DE3246649A1

DE3246649A1 - ROCKET ACCELERATOR FOR THE FREEING OF OBJECTS STAKED IN DRILL HOLES

Info

Publication number: DE3246649A1
Application number: DE19823246649
Authority: DE
Inventors: William T. 77664 Warren Tex. Taylor
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-14
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1984-02-09
Also published as: KR840002067A; FI823313L; IT1148652B; FI823313A0; JPS5918892A; NO822911L; FR2530285A1; GR78659B; DK513482A; SE8205149L; SE8205149D0; BE894611A; KR920000256B1; FR2530285B3; GB2123880A; AU8949782A; IT8249466A0; ES8308963A1; NL8203573A; GB2123880B

Description

ο / r r ι /_ η υ ο ^ ο / rr ι / _ η υ ο ^

Rüttelbeschleuniger zur Befreiung von in Bohrlöchern feststeckenden GegenständenVibration accelerator for freeing in boreholes stuck objects

Die Erfindung betrifft einen Rüttelbeschleuniger zur Befreiung von in Bohrlöchern feststeckenden Gegenständen und bezieht sich in diesem Zusammenhang auf einen Beschleuniger, der zusammen mit einem Rüttler verwendet wird, welcher zwischen einer Ruhestellung und einer Stoßstellung einen Arbeitshub ausführt, wobei eine auf eine Kraft ansprechende Rüttlerverriegelung vorhanden ist, die den Rüttler solange in der Ruhestellung hält, bis auf ihn eine gewählte Zugspannung einwirkt.The invention relates to a vibration accelerator for Removal of objects stuck in boreholes and in this context refers to an accelerator that is used in conjunction with a vibrator is, which executes a working stroke between a rest position and a shock position, with a Vibrator lock that responds to force is present is, which keeps the vibrator in the rest position until a selected tensile stress acts on it.

Bei der Herstellung und Komplettierung tiefer Bohrlöcher, beispielsweise Bohrlöcher für Erdöl produkte,bleiben Gegenstände, beispielsweise Bohrstränge, Rohre, Bohrwerkzeuge und andere Vorrichtungen manchmal in dem Bohrloch hängen und lassen sich durch die üblichen nach oben gerichteten Kräfte nicht entfernen. In derartigen Fällen müssen auf den festhängenden Gegenstand starke Rüttelkräfte übertragen werden, um ihn zu lösen und aus dem Bohrloch herausziehen zu können. Geräte, die solche Rüttelkräfte erzeugen, sind bereits entwickelt worden und als Rüttler bekannt.In the production and completion of deep boreholes, for example, wells for petroleum products remain Objects such as drill strings, pipes, drilling tools and other devices sometimes hang in the borehole and slide up through the usual ones Do not remove directed forces. In such cases, strong vibrating forces must be applied to the stuck object be transferred in order to solve it and pull it out of the borehole can. Devices that such Generating vibratory forces have already been developed and are known as vibrators.

Rüttler weisen im allgemeinen einen Körper auf, der an dem festhängenden Gegenstand angebracht wird, sowie einen in dem Körper gleitend gelagerten Dorn, der mittels eines Rohres oder eines Drahtes mit der Oberfläche verbunden ist. Der Körper besitzt einen Amboss, und der Dorn hat einen Hammer. Des weiteren sind Mittel vorhanden,Vibrators generally have a body that attaches to the stuck object as well a mandrel slidably mounted in the body, which by means of a pipe or a wire is connected to the surface. The body has an anvil, and the Dorn has a hammer. Furthermore, funds are available

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die den Dorn lösbar mit dem Körper verbinden, um den Amboss und Hammer mit Abstand getrennt voneinander zu halten, wobei ein solcher Abstand als Hub des Rüttlers bekannt ist. Die lösbaren Verbindungsmittel sind so beschaffen, daß sie sich lösen, sobald die auf den Rüttler einwirkende Zugkraft einen bestimmten Wert übersteigt. Wenn sich die Verbindungsmittel lösen, kann sich der Hammer frei nach oben bewegen, um gegen den Amboss zu schlagen.which releasably connect the mandrel to the body to keep the anvil and hammer spaced apart hold, such distance being known as the stroke of the vibrator. The releasable lanyards are like this designed so that they loosen as soon as the tensile force acting on the vibrator has reached a certain value exceeds. If the lanyards come loose, can the hammer move freely up to strike the anvil.

Um dem Dorn zu ermöglichen, beim Lösen der Verbindungsmittel sich nach oben zu bewegen, muß in dem Rohrstrang oder Draht, der als Verbindungselement zwischen der Oberfläche und dem Dorn dient, Rückschlagenergie gespeichert werden. Gewöhnlich ist diese gespeicherte Rückschlag- oder Aufpral1 energie über das gesamte System verteilt, wobei zu ihr sowohl die Rohrdehnung als auch Drahtdehnung in dem Aufzugsgetriebe und gewisse Druckspannungen des Krans gehören.In order to enable the mandrel to move upward when the fasteners are loosened, it must be in the tubing string or wire, which acts as a connecting element between the surface and the mandrel, stores kickback energy will. Usually this stored kickback or impact energy is over the entire system distributed, with both the pipe expansion and wire expansion in the elevator gear and certain compressive stresses to it belong to the crane.

