DE3327739C2

DE3327739C2 - Einrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern

Info

Publication number: DE3327739C2
Application number: DE3327739A
Authority: DE
Inventors: George I. Anaheim Calif. Boyadjieff
Original assignee: Varco International Inc
Current assignee: Varco IP Inc
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1983-08-01
Publication date: 1986-07-03
Also published as: GB2152107B; FR2531479A1; GB2152107A; FR2565289A1; GB2124680B; JPS5944487A; FR2565288B1; GB8501643D0; NO157630C; GB2152108A; GB2152106B; FR2565287A1; JPS6245392B2; DE3347972C2; GB8320648D0; FR2565289B1; DE3347970C2; US4449596A; DE3327739A1; NO832774L

Abstract

Die Tiefbohrvorrichtung hat eine obere Bohrantriebsvorrichtung (20) mit einem durch einen Motor angetriebenen Schaft, der an dem oberen Ende eines Bohrgestängestranges (13) befestigbar ist, um diesen bei einem Bohrvorgang anzutreiben, mit einem Drehmomentschlüssel, der durch die obere Antriebsvorrichtung gehalten und mit dieser auf- und abbewegbar ist und dazu dient, eine Schraubverbindung zwischen dem Bohrgestängestrang und dem Schaft zu lösen, und mit einem Hebezeug, das an der oberen Antriebsvorrichtung aufgehängt ist und dazu dient, einen Abschnitt des Bohrgestänges (13) unterhalb des Drehmomentschlüssels zu erfassen und aufzuhängen. Der Drehmomentschlüssel und das Hebezeug werden vorzugsweise an einer Drehung mit dem drehbaren Element gehindert, welches den Bohrgestängestrang antreibt, sie sind aber vertikal relativ zu dem drehbaren Element und relativ zueinander bewegbar, um die Vorrichtung in verschiedene unterschiedliche Betriebszustände zu versetzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei solchen bekannten Bohreinrichtungen (US-PS

39 15 244; The Oil and Gas Journal, 3. Dezember 1979, Seite 18; World Oil, April 1979, Seite 257) läuft das Hebezeug beim Bohren mit dem Abtriebselement und dem Bohrgestänge um. Das ist nachteilig, weil sich Unwuchtprobleme und eine Gefährdung des Bedienungspersonals und der Bohreinrichtung selbst ergeben können und weil das umlaufende Hebezeug im Betrieb für das Bedienungspersonal nicht ohne weiteres zugänglich ist.

Es sind weitere ähnliche Bohreinrichtungen dieser Art bekannt, bei denen aber das Hebezeug (US-PS 31 26 063) bzw. der Drehmomentschlüssel (US-PS 34 04 741) nicht an der Antriebsvorrichtung aufgehängt ist, wober in letzterem FaIt das Hebezeug zwar an der Antriebsvorrichtung angebracht ist, in einigen Betriebszuständen dieses Hebezeug jedoch entfernt und statt dessen eine Zusammenschraubvorrichtung mic der Antriebsvorrichtung verbunden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohreinrichtung der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß Unwuchtprobleme und eine Gefährdung des Bedienungspersonals durch das Hebezeug beim normalen Bohrbetrieb nicht auftreten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei der Bohreinrichtung nach der Erfindung ist das Hebezeug beim normalen Bohrbetrieb drehfrei gehalten, dreht sich also nicht mit dem Abtriebselement der Antriebsvorrichtung mit. Unwuchtprobleme und eine Gefährdung für das Bedienungspersonal aufgrund des Hebezeugs sind dadurch beim normalen Bohrbetrieb beseitigt Außerdem kann bei der Bohreinrichtung nach der Erfindung das nichtumlaufende Hebezeug ständig so ausgerichtet werden, daß es für das Bedienungspersonal leicht zugänglich ist

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Ge°enstsnd der Unteränsⁿrüche.

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

F i g. 1 eine bohreinrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil von F i g. 1 zeigt,

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

Fig.4 einen Teil von Fig. 2 bei zurückgezogenem Hebezeug,

F i g. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 in F i g. 2, F i g. 6 einen Längsschnitt nach der Linie 6-6 in F i g. 5.

F i g. 7—9 Querschnitte nach den Linien 7-7, 8-8 bzw. 9-9 in F ig. 3, die

Fig. 10—12 vergrößerte Längsschnitte nach der Linie 10-10 in F i g. 2, die die Einrichtung in drei verschiedenen Zuständen zeigen, die

Fig. 13A—13E verschiedene Schritte während des Hinzufügens eines Gestängeabschnittes zu dem Bohrgestängestrang und die

Fig. I4A—14C mehrere Schritte während des Entfernens eines Gestängeabschnittes von dem Bohrgestänge.

Die Bohreinrichtung 10 in F i g. 1 hat einen Bohrturm 11, der sich von einem Bohrturmboden 12 nach oben erstreckt und ein rohrförmiges Bohrgestänge 13 aufweist, welches aus einer Reihe von Rohrabschnitten gebildet ist, die durch Schraubverbindungen 17 miteinander verbunden sind, und sich längs einer vertikalen Achse 14 nach unten ersiieckt und einen Bohrmeißel 15 zum Bohren eines Bohrloches 16 trägt. Eine Fangschale 18, die in dem Bohrturmboder. 12 befestigt ist, hat konisch nach unten verjüngende Flächen, die mit konischen Flächen von Fangkeilen 19 in Berührung bringbar sind, um das Bohrgestänge zu tragen, während ein Rohrabschnitt zu dem Gestänge hinzugefügt oder von diesem entfernt wird. Das Bohrgestänge 13 wird während des Bohrens durch eine Antriebsvorrichtung 20 gedreht, die an dem Haken 26 einer Hebevorrichtung 21 aufgehängt ist. welche einen beweglichen Flaschenzugblock 22 enthält« der relativ zu einem Kronenblock 23 durch ein Seil 24. das to durch eine Winde 25 gezogen wird, vertikal bewegbar ist. Die Vorrichtung 20 trägt an ihrer Unterseite eine Rohrhandhabungsvorrichtung 27 zum Herstellen und Lösen der Schraubverbindungen in dem Bohrgestänge

13 und zum Bewegen von Bohrrohrabschnitten zwisehen aktiven und inaktiven Positionen.

