DE3826795C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung ist zur Anwendung in mobilen und stationären Förderanlagen zur Reparatur und zum Bohren von Bohrlöchern bestimmt, wenn Bohrrohre vertikal angeordnet werden und das Gestänge aufgehängt wird.

Bei mobilen Förderanlagen werden geneigte teleskopartige Türme verwendet, weil die Masse und Abmessungen dieser Anlagen begrenzt sind, sie transportabel ausgeführt und am Bohrlochmund schwer aufzustellen sind. Die Anwendung der bekannten technischen Lösungen in den genannten Förderanlagen stellt eine Reihe zusätzlicher Anforderungen an ihre konstruktive Gestaltung sowie an die Technologie der Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten.

Ein aktuelles Problem bei der Reparatur und dem Bohren von Bohrlöchern ist die Steigerung der Arbeitsproduktivität, die Reduzierung des Zeitaufwandes für die Durchführung des Ein- und Ausbaus von Bohrrohren und -stangen sowie der Montage und Demontage der Anlage am Bohrloch. Die Hauptmöglichkeit, die für die Ein- und Ausbauarbeiten erforderliche Zeit beträchtlich zu reduzieren, ist die Kopplung der Arbeitsgänge des Ein- und Ausbaus von Bohrrohren und -stangen mit den Arbeitsgängen ihres Verschraubens und Auseinanderschraubens sowie ihres Transportes. Die bekannten Anlagen, bei denen die Kopplung der Arbeitsgänge vorgesehen ist, werden nur zum Bohren von Bohrlöchern eingesetzt und können nur an stationären Bohrtürmen verwendet werden, weil der Einsatz der bekannten Konstruktionen in mobilen Förderanlagen mit geneigtem Turm aus mehreren Gründen unmöglich ist: sie besitzen beträchtliche Massen und Abmessungen, sind in konstruktiver Hinsicht kompliziert, erfordern einen hohen Zeit- und Arbeitsaufwand für die Montage, Demontage und Einrichtung der Anlage.

Es ist eine Anlage (US 39 29 235) zum Bohren von Bohrlöchern mit einem System zur Mechanisierung von Ein- und Ausbauarbeiten bekannt. Die Anlage besteht aus einem stationären Bohrturm, einem Turmrollenlager, einem Flaschenzugblock mit Elevator, einem Ablenkungssystem mit Führungen für die Ablenkung des Flaschenzugblocks und des Elevators. Die Kopplung der Arbeitsgänge des Ein- und Ausbaus von Bohrrohren mit den Arbeitsgängen ihres Verschraubens und Auseinanderschraubens sowie ihres Transportes wird mittels eines Systems der Ablenkung des Flaschenzugblocks und des Elevators von der Vertikalachse erzielt. Die Gleichachsigkeit des Flaschenzugblocks mit Elevator und des Bohrlochs wird durch steife Schienenführungen gewährleistet, die im Inneren des Turmes parallel zur Bohrlochachse angeordnet und auf ihrer gesamten Länge vom Turmrollenlager bis zum Bohrplatz starr befestigt sind. Das Vorhandensein zweier separater Ablenkungssysteme mit ihren Antrieben, mit Organen zur Energiezufuhr, welche Systeme über die gesamte Turmhöhe bewegbar sind, die Notwendigkeit, diese Systeme zu steuern, eine große Masse und große Abmessungen der Führungen vergrößern die Masse der Anlage und machen deren Konstruktion und Steuerung komplizierter. Daher kann die bekannte Konstruktion in mobilen Förderanlagen unmöglich eingesetzt werden.

Es ist eine Anlage (US 29 46 464) zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten beim Bohren von Bohrlöchern bekannt. Die Anlage besteht aus einem stationären Bohrturm, einem Turmrollenlager, einem zweigeteilten Flaschenzugblock mit Elevator, einem System von biegsamen Führungen des Flaschenzugblocks und des Elevators, einer Bühne für Bohrrohre und einem Drehtisch.