Der Wirkungsgrad von Rüttlern ist gewissen Beschränkungen unterworfen. So ist beispielsweise in verlaufenen oder schiefen Bohrlöchern eine Rohr- oder Drahtreibung an den Bohrlochwänden gegeben, die die Geschwindigkeit vermindert, mit der die gespeicherte Streck- oder Dehnungsenergie beim Lösen des Verbindungsmittels an den Rüttler abgegeben wird, wodurch die Rüttelkräfte reduziert werden. Auch steht in geringen Tiefen nur eine kleine Rohr- oder Drahtlänge zur Verfugung, in der die Rückschlagenergie gespeichert werden kann. Somit ist in geringen Tiefen die Wirksamkeit von Rüttlern begrenzt.The efficiency of vibrators is subject to certain restrictions. For example, it is in traversed or crooked boreholes are subject to pipe or wire friction on the borehole walls, which increases the speed reduced with which the stored stretching or elongation energy when loosening the lanyard the vibrator is released, whereby the vibrating forces are reduced. There is also only one at shallow depths small pipe or wire lengths are available in which the recoil energy can be stored. Thus, in shallow depths limit the effectiveness of vibrators.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Rüttlern sind eine Reihe Vorrichtungen entwickelt worden, die viel-To improve the efficiency of vibrators are a number of devices have been developed which

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fältig als Beschleuniger, Rüttellader oder Intensivierer bekannt.sind. Die Hauptaufgabe solcher Vorrichtungen besteht darin, die Rückschlagenergie in der Vorrichtung zu speichern, die unmittelbar über den Rüttlern und Bohrkragen oder Senkstangen in den Strang eingesteckt sind und nicht in dem Rohr oder Draht. Eine derartige Vorrichtung wird von Bowen Tools,Inc. hergestellt und ist im Katalog 1976/77 auf Seite 734 ganz allgemein gezeigt und detaillierter im Technischen Taschenbuch Nr.4019 von Bowen Tools,Inc. dargestellt. Der Bowen-Beschleuniger speichert durch Zusammenpressen eines kompressiblen Fluids Energie. Eine andere derartige Vorrichtung wird von Johnston hergestellt und auf Seite 3625 des Katalogs 1976/77 gezeigt. Die Johnston-Vorrichtung speichert Energie durch Komprimierung eines Gases.wrinkled as an accelerator, shaker or intensifier are known. The main task of such devices is the recoil energy in the device to save that plugged into the string immediately above the vibrators and drill collars or sinker bars are and not in the pipe or wire. One such device is available from Bowen Tools, Inc. manufactured and is shown in general in Catalog 1976/77 on page 734 and in more detail in Technical Pocket Book No. 4019 by Bowen Tools, Inc. shown. The Bowen accelerator stores energy by compressing a compressible fluid. Another such device is Manufactured by Johnston and shown on page 3625 of the 1976/77 catalog. The Johnston device saves Energy by compressing a gas.

Sowohl die Johnston- als auch die Bowen-Vorrichtung ist mit einer Anzahl Nachteile versehen. Wenn irgendeine Dichtung bei diesen Vorrichtungen versagt, dann ist die betreffende Vorrichtung nicht mehr betriebsbereit. Darüberhinaus entwickeln beide Vorrichtungen während des Betriebs hohe Drücke und gehen mechanisch zu Bruch, wenn sie an oder in der Nähe der Oberfläche betrieben werden. Dazu kommt, daß aufgrund der Gas- oder Fluidauf1adung der bekannten Vorrichtungen die über dem Rüttler entwickelte Federkraft mit der Temperatur ansteigt. Somit verändert sich bei sich ändernden Bohrlochtemperaturbedingungen auch die von der Vorrichtung erzeugte Kraft.Both the Johnston and Bowen devices suffer from a number of disadvantages. If any If the seal fails in these devices, the device in question is no longer operational. In addition, both devices develop high pressures during operation and mechanically break when they are operated on or near the surface. In addition, due to the gas or fluid charge of the known devices, the spring force developed over the vibrator increases with temperature. Consequently changes with changing wellbore temperature conditions also the force generated by the device.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die obigen Nachteile zu beseitigen.The object of the invention is therefore to eliminate the above disadvantages.

Dies wird dadurch erreicht, daß ein Rüttelbeschleuniger geschaffen wird, der einen rohrförmigen Werkzeugkörper und einen länglichen Dorn aufweist, welcher axial verschiebbar in dem Werkzeugkörper gelagert ist. Der Werk-This is achieved by using a vibration accelerator is created having a tubular tool body and an elongated mandrel which is axially displaceable is stored in the tool body. The work

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zeugkörper v/eist eine Innenschulter auf, während der Dorn eine nach außen gerichtete Schulter besitzt, die zusammen zwischen dem Dorn und dem Körper eine innere Federkammer begrenzen. Mehrere kegel stumpfförmige Scheibenfedern sind in der Federkammer um den Dorn herum übereinandergesteckt. Des weiteren sind Mittel vorhanden, mit denen der Druck in der Federkammer auf im wesentlichen derselben Höhe gehalten werden kann wie der Druck außerhalb des Werkzeugkörpers, und zwar während der gesamten Betriebszeit des Rüttelbeschleunigers.tool body v / eist an inner shoulder, during the The mandrel has an outwardly directed shoulder that forms an inner joint between the mandrel and the body Limit spring chamber. Several frustoconical disc springs are in the spring chamber around the mandrel stacked around each other. There are also means with which the pressure in the spring chamber is increased can be maintained substantially the same level as the pressure outside the tool body, namely during the entire operating time of the vibratory accelerator.