Die Antriebsvorrichtung 20, die Rohrhandhabungsvorrichtung 27 und diesen zugeordnete Teile sind längs der Vertikalen Achse 14 an zwei in gegenseitigem Abstand angeordneten, parallelen, vertikalen Schienen 28 bewegbar, dip sich parallel zu der Achse 14 erstrecken, vorzugsweise einen I-förmigen Quers-vSiiitt haben und sich von dem oberen Ende des Bohnurrns ί 1 zu unteren Enden 29 über dem Bohrturmboden 12 erstrecken. Die Antriebsvorrichtung 20 weist einen herkömmlichen Spülkopf 31 auf, der mit dem oberen Ende einer Antriebseinheit 30 verbunden und mit einem Tragbügel 32 an dem Haken 26 aufgehängt ist. welcher seinerseits an dem beweglichen Flaschenzugblock 22 aufgehängt ist Spülflüssigkeit fließt über einen Krümmer 33 in den Spülkopf 31 und abwärts durch einen rohrförmigen Schaft 34 des Spülkopfes, der mittels Lagern 36 gehaltert ist, so daß er relativ zu dem nicht drehbaren Spülkopfkörper 35 drehbar und an diesem abgestützt ist. Die Antriebseinheit 30 enthält einen Wagen 37. der durch die Schienen 28 zur Vertikalbewegung längs der Achse

14 geführt wird und zwei vertikale Gebilde 3β (F i g. 5) mit U-iörmigem Querschnitt aufweist, die teilweise um die Schienen 28 angeordnet sind und Rollen 39 an ihren oberen und unteren Enden tragen, mit denen sie die Schienen berühren, um an diesen entlang zu rollen und eine Bewegung des Wagens 37 in jeder Richtung, mit Ausnahme der vertikalen Richtung, zu verhindern. Die Gebilde 38 sind durch Teile 40 starr miteinander verbunden.

Die Antriebseinheit 30 hat ein Gehäuse 41. das während des Bohrens an dem Wagen starr befestigt ist. und ein kurzes rohrförmiges Übergangsstück 42 (Fig. 2), das durch Lager 43 drehbar gelagert ist, so daß es relativ zu dem Gehäuse 41 um die Achse 14 drehbar ist. Diese

so Lager dienen auch als Axiallager, die das Gehäuse 41 an einer Vertikalbewegung relativ zu dem Übergangsstück 42 hindern und das Gehäuse 41 und einen darin enthaltenen Motor 44 an dem Übergangsstück abstützen. Der Motor kann ein elektrisch gespeister Motor sein und das Übergangsstück 42 über Untersetzungsgetriebe und um die Achse 14 .vlativ zu dem Gehäuse 41 in jeder Richtung in Drehung versetzen, und zwar unter der Steuerung einer Bedienungsperson über eine Fernsteuerkonsole 45 (Fig. 1), die mit dem Motor 44 über eine Leitung 245 verbunuen ist, und eine biegsame Serviceschleife 46, die elektrische Kabel und Hydraulikleitungen enthält, welche zu der vertikal beweglichen Antriebseinheit führen. Ein Ende 246 der Schleife 46 ist mit dem Bohrturm vertikal in der Mitte zwischen dem Bohr-

f>5 tunnboden und dem oberen Ende des Bohrturms Verbunden, damit elektrische und hydraulische Verbindungen mit der Antriebseinheit in allen Positionen derselben hergestellt werden können. Das Gehäuse 41 ist an

einem Rahmen 47 starr befestigt, der mit dem Wagen 37 verbunden ist, so daß es eine Schwenkbewegung um eine vertikale Achse 52 /wischen den mit ausgezogenen Linien bzw. mit unterbrochenen Linien in F i g. 5 dargestellten Positionen durch einen Drehzapfen 48 an dem Wagen, der nach oben in ein Lager 49 in der Unterseite des Rahmens 47 vorsteht, und durch einen ausgerichteten zweiten Drehzapfen 50 ausführen kann, der von dem Rahmen nach oben vorsteht und in einer Büchse 51 an dem Wagen drehbar aufgenommen ist. Der Rahmen 47 kann in der mit ausgezogenen Linien dargestellten aktiven Position in F i g. 5 durch Schrauben 53 lösbar gehalten werden, die an dem Wagen befestigt sind und um eine vertikale Achse 54 zwischen der in Fi g. 5 gezeigten Verriegelungsposition, in der sie in einer Aussparung 253 in einem an dem Rahmen 47 befestigten Teil 55 aufgenommen sind, und einer seitlich verschwenkten, gelösten Position drehbar sind, wobei eine Mutter 56 auf der Schraube geg?" rla* Teil 5¹S schrniihhnr ist. um den Rahmen und die an diesem angebrachten Teile in deren in F i g. 5 gezeigter Position lösbar zu arretieren. Das obere Ende des Übergangsstückes 42 der Antriebseinheit 30 ist mit dem drehbaren Schaft 34 des Spülkopfes 31 verschraubt, um Spülflüssigkeit aus dem Spülkopf über das Übergangsstück 42 zu dem Bohrgestängestrang zu leiten.

