DE3347971C2

DE3347971C2 - Einrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern

Info

Publication number: DE3347971C2
Application number: DE3347971A
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: 1986-10-30
Also published as: JPS5944487A; GB2152106B; DE3327739A1; DE3347970C2; GB2152106A; NO832774L; CA1194855A; JPS6245392B2; NO157630B; DE3327739C2; NO157630C; FR2531479B1; GB8501643D0; FR2565287A1; FR2565288A1; GB2152107B; GB2152108B; GB2152107A; GB8501644D0; FR2531479A1

Description

dem Abtriebselement gebracht werden, ohne daß das Hebezeug die Auf- und Abwärtsbewegung mitmacht Andererseits kann sich das Hebezeug relativ zu dem Bohrgestänge auf- und abwärts bewegen, um mit dem Abtriebselement in und außer Eingriff zu kommen, ohne daß der Drehmomentschlüssel diese Auf- und Abwärtsbewegung mitmacht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

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 Fig. 1 zeigt,

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

F i g. 4 einen Teil von F i g. 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-f, 8-8 bzw. 9-9 in F ig. 3,

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

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

Fig. 14A—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, weiches aus einer Reihe von Rohrabschnitt«! gebildet ist, die durch Schraubverbindungen 17 miteinander verbunden sind, und sich längs einer vertikalen Achse 14 nach unten erstreckt und einen Bohrmeißel 15 zum Bohren eines Bohrloches 16 trägt Eine Fangschale 18, die in dem Bohrturmboden 12 befestigt ist hat sich konisch nach unten verjüngende Flächen, die mit konischen Flächen von Fangkeilen i9 in Berührung bringbar sind, um das Bohrgestänge zu tragen, während ein Rohrabschnitt 7.U 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 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 zwischen 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, die sich parallel zu der Achse 14 erstrecken, vorzugsweise einen I-förmigen Querschnitt haben und sich von dem oberen Ende des Bohrturms 11 zu unteren Enden 29 über dem Bohrturmboden 12 erstrecken. Die Antriebsvorrichtung 20 weist einen herkömmlichen Spülkopf 3t auf, der mit dem oberen Ende einer Antriebseinheit 30 verbunden und mit einem TragMgel 32 an dem Haken 26 aufgehängt ist, weicher 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 nichtdrehbaren 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 38 (F i g. 5) mit U-förmigem Querschnitt aufweist die teilweise um

ίο 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 ÜbergaD-'.vstück 42 (Fig.2), das durch Lager 43 drehbar gelagert ist, ~o daß es relativ zu dem Gehäuse 41 um die Achse 14 drehbar ist Diese Lager dienen auch als Axiallager, die das Gehäuse 41 an einer Vertikalbewegung relativ zu dem Übergangsstück 42 hinrfarn 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 relativ zu dem Gehäuse 41 in jeder Richtung in Drehung versetzen, und zwar unter der Steuerung einer Bedienungsperson über eine Fernsteuerkonsole 45 (F i g. 1), die mit dem Motor 44 über eine Leitung 245 verbunden 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 Bohrturmboden und dem oberen Ende des Buhrtur;ns 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 zwischen 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 Aciise 54 zwischen der in F i 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 gegen das Teil 55 schraubbar ist, um den Rahmen und die an diesem angebrachtes; Teile in deren in F i g. 5 gezeigter Position lösbar zu arretieren. Das obere Ende des Übergangsstückes 42 der Antriebseinheit 30 ist mit d^rn 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), dus an der Stelle 58

mit dem Übergangsstück 42 verschraubt ist, so daß es durch dieses antreibbar ist, und ein Außengewinde 59 hat (F i g. 4), das mit dem Bohrgestänge 13 zum Antreiben 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 64und 65 mit einem gemeinsamen Durchmesser, 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 Keilzähnen 68 (F ig. 12).