Jede biegsame Führung befindet sich innerhalb des Bohrturmes und ist mit ihrem unteren Ende am Bohrplatz, mit ihrem oberen Ende aber am Turmrollenlager mittels eines Zylinders befestigt. Zum gleichachsigen Heben und Senken des Flaschenzugblocks samt dem Elevator entlang der Bohrlochachse und zur Ablenkung des Elevators bei der Kopplung der Arbeitsgänge des Senkens und Hebens sowie des Verschraubens und Auseinanderschraubens steht das System der Führungen mit den Wagen des Flaschenzugblocks und des Elevators in Verbindung. Beim Spannen der Führungen mit Hilfe des Zylinders wird der Elevator vom Bohrrohr abgelenkt, und beim Freigeben der biegsamen Führungen nähert sich der Elevator, indem er schwenkt, dem Rohr und ergreift dasselbe.

In der bekannten Anlage wird eine teilweise Kopplung der Arbeitsgänge des Einfahrens und Ziehens sowie des Verschraubens und des Auseinanderschraubens der Bohrrohre erzielt. Nach dem Ziehen eines Bohrrohres aus dem Bohrloch mittels des Elevators bis zu einer nächstfolgenden Muffenverbindung wird der Strang mit Hilfe des Drehtisches hängend gehalten, während sich der Flaschenzugblock mit dem Elevator am Rohr entlang bis zum Niveau der Bühne zur Unterbringung von Bohrrohren senkt. Nach dem Erfassen des gezogenen Rohres unter der Muffe werden die biegsamen Führungen des Flaschenzugblocks gespannt, und der Elevator wird vom Bohrrohr abgelenkt. Nach der Durchführung der genannten Arbeitsgänge wird der Flaschenzugblock am Rohr entlang nach unten abgesenkt und das gezogene Bohrrohr auseinandergeschraubt. Nach Beendigung dieses Arbeitsgangs wird das Rohr aus der Muffe gehoben und transportiert. Das Einfahren der Bohrrohre ins Bohrloch geschieht in umgekehrter Reihenfolge.

Somit ist bei der bekannten Anlage keine vollständige Kopplung der Arbeitsgänge des Ein- und Ausbaus der Bohrrohre mit den Arbeitsgängen ihres Verschraubens und Auseinanderschraubens sowie ihres Transportes zu verzeichnen. Beim Heben oder Senken des Flaschenzugblocks mit dem leeren Elevator wird der Block stillgesetzt, die oberen Rohrenden werden abgefangen, der Elevator und die Greifvorrichtung werden geöffnet und geschlossen, was zu bedeutenden Zeitverlusten und zur Senkung der Leistung führt, während die komplizierte Steuerung des Systems der biegsamen Führungen und der Greifvorrichtung sowie die Montage der Anlage am Bohrlochmund und deren Demontage die Verwendung der bekannten Konstruktion in mobilen Förderanlagen erschweren, wo die Montage der Ausrüstungen innerhalb einer recht kurzen Frist zustandegebracht werden soll und die Steuerung auf ein Mindestmaß reduziert ist.

Bekannt ist eine Anlage zur Mechanisierung und teilweisen Automatisierung von Ein- und Ausbauarbeiten beim Bohren von Bohrlöchern (SU 5 74 517, SU 5 88 340). Die Anlage besteht aus einem stationären Bohrturm, einem Turmrollenlager, einem zweigeteilten Flaschenzugblock mit Elevator und einem Zentralisator mit Führungen.