Die Scheibenfedern sind so ausgewählt, daß sie eine gemeinsame Federkonstante besitzen, die so groß ist, daß das Zusammenpressen dieser Scheibenfedern über eine Länge, die größer ist als der Hub des Rüttlers, der für den Rüttelbeschleuniger der erfindungsgemäßen Art Verwendung findet, eine Kraft erzeugt, die kleiner ist als diejenige, die zum Lösen der Verbindungsvorrichtung des Rüttlers erforderlich ist. Anders ausgedrückt, die Scheibenfedern sind so ausgewählt, daß während des Betriebs der Beschleuniger sich stärker verlängert, als der Hub des Rüttlers groß ist, wodurch im wesentlichen die gesamte Bewegung während des Hubs des Rüttlers durch den Beschleuniger bewirkt wird.The disc springs are selected so that they have a Have common spring constant that is so large that the compression of these disc springs over a Length which is greater than the stroke of the vibrator used for the vibratory accelerator of the type according to the invention finds, a force is generated which is smaller than that required to release the connecting device of the Vibrator is required. In other words, the disc springs are selected so that during the Operation of the accelerator is longer than the stroke of the vibrator is large, which causes essentially all of the movement through the stroke of the vibrator the accelerator is effected.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die Scheibenfedern einen ersten Satz auf, der eine ' Kompressionslänge von wenigstens der Hublänge des Rüttlers besitzt und eine Gesamtfederkonstante, die so groß ist, daß die über die Kompressionslänge erzeugte Kraft der Kraft entspricht, die zum Lösen des Rüttlers erforderlich ist. Des weiteren ist ein zweiter Scheibenfedersatz vorhanden, der eine Gesamtfederkonstante besitzt, also eine Konstante, die sich aus den einzelnen Federkonstanten der verschiedenen Federn zusammensetzt, welche größer istIn one embodiment of the device according to the invention the disc springs have a first set having a compression length of at least the stroke length of the vibrator and has a total spring constant which is so large that the force generated over the compression length of Corresponds to the force required to loosen the vibrator. There is also a second set of disc springs present, which has an overall spring constant, i.e. a constant that is derived from the individual spring constants composed of different feathers, whichever is larger

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als die Gesamtfederkonstante des ersten Scheibenfedersatzes. than the total spring constant of the first disc spring set.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:The invention is described below with reference to the in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. In the drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Beschleunigers in Verbindung mit Rohrkragen und einem Rüttler, unmittelbar vor dem Lösen des Rüttlerverriegelungsmechanismus,Fig. 1 is a schematic view of the invention Accelerator in connection with pipe collar and a vibrator, immediately before releasing the Vibrator locking mechanism,

Fig. 2 eine sehematische Ansicht, ähnlich der von Fig. 1, bei der die Verriegelung des Rüttlers bereits gelöst ist, jedoch vor dem Stoß,FIG. 2 is a schematic view, similar to that of FIG. 1, in which the lock of the vibrator is already released, but before the impact,

Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 ähnliche sehema tische Ansicht, bei der der Rüttler sich in der Stoßstellung befindet, Fig. 3 is a similar to FIGS. 1 and 2 sehema table view, in which the vibrator is in the push position,

Fig. 4a- eine Schnittansicht des oberen Endes des erfindungsgemäßen Rüttelbeschleunigers undFig. 4a is a sectional view of the upper end of the invention Vibration accelerator and

Fig. 4b eine Schnittansicht des unteren Endes des erfindungsgemäßen Rüttelbeschleunigers.Fig. 4b is a sectional view of the lower end of the invention Vibration accelerator.

In den Fig. 1 bis 3 ist der Rüttelbeschleuniger mit 11 bezeichnet. Dieser Beschleuniger 11 weist einen rohrförmigen Werkzeugkörper 12 und einen rohrförmigen Dorn 13 auf, der axial in dem Werkzeugkörper 12 verschiebbar gelagert ist. Der Dorn 13 hat an seinem oberen Ende eine Werkzeugverbindung 14, die mit einem Bohrgestänge oder Bohrrohr oder einer anderen Werkzeugtragvorrichtung verbunden werden kann. Das untere Ende des Werkzeugkörpers 12 istIn FIGS. 1 to 3, the vibration accelerator is indicated by 11 designated. This accelerator 11 has a tubular shape Tool body 12 and a tubular mandrel 13 which is axially displaceably mounted in the tool body 12. The mandrel 13 has at its upper end a tool connection 14 which is connected to a drill pipe or drill pipe or another tool support device can be connected. The lower end of the tool body 12 is

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so ausgebildet, daß es eine Werkzeugverbindung 15 darstellt, die sich mit Gewichtskörpern verbinden läßt, beispielsweise Bohrkragen 16 oder Schwerstangen.designed so that it represents a tool connection 15 which can be connected to weight bodies, for example drill collars 16 or drill collars.

Der Rüttelbeschleuniger 11 läßt sich zusammen mit einem einen begrenzten Aufwärtshub liefernden Rüttler verwenden, der allgemein mit 20 bezeichnet ist. Der Rüttler 20 ist vorzugsweise ein mechanischer Rüttler der in der US-PS 4 333 542 gezeigten Art. Der Rüttelbeschleuniger 11 läßt sich jedoch auch mit anderen einen begrenzten Aufwärtshub erzeugenden Rüttlern, zu denen auch ülrüttler gehören, verwenden.The vibration accelerator 11 can be used together with a use a limited upstroke shaker indicated generally at 20. The vibrator 20 is preferably a mechanical vibrator of the type shown in U.S. Patent 4,333,542. The vibratory accelerator 11 can, however, also be used with other vibrators that generate a limited upward stroke, including ülrüttler belong, use.