Die Rohrhandhabungsvorrichtung 27 hat ein rohrförmiges Abtriebselement 57 (F i g. 2), das an der Stelle 58 mit dem Übergangsstück 42 verschraubt ist. so daß es durch diese antreibbar ist, und ein Außengewinde 59 hat (Fig.4). das mit dem Bohrgestänge 13 zum Antrieben desselben verbindbar ist. wobei die Spülflüssigkeit durch einen inneren Durchlaß 60 zu dem Bohrgestänge 13 fließt. Das Abtriebselement 57 hat einen oberen Hauptabschnitt 61 und einen unteren, relativ kurzen, auswechselbaren Abschnitt 62, der mit dem Abschnitt 61 durch ein Gewinde 63 verbunden ist (Fig. 12). das erwünschtermaßen einen größeren Durchmesser hat als das Gewinde 59 und die Gewinde der anderen Verbindungen in dem Bohrgestänge 13 und mit einem Drehmoment angezogen wird, das viel größer ist als das. mit dem das Gewinde 59 mit dem Bohrgestänge verbunden wird und die anderen Schraubverbindungen in dem Bohrgestänge hergestellt werden, so daß während der normalen Handhabung die Verbindungen an dem Gewinde 59 und zwischen einem oberen Abschnitt des Bohrrohres und dem übrigen Teil des Bohrgestänges gelöst werden können, ohne daß die Teile an der Stelle 63 gelöst werden. Die Abschnitte 62 und 61 haben äußere zylindrische Oberflächen 64 und 65 mit einem gemeinsamen Durohmesser, wobei eine ringförmige, nach oben weisende, geneigte Schulter 66 an einem zylindrischen Flansch 67 an dem Abschnitt 61 gebildet ist. Darunter hat der Abschnitt 61 einen Kranz von parallelen, axialen Keilzähnen68(Fig. 12).

Durch eine Verbindungsvorrichtung 70 (Fig. 11) ist an dem Gehäuse 41 ein Drehmomentschiüssel 69 befestigt, der einen oberen Abschnitt 71 hat (Fig. 7. 11). welcher einen Kranz von axialen, parallelen Keilzähnen

72 enthält, die vertikal in Eingriff mit den Keilzähnen 68 des Abtriebselements 57 bewegbar und aus diesem Eingriff herausbewegbar sind, und einen unteren Abschnitt

73 (Fig. 11), der um das obere Verbindungsende eines oberen Abschnitts des Bohrgestänges 13 angeordnet ist. um diesen lösbar einzuspannen. Der Abschnitt 73 des Drehmomentschlüssels 69 hat einen starren Körper, der aus zwei Abschnitten 74 und 75 besteht, die durch Stifte 76 und 77 lösbar miteinander Verbunden sind und gemeinsam einen Durchlaß 78 bilden, der das Bohrgestänge 13 aufnimmt, eine Backe 79. die Spannelemcnte 80 trägt, welche mit dem oberen Ende eines Bohrgestängeabschnitts in Berührung bringbar sind, und eine /weite > Backe 81. die Spannelemcnte 82 hat, welche mit der gegenüberliegenden Seite des Bohrgestänges in Berührung bringbar sind (F i g. 9). Ein Kolben 83 ist innerhalb einer Z\linderknmmer 85 in dem Abschnitt 75 zu der Achse 14 hin- und von derselben wegbewegbar und ist

ίο mit der Backe 81 durch Schrauben 86 verbunden, um die Backe 81 hydraulisch auf die Backe 79 zu und von derselben wegzubewegen, um das Bohrgestänge einzuspannen bzw. freizugeben. Die Spannelemente 80 und 82 haben Zähne, die ein Drehmoment auf das eingespannte Bohrgestänge 13 ausüben können. Der Abschnitt 73 wird um die Achse 14 relativ zu dem Abschnitt 71 durch Kolben-Zyiindervorrichtungen 87 (F i g. 7) gedreht, deren Zylinder 88 mit dem Körperabschnitt 75 durch Drehzapfen 89 verbunden sind, die eine geringfügige Relativschwenkbewegung um vertikale Achsen 90 gestatten, und deren Kolben Kolbenstangen 91 haben, die durch Stifte 92 mit ösen 93 mit dem Körperabschnitt 71 verbunden sind, um eine Relativschwenkbewegung zu gestatten. Eine Schutzvorrichtung 95 steht rechtwinkelig von dem Körperabschnitt 75 vor. Zwei konische Glockensegmente 96, die von dem Körper 74 des Drehmomentschlüssels 69 nach unten vorstehen (Fig. 10—12), bilden einen sich nach unten erweiternden inneren Trichter zum Zentrieren des

jo oberen Endes eines Bohrgestängeabschnitts, wenn dieser und der Drehmomentschlüssel relativ zueinander axial bewegt werden. Hydraulikö! wird den Zylindern 85 und 88 über die Serviceschleife 46 zugeführt, um den Drehmomentschiüssel zu betätigen und an dem Bohr-

ji rohr festzuspannen bzw. von diesem zu lösen, indem Steuerelemente an der entfernten Konsole 45 betätigt werden, und um das wahlweise Versorgen der Zylinder 88 mit Druckmittel zu gestatten, um den Abschnitt 73 des Drehmomentschlüssels um die Achse 14 relativ zu dem oberen Abschnitt 71 in der einen oder anderen Richtung zu drehen, damit die Verbindung an der Stelle 63 hergestellt oder gelöst wird.