Die Kopplung der Arbeitsgänge wird dadurch erzielt, daß in den Ausrüstungskomplex ein zweigeteilter Flaschenzugblock und ein starr daran aufgehängter geschlossener automatischer Elevator eingeführt sind, was es gestattet, den Flaschenzugblock mit dem Elevator entlang der Bohrlochachse ohne zusätzliche Ablenkungen zu heben und zu senken, wobei durch diese der Rohrstrang oder das abgeschraubte Rohr hindurchgelassen wird. Das obere Ende des Bohrrohres (des Gestängezuges) wird während des Verschraubens und Auseinanderschraubens durch den Zentralisator festgehalten, der an den Konsolen des Bohrturmes über biegsame Führungen vertikal bewegbar angeordnet ist, welche zwischen dem Turmrollenlager und der Konsole des Bohrturmes genau vertikal entlang der Bohrlochachse starr befestigt sind. In dieser Anlage erfolgt die Bewegung des Flaschenzugblocks praktisch ohne Stillsetzungen, was eine beträchtliche Steigerung der Arbeitsproduktivität ergibt. Dies wird nur bei der Gewährleistung einer vollständigen Gleichachsigkeit des Zentralisators und der Bewegungsbahn des Flaschenzugblocks erzielt, weil eine Störung der Gleichachsigkeit von Flaschenzugblock und Zentralisator zur Abnahme des Tempos der Ein- und Ausbauarbeiten und zu schweren Folgen führt.

Beim Heben des Flaschenzugblocks mit dem beladenen Elevator beim Ziehen von Rohren aus dem Bohrloch oder mit dem leeren Elevator beim Einfahren von Rohren ins Bohrloch findet in der Höhe der Anordnung des Zentralisators das Koppeln des Kegels des Flaschenzugblocks mit dem Kegel des Zentralisators statt, worauf deren gemeinsame Aufwärtsbewegung weitergeht. Infolge des Schaukelns des Flaschenzugblocks bei hohen Windbelastungen sowie beim Schaukeln von halbversenkten Förderanlagen unter seemäßigen Bedingungen findet eine Verlagerung der Bewegungsbahn des Flaschenzugblocks von der Achse des Bohrlochs und des Zentralisators statt.

Eine Störung der Gleichachsigkeit des Flaschenzugblocks und des Zentralisators ist auch bei mobilen Förderanlagen mit geneigtem Bohrturm beim Anlegen einer vom Rohrstrang herrührenden Belastung an dieselben zu verzeichnen, weil eine elastische Verformung des Bohrturmes auftritt. Beim Angriff einer Belastung am Flaschenzugblock wird diese Belastung über die Trume des Flaschenzugseils zum Turmrollenlager übertragen, das sich von der Bohrlochachse nach der Seite der Neigung des Turmes hin verschiebt und dadurch die Bewegungsbahn des Flaschenzugblocks bei dessen Bewegung vom Bohrlochmund bis zum Turmrollenlager verändert. Da die Enden der Führungen des Zentralisators an den Konsolen des Bohrturmes und unter dem Turmrollenlager starr befestigt sind und der Zentralisator mit den Führungen mittels Wagen in Verbindung steht, erfolgt eine Verlagerung ihrer Achsen, und beim Koppeln des Flaschenzugblocks mit dem Zentralisator hebt der Flaschenzugblock den Zentralisator im Knickpunkt der Bahn. Am Zentralisator, der eine große Masse besitzt, entsteht ein Kippmoment, das zu den biegsamen Führungen übertragen wird, wobei infolgedessen Schiefstellung und Festklemmung des Zentralisators eintritt. Dies führt zur Störung des technologischen Arbeitsgangs und zu Beschädigungen.

Die bekannte Konstruktion gestattet nur Ein- und Ausbauarbeiten an stationären Bohrtürmen.