Der Rüttler 20 weist einen länglichen Körper 21 und einen länglichen Beta tigungsdorn 22 auf. Der Rüttlerkörper 21 ist so ausgebildet, daß er einen inneren Amboss 23 hat, während der Betätigungsdorn 22 einen Hammer 24 bildet. Der Rüttler 20 weist einen Riegel 25 auf, der zwischen dem Rüttlerkörper 21 und dem Betätigungs dorn 22 eine lösbare Verbindung herstellt. Wenn der Rüttlerkörper 21 und der Betätigungsdorn 22 miteinander verriegelt sind, liegen der Amboss 23 und der Hammer 24 in einem Abstand S voneinander getrennt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der Abstand S ist als Hub des Rüttlers bekannt. Die Verbindung des Riegels· 25 wird gelöst, sobald die Axial spannung zwischen dem Rüttlerkörper 21 und dem Betätigungsdorn 22 einen gewissen Wert übersteigt. Eine Federeinrichtung 26 dient dazu, die Höhe der Spannung, unter der der Riegel 25 gelöst wird, einzustellen.The vibrator 20 has an elongated body 21 and an elongated Beta processing mandrel 22. The vibrator body 21 is designed so that it has an inner anvil 23, while the actuating mandrel 22 has one Hammer 24 forms. The vibrator 20 has a bolt 25 between the vibrator body 21 and the actuator mandrel 22 establishes a releasable connection. When the vibrator body 21 and the actuating mandrel 22 together are locked, the anvil 23 and the hammer 24 are separated from each other by a distance S, as shown in FIG Fig. 1 is shown. The distance S is known as the stroke of the vibrator. The connection of the bolt · 25 becomes solved as soon as the axial tension between the vibrator body 21 and the actuating mandrel 22 a certain Value exceeds. A spring device 26 is used to adjust the level of tension under which the bolt 25 is released, to adjust.

Der Betätigungsdorn 22 des Rüttlers 20 weist an seinem oberen Ende eine Werkzeugverbindung 27 auf, die mit den Schwerstangen 16 verbunden werden kann. Der Rüttlerkörper 21 hat an seinem unteren Ende eine Werkzeugverbindung 28,The actuating mandrel 22 of the vibrator 20 has at its upper end a tool connection 27, which with the Collars 16 can be connected. The vibrator body 21 has a tool connection 28 at its lower end,

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die mit einem Fangwerkzeug verbunden werden kann, falls der Rüttler 20 als Fangrüttler verwendet wird, oder mit Schwerstangen, falls der Rüttler 20 als Bohrrüttler benutzt wi rd.which can be connected to a fishing tool, if the vibrator 20 is used as a fan vibrator, or with Collars, if the vibrator 20 is used as a drill vibrator.

Der Werkzeugkörper des Rüttlerbeschleunigers 11 bildet eine Innenschulter 17, während der Rüttlerbeschleunigerdorn 13 eine gegenüberliegende Schulter 18 besitzt. Die beiden Schultern 17 und 18 arbeiten in der Weise zusammen, daß sie eine Federkammer 19 bilden, die einen Stapel kegel stumpfförmiger Tellerfedern 19 enthält. Die Tellerfedern 29 drücken die Schultern 17 und 18 auseinander.The tool body of the vibrator accelerator 11 forms an inner shoulder 17, while the vibrator accelerator mandrel 13 has an opposite shoulder 18. The two shoulders 17 and 18 work together in such a way that that they form a spring chamber 19 which contains a stack of frustoconical disc springs 19. The disc springs 29 push shoulders 17 and 18 apart.

In Fig. 1 ist der Rüttler 20 unmittelbar vor dem Lösen der Verriegelung 25 dargestellt. Die Federeinrichtung des Rüttlers 20 ist zusammengepreßt, um dadurch eine Kraft zu entwickeln, die etwas kleiner ist als die Einstellkraft der Verriegelung. Die Tellerfedern 29 des Rüttelbeschleunigers 11 werden dadurch zusammengepreßt, daß die Schultern 17 und 18 zusammen bewegt werden. Die Kompression der Tellerfedern 29 speichert Energie, die nach dem Lösen der Verriegelung 25 an die Schwerstangen 16 und den Rüttler 20 abgegeben wird. Die Tellerfedern 29 sind so ausgewählt und angeordnet, daß sie eine gemeinsame Federkonstante aufweisen, die so groß ist, daß die Dehnung des Rüttelbeschleunigers 11 während der Belastung größer ist als der Hub S des Rüttlers 20.In Fig. 1, the vibrator 20 is shown immediately before the release of the lock 25. The spring device the vibrator 20 is compressed to thereby develop a force which is slightly smaller than that Adjustment force of the lock. The disc springs 29 of the vibration accelerator 11 are pressed together in that the shoulders 17 and 18 are moved together. The compression of the disc springs 29 stores energy that is applied to the collars after the lock 25 is released 16 and the vibrator 20 is released. The disc springs 29 are selected and arranged so that they have a common Have spring constant which is so large that the expansion of the vibration accelerator 11 during the load is greater than the stroke S of the vibrator 20.

