DE3301806A1

DE3301806A1 - Airlift

Info

Publication number: DE3301806A1
Application number: DE19833301806
Authority: DE
Inventors: Vaid Amird&scaron;anovi&ccaron; A&scaron;chabad Kerimov
Original assignee: TURKMENSKIJ NI GEOLOGO RASVEDO
Current assignee: TURKMENSKIJ NI GEOLOGO RASVEDO
Priority date: 1982-03-15
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1983-09-22
Also published as: AU555868B2; DE3301806C2; FR2523205A1; FR2523205B1; JPS58160490A; AU9159082A

Description

.·; :,: : : - .*'. \. 20. Januar 1983

ZELLENTIN P 91 821

ZWEIBRÜCKENSTR, 1Γ5
BOOO MÜNCHEN 2 ' " J "

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Belüftung von Flüssigkeiten, genauer gesagt, einen Airlift.

Die vorliegende Erfindung kann man vorzugsweise beim Rückspülbohren von Bohrlöchern verwenden, bei dem der Uralauf der Spültrübe beim Durchgang der SpÜLflüssigkeit aus dem Ringraum in das Bohrrohr zur Forderung der Spültrübe durch dieses Rohr verwirklicht wird· Die vorliegende Erfindung kann auch auf anderen Gebieten der Technik Anwendung finden, wo eine Belüftung der Flüssigkeiten notwendig ist·

Es ist ein Airlift bekannt, der zum Zuführen der Druckluft in das Bohrrohr über ein Rohr bestimmt ist, das das Bohrrohr umgibt und koaxial zu diesem angeordnet ist.

Der bekannte Airlift enthält eine Ringkammer, die von einer zylindrischen Buchse gebildet ist, welche das Bohrrohr umgibt und im Rohr für die Druckluftzuführung angeordnet ist.

Die Hingkammer ist mit dem Hohlraum des Bohrrohres über einen ringförmigen Schlitz leitungsverbunden, der in der Wand des Bohrrohres vorgesehen ist.

In der unteren Stirnwand der Ringkammer sind Axialbohrungen ausgebildet} zu einer Überdeclcung jeder dieser Bohrungen dient ein Rückschlagventil, das an einem Ansatz dee Bohrrohres montiert ist, der unterhalb der unteren Stirnwand der Ringkammer vorgesehen ist.

Dt;r bekannte Airlift gewährleistet jedoch keine wirksame Zuführung der Druckluft in die Zone eines besonders wirksamen Einsatzes derselben, d.h. in einer Tiefe von etwa 20 Meter.

Um dies zu erläutern, betrachten wir den Betrieb eines bekannten Airliftes bei der Verwendung eines Hochdruckverdichters.

-Ks ist bekannt, dass man das Bohrverfahren mit RÜckzirkulation der Spülflüssigkeit (Rückspülbohrverfahren) ab einer Tiefe von 20 Meter wirken anwenden kann. Bis zu

dieser Tiefe wird ein Bohrloch nach einem beliebigen bekannten Verfahren niedergebracht; anechliessend wird die Bohrrohrkolonne gezogen, der Airlift vrird in unmittelbarer N*ähe dei Bohrwerkzeugs montiert, und diese i3ohr-

rohrkolonne wird in die niedergebrachte Bohrung bis zur Berührung mit der Bohrlochsohle abgesenkt. Dann wird der Verdichter eingeschaltet und daß Bohren bereits mit der HÜckzirkulation fortgesetzt.

Mit zunehmender Tiefe wird der Airlift tiefer

und tiefer angesenkt, und für die Druckluftzufuhrung in den Innenraum der Bohrrohre soll der Verdichter, um den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit in bestimmten Tiefen zu überwinden, den Druck der Druckluft erhöhen, was, seinerseits, zu einer Steigerung des JSnergieVerbrauches seitens des Verdichters führt.

Bei der Verwendung eines Hochdruckverdichters zur Druckluftzuführung wird er, z.B. beim Niederbringen der Bohrlöcher in eine Tiefe bis zu 190 Meter 100 % seiner Hochsbleistung ausnutzen.

Bei der Verwendung eines Niederdruckverdichters wird eine Bohrung bis zu einer Tiefe von 20 Meter nach einem beliebigen bekannten Bohrverfahren niedergebracht. Dann wird die Bohrrohrkolonne aus der Bohrung gezogen, der Airlift wird in unmittelbarer Nahe des Bohrwerkzeugs montiert und diese Bohrrohrkolonne wird in die niedergebrachte Bohrung bis zur Berührung mit der Bohrlochsohle abgesenkt. Dann wird der Verdichter eingeschaltet und das Bohren wird bereits mit der HÜckzirkulation fortgesetzt. Mit zunehmender Tiefe wird der Airlift iminer

tiefer und tiefer abgesenkt, und mit dem Druck, der von dem Verdichter hergestellt wird, kann die Luft in den Mischer nicht mehr zugeführt werden, weil das durch den hydrostatischen Gegendruck der im Bohrrohr befindlichen Flüssigkeit verhindert wird.