In mobilen Förderanlagen mit geneigten Bohrtürmen kann sie nicht verwendet werden, was im besonderen auf die Störung der Gleichachsigkeit des Bohrlochs, des Zentralisators und der Bewegungsbahn des Flaschenzugblocks zurückzuführen ist, welche sich je nach dem Gewicht des Rohrstrangs ändert. Die Anwendung der bekannten technischen Lösungen in mobilen Anlagen setzt die Leistung der Anlage stark herab. Außerdem erfüllen die biegsamen Führungen des Zentralisators eine ausschließlich führende Funktion, weil alle vom Zentralisator herrührenden Belastungen bei dessen Aufsetzen von den Konsolen des Bohrturmes aufgenommen werden. Während der Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten findet bei der Abwärtsbewegung des Flaschenzugblocks aus der oberen Lage das Aufsetzen des Zentralisators auf die Konsolen periodisch statt, wobei der Zentralisator im Moment des Auftreffens auf die Konsole des Bohrturmes eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung besitzt, die der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Flaschenzugblocks gleich sind, der sich unter der Wirkung des Rohrstranggewichtes abwärts bewegt. Es entsteht ein dynamischer Schlag, bei dem die Belastungen der Konsolen das Gewicht des Zentralisators mehrfach übersteigen, und diese Belastungen wiederholen sich periodisch.

Bei den stationären Anlagen sind für die Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit der Stützkonsolen große Möglichkeiten durch Vergrößerung der Masse des Bohrturmes und der gesamten Konstruktion der Anlage vorhanden.

Bei den mobilen Förderanlagen ist diese Möglichkeit begrenzt, wobei die Masse und die Steifigkeit des Bohrturmes dieser Anlagen bei weitem kleiner sind als bei den stationären Anlagen.

Somit ist die Verwendung der bekannten Bauart in mobilen Förderanlagen unmöglich wegen der konstruktiven Gestaltung der Führungen des Zentralisators, der Vergrößerung der Abmessungen und der Masse seiner Stützteile, der Vergrößerung der für die Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten erforderlichen Zeit. Die Verwendung der bekannten Konstruktion in mobilen Anlagen ist wegen beträchtlicher Zeitverluste bei der Reparatur der Bohrlöcher und der Beseitigung von Havarien unrationell.

Bekannt ist eine Anlage für Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch (SU 9 45 360), die einen geneigten Bohrturm mit einer daran befestigten Turmsteigerbühne enthält, welche eine zentrale Durchtrittsöffnung auf der Seite des Bohrturmes besitzt. Am oberen Turmteil ist ein Turmrollenlager, das mit einem zweigeteilten Flaschenzugblock mittels der Trumme des Flaschenzugseils in Verbindung steht, und ein Elevator befestigt, der am Flaschenzugblock aufgehängt ist. Auf der Bühne befindet sich ein Zentralisator mit Wagen, der bei seiner Zusammenwirkung mit dem Flaschenzugblock über Führungen vertikal bewegbar ist.

Beim Ziehen von Bohrrohren aus dem Bohrloch hebt der Elevator mit dem Flaschenzugblock den Rohrstrang, der Flaschenzugblock erreicht das Niveau des Zentralisators und wird mit diesem gekoppelt, worauf ihre gemeinsame Aufwärtsbewegung über die Führungen geschieht. Die Führungen des Zentralisators sind biegsam ausgebildet und zwischen der Bühne und dem Turmrollenlager starr befestigt. Nach dem Austritt der Muffenverbindung aus dem Bohrloch unterbricht man die Bewegung des Flaschenzugblocks, verklemmt man den Rohrstrang am Bohrlochmund und nimmt das Absenken des Flaschenzugblocks mit dem Elevator am Rohr entlang nach unten unter gleichzeitigem Abschrauben des gezogenen Rohres vor. Der Flaschenzugblock erreicht das Niveau der Bühne zur Unterbringung von Rohren, wo die Enden der Führungen befestigt sind, der Zentralisator wird auf die Bühne aufgesetzt, während der Flaschenzugblock seine Abwärtsbewegung fortsetzt. Nach beendetem Abschrauben des Rohres wird es aus dem Flaschenzugblock herausgeführt und auf das Rohrkissen befördert, während der Flaschenzugblock mit einem nächstfolgenden erfaßten Rohr nach oben geht.