In Fig. 2 ist der Rüttler 20 unmittelbar nach dem Lösen der Verriegelung 25 dargestellt. Wenn die Verriegelung 25 gelöst wird, kommen der Rüttlerkörper 21 und der Betätigungsdorn 22 frei, so dass sie sich axial in Bezug aufeinander bewegen können, um dadurch dem Hammer 24 zu ermöglichen, sich in Richtung auf den Amboss 23 zu bewegen. Die Kraft, die die Bewegung des Hammers 24 inIn Fig. 2, the vibrator 20 is shown immediately after the release of the lock 25. When the latch 25 is released, the vibrator body 21 and the actuating mandrel 22 come free so that they are axially related move towards each other, thereby enabling the hammer 24 to move toward the anvil 23. The force required to move the hammer 24 in

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Richtung auf den Amboss 23 verursacht, wird von dem Rüttel besen! euniger 11 geliefert. Die in den Tel.lerfedern 29 gespeicherte Energie wird an die Schwerstangen 16 und den Betätigungsdorn 22 abgegeben. Nach dem Lösen der Verriegelung 25 werden der Betätigungsdorn 22, die Schwerstangen 16 und der Beschleuniger-Werkzeugkörper 12, die im wesentlichen starr miteinander verbunden sind, als eine Einheit rasch nach oben beschleunigt, und die potentielle Energie, die in den Tellerfedern 29 gespeichert ist, wird in kinetische Energie verwandelt.Direction towards the anvil 23 is caused by the vibrator! euniger 11 delivered. The ones in the Tel.lerfedern 29 stored energy is delivered to the drill collar 16 and the actuating mandrel 22. To upon releasing the lock 25, the actuation mandrel 22, the drill collars 16 and the accelerator tool body 12, which are essentially rigidly connected to one another, accelerates rapidly upwards as a unit, and the potential energy stored in the disc springs 29 is converted into kinetic energy.

In Fig. 3 ist der Rüttler 20 im Moment des Stosses zwischen dem Hammer 24 und dem Amboss 23 dargestellt. Der zwischen dem Hammer 24 und dem Amboss 23 stattfindende Stoß bringt die Bewegung der Schwerstangen 16 und des Beschleuniger-Werkzeugkörpers 12 im wesentlichen momentan zumStillstand, wodurch wiederum durch die untere Rüttlerwerkzeugverbindung 28 auf den festhängenden Gegenstand ein sehr starker Stoss ausgeübt wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, befindet sich der Rüttlerbeschleuniger 11 noch, in einer geringfügig .gelenkten Position, und die Tellerfedern 29 sind noch etwas zusammengepreßt. Somit erzeugt der Rüttlerbeschleuniger 11 jedesmal vor dem Stoß eine auf die Schwerstangen 16 und den Rüttlerbetätigungsdorn 22 einwirkende Beschleunigung.In Fig. 3, the vibrator 20 is at the moment of impact between the hammer 24 and the anvil 23 are shown. The impact taking place between the hammer 24 and the anvil 23 brings about the movement of the collars 16 and accelerator tool body 12 essentially momentarily to a standstill, which in turn is due to the lower jogger tool connection 28 a very strong shock is exerted on the stuck object. As can be seen from Fig. 3, the vibrator accelerator 11 is still in a slightly .steered position, and the disc springs 29 are still slightly compressed. Thus, the vibrator accelerator generates 11 one on the drill collar 16 and the vibrator actuating mandrel 22 each time before the impact Acceleration.

In den Fig. 4a und 4b ist eine bevorzugte Ausführungsform des Rüttlerbeschleunigers 11 dargestellt. Der Beschleunigerwerkzeugkörper 12 weist einen oberen Körper 30 auf, der durch Gewinde mit einem oberen mittleren Körper 35 verbunden ist. Der obere mittlere Körper 35 \ ist wiederum durch Gewinde mit einem unteren mittleren Körper 40 verbunden. Der untere mittlere Körper 40 ist mit einem unteren Körper verschraubt, der die Werkzeugverbindung 15 aufweist. Der obere Körper 30, der obereA preferred embodiment of the vibrator accelerator 11 is shown in FIGS. 4a and 4b. The accelerator tool body 12 has an upper body 30 threadedly connected to an upper middle Body 35 is connected. The upper middle body 35 \ is in turn threadedly connected to a lower central body 40. The lower middle body 40 is screwed to a lower body which has the tool connection 15. The upper body 30, the upper one

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mittlere Körper 35, der untere mittlere Körper 40 und der untere Körper 45 bilden auf diese Weise einen einheitlichen Körper. Geeignete Doppel-O-Ringdichtungen, beispielsweise die Dichtungen 31 und 36 an der inneren Gewindeverbindung zwischen dem oberen Körper 30 und dem oberen mittleren Körper 35, sind bei allen inneren Gewindeverbindungen zwischen den Teilen des Körpers 12 vorgesehen, so daß ein strömungsmitteldichter Körper entsteht.middle body 35, the lower middle body 40 and the lower body 45 thus form a unitary body. Suitable double O-ring seals, for example, the seals 31 and 36 on the inner Threaded connections between the upper body 30 and the upper middle body 35 are internal to all Threaded connections between the parts of the body 12 provided so that a fluid-tight body arises.

