in zwei Ströme geteilt wird. Die Hauptmenge der Bohrflüssigkeit wird durch den Ringkanal 35 der Turbinensektionen 1 den Ständern 7 und Läufern 8 zugeführt. Nach dem die Hauptmenge des Bohrflüssigkeitsstroms alle Ständer 7 und Läufer 8 durchlaufen hat,

j5 gelangt sie durch den Ringkanal 36 zwischen Außenstutzen 13 und Innenstutzen 14 sowie die Radialöffnung 37 in der Spindel 2 in den Meißel 12.

Der andere Teil der Bohrflüssigkeit gelangt in den axialen Kanal 6 der Hohlwellen 5 der Turbinensektionen 1 und durch den axialen Kanal 28 des Innenstutzens 14 sowie die Düse 29 in den axialen Kanal 30 der Spindel 2, wo er sich mit der Hauptmenge der Bohrflüssigkeit verbindet und dem Meißel 12 zugeführt wird.

Um eine Verstopfung des Axialkanals 28 des Innenstutzens 14 zu vermeiden, wird er während der Arbeit ständig gespült. Diese Spülung wird dadurch gesichert, daß der Kanal 28 durch Dichtungen 31 und 32 hermetisch vom Ringkanal 36 zwischen Außen- und Innenstutzen 13, 14 abgeschlossen ist und deshalb im

so Axialkanal 28 keine Stauungszonen gebildet werden.
Die Läufer 8 setzen die Hohlwellen 5 in Drehung, die

SiCn in den RädiälsiüiZen 9 des Gehäuses 3 urciicfi. Von den Hohlwellen 5 wird die Drehung durch den Innenstutzen 14 mit seinen Enden 17,18 und die Spindel 2 auf den Meißel 12 übertragen. Die Belastung auf den Meißel 12 vom Gestängestrang 4 wird durch die Gehäuse 3 der Turbinensektionen 1, den Außenstutzen 13 jnit seinen Enden 15,16, das Gehäuse 10 der Spindel 2, die Axialstütze 11 und die Spindel 2 übertragen.

Da die Stutzen 13 und 14 unmagnetisch sind, besteht die Möglichkeit, nachdem die Geräte eingesetzt sind (in Figur nicht gezeigt), die räumliche Lage des Turbinenbohrers und des Meißels zu messen. Zur Durchführung dieser Messungen wird die Zufuhr von Bohrflüssigkeit zum Turbinenbohrer zeitweilig eingestellt, und, ohne ihn auf die Erdoberfläche hochzuziehen, es werden die Geräte von der Erdoberfläche durch den Gestängestrang 4 an einem Drahtseil herabgelassen. Aus dem

Gestängestrang 4 gelangen die Geräte durch die Hohlwelle 5 in den Innenstutzen 14, wo die Messungen vorgenommen werden. Danach werden die Geräte hochgezogen, und die Zufuhr der Bohrflüssigkeit wird wieder aufgenommen. Die Messungen können sooft

10

wiederholt werden, wie es notwendig ist.

Anhand der Geräteanzeigen bestimmt man die Notwendigkeit der Korrektur in der Bewegung des Meißels und nimmt die azimutalen Korrekturen über die Änderung der Lage der Versteifungsrippe 21 vor.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Turbinenbohrer, der miteinander verbundene Turbinensektionen, von denen jede aus einem Statorgehäuse und einer Rotor-Hohlwelle besteht, eine Spindel, die in einem eigenen Gehäuse angeordnet ist ein Bohrwerkzeug trägt und von den Rotor-Hohlwellen der Turbinensektionen drehantreibbar ist, sowie ein unmagnetisches Rohr mit darin einsetzbaren Geräten zur Messung der räumlichen Lage des Bohrloches aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das unmagnetische Rohr von zwei koaxial angeordneten Stutzen (13,14) gebildet ist, die zwischen der Spindel (2) und der benachbarten Turbinensektion (1) angeordnet und von denen der Außenstutzen (13) endseitig starr mit dem Gehäuse (10) der Spindel (2) und dem Staiorgehäuse (3) der benachbarten Turbinensektion (1) sowie der Innenstutzen (14) endseitig mit der Spindel (2) und der Rotor-Hohiwelle (5) der benachbarten Turbinensektion (1) verbunden sind.

2. Turbinenbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzen (13, 14) aus einem unmagnetischen Stoff mit einer relativen magnetischen Permeabilität μ S 1,12 ausgeführt sind.

3. Turbinenbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L der Stutzen (13,14) gemäß der Bedingung L = (30—60) D bestimmt wird, wobei D der Außendurchmesser des Gehäuses (3) der benachbarten Turbinensektion (l)ist.

4. Turbinenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet daß die starre Verbindung des Außenstutzens (13) mit den Elementen des Turbinenbohrers in Form von Gewindeverbindungen (22 und 23) zwischen dem einen Ende (15) dieses Stutzens (13) und dem Gehäuse (10) der Spindel (2) und dem anderen Ende (16) des Stutzens (13) unj dem Gehäuse (3) der benachbarten Turbinensektion (1) ausgeführt ist.

5. Turbinenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Innenstutzens (14) mit den Elementen des Turbinenbohrers in Form von Gewindeverbindungen (24 und 25) zwischen dem einen Ende (17) dieses Stutzens (14) und der Spindel (2) und dem anderen Ende (18) desselben Stutzens (14) und der Rotor-Hohlwelle (5) der benachbarten Turbinensektion (1) ausgeführt ist.

6. Turbinenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Innenstutzens (14) mit den Elementen des Turbinenbohrers in Form von Kegel-Keilwellenverbindungen (26, 27) zwischen dem einen Ende (17) des Innenstutzens (14) und der Spindel (2) und dem anderen Ende (18) desselben Stutzens (14) und der Rotor-Hohlwelle (5) der benachbarten Turbinensektion (1) ausgeführt ist.

7. Turbinenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenstutzen (14) ein axialer Spülungskanal (28) vorgesehen ist, der mit einem axialen Kanal (6) der Rotorwelle (5) der Turbinensektionen (1) und einem axialen Kanal (30) der Spindel (2) in Verbindung steht, wobei die Enden (17, 18) des Innenstutzens (14) und die diesen zugeordneten Enden (33, 34) der Rotor-Hohlwelle (5) der benachbarten Turbinensektion (1) und der Spindel (2) mit Dichtungen (31,32) versehen sind und zur Regelung des Stroms der Spülflüssigkeit durch die Turbinensektionen (1) zwischen dem der Spindel (2) zugeordneten Ende (17) des Innenstutzens (14) und dem entsprechenden Ende (34) der Spindel (2) in den axialen Spülungskanal mindestens eine Düse (29) eingesetzt ist