Wenn die Spannelement des Drehmomentschlüssels 69 gelöst sind und das Bohrgestänge 13 in Drehung versetzt wird, kann der Drehmomentschiüssel 69 durch zwei austauschbare Verschleißteile 97 und 98 zentriert werden (F i g. 8). die an der Oberseite des Körperabschnitts 74 befestigt sind und innere gekrümmte Oberflächen 99 haben, welche mit dem oberen Abschnitt des sich drehenden Bohrgestänges in Berührung bringbar sind, um dessen Berührung mit irgendeinem «deren Teil des Drehmomentschlüssels zu verhindern und so zu gewährleisten, daß nur die Verschleißteile 97 und 98. aber keine anderen Teile verschleißen. Das Teil 98 ist an der Backe 81 durch zwei Schrauben 100 beweglich befestigt, die sich vertikal durch die Backe und durch Schlitze 101 in dem Teil 98 erstrecken, und zwar derart, daß die Backe 81 in ihrer aktiven Gestängeeinspannposition (Fig. 11) über den Rand 99 des Teils 98 vorstehen und das Gestänge 13 berühren kann. Wenn die Backe 81 nach rechts zurückgezogen ist (F i g. 10), wird durch Anlage von Teilen 102 des Teils 98 an zwei Schultern 202 an dem Körperabschnitt 75 die Bewegung des Teils 98 nach rechts begrenzt, während der Kolben 83 und die

b5 Backe 81 sich weiter weit genug bewegen, um die Spannelemente 82 über den Rand 99 desTeiis98 hinaus nach rechts zurückzuziehen (F i g. 10), so daß der Rand 99 das sich drehende Gestänge 13 führen kann, während

die Spannelemente 82 vor einer Berührung mit ihm geschützt sind. Das Verschleißteil 97 ist an der Backe 79 durch zwei Schrauben 200 befestigt (Fig. 8). die sich vertikal durch die Backe und durch Schlitze 201 erstrekken, welche in dem Teil 9? gebildet sind und eine Bewegung des Verschleißteils 97 relativ zu der Backe nach links und nach rechts gestatten. Federn 203 drücken in entgegengesetzten Richtungen gegen das Verschleißteil 97 und Vhultern 204 an dem Körp>:rabschnitt 74, um das Verschleißteil 97 relativ zu dem Körperabschnitt 74 nach rechts zu drücken und die Backe 79 in die in Fig. 10 gezeigte Position zu drängen, um da.; Bohrgestänge während des Bohrens zu zentrieren, wobei aber das Verschleißteil 97 in die zurückgezogene Stellung in Fig. Il nach links über die Spannelemente 80 hinaus bewegbar ist, wenn das Gestänge durch die Spannelemente 80 und 82 des Drehmomentschlüssels eingespannt wird. Die Schrauben 100 und 200 können außerdem die Glockenabschnitte % an den Backen 79 und 81 durch Verlängerung durch die Schütze !Oi und 102 in Flanschteilen 97a und 98a der Abschnitte 96 beweglich festhalten, um eine Bewegung der Teile 97a und 98a und von deren Glockenteilen 96 auf dieselbe Weise wie die Teile 97 und 98 zu gestatten, wobei das Teil 97 durch ihm zugeordnete Federn, die den Federn 203 entsprechen, nach rechts gedrückt werden kann.

Die Verbindungsvorrichtung 70 hat ein starres, sich vertikal erstreckendes Teil 103 (F i g. 3) mit einem gegabelten oberen Anschlußteil 104, der durch einen Stift 105 an einem zylindrischen Teil 106 des Gehäuses 41 befestigt ist (Fig. 4). Der Stift 105 erstreckt sich durch Löcher .n Gebilden 104 und 106 und wird gegen Lösen von denselben durch eine Schraube 108 festgehalten, die sich durch eine Nase 107 an dem Stift erstreckt. Das untere Ende des Teils 103 ist mit dem Kolben 109 einer Kolben-Zylindervorrichtung 110 verbunden (Fig. 11). deren Zylinder 111 an seinem unteren Ende mit dem Teil 75 des Drehmomentschlüssels 69 starr verbunden ist. Die Stange 112 des Kolbens 109 ist an einer Stelle 113 mit einer Schraube 114 verschraubt, deren oberes Ende, das einen großen Durchmesser aufweist, an einer Stelle 115 mit einem Teil 116 verschraubt ist. welches an dem Teil 103 befestigt ist. Die Zufuhr von unter Druck stehendem Hydrauliköl zu dem oberen Ende des Zylinders 111 drückt den Zylinder nach oben, um die Keilzähne 72 an dem Teil 71 mit den Keilzähnen 68 an dem Abtriebselement 57 in Eingriff zu bringen und die Drehung des Abtriebselements 57 relativ zu dem Teil 71 zu verhindern. Ein um die Stange 112 angeordnetes Rohr 117 begrenzt die Aufwärtsbewegung des Drehmomentschlüssels 69 dadurch, daß sie an ihren entgegengesetzten Enden an dem Zylinder 111 und an einem Flansch 214 an dem Teil 114 in der in F i g. 11 gezeigten Position anliegt, in der die Keilzähne nur teilweise ineinandergreifen. In dieser Position wird durch die Spannelemente 80 und 82 des unteren Abschnitts 73 des Drehmomentschlüssels 69 der obere Abschnitt des Bohrgestänges 13 erfaßt und eingespannt. Wenn das Rohr 117 entfernt wird (Fig. 12), kann die Kolben-Zylindervorrichtung 110 den Drehmomentschlüssel 69 weit genug nach oben bewegen, damit die Keilzähne 68 und 72 vollständig ineinandergreifen und die Spannelemente des unteren Drehmomentschlüsselabschnitts 73 positionieren, damit er den Abschnitt 62 berührt, so daß der Drehmomentschlüssel die Verbindung 63 zwischen den Abschnitten 61 und 62 herstellen oder lösen kann.