Bei fehlender Belastung am Flaschenzugblock fallen die Achsen des Turmrollenlagers, des Flaschenzugblocks und des Zentralisators mit der Bohrlochachse zusammen, und die Wahrscheinlichkeit der Kopplung des gehobenen Flaschenzugblocks mit dem Zentralisator ist recht hoch. Beim Ziehen des Rohrstrangs wird jedoch diese Gleichachsigkeit gestört. Dies geschieht, weil bei den genannten Anlagen die vom Gewicht des Rohrstrangs herrührende Belastung über die Trume des Flaschenzugseils zum Turm übertragen wird. Wegen der Biegsamkeit des Bohrturmes führt dies zur Vergrößerung des Neigungswinkels desselben und als Folge davon zur Verschiebung des Turmrollenlagers in der Horizontalebene in Richtung der Bohrturmneigung, wobei die Größe des Neigungswinkels nicht konstant ist und von der Belastung, d. h. von der Länge des Rohrstrangs, abhängt.

Infolgedessen verschiebt sich das Turmrollenlager beim Ziehen des Bohrstranges von der Bohrlochachse nach der Seite der Bohrturmneigung unter Einwirkung des Gewichtes des Rohrstrangs, während die an der Bühne starr befestigten Führungen dem Zentralisator es nicht erlauben, sich nach der Seite der Verschiebung des Turmrollenlagers in der Horizontalebene zu verschieben. Die Verschiebung des Turmrollenlagers führt zur Änderung der Bewegungsbahn des Flaschenzugblocks und zur Störung der Gleichachsigkeit von Flaschenzugblock und Zentralisator. Bei der Aufwärtsbewegung des Flaschenzugblocks vom Bohrlochmund aus bis zum Turmrollenlager nähert er sich dem Zentralisator, und zur Gewährleistung seiner Kopplung mit dem Zentralisator muß die Bewegungsgeschwindigkeit des Flaschenzugblocks zur Verhinderung einer Havarie vermindert werden. Das Koppeln kann bei der zwangsweisen Zentrierung des Flaschenzugblocks vorgenommen werden, d. h. bei der Störung der natürlichen Bewegungsbahn des Flaschenzugblocks zwischen dem Bohrlochmund und dem Turmrollenlager. Die zwangsweise Verschiebung des Flaschenzugblocks stört den technologischen Prozeß der Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten, hat erhebliche Zeitverluste zur Folge. Alles das setzt die Leistung der Anlage stark herab.

Beim Absenken des Flaschenzugblocks mit dem Zentralisator entstehen außerdem im Augenblick des Aufsetzens des Zentralisators auf seine Anschläge periodisch dynamische Schläge. Im Moment des Aufsetzens des Zentralisators auf die Anschläge hat er eine Geschwindigkeit, die der Geschwindigkeit des Flaschenzugblocks gleich ist, welcher sich unter Einwirkung des Rohrstranggewichtes abwärts bewegt. Beim Aufsetzen des Zentralisators auf die Anschläge, im gegebenen Fall auf die Bühne, übersteigen daher die vom Gewicht des Zentralisators herrührenden Belastungen mehrfach die statischen Belastungen. Als Ergebnis wird ein jedes solches Aufsetzen von einer starken Vibration der Bühne und der gesamten Turmkonstruktion begleitet, und der auf der Bühne befindliche Turmsteiger kann unter diesen Bedingungen seine Funktionen nicht erfüllen.

Also ist die Verwendung der bekannten Konstruktion für mobile Anlagen unmöglich, weil die für die Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten erforderliche Zeit zunimmt, Notsituationen entstehen, der technologische Prozeß gestört wird und, was das Wichtigste ist, die Leistung der Anlage erheblich herabgesetzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch zu schaffen, deren konstruktive Ausführung es gestatten würde, durch Übereinstimmung der Achsen des Flaschenzugblocks und des Zentralisators und durch Vermeidung von an der Bühne im Augenblick des Aufsetzens des Zentralisators entstehenden dynamischen Schlägen die für die Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten erforderliche Zeit zu verringern und die Leistung der Anlage zu steigern.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anpruchs 1.