Der Beschleunigerdorn 13 weist einen oberen Teil 50 auf, der eine obere Werkzeugverbindung 14 und einen unteren Teil 60 besitzt. Der obere Dornteil 50 und der untere Dornteil 60 sind .durch einen Verbindungskörper 62 miteinander verschraubt. Geeignete Dichtungen, beispielsweise die Dichtung 63, stehen zur Abdichtung der. Verbindungen zwischen dem oberen Dornteil 50 und dem unteren Dornteil 60 an dem Verbindungskörper 62 zur Verfügung, um dadurch den einheitlichen Dorn 13 strömungsmitteldicht zu machen.The accelerator mandrel 13 has an upper part 50, the one upper tool connection 14 and one lower Part 60 owns. The upper mandrel part 50 and the lower mandrel part 60 are .by a connecting body 62 with one another screwed. Suitable seals, for example the seal 63, are available for sealing the. links available between the upper mandrel part 50 and the lower mandrel part 60 on the connecting body 62, to thereby the unitary mandrel 13 fluid-tight close.

Die Schulter 17 des Körpers 12 wird von dem unteren Ende des oberen mittleren Körpers 35 und einem Federspannring 37 gebildet, der zwischen dem unteren mittleren Körper 40 und dem unteren Dornteil 60 angeordnet ist. Die untere Schulter 18 wird von einer Einstellmutter 61 gebildet, die mit einem länglichen Gewindeteil 64 auf dem unteren Dornteil 60 in Eingriff steht. Eine Verriegelungs mutter 65 dient zur Verriegelung und verhindert die axiale Bewegung der Einstellmutter 61. Die Federkammer 19 weist somit den zwischen dem unteren Dornteil 60 und dem unteren mittleren Körper 40 befindlichen Ringraum auf, der von dem Federspannring 37 an dem einen Ende und der Einstel1 mutter 61 an dem anderen Ende axial begrenzt wird.The shoulder 17 of the body 12 is supported by the lower end of the upper middle body 35 and a spring lock washer 37 is formed, which is arranged between the lower middle body 40 and the lower mandrel part 60. The lower shoulder 18 is held by an adjusting nut 61 is formed which engages with an elongated threaded portion 64 on the lower mandrel portion 60. An interlock Nut 65 is used for locking and prevents the axial movement of the adjusting nut 61. The spring chamber 19 thus has the annular space located between the lower mandrel part 60 and the lower central body 40, which is axially limited by the spring clamping ring 37 at one end and the adjusting nut 61 at the other end.

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Die Tellerfedern 29 bestehen aus einem ersten Satz relativ steifer Federn 29a und einem zweiten Satz vergleichsweise weniger steifer Federn 29b. Die entsprechende Anzahl und Steifigkeit der Tellerfedern der beiden Sätze 29a und 29b wird unter Berücksichtigung der Hubeigenschaften und der Entriegelungsbelastung der Verriegelung des Rüttlers gewählt, mit dem zusammen der Rüttelbeschleuniger 11 verwendet wird. Im einzelnen sind die Tellerfedern des zweiten Satzes 29b so ausgewählt, daß sie eine zusammengesetzte oder gemeinsame Federkonstante und Länge aufweisen, die bewirkt, daß die Kompression des zweiten Satzes 29b über eine Strecke, die gleich dem Hub des Rüttlers ist, eine Kraft erzeugt, welche kleiner ist als die Entriegelungskraft der Verriegelung des Rüttlers. Mit anderen Worten, die Länge und gemeinsame Federkonstante des zweiten Satzes 29b ermöglichen es, daß die Verlängerung oder Dehnung des Dorns 13 in bezug auf den Beschleunigerwerkzeugkörper 12 während des Betriebs größer ist als der Hub des Rüttlers.The disc springs 29 consist of a first set of relatively stiff springs 29a and a second set comparatively less stiff springs 29b. The corresponding number and stiffness of the disc springs both sets 29a and 29b is taking into account the lifting properties and the unlocking load the locking of the vibrator with which the vibrator 11 is used. In detail the disc springs of the second set 29b are selected so that they are a composite or common Have the spring rate and length which cause the compression of the second set 29b over a distance which is equal to the stroke of the vibrator, generates a force which is smaller than the unlocking force of the lock of the vibrator. In other words, the length and common spring rate of the second set 29b allow the extension or expansion of the mandrel 13 with respect to the accelerator tool body 12 is greater than the stroke of the vibrator during operation.

Der erste Satz 29a besitzt eine größere gemeinsame oder Gesamtfederkonstante als der zwei te Satz 29b· Die Tellerfedern 29 bewirken somit, daß der Beschleuniger 11 eine progressive Federcharakteristik aufweist, bei der ein erster Teil der Längung des Beschleunigers (Kompression der Tellerfedern 29) um eine Strecke, die gleich dem Hub des Rüttlers ist, durch den zweiten Satz 29b bewirkt wird, und eine Kraft erzeugt, die kleiner ist als die Kraft, welche zur Entriegelung des Rüttlers benötigt wird. Ein zweiter Teil der Länqung des Beschleunigers 11 wird durch Kompression des ersten Satzes 29a über eine vergleichsweise kleine Strecke bewirkt, wodurch eine Kraft entsteht, die erforderlich ist, um den Rüttler zu entriegeln.The first set 29a has a greater common or total spring constant than the second set 29b · the disc springs 29 thus cause the accelerator 11 to have a progressive spring characteristic in which a first part of the elongation of the accelerator (compression of the disc springs 29) by a distance equal to the stroke of the vibrator, is caused by the second set 29b, and generates a force which is less than the force, which is required to unlock the vibrator. A second part of the length of the accelerator 11 is through Causes compression of the first set 29a over a comparatively small distance, creating a force required to unlock the vibrator.