Nachdem der Airlift eine Tiefe von 40 Meter erreicht hat, wird die Bohrrohrkolonrie aus der Bohrung gezogen, der Airlift wird demontiert und an der Bohrrohrkolonne in oinera Abstand von 20 ivleter von der Oberfläche ange-

bracht, wonach die Bohrrohrkolonne in die Bohrung abgesenkt und das Bohren fortgesetzt wird.

Auf diese Weise muss man beim Bohren einer Bohrung mit einer Tiefe bis zu 150 Meter zur Umsetzung des Airliftee in die Zone seiner optimalen Belastung sechs Mal den Ein- und Ausbau der Bohrrohrkolonne durchfuhren, wodurch, ihrerseits, die für das Bohren unmittelbar verbrauchte Zeit stark reduziert und die Bohrgeschwxndigkeit um das 2 bis 3-fache vermindert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Airlift zu schaffen, bei dem das Rückschlagventil und die Hingkainmer eine Konstruktion besitzen, die eine Verminderung des Energieaufwandes und eine Erhöhung der Bohrgeschwindigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines Airliftes gelöst, der eine Hingkammer besitzt, die um ein Bohrrohr gebildet und mxt dem Innenraum desselben sowie über ein Rückschlagventil mit einem Rohr für die Druckluftzufuhrung leitungsverbunden ist, bei dem erfindungsgemäss, das Rückschlagventil ein Gehäuse, das durch eine zylindrische Buchse, welche um das Bohrrohr und koaxial zu diesem angeordnet ist und deren Innenflache eine untere Stufe mit einem grosseren Durchmesser und eine obere Stufe mit einem kleineren Durchmesser besitzt, sowie auch durch die Wand des Bohrrohres und radiale Stirnflächen gebildet ist, und einen im Gehäuse angeordneten und nach oben federbelasteten Plunger aufweist, der eine untere Stufe mit einem grösseren Durchmesser und eine obere Stufe mit einem kleineren Durchmesser besitzt und im Gehäuse Kammern nut einem

JO veränderlichen Volumen bildet, die mit dem Rohr für die Druckluftzuführung durch die Öffnungen in radialen Stirnflachen des Gehäuses sowie über axxale Kanäle, die im Plunger vorgesehen sind, miteinander leitungsverbunden sind, wobei die an der Innenfläche der zylindrischen Buchse vorgesehene untere Stufe mit der Aussenflache der oberen Stufe des Plungers einen ringförmigen Raum mit einem veränderlichen Volumen bildet, der über Radialbohrungen der zylindrischen Buchse mit dem Ringra·-...; sur Abwärtsbewegung des

Plungers leitungsverbunden ist, während die Ringkammer von der zylindrischen Innenflache des Plungers und einer ringförmigen Rille gebildet ist, die in der Wand des Bohrrohres an seiner Aussenseite angeordnet ist, welche mit dem Bohrrohr Ieitungsverbunden iet und mit der Kammer mit einem veränderlichen Volumen oberhalb des Plungers bei dessen Abwärtsbewegung in Verbindung steht.

Jiine solche konstruktive Ausbildung des Airliftes ennögliclit es,daß dieDruckluf t aus der oberhalb des Plungers angeordneten Kammer mit einem veränderlichen Volumen über die Ringkammer und den ringförmigen Schiita in den Hohlraum des Bohrrohres automatisch bei einer bestimmten Tiefe der Absenkung des Airliftes in die Bohrung gelangen kann. In dem erfindungsgemassen Airlift ist der Plunger stufenförmig und zylinderförmig ausgeführt und bildet Kammern mit einem veränderlichen Volumen, von denen eine Kammer über eine Ringkammer und einen ringförmigen Schlitz mit dem Hohlraum des Bohrrohres leitungsverbunden ist. Dadurch, dass der ringförmige Raum mit einem veränderlichen VoIumen mit dem Ringraum leitungsverbunden ist, ist es möglich, den Plunger automatisch nach unten zu bewegen und die Druckluft aue der Kammer mit einem veränderlichen Volumen oberhalb des Plungers über eine Ringkammer in den Hohlraum des Bohrrohres gelangen zu lassen.

iiis ist vorteilhaft, dass an dem oberen Abschnitt der zylindrischen Innenwand des Plungers Radialbohrungen und eine mit diesen an der Innenseite leitungsverbundene ringförmige Rille vorgesehen sind, um die oberhalb des Plungers angeordnete Kammer mit einem veränderlichen Volumen mit der Ringkammer zu verbinden, wobei in der ringförmigen Rille ein elastischer Ring untergebracht ist, derifiadialbohrungen in der unteren Stellung des Plungers überdeckt.