Zur Gewährleistung der Verschiebung des Zentralisators in der Horizontalebene gemäß der sich ändernden Bewegungsbahn des Flaschenzugblocks ist es zweckmäßig, daß jede Führung zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators als Platte ausgebildet ist, die eine Nut aufweist, welche nach der Seite des Bohrturmes hin offen ist, wobei das untere Ende der entsprechenden Führung zur vertikalen Bewegung des Zentralisators in der Nut frei verschiebbar in dieser angeordnet ist.

Zur Gewährleistung einer operativen Umstellung der Anlage und Erweiterung der Funktionsmöglichkeiten ist es erforderlich, daß jede Führung zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators in Form eines Balkens ausgebildet ist, der in die zentrale Durchtrittsöffnung der Turmsteigerbühne ein- und aus dieser herausführbar angeordnet ist und mit dem unteren Ende der entsprechenden Führung zur vertikalen Bewegung des Zentralisators, welches Ende als Gabel ausgebildet ist, zusammenwirkt.

Zur Gewährleistung einer operativen Umstellung der Anlage bei deren Überführung aus der Betriebs- in die Transportstellung und zurück ist es zweckmäßig, daß der Zentralisator Einheiten für seine Fixierung in der oberen Endstellung enthält, während der Bohrturm mit Einheiten für die Fixierung der Führungen zur vertikalen Bewegung des Zentralisators ausgestattet ist.

Zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten mit Bohrstangen und Ausführung von Hilfsarbeiten bei der Reparatur und dem Bohren von Bohrlöchern ist es erforderlich, daß die Anlage mit Kassetten zur Aufhängung von Bohrstangen versehen ist, die auf der Turmsteigerbühne hinter den Führungen zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators symmetrisch untergebracht sind, wobei jede Führung zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators mit einem Mittel für ihre Schwenkung in der Vertikalebene versehen ist, während jede Führung zur vertikalen Bewegung des Zentralisators mit einer Einheit für ihre Schwenkung ausgestattet ist, welche sich unter der Einheit für die Fixierung des Zentralisators befindet.

Bei der Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an Anlagen mit geringerer Tragfähigkeit sowie bei der Arbeit mit einzelnen Gestängerohren ist es bevorzugt, daß jede Einheit für die Fixierung des Zentralisators in dessen oberer Endstellung an der entsprechenden Führung zur vertikalen Bewegung des Zentralisators angebracht ist.

Bei der Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an Anlagen mit höherer Tragfähigkeit sowie bei der Arbeit mit aus zwei bis drei Rohren bestehenden Gestängezügen ist es wünschenswert, daß jede Einheit für die Fixierung des Zentralisators in dessen oberer Endstellung am entsprechenden Wagen des Zentralisators angebracht ist, wobei an jeder Führung zur vertikalen Bewegung des Zentralisators Ausnehmungen eingearbeitet sind.

Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, die Leistung der Anlage erheblich zu steigern, eine vollständige Kopplung der Arbeitsgänge des Ein- und Ausbaus von Bohrrohren und -stangen mit den Arbeitsgängen ihres Verschraubens und Auseinanderschraubens sicherzustellen. Außerdem erhöht die Erfindung die Sicherheit der Arbeitsdurchführung sowie die Nutzungsdauer und Zuverlässigkeit der Anlage und reduziert beträchtlich ihre Masse und Abmessungen.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch konkrete Ausführungsbeispiele derselben und anhand von beigefügten Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch, gemäß der Erfindung;

Fig. 2 die Konstruktion des Zentralisators und der Turmsteigerbühne in der Ansicht nach II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine Gesamtansicht der Turmsteigerbühne bei deren Vorbereitung auf die Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten mit Bohrstangen, gemäß der Erfindung;

Fig. 4 die Ansicht nach IV-IV von Fig. 2, gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Gesamtansicht der Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten mit Bohrstangen und bei der Vorbereitung der Anlage auf die Überführung in die Transportstellung, gemäß der Erfindung;