Durch eine Verbindungsvorrichtung 70 (Fig. 11) ist an dem Gehäuse 41 ein Drehmomentschlüssel 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 Spannelemente 80 trägt, welche mit dem oberen Ende eines Bohrgestängeabschnitts in Berührung bringbar sind, und eine zweite Backe 81, die Spannelemente 82 hat, welche mit der gegenüberliegenden Seite des Bohrgestänges in Berührung bringbar sind (F i g. 9). Ein Kolben 83 ist innerhalb einer Zyiinderkammer 85 in dem Abschnitt 75 zu der Achse 14 hin- und von derselben wegbewegbar und ist mit der Backe 81 durch Schrauben 86 verbunden, um die Backe 81 hydraulisch auf die Backe 79 zu 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 7t durch Kolben-Zyündervorrichtungen 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 Giokkensegmente 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 oberen Endes eines Bohrgestängeabschnitts, wenn dieser und der Drehmomentschlüssel relativ zueinander axial bewegt werden. Hy- , drauliköl wird den Zylindern 85 und 88 über die Service schleife 46 zugeführt, um den Drehmomentschlüssel zu ■ betätigen und an dem Bohrrohr 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 Ii einen oder anderen Richtung zu drehen, damit die Ver- t bindung an der Stelle 63 hergestellt oder gelöst wird. Wenn die Spannelemente des Drehmomentschlüssels ι 69 gelöst sind und das Bohrgestänge 13 in Drehung versetzt wird, kann der Drehmomentschlüssel 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 Ober- flächen 99 haben, welche mit dem oberen Abschnitt des sich drehenden Bohrgestänges in Berührung bringbar sind, um dessen Berührung mit irgendeinem anderen 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, di« 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 (F i g. 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 An- ' lage 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 Backe 81 sich weiter weit genug bewegen, um die Spanneiemente 82 über den Rand 39 des Teils SS 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 97 gebildet sind und eine Bewe- gung des Verschleißteils 97 relativ zu der Backe nach links und nach rechts gestatten. Federn 203 drücken in entgegengesetzten Richtungen gegen das Verschleißteil 97 und Schultern 204 an dem Körperabschnitt 74, um das Verschleißteil 97 relativ zu dem Körperabschnitt 74 nach rechts zu drücken und die Backe 79 ir die in Fig. 10 gezeigte Position zu drängen, um das Bohrgestänge während des Bohrens zu zentrieren, wobei aber das Verschleißteil 97 in die zurückgezogene Stellung in F i g. 11 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 96 an den Backen 79 und 81 durch Verlängerung durch die Schlitze 101 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 entspre chen, 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 (F i g. 4). Der Stift 105 erstreckt sich durch Löcher in 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 Kolbe.» Zylindervorrichtung 110 verbunden (Fig. H), 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 Stellß 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

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hung 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 Drehmomentschlüsse! 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 Relativdrehbewegung um die vertikale Achse des Stiftes zwischen 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 (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 Hebezeughälften sind an diametral gegenüberliegenden Stellen mit Schleifen 118 der Glieder 120 verbunden, und lösbare VerschluBelemente 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 i 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 Sei- ten 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 14Oi (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 weichem der erweiterte Teil 67 an dem Abtriebselement 57 beweglich aufgenommen und eingeschlossen ist, und einen oberen kreisförmigen Teil 144 mit kleinerem Durchmesser, in welchem der obere, außen zylindrische und einen kleineren Durchmesser aufweisende Teil 65 des oberen Abschnittes des Abtriebselemeniis 57 aufgenommen ist Ei- ne 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 Zyliinder 135 angeordnet sind und die Zylinder relativ zu den Kolben in die in F i g. 11 gezeigte Position nachgiebig nach oben drücken, oberhalb der Schulter 66 gehalten. Das Tragteil 119 und das Hebezeug 118 sowie der Bohrgestängeabschnitt sind dann an dem Gehäuse 41 der Antriebseinheit 30 durch die Dreharretiervorrichtungen 133 nachgiebig aufgehängt Wenn sich die Bohreinheit abwärts zu einer Stelle in der Nähe des Bohrturmbodens bewegt, bewegen sich das Hebezeug 118 und der Drehmomentschlüssel 69 zunehmend axial näher zueinander hin, so daß sich beide so nahe wie möglich bis in die Höhe des Bohrturmbodens bewegen können (vgL F i g. 4). Dadurch wird der Bereich der Vertikalbeweguiig der Bohreinheit maximiert und 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 Hersteilens 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 Seil 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. 6), die

an dem Rahmen 47 drehbar um eine normalerweise vertikale Achse 157 befestigt ist (F i g. 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 Achs·' 162 befestigt ist, und schließlich an der Stelle 163 abwärts zu dem zweiten Teil 149.