Bei einer solchen Verbindung wird die Zuführung der Druckluft aus der Kammer mit einem veränderlichen Volumen, die oberhalb des Plungers angeordnet ist, über

fiadialbohrungen der zylindrischen Innenwand des Plungers ■und die mit diesen leitungsverbundene ringförmige Kille und die fiiiagkammer in den Hohlraum dee Bohrrohres in der unteren ifin-ds te llung des Plungers verwirklicht.

Aufgrund i^Sin der ringförmigen Hille untergebrachte elastischen Rings kann die im Hohlraum der Bohrrohre befindlichen Flüssigkeit nicht über Radialbohrungen in die Kammer mit veränderlichem Volumen, die oberhalb des Plungers angeordnet ist, gelangen, wodurch

die "Kammern mit veränderlichem Volumen und der Hohlraum des Rohres für die Druckluftzuführung mit Bodenbe χ .mengungen nicht verstopft werden.

Es ist von Vorteil, an dem oberen Abschnitt der zylindrischen Aussenwand des Plungers eine ringförmige Hille voraueehen, in der eine ringförmige Schlitzfeder untergebracht ist, die mit der unteren Stufe der Innenfläche der zylindrischen Buchse in der unteren Stellung dea Plungers zur Befestigung desselben zusammenwirkt.

Die Feder, die ringförmig aus einem elastischen V/erkstoff ausgebildet ist, ist spreizbar, d.h. sie kann ihren Durchmesser be χ der Unterbringung in der unteren Stufe der zylindrischen Buchse vergrössern.

Eine solche Ausbildung gewährleistet die Befestigung des Plungers in seiner unteren Stellung, damit während des Betriebes des Airliftes die Pulsation der Druckluft, die von dem Verdichter zugeführt wird, und die Pulsation der Flüssigkeit in dem Ringraum die axiale Bewegung des Airlif-

kann
tea nicht beeinflussen/, und damit dadurch eine stabile Druckluftzuführung in den Hohlraum des Bohrrohres gewährleistet wird·

Auf dieae Weise gewährleistet der erfindungsgemäss ausgeführte Airlift eine Verminderung des für das Bohren notwendigen Energieaufwandes sowie auch eine Erhöhung der Bohrgeschwindigkeit durch eine Verminderung der für die Ein- und Ausbauarbeiten erforderlichen Zeit»

Die genannten Besonderheiten und andere Vorteile der Erfindung werden anhand .der nachstehenden Beschreibung _von konkreten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung unter Bezug auf Zeichnungen naher erläutert. Eb zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgeraäseen Airliftes imTeillängsschnitt}

Fi^· 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Rohr für die Druckluftzuführung um das Bohrrohr und koaxial zu diesem angeordnet ist;
Fig. 3 das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2, bis

■ ·

zur Symmetrieachse wahrend des Betriebes.

Der Airlift ist zur Druckluftzuführung in ein Bohrrohr 1 (Fig. 1) über ein Rohr 2 aus einer Quelle (in der Fig. nicht wiedergegeben) bestimmt, Der erfindungsgeinässe Airlift enthalt eine Ringkammer 5, die um ein Bohrrohr 1 gebildet und mit dem Bohrrohr 1 Ieitungsverbunden ist} sie ist auch über ein Rückschlagventil 4 mit dem Rohr 2 für die Druckluftzuführung Ieitungsverbunden. Wie in Fig. i dargestellt, ist das Rohr 2 parallel zu dem Bohrrohr 1 angeordnet und mit diesem mittels Schellen 5 verbunden, die quer zu der Längsachse 6 des Bohrrohres 1 angeordnet sind·

Das Rückschlagventil 4 weist ein Gehäuse 7 auf, das von einer zylindrischen Buchse 8, die um das Bohrrohr 1 2$ und koaxial zu diesem angeordnet ist, sowie auch von der Wand des Bohrrohres 1 und radialen Stirnflächen 9 gebildet ist.

Die radialen Stirnflächen 9 sind am Bohrrohr 1 starr befestigt; im vorliegenden Fall sind sie einstückig mit diesem ausgeführt, wie dies in Fig. 1 wiedergegeben ist.

Die Innenfläche der zylindrischen Buchse 8 besitzt eine untere Stule 10 mit einem grösseren Durchmesser und eine obere Stufe Il mit einem kleineren Durchmesser.

Das Ruckschlagventil 4 weist einen im Gehäuse 7 angeordneten Plunger 12 auf. Dabei hat die Innenwand 12a des Plungers 12, die an die ή nasenflache des Bohrrohres 1 anechliosst, eine grössere Lahtje als die Aussenwand 12b,

die an die Innenfläche der zylindrischen Buchse 8 anschließet, weil in der oberen Stellung dee Plunger« 12 die Stirnfläche der Innenwand 12a gegen die obere radiale Stirnfläche 9 des Gehäuses 7 abgestützt iet.