Fig. 6 die Frontansicht des oberen Endes des Bohrturms mit dem Zentralisator in der Lage gemäß Fig. 5;

Fig. 7 die Konstruktion der Führungen zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators gemäß der Erfindung;

Fig. 8 die Ansicht nach VIII-VIII von Fig. 7, gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine Ausführungsform der Einheit für die Fixierung des Zentralisators, gemäß der Erfindung;

Fig. 10 eine andere Ausführungsform der Einheit für die Fixierung des Zentralisators, gemäß der Erfindung;

Fig. 11 eine Gesamtansicht der Anlage bei deren Transport gemäß der Erfindung.

Die Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch enthält einen teleskopartigen geneigten Bohrturm 1 (Fig. 1), in dessen oberem Teil ein Turmrollenlager 2 befestigt ist, das über die Trume eines Flaschenzugseils 3 mit einem zweigeteilten Flaschenzugblock 4 in Verbindung steht. Das Flaschenzugseil 3 ist mit der Trommel einer Winde 5 verbunden. Am zweigeteilten Flaschenzugblock 4, der einen Aufnahmekegel 6 besitzt, ist ein Elevator 7 mit geschlossener Kontur aufgehängt. Am Bohrturm 1 ist eine zusammenlegbare Turmsteigerbühne 8 gelenkig befestigt. Im oberen Teil des Bohrturmes 1 sind steife Führungen 9 gelenkig aufgehängt, die mit Anschlägen 10 versehen sind, die oberhalb des Niveaus der Turmsteigerbühne 8 in der unmittelbaren Nähe von derselben angeordnet sind. An den Anschlägen 10 ist ein Zentralisator 11 angebracht, der über die steifen Führungen 9 mit Hilfe von Wagen 12 vertikal bewegbar ist, welche am Zentralisator 11 angebracht sind. Im unteren Teil des Bohrturmes 1 ist eine vertikal bewegbare Zange 13 zum Verschrauben und Auseinanderschrauben von Bohrrohren und -stangen angeordnet, während am Bohrlochmund 14 ein Spider 15 mit Keilen 16 zum Erfassen und Halten im aufgehängten Zustand eines Rohrstranges 17 befestigt ist. An einem Hubseil 18, das über die im oberen Teil des Bohrturmes 1 montierten Rollen 19 gelegt ist, ist eine Greifvorrichtung 20 zum Erfassen und Bewegen von Rohren aufgehängt. Das Hubseil 18 ist mit einer Hilfswinde 21 verbunden. Innerhalb des Bohrturmes 1 ist eine Einheit 22 für die Fixierung der Führungen 9 des Zentralisators 11 vorgesehen. Die aus dem Bohrloch gezogenen Rohre 23 werden auf ein Rohrkissen 24 gestellt.

Die rechteckige Turmsteigerbühne 8 (Fig. 2) mit einer zentralen Durchtrittsöffnung auf der Seite des Bohrturmes 1 hat Plattformen 25 die durch schwenkbare Einfassungen 26 umrandet sind und durch einen klappbaren Steg 27 miteinander in Verbindung stehen. Auf der Bühne 8 sind Kassetten 28 für Bohrrohre und Kassetten 29 für Bohrstangen vorgesehen. An den Seiten der zentralen Durchtrittsöffnung der Bühne 8 sind symmetrisch in bezug auf ihre Achse und parallel zueinander Führungen 30 zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators 11 angeordnet, die mit den Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 zusammenwirken. Jede Führung 30 zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators 11 ist als Platte mit einer Nut 31 ausgebildet. Der Zentralisator 11 ist in Form einer Platte gestaltet, die eine zentrale Durchgangsbohrung 32 mit Schlitz aufweist, und mit abgefederten Sperrklinken 33 ausgestattet, welche den Schlitz des Zentralisators 11 überdecken und mit Steuerhebeln 34 in Verbindung stehen. Der Zentralisator 11 steht mit den Trumen des Flaschenzugseils 3 mittels Rollen 35 in Verbindung.

