DE3246837C2

DE3246837C2 - Bohrturm-Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines verrohrten Bohrlochs

Info

Publication number: DE3246837C2
Application number: DE3246837A
Authority: DE
Inventors: George I. Anaheim Calif. Boyadjieff; Andrew B. San Marino Calif. Campbell
Original assignee: Varco International Inc
Current assignee: Varco International Inc
Priority date: 1981-12-18
Filing date: 1982-12-17
Publication date: 1985-07-25
Also published as: NO824180L; FR2518636A1; GB2112048B; JPS58127892A; DE3246837A1; GB2112048A

Abstract

Die Bohrvorrichtung enthält eine Winde (29) zum Vertikalbewegen eines Bohrrohres innerhalb eines Bohrturmes, während ein Drehtisch (21) in dem Bohrturm verbleibt, mit Kolben-Zylindervorrichtungen (30, 31) zum Auf- und Abbewegen einer Rohrspannvorrichtung (34) relativ zu einer anderen Rohrspannvorrichtung (35) und einem Drehtisch (21) zum Bewegen des Rohres (28).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 7 angegebenen Art.

Zum nicht vorveröffentlichten Stand der Technik gehört eine solche Vorrichtung (DE-OS 32 32 5Ί2), bei der zum Absenken eines Verrohrungsstranges in ein niedergebrachtes Bohrloch, der wesentlich schwerer ist als die Maximallast, die durch die übliche Ausrüstung eines übliehen Bohrturms in das Bohrloch abgesenkt werden könnte, eine Winde benutzt wird, deren Rohrhalteeinheiten relativ zueinander bewegbar sind, um die Verrohrung in das Bohrloch abzusenken. Bei dieser Bohrturm-Vorrichtung muß der Drehtisch, nachdem das Bohrloch bis zur gewünschten Tiefe niedergebracht worden ist, von seiner Tragvorrichtung entfernt werden, und die Winde wird dann auf diese Tragvorrichtung aufgesetzt. Das bei dieser Bohrturm-V< richtung erforderliche Auswechseln von Drehtisch und Winde ist zeit- und arbeitsaufwendig.

Es sind zwar bereits Bohrturm-Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen eines verrohrten Bohrlochs bekannt (US-PS 18 83 070 und 18 94 039), bei denen der Drehtisch nicht entfernt zu werden braucht, es wird dabei jedoch nach einem anderen Prinzip gearbeitet, denn während des Bohrens trägt der Drehtisch den Bohrstrang und gleichzeitig tragen die Rohrhalteeinheiten eine oder mehrere Verrohrungen, durch die sich der Bohrstrang in das Bohrloch erstreckt.

Es sind weiter bereits Bohrturm-Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen eines verrohrten Bohrlochs bekannt (US-PS 15 86 923,30 96 075 und 37 22 603), bei denen zwar eine erste und eine zweite Rohrhaiteeinheit zum lösbaren Halten der Verrohrung benutzt werden, es wird jedoch in allen diesen bekannten Fällen ohne einen Drehtisch und somit ebenfalls nach einem anderen Prinzip als vorliegend gearbeitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubil-

bo den, daß mit geringerem Arbeits- und Zeitaufwand ein Verrohrungsstrang in ein Bohrloch abgesenkt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen der Ansprüche I bzw. 7 angegebenen Merkmale bzw. Schritte

bO gelöst.

Dii bei der Bohrturm-Vorrichtung und dem Verfahren nach der !Erfindung der Drehlisch sowohl während eic?. Bohrens als auch während eines anschließenden

Verrohrungsiibsenkvorganges in dem Bohrturm in seiner ursprünglichen Position angeordnet verbleibt, ergibt sich eine beträchtliche Arbeits- und Zeitersparnis.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand deir Unteransprüche.