Dies ist zu einer zuverlässigen Befestigung des Plungers 12 in seiner oberen Stellung vorgesehen. Der Plunger 12 meist eine untere Stufe 13 mit einem grösseren Durchmesser und eine obere Stufe 14· mit einem kleineren Durchmesser auf.

Der Plunger 12 ist auch an der Achse 6 des Bohrrohres 1 angeordnet.

Im Gehäuse 7 ist unterhalb dee Plungers 12 eine Feder 15 angeordnet, die zu einer Federbelastung des Plungers 12~jnach oßen bestimmt ist. Der Gang der Feder 15 wird durch eine zylindrische Buchse 15a begrenzt, die koaxial zum. Bohrrohr 1 angeordnet ist und an die Innenfläche der unteren Stufe 10 der Buchse 8 anschliesst.

Der Plunger 12 bildet im Gehäuse 7 eine Kammer 16 mit einem veränderlichen Volumen, die oberhalb des Plungers 12 angeordnet ist, sowie auch eine Kammer 17 mit einem veränderlichen Volumen, die unterhalb des Plungers 12 angeordnet ist.

Die Kammern 16, 17 sind mit dem Rohr über öffnungen 18, 19 leitungsverbunden, die in den radialen Stirnflächen des Gehäuses 7 vorgesehen sind.

In den radialen Stirnflächen 9 sind radiale Rillen (in j Fig. nicht wiedergegeben) vorgesehen, in welche die Enden der Rohrteile 2 hineingehen und an welchen sie an gesehene isst sind.

Die Kammern 16, 1? Bind über Axialkanäle 20, die im Plunger 12 vorgesehen sind, miteinander Ieitungsverbunden.

ϋίΒ sind mehrere Axialkanale 20 vorgesehen und sie sind über den Umfang und entlang der Achse 6 dee Bohrrohres 1 gleichmässig verteilt ausgebildet.

Die untere Stufe 10 der Innenflache der zylindrischen Buchse 8 bildet mit der Aussenfläche des Plungers 12 einen ringförmigen Raum 21 mit einem veränderlichen

Volumen, das eich bei der Abwärtsbewegung dee Plungers vergrössert.

In der zylindrischen Buchse 8 Bind Radialbohrungen 22 gleichmässig über deren Wand verteilt vorgesehen.

Der ringförmige Kaum 21 ist über Radialbohrungen 22 mit dem Ringraum Ieitungeverbunden, um aus diesem die Flüssigkeit in den ringförmigen Raum 21 zuzuführen, und auf die Stirnflache der unteren Stufe 13 des Plungers 12 einzuwirken und dadurch eine Abwärtsbewegung des Plungers 12 hervorzurufen.

Durch eine solche Gestaltung des Rückschlagventils findet ein automatisches Auslösen des Rückschlagventils in einer bestimmten Tiefe statt.

In der Wand des Bohrrohres 1 let auf seiner Auesenseile eine ringförmige Rille 23 vorgesehen, die zusammen mit der zylindrischen Innenfläche des Plungers 12 eine Ringkaramer 3 bildet, die über einen ringförmigen Schlitz 24 der Wandung des Rohres 1 mit dem Hohlraum dieses Rohres 1 Ieitungsverbunden ist.

An dem oberen Abschnitt der zylindrischen Innenwand 12a dee Plungers 12 sind Radialbohrungen 25 und eine mit diesen leitungsverbundene ringförmige Rille 26 vorgesehen, die ebenfalls an der zylindrischen Innenwand des Plungers 12 ausgebildet ist.

Die Radialbohrungen 25 und die Rille 26 sollen die oberhalb des Plungers 12 angeordnete Kammer 16 mit einem veränderlichen Volumen mit der Ringkammer 3 Ieitungsverbinden, um den Durchgang der Druckluft in der unteren Stellung des Plungers 12 zu ermöglichen.

Die Rille 23 ißt, wie oben dargelegt_r mit dem Hohlraum des Bohrrohres 1 über einen ringförmigen Schlitz 24 Ie itun&sverbunden, der in der Wandung des Bohrrohres 1 vorgesehen ist. Die Kanten dee ringförmigen Schlitzes 24 sind unter einem Winkel zu der Achse des Bohr-

-^ rohTiS 1 angeordnet, um den Druckluftstrom nach oben zu leiten.

Die ringförmige Kille 23 ist oei eier Abwärtsbewegung des Plungers 12 nut der Kammer mit einem veränderlichen Yolumen leitungeverbunden, um einen Durchgang der Druckluft aus dem Rohr 2 in das Bohrrohr 1 zu ermöglichen.