Ein herkömmliches Hebezeug 118 unterhalb des Drehmomentschlüssels 69 ist an einem Tragteil 119 der Verbindungsvorrichtung 70 oberhalb des Drehmomentschlüssels an zwei Gliedern 120 aufgehängt und weist zwei Hälften 121 und 122 auf. die durch einen Stift 123 gelenkig verbunden sind, so daß sie eine Relativdrehbe-■) wegting um die vertikale Achse des Stiftes /wischen einer .Schließstellung, in der sie einen Bohrgestängeabschnitt umschließen, und einer offenen Stellung, in der das Hebezeug quer an das Bohrgestänge 13 und von diesem wegbewegt werden kann, ausführen können

ίο (Fig. 4). Eine Verriegelungsvorrichtung 124 (Fig. 3) hält die beiden Hälften lösbar geschlossen. Die Abschnitte 121 und 122 haben komplementäre halbkreisförmige Schultern, die gemeinsam eine im wesentlichen ringförmige, nach oben weisende Verbundschulter 125 bilden, wenn das Hebezeug 118 geschlossen ist. wobei die Schulter 125 sich entsprechend einer ringförmigen unteren Fläche 126 eines Anschlußendes des Bohrgestänges 13 nach oben erweitert, um das Bohrgestänge an dem Hebezeug aufzuhängen. Schleifen 127 an den Hcbczcughsificn sind an diametral gegenüberliegenden Stellen mit Schleifen 128 der Glieder 120 verbunden, und lösbare Verschlußelemente 129 erstrecken sich über die äußeren Seiten der Schleifen 127. um die Verbindung aufrechtzuerhalten. Schleifen 130 an den oberen Enden der Glieder sind mit Schleifen 131 an dem Tragteil 119 verbunden, die durch lösbare Bügel 132 geschlossen sind (F i g. 4).

Das Hebezeug 118 und das Tragteil 119 sind zwischen den Positionen nach den F ι g. 2 und 4 vertikal beweglich geführt und an einer Drehbewegung durch zwei Dreharretiervorrichtungen 133 gehindert, die Teil der Verbindungsvorrichtung 70 sind und sich vertikal längs paralleler vertikaler Achsen 134 auf entgegengesetzten Seiten der Achse 14 erstrecken. Jede Vorrichtung 133 hat einen Vertikalen Zylinder 135, der zentrisch um eine der Achsen 134 angeordnet und in einem von zwei vertikalen zylindrischen Durchlässen 136 in dem Teil 119 verschiebbar aufgenommen ist. Ringflansche 137 an den Zylindern 135 begrenzen die Abwärtsbewegung des Teils 119 in der Position nach Fig. 2. Ein Kolben 138. der in jedem Zylinder 135 vertikal bewegbar ist, (Fig. 10), hat eine nach oben vorstehende Stange 139 mit einem gegabelten Teil 140 (F i g. 4). der durch einen Stift 141 an dem Ringteil 106 des Gehäuses 41 befestigt ist. Das Abtriebselement 57 erstreckt sich vertikal durch einen zentralen Durchlaß 142 in dem Teil 119, der einen unteren zylindrischen Teil 143 hat, in welchem der erweiterte Teil 67 an den· Abtriebselement 57 beweglich aufgenommen und eingeschlossen ist. und einen oberen

so kreisförmigen Teil 144 mit kleinerem Durchmesser, in welchem der obere, außen zylindrische und einen kleineren Durchmesser aufweisende Teil 65 des oberen Abschnittes des Abtriebselements 57 aufgenommen ist. Eine Ringbüchse 145. die an dem Teil 119 angebracht ist.

umschließt eng das Abtriebselement 57, um dieses drehbar zu lagern und das Führen des Tragteils 119 bei dessen Vertikalbewegung zu unterstützen. Eine nach unten weisende, ringförmige, geneigte Schulter 146 an dem Teil 119 ist mit der entsprechend geneigten Schulter 66 an dem Abtriebselement 57 in Berührung bringbar, um das Tragteil 119 und das an ihm aufgehängte Hebezeug 118 zu tragen, wenn das gesamte Gewicht des Bohrgestänges 13 durch das Hebezeug 118 getragen wird. Zu anderen Zeiten, beispielsweise wenn nur ein Bohrgestängeabschnitt, der von dem Bohrgestänge 13 gelöst ist, durch das Hebezeug 118 getragen wird, wird die Schulter 146 durch eine Reihe von Tellerfedern 147 (Fig. 10). die um die Kolbenstangen 139 oberhalb der

Kolben 138 innerhalb der Zylinder 135 angeordnet sind und die Zylinder relativ zu den Kolben in die in Γ i g. 11 gezeigte Position nachgiebig nach oben drücken, oberhalb der Schulter 66 gehalten. Das Tragteil 119 und das Hebezeug 118 sowie der Bohrsjestängeabschnitt sind dann an dem Gehäuse 41 der Antriebseinheit 30 durch die Dreharretiervorrichtung 133 nachgiebig aufgehängt. Wenn sich die Bohreinheit abwärts zu einer Stelle in der Nähe des Bohrturmbodens bewegt, bewegen sich das Hebezeug 118 und der Drchmomentschlüssel 69 zunehmend axial näher zueinander hin. so daß sich beide so nahe wie möglich bis in die Höhe des Bohrturinbodens bewegen können (vgl. Fig. 4). Dadurch wird der Bereich der Vertikalbewegung der Bohreinheit mnximieri i'iid außerdem das Lösen der Bohreinheit von dem Bohrgestänge 13 nahe genug bei dem Bohrturmboden und den Fangkeilen 19 ermöglicht, um das Verwinden des Bohrgestänges während des Herstellens oder Lösens einer Verbindung zu vermeiden. Zum automatischen Aufeinanderzubewegen des Hebezeugs 118 und des Drehmomentschlüssels 69 hat die Einrichtung ein flexibles Seil 148 mit Teilen 149 mit ösen 150 an seinen Enden, die durch Bolzen an dem Tragteil 119 an diametral gegenüberliegenden Stellen befestigbar sind (F i g. 2). Von einem der Teile 149 aus erstreckt sich das Teil 148 an der Stelle 152 nach oben, dann um eine Seilscheibe 153. die an dem Gehäuse 41 drehbar um eine horizontale Achse 154 befestigt ist. dann horizontal an der Stelle 155 und um eine Seilscheibe 156 (F i g. b). die an dem Rahmen 47 drehbar um eine normalerweise vertikale Achse 157 befestigt ist (Fig. 5). danach horizontal an einer Stelle 158. dann um eine Seilscheibe 159. die an dem Rahmen 47 drehbar um eine normalerweise vertikale Achse 160 befestigt ist. dann um eine Seilscheibe 161. die an dem Gehäuse 41 drehbar um eine horizontale Achse 162 befestigt ist. und schließlich an der Stelle 163 abwärts zu dem zweiten Teil 149.