Ausführungsbeispieie der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Bohrturm während des Bohrens,
F i g. 2 eine vergrößerte Teilansicht, die einen Teil von Fig. lzsigt,

U F i g. 3 eine Teildraufsicht nach der Linie 3-3 in F i g. 2,

§| Fig.4 eine vergrößerte Teilansicht des Bohrturms

U während des Absenkens einer Verrohrung,
U F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in F i g. 4,

|^; F i g. 6 eine abgewandelte Ausführungsform,

|ft F i g. 7 eine Länfisschnittansicht nach der Linie 7-7 in

F i g. 6 und

IS F i g. 8 eine Vorrichtung, die zum Ziehen eines festsit-

IS zenden Bohrstranges benutzt wird,
1| F i g. 1 zeigt einen Bohrturm 10 mit Rahmenaufbau,

S der einen Mast 11, ein Bohrdeck 12 oberhalb des Erdbo- ! dens 13 und einen den Mast, das Bohrdeck und weitere Ii Ausrüstung tragenden Unterbau 14 hat Die übliche An- |; triebsmaschine des Ziehwerks 15 betätigt ein Seil 16 M zum Heben und Senken einer losen Flasche 17 relativ zu \fi einer an dem oberen Ende des Mastes 11 befestigten ^:f; festen Flasche 18, an denen ein Bohrstrang 19 aufgef.; hängt ist und mit denen der Bohrstrang, der zum Bohren f eines Loches 22 um dessen vertikale Achse 20 durch {": einen üblichen Drehtisch 21 angetrieben wird, vertikal £; bewegt wird. Der Drehtisch 21 hat einen sich nicht dre- ;"'■■ henden Körper 23, der im Querschnitt rechteckig sein fs kann und einen inneren Abschnitt 24 trägt, der in La- C^! gern 25 gelagert ist und durch die Antriebsmaschine des Ziehwerks 15 über eine Kette 26 und ein Kettenrad 27 um die Achse 20 gedreht wird. Eine Büchsenanordnung 121 innerhalb einer zentralen Öffnung in dem Abschnitt 24 des Dreh-sches 21 enthält eine Hauptbüchse und einen Mitnehmereinsatz zum Drehen eines von diesem erfaßten, im Querschnitt nichtkreisförmigen Mitnehmerrohres, welches das obere Ende des Bohrstranges 19 bildet, um dadurch einen Bohrmeißel an dem unteren Ende des Bohrstranges zum Bohren des Loches 22 zu drehen.

Nachdem das Bohrloch 22 gebohrt worden ist, wird eine Verrohrung 28 in das Bohrloch durch eine Winde

29 abgesenkt, die zwei Kolben/Zylinder-Vorrichtungen

30 und 31 aufweist, von denen jede einen vertikalen Zylinder 36 hat, der eine untere Wand 37 aufweist und einen längs einer vertikalen Achse 39 bzw. 40 mittels Druckmittel aus einer Druckmittelquclle 130 hin- und herbewegbaren Kolben 38 enthält. Die Achsen 39 und 40 sind auf entgegengesetzten Seiten parallel zu und gleichabständig von der Bohrlochachse 20 angeordnet. In den untersten Positionen der Kolben 38 sind obere Flächen 42 von Kolbenstangen 41 in einer Horizontalebene 45 und mit oberen horizontalen Flächen 43 der Zylinder 36 und mit der oberen horizontalen Fläche 44 eines durch die Zylinder 36 abgestützten Trägers 32 bündig. Die Zylinder 3f> sind am Erdboden 13 durch einen Sockel 46 abgestützt. Der Träger 32 ist starr und trägt den Drehtisch 21 Sowie eine Rohrhalteeinheit 34 und die Verrohrung 28, tiie durch diese gehalten ist und sich durch eine zentrale; öffnung 47 in dem Träger erstreckt. Zylindrische öfti-:angen 48 und 49. die konzentrisch um die Achsen 3i> b/.w. 40 angeordnet sind, nehmen die oberen Enden der Zylinder 36 auf und halten diese fest Ringe 50. die mit den Zylindern 36 verschweißt sind, haben obere ringförmige horizontale Flächen 51, die an der horizontalen unteren Fläche 52 des Trägers 32 in Anlage bringbar sind, um den Träger 32

und die durch diesen gehalterte Ausrüstung abzustützen, die dadurch auf den Ringen 50 und über die Zylinder 36 und den Sockel 46 abgestützt sind. Die Ringe 50 sind durch Elemente 53 verstärkt, die an den Zylindern 36 und den Ringen angeschweißt sind. Der Träger 32

ίο wird an einer Querbewegung durch Arme 54 gehindert, die an dem Träger an in gegenseitigem Abstand an dessen vier Setter, angeordneten Stellen befestigt und mittels Bolzen 55 an Konsolen 56 befestigt sind, welch letztere an Teilen 57 des Bohrturms befestigt sind.