In der ringförmigen Rille 26 ißt ein elastischer Ring 2? angeordnet, der ein Eindringen der Flüssigkeit aus dem Hohlraum des Bohrrohres 1 in die oberhalb dee Plungers 12 untergebrachte Kammer verhindern SOlI₁ wenn das nachfolgende Bohrrohr 1 mit dem Airlift an die bereits im Bohrloch stehenden angeschlossen wird·

An dem oberen Abschnitt der zylindrischen Aussendend 12b des Plungers 12 ist eine ringförmige Rille 28 vorgesehen·

In der Rille 28 ist eine ringförmige Schlitzfeder 29 untergebracht, die mit der unteren Stufe 10 der Innenfläche der zylindrischen Buchse in der unteren Stellung des Plungers 12 zur Befestigung desselben zusammenwirkt.

Dadurch wird eine zuverlässige Befestigung des Plungers 12 gesichert, die erforderlich ist, um zu verhindern, dass beim Betrieb des Airliftes die Pulsation

der

der Druckluft, die von einem Verdichter (in'Pig. nicht wiedergegeben) zugeführt wird, und die Pulsation der aus dem Ringraum zuzuführenden Flüssigkeit dem Plunger 12 mitgeteilt und dadurch eine zuverlässige Verbindung der oberhalb des Plungeös 12 angeordneten Kammer 16 mit einem veränderlichen Volumen mit der Ringkainmer 3 und eine zuverlässige Verbindung des ringsförmigen Schlitzes 24 mit dem Hohlraum des Bohrrohres 1 unterbrochen werden.

An der Aussendend 12a ist im Plunger 12 oberhalb der ringförmigen Rille 28, in der eine ringförmige Schlitzfeder 29 untergebracht ist, eine Rille (in^eFig. nicht wiedergegeben) vorgesehen, in der ein Dichtungsring 30 angeordnet ist»

Der Ring 30 wirkt mit der oberen Stufe 11 der Innenfläche der Buchse 8 zusammen und dichiet auf diese Weise die oberhalb des Plungers 12 angeordnete Kammer mit einem

veränderlichen Volumen von der ringförmigen Raum 21 ab.

Der ringförmige Raum 21 ist über Radialbohrungen 22 mit dem Ringraum leitungsverbunden.

ii!ine solche Anordnung des Dichtungsringes J>0 verhindert das Ifiindringen der Druckluft aus der Kammer 16 mit einem veränderlichen Volumen, die oberhalb dee Plungers 12 angeordnet iet, durch einen Spalt (in/Fig. nicht wiedergegeben) zwischen der Aussenwand 12a des Plungers 12 und der oberen Stufe 11 der Innenfläche der Buchse 8 in den Ringraum sowie das Bindringen der im Ringraum befindlichen Flüssigkeit in die oberhalb des Plungers 12 angeordnete Kammer 16 mit einem veränderlichen Volumen im Falle, ciaß dem Airlift keine Druckluft zugeführt wird.

Das kann, z.B. beim Anschluss eines nachfolgenden Bohrrohres passieren.

In der unteren Stufe 13 des Plungers 12 ist auch eine ringförmige Rille (in Fig. nicht wiedergegeben) vorgesehen, in der ein Dichtungsring 31 untergebracht ist.

Mittels des Dichtungsringes 31 wird die oberhalb des Plungerb 12 angeordnete Kammer 17 mit einem veränderlichen Volumen beim Zusammenwirken der unteren Stufe 13 des Plungers 12 mit der unteren Stufe 1O der Innenfläche der Buchse abgedichtet.

.eine solche Anordnung des Ringes 31 verhindert das Jäindringen der Druckluft aus der Kammer Λ7 mit einem veränderlichen Volumen, die unterhalb des Plungers 12 angeordnet ist^aiircn einen Spalt (in Fig. nicht wiedergegeben) zwischen der unteren Stufe 13 des Plungers 12 und der unteren Stufe 10 der Innenfläche der Buchse 8 in den Ringraum wahrend des BetriebeB des Airliftes eowie das Eindringen der im Rin^-raum befindlichen Flüssigkeit in die unterhalb de& Plungers 12 angeordnete Kammer 17 mit einem veränderlichen Volumen im Falle, daß dem Airlift keine Druckluft zugefuhi-t wird. Das kann z.B. passieren, wenn das

nächstfolgende Bohrrohr angeschlossen wird·

•^ Die Innenwand 12a des Plungers 12 ist mit Dichtungsringen 32 versehen. Mittels der Ringe 32 werden Kammern 16, 17 mit einem veränderlichen Volumen, welche oberhalb

und unterhalb des Plungers 12 angeordnet sind, von der ringförmigen Kammer 3 ¹JQd dem Hohlraum dee Bohrrohres i abgedichtet·