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Die progressive Federkennung der hier beschriebenen Art ist besonders in den Fällen vorteilhaft, in denen die Länge kritisch ist und der Rüttler in einem weiten Entriegelungskraftbereich einstellbar ist. In diesen Fällen wird der zweite Satz 29b so gewählt, daß die Längung des Beschleunigers 11 über eine Strecke, die gleich dem Hub des Rüttlers ist, eine Kraft erzeugt, welche kleiner ist als die minimale Entriegelungskrafteinstellung. Der erste Satz 29a ist so gewählt, daß eine relativ kleine zusätzliche Längung des Beschleunigers 11 eine ausreichende zusätzliche Kraft zur Entriegelung des Rüttlers am höchsten Einstellpunkt erzeugt. Somit ermöglicht die progressive Federkennung des Beschleunigers 11, daß die Länge der Tellerfedern 29 auf ein Mindestmaß beschränkt werden kann, während gleichzeitig sichergestellt ist, daß die Längung des Beschleunigers immer den Hub des Rüttlers übersteigt. Eine umfassende Erläuterung der Tellerfedern ist in der Druckschrift "Precision (Bellville) Disc Springs Engineering Handbook" herausgegeben von der Firma Key Bellvilles Inc., R.D.No.2, Box 191C, Leechburg, Pennsylvania 15656 zu finden. Andere Konfigurationen von Tellerfedern 29 lassen sich dadurch erhalten, daß die Stellung der einstellenden Mutter 61 auf dem Gewindeteil 64 geändert wird.The progressive spring characteristic of the type described here is particularly advantageous in those cases in which the length is critical and the vibrator can be adjusted over a wide range of unlocking forces. In these cases, the second set 29b is chosen so that the elongation of the accelerator 11 over a distance equal to the stroke of the vibrator produces a force which is less than the minimum unlocking force setting. The first set 29a is chosen so that a relatively small additional elongation of the accelerator 11 generates sufficient additional force to unlock the vibrator at the highest set point. The progressive spring characteristic of the accelerator 11 thus enables the length of the plate springs 29 to be restricted to a minimum, while at the same time ensuring that the elongation of the accelerator always exceeds the stroke of the vibrator. A comprehensive explanation of the disc springs can be found in the publication "Precision (Bellville) Disc Springs Engineering Handbook" published by Key Bellvilles Inc., RDNo.2, Box 191C, Leechburg, Pennsylvania 15656. Other configurations of disc springs 29 can be obtained by changing the position of the adjusting nut 61 on the threaded portion 64.

Der Raum zwischen dem Beschleunigerwerkzeugkörper und dem Beschleunigerdorn 13, einschließlich der Federkammer 19, wir vorzugsweise mit einem Schmiermittelöl gefüllt. Ein Satz oberer Dorndichtungen, einschließlich einer Dichtung 51, dient zur Schaffung einer Gleitdichtung zwischen dem oberen Körper 30 und dem oberen Dornteil 50, um das Schmiermittelöl vom Raum außerhalb des Beschleunigers 11 zu isolieren. Außerdem befindet sich auf jeder Seite der Dichtung 51 ein Paar Schutzringe, zu denen der Schutzring 52 gehört. Das andere Ende des Beschleunigers 11 wird durch einen Freikolben 66 abgedichtet, der zwischen demThe space between the accelerator tool body and the Accelerator mandrel 13, including the spring chamber 19, we preferably filled with a lubricating oil. A Set of upper mandrel seals, including a gasket 51, is used to create a sliding seal between the upper body 30 and the upper mandrel portion 50, around the lubricant oil from the space outside the accelerator 11 to isolate. There is also the on each side of the Seal 51 a pair of guard rings, to which the guard ring 52 belongs. The other end of the accelerator 11 becomes sealed by a free piston 66, which is between the

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unteren Dornteil 60 und dem unteren Körper 45 in dem Behälter 67 verschiebbar gelagert ist. Der Freikolben steht sowohl mit dem unteren Dornteil 60 als auch mit dem unteren Körper 45 durch einen Satz Dichtungen und Schutzringe, zu denen der Dichtungsring 6 8 u η d der Schutzring 69 gehören, in abdichtender Berührung. Der Freikolben 66 kann sich dadurch frei bewegen, um sichan Volumenänderungen des Schmiermittel öls während des Betriebs des Beschleunigers 11 anzupassen. Außerdem gleicht der Freikolben 66 den auf seine beiden Seiten einwirkenden Druck aus, wodurch der Druck des Schmiermittelöls zwischen dem Beschleunigerwerkzeugkörper 12 und dem Dorn 13, einschließlich des in der Federkammer 19 herrschenden Druckes, auf einer Höhe gehalten wird, die im wesentlichen gleich dem Umgebungsdruck ist. Da der Beschleuniger 11 unter Druckgleichgewicht arbeitet, wirkt sich ein Versagen irgendeiner oder aller Dichtungen nicht nachteilig auf den Betrieb des Beschleunigers 11 aus. Ein Versagen der Dichtung kann nur eine Verschmutzung oder einen Verlust an Schmiermittel öl bewirken, macht jedoch, das Werkzeug selbst nicht unbrauchbar. Füllstopfen 54 und 55 dienen zur Füllung des Beschleunigers 11 mit dem Schmiermittel öl. Bei gewissen AusfUhrungsformen lassen sich die Dichtungen und das Schmiermittelöl weglassen, so daß die Federkammer 19 dann direkt mit der Bohrlochbohrung in Verbindung steht.lower mandrel part 60 and the lower body 45 in the Container 67 is slidably mounted. The free piston is both with the lower mandrel part 60 and with the lower body 45 by a set of seals and protective rings, to which the sealing ring 6 8 u η d the Protective ring 69 belong in sealing contact. The free piston 66 is thereby free to move around itself Volume changes of the lubricant oil during the Operation of the accelerator 11 to adapt. In addition, the free piston 66 is similar to that on both sides applied pressure, thereby reducing the pressure of the lubricating oil between the accelerator tool body 12 and the mandrel 13, including that in the spring chamber 19 prevailing pressure, is maintained at a level which is substantially equal to the ambient pressure. There the accelerator 11 works under pressure equilibrium, failure of any or all of the seals will not adversely affect the operation of the accelerator 11. A failure of the seal can only result in contamination or cause a loss of lubricant oil however, the tool itself is not unusable. Filling plugs 54 and 55 are used to fill the accelerator 11 with the lubricant oil. With certain embodiments the seals and the lubricant oil can be omitted, so that the spring chamber 19 is then directly in communication with the borehole.