Wenn der Motor 44 nach unten über die Position nach F i g. 1 hinausbewegt 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 aufgehängt, 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 Relativposition gemäß den F i g. 2 und 3 aufgehängt, 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 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 der Kolben-Zylindervorrichtung 110 so zuzuführen, daß der Drehmomentschlüssel 69 in die Position gemäß F 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 Drehmomentschiüssels 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 Abtriebselement .'7, die bis dahin fest miteinander verschraubt sind, voneinander losgeschraubt werden. Nachdem die Schraubverbindung gelöst worden ist, wird die Druckmittelzufuhr zu den verschiedenen Tei len des Drehmomentschiüssels 69 und zu dessen Kol ben-Zylindervorrichtung 110 unterbrochen, um den Drehmomentschlüssel aus seinem Eingriff mit der Keilverzahnung 68 zu lösen und nach unten abzusenken und den Spanneingriff des unteren Abschnitts des Drehmo mentschlüssels 69 an dem oberen Abschnitt des Bohrge stänges 13 zu lösen. Der Motor 44 wird dann eingeschaltet, um das Abtriebselement 57 schnell in derartiger Richtung zu drehen, daß das Abtriebselement von dem Bohrgestänge 13 losgeschraubt wird. Bei offenem He bezeug 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 ver- dicktem 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 13a in Bodenhöhe in das obere Ende des Bohrgestänges 13 zu stecken (F i g. 13C), woraufhin die Antriebsvorrichtung 20 und die Gestängehandhabungsvorrichtung abgesenkt werden, wie es in F i g. i3D dargestellt ist, bis das Gewinde 59 des Abtriebselements 57 in dem oberen Muffenende des Gestängeabschnitts 13a aufgenommen ist Der Motor 44 wird eingeschaltet, um das Abtriebselement 57 schnell zu drehen, wodurch es in das obere Ende des Gestängeabschnitts 13a schnell eingedreht wird, und dann das untere Muffenende des Gestängeabschnitts 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 ge statten, 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 (F i g. 14A— 14C). Die Antriebsvor richtung 20 kann zuerst durch den beweglichen Fla schenzugblock angehoben werden, während die Spülflüssigkeitszirkulation und die Drehung aufrechterhalten werden, um das Bohrloch 16 auszuräumen. Wenn die Antriebsvorrichtung 20 die Position gemäß F i g. 14A erreicht in der das untere Ende des zu entfernenden Gestängeabschnitts sich unmittelbar oberhalb des Bohrturmbodens befindet, werden die Fangkeile 19 gesetzt um das Bohrgestänge 13 unmittelbar unterhalb dieses Gestängeabschnitts aufzuhängen, woraufhin die ser 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 Abtriebsele-

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ment 57 wird dann gelöst, indem der Drehmomentschlüssel 69 benutzt wird, wobei zuerst der Drehmo-•nentschlUssel angehoben wird, wie erläutert, und dann betätigt wird, um das obere Ende des zu entf en senden Gestängeabschnitts einzuspannen und dann eine ReIativdrehung 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 Abtriebseiemet 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 is dem Gestängeabschnitt herausgedreht, indem der Motor 44 eingeschaltet wird, um das Abtriebselement 57 schnell zu drehen, wodurch der Gestängesbschnitt 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 d?:S 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 Kolbenstange 1ί2 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 Kolben-Zylindervorrichtung HO betätigt werden, um den Drehmomentschlüssel 69 nach oben in die Position gemäß F i g. 12 zu ziehen, in der die Keilzähne 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 Kolben-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

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Claims

ι 2 wie das Hebezeug (118) relativ zu der Antriebsvor- Patentansprüche: richtung (20) nach oben zieht 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

1. Einrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebezeug (118) mit einer Antriebsvorrichtung (20), die ein mit dem 5 relativ zu dem Abtriebselemeni (57) zwischen einer oberen Ende eines Bohrgestänges (13) verbindbares unteren Stellung, in der das Hebezeug (118) durch Abtriebselement (57) und einen Motor (44) zum Dre- das Abtriebselement (57) abgestützt ist, und einer hen des Abtriebselements (57) aufweist und mit dem oberen Stellung, in welcher das Hebezeug (118) Bohrgestänge (13) auf- und abbewegbar ist, mit ei- nicht durch das Abtriebselement (57) abgestützt ist, nem kraftbetätigten Drehmomentschlüssel (59) am io vertikal bewegbar ist

unteren Ende der Antriebsvorrichtung (20) zum 8. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch Ausüben eines Drehmoments in entgegengesetzter gekennzeichnet, daß das Tragteil (119) und das AbRichtung auf das Abtriebselement (57) und das triebselement (57) Schultern (146, 66) haben, die in Bohrgestänge (13), mit einem Hebezeug (118) am einer unteren Stellung des Tragteils (119) in Berühunteren Ende der Antriebsvorrichtung (20) zum Er- 15 rung bringbar sind, und das Tragteil (119), die Gliefassen und Aufhängen des Abschnitts des Bohrge- der (120) sowie das Hebezeug (118) an dem Abstänges (13) unterhalb des Drehmomentschlüssels triebselement (57) abstützen und die in eir.er oberen (69) und mit einer Verbindungsvorrichtung (G6, 70, Stellung des Tragteils (119) das Tragteil (119). die 119, 120, 133) zum Befestigen des Drehmoment- Glieder (120) sowie das Hebezeug (118) nicht an dem Schlüssels (69) und des Hebezeugs (118) an der An- 20 Abtriebselement (57) abstützen,
triebsvorrichtung (20) zur Auf- und Abwärtsbewe- 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gung mit dieser und zum Aufhängen des Drehmo- gekennzeichnet durch eine nachgebende Einrichmentschlüssels (69), des Hebezeugs (118) und eines tung (47), die das Hebezeug (118) nach oben drückt. Abschnitts des Bohrgestänges (13) an der Antriebsvorrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, 25