Durch eine solche Anordnung der Dichtungeringe 32 vfird das Bindringen der Druckluft aus den Kammern 16, 17 mit einem veränderlichen Volumen durch den Spalt zwischen der Innenwand 12 dee Plungers 12 und der Wandung des ßohr-

dem
rohr es 4 in die Ringkammer 3 In/Falle verhindert ,bei dan dor Airlift die Tiefe nicht erreicht hat, in der er ausgelöst wird·

Auf diese Weise wird die gesamte Druckluft, die vom Verdichter gefördert wird, dem unteren im Betrieb stehenden Airlift ohne Verluste zugeführt.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Airliftee, bei der ein Hohr 2a fur die Druckluftzufuhrung in das Bohrrohr 4. koaxial zu diesem Rohr 4. angeordnet ist und dieses umgibt.

Die Ringkaramer 3 ist,wie bei der oben dargelegten Ausführungsform_; um das Bohrrohr 1 aasgebildet und über ein RÜckschlagventil 4a mit dem Rohr 2a leitungsverbunden·

Das Rückschlagventil 4a weist ein Gehäuse 7a auf, das von einer zylindrischen Buchse 8a, welche um das Bohrrohr und koaxial zu diesem angeordnet ist, der Wand des Bohrrohres 1 und den radialen Stirnflächen 9a gebildet ist, die mit dem Bohrrohr 1 einstückig ausgebildet sind.

Die Innenfläche der z3^rlindrischen Buchse 8a weist eine untere Stufe iOa mit einem grösseren Durchmesser und eine obere Stufe lla Mt einem kleineren Durchmesser auf.

Das Rückschlagventil 4a besitzt ein an der Achse 6 im Gehäuse 7a angeordneten Plunger 12c. Die Innenwand (in der nicht wiedergegeben) dee Plungers 12c, die an die

Aussenflache des Bohrrohres d anschliesst, hat eine grösse-

•1 der

re Lange als die Aussenwand (in/Fig. nicht wiedergegeben) des Plungers 12c, die an die Innenfläche der zylindrischen Buchse 8a anschliesst.

Der Plunger 12c besitzt eine untere Stufe 13a nut einem grösseren Durchmesser und eine obere Stufe 14a mit einem kleineren Durchmesser^

Im Gehäuse 7a ist unterhalb des Plungers .13Sjf Feder 4.5a zur Fe derbe las tun g des Plungers 12c/nach oben vorgesehen, deren Gang wie bei der vorhergehenden Ausführungsform durch die zylindrische Buchse (in der Fig.

nicht wiedergegeben) begrenzt wird· Der Plunger 12c bildet im Gehäuse 7a eine Kammer 16 mit einem veränderlichen Volumen, die oberhalb des Plungers 12c angeordnet ist, sowie eine Kammer 17a mit einem veränderlichen Volumen, die unterhalb des Plunders 12c angeordnet ist. 'Ähnlich wie bei der vorhergehenden Ausführungeform sind die Kammern 16a, 17a mit dem Rohr 2a sowie auch über Axialkanäle 20a, die im Plunger 12c vorgesehen und über den Umfang und entlang der Achse 6 des Bohrrohres 4. gleichm'äseig verteilt angeordnet sind, miteinander leitungsverbunden·

£5 Die untere Stufe <LOa der Innenfläche der zylindrischen

Buchse 8a bildet mit der Aussenfläche des Plungers 12c einen ringförmigen Raum 21a mit einem veränderlichen Volumen, das sich bei der Abwärtsbewegung des Plungers 12c vergrössert*

.in der zylindrischen Buchse $a sind Radialbohrungen

22 vorgesehen, wodurch der ringförmige Raum 21a mit

dem Ringraum leitungsverbunden ist.

In der Wandung des Bohrrohres 4. iBt an seiner Aussenseite eine ringförmige Rille 23 ausgebildet, die zusammen mit der Innenfläche des Plungers 12c eine Ringkammer 3 bildet und die über einen ringförmigen Schlitz 24 der Wand des Rohres 1 mit uera Hohlraum dieses Rohres 4. leitungsverbunden ist*

An dem oberen Abschnitt der zylindrischen Wand des Plunders 12c sind Radialbohrungen 25a sowie eine mit diesen Ieitungeverbundene ringförmige Rille 2ba vorgesehen , die zum Verbinden der Kammer 16a mit der Ringkammer 3 dienen·

In der ringförmigen Rille 26a ist ein elastischer

dio
Ring 27a untergebracht, der/Radialbohrungen 25a in der unteren Stellung des Plungers 12c überdeckt.

- 15 -

Am oberen Abschnitt der zylindrischen Aussenwand des Plungers 12c iet eine ringförmige Rille 28a angeordnet, in der eine ringförmige Schlitzfeder 29a untergebracht ist·

Ebenso wie bei der vorhergehenden Ausfuhrungsform sind Dichtungsringe JOa, 51a, 32a vorgesehen.