Um Drehmomente oder Drehkräfte über den Beschleuniger übertragen zu können, sind der obere Körper 30 und der obere Dornteil 50 mit zusammenwirkenden Keilnuten 57 bzw. 58 versehen. Die Keilnuten oder Federnuten ermöglichen es, daß der Beschleuniger 11 zusammen mit Bohrrüttlern verwendet wird.To torques or torsional forces via the accelerator To be able to transfer, the upper body 30 and the upper mandrel portion 50 with cooperating keyways 57 and 58 provided. The keyways or keyways enable the accelerator 11 to be used in conjunction with drill vibrators will.

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Claims

1. Vibration accelerator for a vibrator that has a lifting and has a force-dependent unlocking device, characterized by an elongated, tubular tool body (21) with an inwardly pointing shoulder (17), an elongated mandrel (13), which is slidably mounted in the tool body and an outwardly directed, axially fixed shoulder (18) having an inner spring chamber (19) between the Mandrel (13) and the body (21) bounded, and by several frustoconical disc springs (29) in the spring chamber (19) around the mandrel (13), between the shoulders (17 and 18).

2. vibration accelerator according to claim 1, characterized characterized in that the disc springs (29) form a first disc spring set (29a), the one Has compression length that is at least as long

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like the stroke of the vibrator (20), as well as a composite spring constant that is so large that the over Compression length is less than the force required to entri the vibrator egelη.

3. vibration accelerator according to claim 2, characterized characterized in that the disc springs (29) form a second disc spring set (29b), the one Has total spring constant which is greater than the composite spring constant of the first disc spring set (29a).

4. RütteTb.eschl euniger according to claim 3, d a d u r c h characterized in that the composite spring constant of the second divider spring set (29b) is so is chosen that a force which is greater than that Force that is required to move the vibrator (20) actuate, over the compression length of the second disc spring set which is smaller than the stroke of the vibrator.

5. vibration accelerator according to claim 1, characterized by a device (54,55,66) designed to maintain a substantially same Pressure in the spring chamber (19) and outside of the tool body (21) is used.

6. vibration accelerator according to claim 5, characterized characterized in that said device has a piston (66) which is slidably displaceable around the mandrel (13) in a sealed manner within the tool body is stored.

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7. vibration accelerator according to claim!, Characterized by a substantially incompressible Fluidfin 1ung in the chamber (19) and a device (66) to compensate for volume changes in the chamber (19) and to equalize the pressure of the fluid filling located in the chamber compared to that outside the tool body prevailing during the operation of the accelerator (11) Pressure.

8. vibration accelerator according to claim 7, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t that the compensation and Compensating device having closure means, the are movably arranged between the mandrel (13) and the tool body (21).

9. vibration accelerator according to claim 8, characterized

g e k e η η ζ e i c h η e t that the closure means a Have piston (66) which is movably mounted between the mandrel (13) and the tool body (21), as well as a Device which forms a seal with both the mandrel and the tool body.

10. vibration accelerator according to claim!, Characterized by a device (57, 58) for transmission of torsional forces or torques between the mandrel (13) and the tool body (21).

11. vibration accelerator according to claim 1, g e k e η η -

ζ e i c h η e t by a device (61) for changing the distance between the shoulders (17, 18) for the purpose of adapting to different lengths of the disc spring sets (29a, 29b).

12. RUtteibeschieuniger according to claim!, Characterized by a device for sliding
Sealing between the tool body (21) and the mandrel (13) at axially opposite ends of the spring chambers
(19) and by an essentially incompressible fluid filling in the space between the sealing elements inside the tool body and outside the mandrel.

13. Vibration accelerator according to claim 12, characterized by a device through which the
Incompressible fluid pressure during operation

of the accelerator (11) is kept essentially constant can be.

14. Vibration accelerator according to claim 12, characterized by a device (66) with which a. Pressure equilibrium between the pressure of the fluid and the
Pressure can be produced outside the sealing device.

15. A vibratory accelerator according to claim 14, characterized in that the pressure compensation device comprises a piston (66), one end of which is exposed to the fluid and the other end of which is exposed to the
Is exposed to pressure outside the sealing device.

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