Wenn der Motor 44 nach unten über die Pusiiiun nach Fig. 1 hinaus bewegt wird, berührt der Teil 158 des Seils 148 ein stationäres Teil 164. das sich in der Mitte zwischen den beiden Schienen 28 befindet und an einem Element 167 befestigt ist. welches von einem starren Teil 165 vorsteht, das an seinen Enden mit Teilen 166 verbunden ist. die mit den Schienen verschweißt sind (F i g. 5). Der mittlere Teil des Seils ist in einer halbkreisförmigen Rille 168 in dem Teil 164 aufgenommen und wird dadurch an einer Abwärtsbewegung gehindert, wenn der Motor 44 und die übrigen Teile ihre Abwärtsbewegung fortsetzen, was zur Folge hat. daß die Seilenden 152 und 163 aufwärts zu den Seilscheiben 153 und 161 gezogen werden und so das Tragteil 119 aufwärts zu dem Gehäuse 41 in die Position in F i g. 4 zurückziehen, oder, anders ausgedrückt, die Abwärtsbewegung des Tragteils 119 und des Hebezeugs 118 aufhalten, während der Drehmomentschlüssel 69 und die mit ihm verbundenen Teile ihre Abwärtsbewegung in Positionen nahe dem Hebezeug 118 fortsetzen. Die Seilscheiben 156 und 159 können so befestigt sein, daß sie körperlich um parallele horizontale Achsen 169 schwenkbar sind, um das Seil richtig zu erfassen, wenn dessen Teile zwischen dem Teil 164 und den Seilscheiben 156 und 159 aus der horizontalen Lage in eine mehr vertikale Lage übergehen. Während eines Bohrvorganges werden, während Spülflüssigkeit durch den motorgetriebenen Schaft 42. das Abtriebselement 57 und das Bohrgestänge 13 nach unten gepumpt wird, diese Elemente durch den Motor 44 in Drehung versetzt, um das Bohrloch 16 zu bohren. Diese gesamte Einrichtung ist an dem Bohrturm durch den beweglichen Flaschenzugblock 22 und das Seil 24 auf; ^hängt. wobei die Winde 25 Seil abgibt, um die Antriebsvorrichtung 20 und das Bohrgestänge 13 abzulassen, wenn sich der Bohrmeißel vorwärtsbewegt. Das Hebezeug 118 ist in der Rclativposition gemäß den F i g. 2 und 3 aulgehängt, bis es sich dem Bohrturmboden nähert, wobei in diesem Zeitpunkt das Seil 148 das Teil 164 berührt, und das Hebezeug 118 im wesentlichen in dieser Position hält, während die übrigen Teile ihre

id Abwärtsbewegung in die Stellung gemäß F i g. 4 fortsetzen. Das Bohrpersonal setzt dann die Fangkeile 19 an dem oberen Teil des oberen Abschnitts des Bohrgestänges 13, um das Bohrgestänge mittels der Fangkeile aufzuhängen.

Das Zirkulieren der Spülflüssigkeit wird unterbrochen, und das Abtriebselement 57 wird von dem Bohrgestänge 13 durch Betätigen der Steuervorrichtungen an der Konsole 45 gelöst, um zuerst Druckmittel d;.-r Kolben-Zylindervorrichtung 110 so zuzuführen, daß der Drehmomentschlüssel 69 in die Position gemäß K i g. 11 angehoben wird, wobei die Keilzähne 72 und 68 in gegenseitigen Eingriff kommen, und um dann Druckmittel der Zylinderkammer 85 zuzuführen, was zur Folge hat, daß der untere Abschnitt des Drehmomentschlüssels 69 den oberen Abschnitt des Bohrgestänges 13 einspannt. Druckmittel wird dann der Kolben-Zylindervorrichtung 87 zugeführt, um den Abschnitt 71 des Drehmomentschlüssels 69 relativ zu dessen unterem Abschnitt 73 zu drehen, wodurch das Bohrgestänge 13 und das Ab-

in triebselument 57, die bis dahin fest miteinander verschraubt sind, voneinander losgeschraubt werden. Nachdem die Schraubverbindung gelöst worden ist. wird die Druckmittelzufuhr zu den verschiedenen Teilen des Drehmomentschlüssels 69 und zu dessen KoI-ben-Zylindervorrichtung 110 unterbrochen, um den Drehmomentschlüssel aus seinem Eingriff mit der Keilverzahnung 68 zu lösen und nach unten abzusenken und den Spanneingnff des unteren Abschnitts des Drehmomentschlüssels 69 an dem oberen Abschnitt des Bohrgestänges 13 zu lösen. Der Motor 44 wird dann eingeschaltet, um das Abtriebselemeni 57 schnell in derartiger Richtung zu drehen, daß das Abtriebselen.ent von dem Bohrgestänge 13 losgeschraubt wird. Bei offenem Hebezeug 118 wird dann die Antriebsvorrichtung 20 durch die Winde und die Hebevorrichtung 21 aus der Position gemäß Fig. 13A durch die mit ausgezogenen Linien dargestellte Position gemäß Fig. 13B in die mit unterbrochenen Linien dargestellte erhöhte Position in dieser Figur oberhalb des oberen Endes 160 eines Bohrgestängeabschnitts 13a in einem Gestell 161 an der Seite des Bohrturms angehoben. Das Hebezeug 118 wird dann herüber in eine Position um den oberen Teil des Gestängeabschnitts 13a unmittelbar unterhalb von dessen verdicktem oberen Anschlußende geschwenkt und um den Gestängeabschnitt geschlossen, woraufhin die Winde betätigt wird, um das Hebezeug 118 und die mit diesem verbundenen Teile nach oben zu ziehen, wobei der Gestängeabschnitt 13a durch das Hebezeug angehoben und diesem gestattet wird, in eine Position direkt oberhalb des oberen Endes des Bohrgestänges 13 zu schwenken. Die Hebevorrichtung 21 wird dann abgesenkt, um das untere Ende des aufgehängten Gestängeabschnitts 13;j in Bodenhöhe in das obere Ende des Bohrgestänges 13 zu stecken (Fig. 13C), woraufhin die Antriebsvor-