Der gemäße der vorliegenden Erfindung auegeführte und in Fig. 1 dargestellte Airlift hat folgende Wirkungsweise*

Sine Bohjriohrkolonne 1 mit einem Airlift wird in einer vorher niedergebrachten Bohrung unmittelbar oberhalb des Bohrwerkzeuges (in/Fig. nicht wiedergegeben) aufgestellt·

Nachdem eine Tiefe von etwa 20 Meter erreicht worden ist, fangt der hydrostatische Druck der Flüssigkeit im Ringraum an, über Radialbohrungen 22 auf die Stirnfläche der unteren Stufe 15 des Plungers 12 einzuwirken.

Unter der Einwirkung dieser Kraft wird eine Abwärtsbewegung des Plungers 12 eingeleitet, weil die Kraft der unterhalb des Plungers 12 untergebrachten Feder 15 derart gewählt ist, dass sie kleiner als die Kraft des hydrostatischen Druckes ist, die auf den Plunger 12 in einer Tiefe von etwa 20 Meter einwirkt.

Indem sich der Plunger 12 unter der Einwirkung des hydrostatischen Druckes immer tiefer bewegt, verbindet er die oberhalb angeordneten Kammer 16 und folglich auch den Hohlraum des Rohres 2 für die Druckluftzuführung mit der Ringkammer 5 uncl weiter über den ringförmigen Schlitz 24 mit dem Hohlraum dee Bohrrohres 4.

Anschliessend wird die Luftzuführung mittels eines

der
Verdichters (in/Fig. nicht wiedergegeben) eingeschaltet und das Bohren wird aufgenommen.

Nachdem eine Tiefe von 40 Meter erreicht worden ist, wird an die Bohrrohrkolonoe ein nachfolgendes Bohrrohr ά. mit einem Airlift angeschlossen und das Bohren eines Bohrloches wird fortgesetzt.

In dieser Zeit wird das untere Bohrrohr mit dem Airlift betrieben, weil eich der Airlift des oberen Bohr-

in der rohrea in der Zone befindet, / der hydrostatische Druck im Ringraum nicht ausreicht, um den Plunger 12 in die untere Endstellung zu bewegen.

Aus diesem Grunde ist die Kammer 16, die oberhalb des Plungers angeordnet ist, und folglich der Hohlraum des Rohres 2 für die Luftzuführung mit der Ringkammer nicht leitungsverbunden, und die Druckluft wird in den Itinenraum der Bohrrohre nicht zugeführt·

Auf diese Weise geht die Luft durch die Axialkanäle 20 des Plungers 12 hindurch/gelangt weiter in den

Hohlraum des unteren Teils des Rohres 2 und aus diesem in die unterhalb dee Plungers 12 angeordnete Kammer 17

im von oben her ersten Bohrrohr mit Airlift; da in

dieser Tiefe durch den hydrostatischen Druck der Plunger 12 des nachfolgenden Bohrrohres mit. Air lift in die

untere Endstellung bewegt wurde, ist die oberhalb des Plungers 12 angeordnete Kammer 16 mit der Ringkammer 3 und über diese mit dem ringförmigen Schlitz und dem Hohlraum des Bohrrohres 1 leitungsverbunden·

Dadurch wird die im Bohrrohr 1 in dieser Tiefe befindliche Flüssigkeit belüftet und durch die Differenz zwischen den spezifischen Gewichten der Flüssigkeiten im Ringraum und im Bohrrohr 1 über das Rohr 1 gehoben und in ein Absetzbecken (in Fig· nicht wiedergegeben) abgeführt.

Nachdem eine Tiefe von 20 Meter erreicht worden ist, fangt der hydrostatische Druck im Ring/Taum an, über Radialbohrungen 22 der ringförmigen Buchse 8 auf die Stirnfläche der unteren Stufe 15 des Plungers 12 mit einer Kraft einzuwirken, die die Kraft der unterhalb des Plungers 12 angeordneten Feder 15 übersteigt, und der Plunger beginnt eine Abwärtsbewegung, wodurch die oberhalb des Plungers 12 angeordnete Kammer 16 mit der flingkammer 5 leitungsverbunden wird.

Nachdem das geschehen ist, gelangt die Luft in den Hohlraum des Bohrrohres 1, und der obere Airlift nimmt seine Ar bei it auf.

Das erste Bohrrohr mit Airlift befindet sich in

diesem Zeit in einer Tiefe von 40 Metern; das bedeutet, dass der hydrostatische Druck in der Ringkammer 5 vier at beträgt, und dass die Druckluft einen Gegendruck von 2 at, der in der Zone des nächsten Airliftes wirkt,leichter überwinden kann als einen Gegendruck von 4 at,

der in der Zone des ersten Airliftes wirkt. Aus diesem Grunde hört der erste Airlift auf zu arbeiten, weil die Druckluft diesen Airlift nicht erreichen kann.