Der Drehtisch 21 ist auf dem Träger 32 zwischen Haltenasen 58, die mit dem Träger verschweißt sind, abgestützt Während des Absenkens der Verrohrung 28 ist die Rohrhalteeinheit 34 auf dem Drehtisch 21 abgestützt, damit durch die Verrohrung ausgeübte Kräfte

μ von der Rohrhalteeinheit über den C.,'htisch, den Träger 32 und die Zylinder 36 auf den Erdbode η 13 übertragen werden. Die Rohrhalteeinheit 34 und eine zweite Rohrhalteeinheit 35 weisen jeweils einen äußeren, starren, insgesamt ringförmigen Körper 59 auf (F i g. 5), der

nach unun konisch zulaufende Fangschalenflächen 60 hat, die konzentrisch zu der Bohrlochachse 20 angeordnet und mit auf einem Kreis in gegenseitigem Abstand angeordneten Fangkeilen 61 in Berührung bringbar sind, welche äußere konische Flächen 62 haben, die sich gegen die Flächen 60 legen, damit die Fangkeile bei einer Abwärtsbewegung nach innen gedrückt werden. Innere Greifflächen 63 der Fangkeile 61 haben Zähne zum Erfassen und Festhalten der Verrohrung 28. Die Fangkeile 61 sind an einem Ring 64 über Lenker 65, die

an den Fangkeilen und an dem Ring angelenkt sind, aufgehängt. Der Ring 64 und die Fangkeile 61 sind zwischen unteren Spannpositionen (in F i g. 5 mit ausgezogenen Linien dargestellt) und oberen, gelösten Positionen, in denen die Fangkeile 61 die Verrohrung 28 nicht berühren (mit unterbrochenen Linien dargestellt), durch Kolben/Zylinder-Vorrichtungen 66 verstellbar, deren Zylinder an dem Körper 59 befestigt sind und deren Kolben mit dem Ring 64 verbunden sind.

Ein oberer Kolbenfortsatz 33 ist mit d^n Kolben/Zylinder-Vorrichtungen 30 und 31 während eines Verrohrungsabsenkvorganges verbunden, während des Bohrens aber von diesen gelöst, und hat einen oberen Träger 67, der durch die Kolben 38 abgestützt ist und eine zentrale Öffnung 68 sowie eine obere horizontale Fläehe 69 hat, welch ler.itere die Rohrhalteeinheit 35 trägt, die durch Nasen 70 auf dem Träger 67 festgelegt is·· Zwei Kolbenstangenfortsätze 71 sind mit dem Träger 67 verschweißt, erstrecken sich längs der Achsen 39 und 40 nach unten und sind durch dreieckige Elemente 72 versteift, die mil den miteinander verbundenen Teilen verschweißt sind. Untere, außen zylindrische Teile 73 der Kolbenstangenfortsätze 71 haben in den Kolbenstangen 41 engtolerier": Passungen, und ringförmige horizontale Schultern 74 an den Kolbenstangenfortsätzen

bo 71 berühren die Flächen 42, damit die Kolbenstangenfortsätzc 71, der Träger 67 und die Rohrhaltceinheit 35 auf den Kolbenstangen 41 abgestützt sind.

Während des Bohrens ist die Bohrturm-Vorrichtung in dem in den Fig. ί und 3 gezeigten Zustand, in wel-

t5 chem die Drehtischbelastungcn von dem Träger 32 und den Zylindern 36 aufgenommen werden. Der Drehtisch 21 dreht das Mitnehmerrohr, den Bohrstrang 19 und den mit diesem verbundenen Bohrmeißel, die alle an der

losen Flasche 17 aufgehängt sind, um das Loch 22 zu bohren. Wenn ein Rohr hinzugefügt wird, kann der Bohrstrang 19 an dem Drehtisch 21 durch die Fangkeile 61 gehalten werden. Nach dem Bohren wird der Bohrstrang 19 aus dem Bohrloch 22 entfernt, der Kolbenfortsatz 33 wird mit den oberen Enden der Kolbenstangen 41 verbunden (Fig.4), und die Rohrhaltecinheiten 34 und 35 werden auf den Drehtisch 21 bzw. den Träger 67 aufgesetzt. Die Verrohrung 28 wird dann in das Bohrloch 22 durch die Winde 29 abgesenkt. Der Verrohrungsstrang 28 kann zuerst durch die Rohrhaltceinheit