tn richtung 20 und die Gestängehandhabungsvorrichtung abgesenkt werden, wie es in Fig. 13D dargestellt ist.bis das Gewinde 59 des Abtriebselements 57 in dem oberen Muffenende des Gestängeabschnitts 13a ausgenommen

ist. Der Victor 44 wird eingeschaltet, um das Abtriebselement 37 schnell zu drehen, wodurch es in das obere Ende des Gestängeabschnitts \3A schnell eingedreht wird, und daiu· das untere Muffenende des Gestängeab- :. hnitts 13a in das Bohrgestänge 13 einzudrehen, wobei diese Drehung ausreichendes Drehmoment entwickelt, um die Verbindungen an beiden Enden des Gestängeabschnitts 13a mit richtigem Drehmoment herzustellen (F i g. 13E). Die Antriebsvorrichtung 20 wird dann etwas angehoben, um das Entfernen der Fangkeile 19 zu gestatten, wodurch das Bohrgestänge für die Drehung durch die Antriebsvorrichtung 20 freigegeben wird, damit das Bohren fortgesetzt werden kann.

Ein Gestängeabschnitt wird durch das umgekehrte Verfahren entfernt (Fig. 14A—!4C). Die Antriebsvorrichtung 20 kanti zuerst durch den beweglichen FIaschenzugblock angehoben werden, während die Spülflüssigkeitzirkulation und die Drehung aufrechterhalten werden, um das Bohrloch 16 auszuräumen. Wenn die Antriebsvorrichtung 20 die Position gemäß Fig. !4A erreicht, in der Jas untere Ende des zu entfernenden Gestängeabsch .';tts sich unmittelbar oberhalb des Bohrturmbodens befindet, werden die Fangkeile 19 gesetzt, um das Bohrgestänge 13 unmittelbar unterhalb dieses Gestängeabschnitts aufzuhängen, woraufhin dieser Gestängeabschnitt von dem Bohrgestänge 13 durch Zangen oder andere Ausrüstung gelöst und dann schnell herausgedreht wird. Die Verbindung zwischen dem zu entfernenden Gestängeabschnitt und dem Abtriebselement 57 wird dann gelöst, indern der Drehmomentsclilüssel 69 benutzt wird, wobei zuerst der Drehmomentschlüssel angehoben wird, wie erläutert, und dann betätigt wird, um das obere Ende des zu entfernenden Gestängeabschnitts einzuspannen und dann eine Relativdrehung der Abschnitte 71 und 73 des Drehmomentschlüssels hervorzurufen, damit ein Drehmoment in einer Richtung ausgeübt wird, in der das Abtriebselement 57 von dem Gestängeabschnitt losgeschraubt wird. Das Abtriebselement 57 wird dann aus dem Gestängeabschnitt schnell herausgedreht, indem es unter Verwendung des Motors 44 schnell gedreht wird. Das Hebezeug 118 wird um den Gestängeabschnitt unterhalb des oberen verdickten Anschlußendes desselben geschlossen, und das Abtriebselement 57 wird dann schnell aus dem Gestängeabschnitt herausgedreht, indem der Motor 44 eingeschaltet wird, um das Abtriebselement 57 schnell zu drehen, wodurch der Gestängeabschnitt zurückbleibt, der an dem Hebezeug 118 aufgehängt ist (Fig. 14B). Die Winde wird betätigt, um die Antriebsvorrichtung 20 anzuheben, was bewirkt, daß das Hebezeug 118 den freien Gestängeabschnitt von dem Bohrgestänge 13 abhebt, wobei der Gestängeabschnitt dann in die Position gemäß F i g. 14C geschwenkt wird, um in dem Gestell gelagert zu werden. Das Hebezeug 118 wird entriegelt und von dem Gestängeabschnitt entfernt, und die Vorrichtung wird dann abgesenkt, um das Abtriebselement 57 in den nächsten Abschnitt des Bohrgestänges 13 zu stecken, wobei das Abtriebselement durch den Motor 44 mit genug Drehmoment schnell in diesen Abschnitt eingedreht wird, um das Bohrgestänge 13 zum Entfernen des nächsten Gestängeabschnitts hoch genug anzuheben, usw.