Auf diese'TSeise wird das Bohren eines Bohrloches bei der Aufstellung der nachfolgenden Bohrrohre mit einem Airlift nach je etwa 20 Meiein durchgeführt, wobei der vorhergehende Airlift durch den nächsten abgeschaltet

diese
wird, wenn / sich jeweils in einer. Tiefe von 40 und 20 Metern befinden.

A^lich wird der Airlift betrieben, der in Fig. 2 und Fig. J dargestellt iet.

JKb wurden einige Versuchsmuster von Bohrrohren mit Airliften gemäße der vorliegenden Erfindung hergestellt und erfolgreich erprobt.

Die Versuchsmuster haben eich als betriebssicher

erwiesen; sie traten exakt in erforderlicher Tiefe, d.h.* in der Tiefe einer besonders wirksamen Arbeit, in Tätigkeit.

Der erfindungsgemässe Airlift ist bedienungsann und erfordert verhaltnismässig geringe Selatkosten·

Claims

.».·»· ·-■ -:" '-"-' 3301006 PATENTANWÄLTE ZELLENTI N ZWEIBRÜCKENSTR, 15 8QOO MÜNCHEN 2 Turkmenskij nautschno-issledowatelskij 20. Januar 198 3 geologo-raswedotschnyj institut Aschchabad / Sowjetunion Ke/K P 91 821 AIRLIFT PATENTANSPRÜCHE:

1. Airlift, mit eine Ringkarniner O), die um ein Bohrrohr (1) gebildet und mit dem Innenraum desselben sowie über ein Rückschlagventil (4) mit einem Rohr (2) für die Drucklui¹ tzuführung Ieitungsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (4) ein Gehäuse (7)» das durch eine zylindrische Buchse (8), welche um das Bohrrohr (1) und koaxial zu diesem angeordnet ist und deren Innenfläche eine untere Stufe mit grb'sserem Durchmesser und eine obere Stufe mit kleinerem Durchmesser besitzt, sowie auch durch die Wandung des Bohrrohres (1) und radiale Stirnflächen (8), gebildet ist, und einen im Gehäuse (7) angeordneten und nach oben federbelasteteη Plunger (12) aufweist, der eine untere Stufe (13) mit einem gröseeren Durchmesser und eine obere Stufe (14·) mit einem kleineren Durchmesser besitzt und im Gehäuse (7) Kammern (16, 17) mit einem veränderlichen Volumen bildet, die mit dem Rohr (2) für die Druckluftzuführung durch öffnungen (18, 19) in radialen Stirnflächen

(9) des Gehäuses (7) sowie über axiale Kanäle 20, die im Plunger (12) vorgesehen sind, miteinander leifcungüverbunden sind, wobei die an der innenfläche der zylindrischen Buchse (8) vorgesehene uatere Stufe (10) mit der Aussenf lache der oberen iJtui'e (IA) dee Plungers (12)

einen ringförmigen Raum (21) mit einem veränderlichen Volumen bildet, der über Radialbohrungen (22) der zylindrischen Buchse (8) mit dem Ringraum zur Abwärtsbewegung des Plungers (12) leitungsverbunden ist, wahrend die Ringkammer (2) von der zylindrischen Innenfläche des Plungers (12) und einer ringförmigen Kille (23) gebildet ist, die in der Wandung des ßohrrohres (1) auf dessen Aussenseite angeordnet ist, welche mit dem Bohrrohr (1) leitungsverbunden ist und mit der Kammer (16) mit einem veranderliehen Volumen oberhalb des Plungers (l2) bei dessen Abwärtsbewegung in Verbindung steht.

2. Airlift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem oberen Abschnitt der zylinarischen Innenwand (12a) des Plungers (12) Radialbohrungen (25) und eine mit diesen an der Innenseite leitungsverbundene ringförmige Rille (26) vorgesehen sind, um die oberhalb des Plungers (12) angeordnete Kammer (16) mit einem veränderlichen Volumen mit der Ringkammer (J) zu verbinden, wobei in der ringförmigen Rille (26) ein elastischer Ring (27) untergebracht ist, deri^adialbohrungen (25) in der unteren Stellung des Plungers (12) überdeckt.

3· Airlift nach Anspruch 1, dadurch eekeanzeichnet, dass an dem oberen Abschnitt der zylindrischen Aussenwand (l2b) des Plungers (12) eine ringförmige Rille (28) vorgesehen ist, in der eine ringförmige Schlitzfeder (29) untergebracht ist, die mit der unteren Stufe (lO) der Innenfläche der zylindrischen Buchse (6) in der unteren Stellung des Plunoers (12) zur Befestigung desselben zusammenwirkt.