34 gehalten werden, während der Träger 67 und die Rohrhalteeinheit 35 durch die Kolben 38 nach oben bewegt werden, woraufhin die Fangkeile 61 der Rohrhalteeinheit 35 die Verrohrung 28 ergreifen können, während die Fangkeile 61 der Rohrhalteeinheit 34 gelöst werden, so daß bei anschließender Abwärtsbewegung der Kolben 38 und des Trägers 67 die Verrohrung 28 tiefer in das Bohrloch 22 abgesenkt wird. Wenn die Kolben 38 ihre untersten Stellungen erreichen (ausgezogene Linien in Fig.4), wird die Rohrhalteeinheit 34 wieder betätigt, damit diese den Verrohrungsstrang 28 einspannt, während die Fangkeile der Rohrhalteeinheit

35 gelöst werden und diese Einheit für ein weiteres Arbeitsspiel nach oben bewegt wird. Die Winde 29 kann bei Bedarf auch zum Heben der Verrohrung 28 benutzt werden.

Die in den Fig.6 und 7 gezeigte weitere Ausführungsform wird benutzt, wenn die Verrohrung so schwer ist, daß sie nicht über den Drehtisch abgestützt werden sollte, und hat den gleichen Aufbau wie die in den F i g. 1 bis 5 gezeigte Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß die untere Rohrhalteeinheit 34a auf einem starren Gestell 75 abgestützt ist, das auf dem Träger 32a ruht und rittlings über dem Drehtisch 21a angeordnet ist, wobei Beine 76 des Gcsici'is die obere Fläche 44a des Trägers 32a berühren und einen horizontalen oberen Teil 77 tragen. Nasen 78 auf dem Träger 32a legen die Beine 76 fest, um das Gestell 75 festzulegen. Der obere Teil 77 des Gestells 75 hat eine Öffnung 79 in einer Flucht mit öffnungen in den Trägern 32a und 67a, dem Drehtisch 21a und den Rohrhalteeinheiten 34a und 35a, damit die Verrohrung 28a nach unten hindurchgeführt werden kann. Die Belastungskräfte werden von der Rohrhalteeinheit 34a über das Gestell 75, den Träger 32a und die Zylinder 36a übertragen. Die in den F i g. 6 und 7 gezeigte Vorrichtung kann mit dem Gestell 75 während des Anfangsteils des Verrohrungsabsenkvorganges benutzt werden, wobei die Rohrhalteeinheit 34a direkt auf dem Drehtisch 21a abgestützt ist, wie es in so F i g. 4 gezeigt ist, bis die Belastung einen Wert erreicht, der zur Beschädigung des Drehtisches führen könnte.