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

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberzeichnet, daß der Drehmomentschlüssel (69) und das begriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art
Hebezeug (118) bei Ankunft in einer vorbestimmten 30 Eine bekannte Bohreinrichtung dieser Art (The Oil unteren Stellung relativ vertikal näher zueinander and Gas Journal, 3. Dezember 1979, S. 18) hat eine Bohrbewegbar sind, gestängehandhabungsvorrichtung, die aus dem Dreh-

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet momentschlüssel zum Herstellen und Lösen von Verdurch eine Vorrichtung (148,1 B), die auf die Bewe- bindungen und aus dem Hebezeug zum Aufhängen eigung der Antriebsvorrichtung (20) und des Drehmo- 35 nes Gestängeabschnitts besteht, die beide an dem Abmenischlüssels (69) in eine vorbestimmte untere triebselement der Antriebsvorrichtung befestigt sind Stellung hin automatisch das Hebezeug (118) relativ und sich mit diesem drehen. Da der Abstand zwischen zu dem Drehmomentschlüssel (69) und zu diesem hin dem Drehmomentschlüssel und d-'τα Hebezeug festgenach oben bewegt legt ist, kann zumindest das Hebezeug nicht so nahe wie

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet «to möglich an den Bohrturmboden herangebracht werden, durch ein langgestrecktes flexibles Teil (148), das mit Wenn die Bohreinheit von dem Bohrgestänge gelöst dem Hebezeug (118) verbunden ist, und durch ein werden soll, kann es zur Verwindung des Bohrgestänges Anschlagteil (164), das so angeordnet ist, daß es das kommen. Weiter ist nachteilig, daß beim Auf- und Abbelanggestreckte Teil (148) automatisch betätigt, wo- wegen des Drehmomentschlüssels stets auch das Hebebei das Hebezeug (118) bei Bewegung der Antriebs- 45 zeug mitbewegt werden muß, und umgekehrt
vorrichtung (20) abwärts in eine vorbestimmte Posi- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohreinrichtung tion das Hebezeug (118) relativ zu der Antriebsvor- der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen richtung (20) nach oben zieht Art so auszubilden, daß sowohl das Hebezeug als auch

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- der Drehmomentschlüssei so nahe wie möglich an den zeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung (66, 70, 50 Bohrturmboden herangebracht werden kann, um ein 119,120,133) ein um das Abtriebselement (57) ober- Verwinden des Bohrgestänges beim Lösen der Bohreinhalb des Drehmomentschlüssels (69) angeordnete heit zu verhindern.

Tragteil (119) und Glieder (120), mittels welchen das Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im

Hebezeug (118) an dem Tragteil (119) aufgehängt ist, Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen

aufweist, wobei das Tragteil (119) und die Glieder 55 Merkmale gelöst.

(120) sowie das Hebezeug (118) gemeinsam relativ Wenn sich bei der Bohreinrichtung nach der Erfinzu dem Abtriebselement (57) und der Antriebsvor- dung die Bohreinheit abwärts in die Nähe des Bohrrichtung (20) auf-und abbewegbar sind, turmbodens bewegt, bewegen sich das Hebezeug und

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet der Drehmomentschlüssel zunehmend vertikal näher durch ein langgestrecktes flexibles Teil (148), das an 60 zueinander hin, so daß sich beide so nahe wie möglich entgegengesetzten Enden mit dem Tragteil (119) bis in die Höhe des Bohrturmbodens bewegen können, verbunden ist und sich von da aus nach oben er- wodurch der Bereich der Vertikalbewegung der Bohrstreckt, und durch eine Vorrichtung (164), die durch einheit maximiert und das Lösen der Bohreinheit von einen Betätigungsteil (158) des langgestreckten flexi- dem Bohrgestänge so nahe bei dem Bohrturmboden blen Teils (148) in einer vorbestimmten untei en Stel- 65 ermöglicht wird, daß das Verwinden des Bohrgestänges lung der Antriebsvorrichtung (20) erfaßbar ist und in auf jeden Fall vermieden wird. Bei der Bohreinrichtung dieser Stellung bewirkt, daß das langgestreckte flexi- nach der Erfindung kann der Drehmomentschlüssel ble Teil das Tragteil (119) und die Glieder (120) so- durch Auf- und Abbewegung in und außer Eingriff mit