Wenn der Abschnitt 62 des Abtriebselements 57 von dem oberen Abschnitt 61 entfernt werden soll, um das Auswechseln des Abschnitts 62 zu gestatten, wenn dessen Gewinde 29 verschlissen ist, wird die Rohrbüchse 117 aus ihrer normalen Position um die Kolben 112 entfernt. Zum Ermöglichen dieses Entfernens ist die Büchse längs ihrer Achse geschlitzt und wird durch Schrauben an dem Zylinder 111 festgehalten. Bei entfernter Büchse 117 kann die Koiben-Zylindervorrichtung 110 betätigt werden, um den Drehmomentschlüssel 69 nach oben in die Position gemäß Fig. 12 zu ziehen., in der die Üeilzähne 72 mit den Keilzähnen 68 in vollem Eingriff sind. Die Spannelemente der Backen 79 und 100 werden dann durch den Kolben 83 gegen den Abschnitt 62 des Abtriebselements 57 gepreßt, um den Abschnitt 62 einzuspannen und gegen Drehung festzuhalten, während das Teil 71 durch die "Colben-Zylindervorrichtung 87 gedreht wird, um den Abschnitt 61 relativ zu dem Abschnitt 62 in Losschraubrichtung zum Entfernen des Abschnitts 62 von dem Abschnitt 61 zu drehen. Die Teile können durch umgekehrte Betätigung der Teile wieder miteinander verbunden werden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern, mit einer Antriebsvorrichtung (20), die ein mit dem oberen Ende eines Bohrgestänges (13) verbindbares Abtriebselement (57) und einen Motor (44) zum Drehen des Abtriebselements (57) aufweist und mit dem Bohrgestänge (13) auf- und abbewegbar ist. mit einem kraftbetätigten Drehmomentschlüssel (69) am unteren Ende der Antriebsvorrichtung (20) zum Ausüben eines Drehmomentes in entgegengesetzter Richtung auf das Abtriebselement (57) und das Bohrgestänge (13), mit einem Hebezeug (118) am unteren Ende der Antriebsvorrichtung (20) zum Erfassen und Aufhängen eines Abschnitts des Bohrgestänges (13) unterhalb des Drehmomentschlüssels (69) und mit einer Verbindungsvorrichtung (70) zum Befestigen des Drehmomentschlüssels (69) und des Hebezeugü(l 18) an der Antriebsvorrichtung (20) zur Auf- und Abwärtsbewegung mit dieser und zum Aufhängen des Hebezeugs (118) und eines Abschnitts des Bohrgestänges (13) an der Antriebsvorrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung (70) zusätzlich mit Vorrichtungen (119,120,133) versehen ist, welche an der Antriebsvorrichtung (20) zur Auf- und Abwärtsbewegung mit dieser so befestigt sind, daß sie beim Drehen des Abtriebselements (57) gegenüber diesem drehfest gehalten sind, und sich an dem Drehmomentschlüssel (63) vorbei nach unten zu dem Hebezeug (118) erstrecken und dieses gegenüber dem sich mit dem Abtviebselt.nent (57) drehenden Bohrgstänge (13) drehfest halten.

2. Einrichtung nach AnspoKii 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung (70, 119, 120, 133) sowohl den Drehmomentschlüssel (69) als auch das Hebezeug (118) gegen kraftbetätigte Drehung mit dem Abtriebselement (57) und dem Bohrgestänge (13) festhält.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung (70, 119, 120, 133) derart ausgebildet ist. daß das Hebezeug (118) an dem Abtriebselement (57) aufgehängt gehalten ist. wenn das Abtriebselement (57) sich nicht dreht, und dabei die Drehung des Abtriebselements (57) und des mit diesem verbundenen Bohrgestänges (13) relativ zu dem Hebezeug (118) während des Bohrens ermöglicht ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Hebezeug (118) relativ zu der Antriebsvorrichtung (20) auf- und abbewegbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß das Hebezeug (118) Zwischen einer unteren ersten Stellung, in der es durch das Abtriebselement (57) aufgehängt ist. und einer oberen zweiten Stellung, in der das Abtriebselement (57) während des Bohrvortriebs relativ zu dem Hebezeug (118) drehbar ist, auf- und abbewegbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Hebezeug (118) aufwärts in eine noch höhere dritte Stellung bewegbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder b. dadurch si gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Vorrichtungen (119, 120, 133) weitere Vorrichtungen (147) umfassen, die das Hebezeug (118) nachgiebig nach oben in

die zweite Stellung drücken.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Vorrichtungen (119, 120, 133) ein Tragteil (119) aufweisen, an welchem das Hebezeug (118) aufgehängt ist und relativ zu welchem sich das Abtriebselement (57) während des Bohrvortriebs dreht,

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragteil (119) um das Ab*riebselement (57) angeordnet ist und daß die zusätzlichen Vorrichtungen (119, 120,133) Glieder (120) aufweisen, die an dem Tragteil (119) aufgehängt sind und an denen das Hebezeug (118) aufgehängt ist

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnnet, daß das Tragteil (119) in einer unteren ersten Stellung an dem Abtriebselement (57) und in einer oberen zweiten Stellung nicht an dem Abtriebselement (57) aufgehängt ist, in der die Drehung des Abtriebselements (57) relativ zu dem Tragteil (119) möglich ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragteil (119) und das Hebezeug (118) aufwärts in eine noch höhere dritte Stellung bewegbar sind.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche? bis 10, gekennzeichnet durch weitere Vorrichtungen (147), die das T;agteil (119) aufwärts in die zweite Stellung drücken.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Vorrichtungen (119, 120, 133) mit der Antriebsvorrichtung (20) verbundene Dreharretiervorrichtungen (133) zum Drehfesthalten des Tragteils (119) aufweisen.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dreharretiervorrichtungen (133) von der Antriebsvorrichtung (20) nach unten erstrecken und in Durchlässen (136) in dem Tragteil (119) verschiebbar aufgenommen sind, wobei eine Vertikalbewegung, aber keine Drehbewegung desselben möglich ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 7 und 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreharretiervorrichtungen (113) die weiteren Vorrichtungen (147) enthalten, die das Tragteil (119) nach oben drücken.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentschlüssel (69) und das Hebezeug (118) relativ zueinander vertikal bewegbar sind.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

16, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentschlüssel (69) und das Hebezeug (118) in einer unteren Stellung der Antriebsvorrichtung (20) relativ zueinander vertikal aufeinander zu bewegbar sind.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

17, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (148, 164). die auf die Bewegung der Antriebsvorrichtung (20) in eine vorbestimmte untere Stellung automatisch anspricht und den Drehmomentschlüssel (69) und das Hebezeug (118) relativ zueinander vertikal aufeinander zu bewegt.