Fig.8 zeigt die Verwendung der Vorrichtung zum Ziehen eines festsitzenden Bohrstranges 19. Für diesen Zweck wird der Kolbenfortsatz 33 wie in F i g. 4 angeschlossen, und es werden auf den Drehtisch 21 und den Träger 67 zwei herkömmliche Bohrstranghebezeuge 80 und 81 aufgesetzt, die um den Bohrstrang 19 herumgelegt werden können, den Bohrstrang erfassen und eine nach oben gerichtete Kraft auf diesen ausüben können und/oder nach oben weisende Schultern bilden können, die mit vergrößerten Gestängeverbinderenden 82 der Bohrstrangabschnitte in Berührung bringbar sind, um auf diese eine nach oben gerichieie Kraft auszuüben. Wenn das Hebezeug 81 um den Bohrstrang 19 direkt unterhalb von einem der vergrößerten Gestängeverbinderenden 82 angeordnet ist. können die Kolben 38 betätigt werden, um den Kaibenfortsatz 33 nach oben zu bewegen, wobei der Träger 67 diese Kraft nach oben auf das Hebezeug 81 überträgt und dieses Hebezeug, wenn es die Kraft auf die Gestängeverbinderenden 82 ausübt, eine nach oben gerichtete große Kraft auf den Bohrstrang 19 ausübt, durch den dieser gelöst wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrturm-Vorrichtung, mit einem Drehtisch (21) zum Antreiben eines Bohrstrangs (19) und einer Winde (29) zum Absenken eines Verrohrungsstranges (28) in das niedergebrachte Bohrloch (22), die eine erste und eine zweite Rohrhalteeinheit (34,35), mit denen die Verrohrung (28) lösbar zu halten ist, und druckmittelbetätigte Vorrichtungen (30,31) aufweist, die mit Kolben (38) und Zylindern (36) zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen der zweiten Rohrhalteeinheit (35) relativ zu der ersten Rohrhalteeinheit (34) versehen sind, wobei die Verrohrung (28) mittels der zweiten Rohrhalteeinheit (35) in das Bohrloch(22)absenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch (21) beim Einlassen der Verrohrung (28) in das Bohrloch (22) mittels der Rohrhalteeinberten (34,35) unterhalb dieser Einheiten (34,3S) in seiner für das Bohren des Loches (22) eingenommenen Position verbleibend angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rohrhaiteeinheit (34) auf dem Drehtisch (21) abgestützt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Tragvorrichtung (32), die unter dem Drehtisch (21) angeordnet ist sowie diesen und die über ihm befindliche erste Rohrhalteeinheit (34) abstützt

4. Vorrichtung nach Anspruch ·, gekennzeichnet durch eine Tragvorrichtung (32a/ die unter dem Drehtisch (21) angeordnet isi und diesen abstützt, und durch eine Vorrichtung (75), die ihrerseits durch die Tragvorrichtung (32a) abgestützt ist und die erste Rohrhalteeinheit (34a) an der Tragvorrichtung (32a) über dem Drehtisch (21) haltend abstützt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Winde (29) eine Vorrichtung (33) enthalt, die nach oben über die erste Rohrhalteeinheit (34) vorsteht, die zweite Rohrhalteeinheit (35) zur Aufwärts- und Abwärtsbewegung durch die druckmittelbetätigten Vorrichtungen (30, 31) abstützt und von den druckmittelbetätigten Vorrichtungen lösbar ist, wobei beim Bohren ein Zugang zu dem Drehtisch (21) freigehalten ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die druckmittelbetätigten Vorrichtungen (30, 31) zwei Zylinder (36) auf verschiedenen Seiten der Bohrlochachse (20), die den Drehtisch (21) und die erste Rohrhalteeinheit (34) tragen, und Kolben (38) aufweisen, mit denen die zweite Rohrhalteeinheit (35) relativ zu dem Drehtisch (21) und der ersten Rohrhalteeinheit (34) auf- und abbewegbar ist.

7. Verfahren zum Herstellen eines verrohrten Bohrlochs, bei dem zunächst unter Verwendung eines in einem Bohrturm angeordneten Drehtisches das Bohrloch niedergebracht und anschließend eine Verrohrung in das Bohrloch mittels einer Winde abgesenkt wird, die zwei Rohrhaltccinheiten und Kolben/Zylinder-Vorrichtungen zum Auf- und Abbewegen der einen Rohrhalteeinheit in bezug auf die andere Einheit umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch während des Abscnkcns der Verrohrung unterhalb der Rohrhaltecinhcitcn in seiner ursprünglichen Position angeordnet verbleibt und die Verrohrung mittels der Rohrhaltceinhcitcn durch die Axialöffnung des Drehtisches hindurch in das Bohrloch abgesenkt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Rohrhalteeinheit auf dem Drehtisch abgestützt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch durch die ^Kolben/ Zylinder-Vorrichtungen abgestützt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Bohren des Loches ein Kolbenstangenfortsatz mit den Kolbea' Zylinder-Vorrichtungen verbunden und die eine Rohrhaiteeinheit durch den Kolbenstangenfortsatz beweglich abgestützt wird.