Zur freien Bewegung des Flaschenzugblocks 4 in der zentralen Durchtrittsöffnung der Bühne 8 bei der Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten mit Bohrstangen sowie bei der Durchführung von mit der horizontalen Lagerung von Bohrrohren und -stangen auf (nicht gezeichnete) Böcke und zurück von den Böcken ins Bohrloch zusammenhängenden Arbeiten sind die Führungen 30 zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators 11 mit Mitteln 36 (Fig. 2, 3) für ihre Schwenkung in der Vertikalebene ausgestattet.

Die Wagen 12 (Fig. 4) des Zentralisators 11 sind mit Blöcken von Rollen 37 zur Zusammenwirkung mit den Führungen 9 versehen. Im unteren Teil der Platte des Zentralisators 11 ist ein Kegel 38 zum Koppeln mit dem Kegel 6 (Fig. 1) des Flaschenzugblocks 4 angebracht.

Bei der Überführung der Anlage in die Transportstellung und bei der Durchführung der Arbeiten mit Bohrstangen 39 (Fig. 5, 6) ist der Zentralisator 11 zu dessen Fixierung in der oberen Endstellung mit einer Fixierungseinheit 40 ausgestattet, während die Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 mit Einheiten 41 für die Schwenkung in der Neigungsrichtung des Bohrturmes 1 versehen sind. Beim Arbeiten mit den Bohrstangen 39 wird am Flaschenzugblock 4 ein Elevator 42 und am Hubseil 18 eine Greifvorrichtung 43 für die Bohrstangen aufgehängt.

Bei der Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten mit vertikaler Anordnung der Bohrrohre 17 (Fig. 1) und Bohrstangen 39 (Fig. 5), beim Arbeiten mit horizontaler Lagerung derselben auf Böcke und zurück von den Böcken ins Bohrloch sowie mit Rücksicht auf den Aufbau, die Tragfähigkeit und den Transport der Anlage ist eine Ausführungsform der Führungen 30 (Fig. 7) zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators 11 in Form von Balken möglich, die in die zentrale Eintrittsöffnung der Bühne 8 ein- und aus derselben herausführbar mit nachfolgender Fixierung derselben mittels Schlössern 44 angeordnet sind. Dabei sind die unteren Enden der Führungen 9 (Fig. 8) zur horizontalen Bewegung des Zentralisators 11, welche mit den Balken der Führungen 30 zusammenwirken, als Gabeln 45 ausgebildet.

Die Einheit 40 (Fig. 5) für die Fixierung des Zentralisators 11, die mindestens an einer Führung 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 montiert ist, besteht aus einem Feststeller 46 (Fig. 9) und einer Schablone 47, welche innerhalb jeder Führung 9 gelenkig angeordnet, mittels eines Hebels 48 miteinander verbunden und mittels einer Feder 49 abgefedert sind. Der Feststeller 46 und die Schablone 47 wirken mit den Wagen 12 des Zentralisators 11 bei der Bewegung des letzteren über die Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 zusammen.

Die Einheit 40 (Fig. 5) zur Fixierung des Zentralisators 11, die mindestens an einem Wagen 12 des Zentralisators 11 montiert ist, besteht aus einem Feststeller 51 und einer Schablone 52 mit Rolle 53, welche in einem Gehäuse 50 (Fig. 10) gelenkig angeordnet, mittels eines Hebels 54 miteinander verbunden und mittels einer Feder 55 abgefedert sind. Zur visuellen Beobachtung des Feststellers 51 ist an dessen Ende ein Fähnchen 56 angebracht, und zum Abschalten der Fixierungseinheit 40 bei Ein- und Ausbauarbeiten ist ein Hebel 57 vorgesehen, der hinter einen Anschlag 58 weggeführt wird, wobei an der entsprechenden Führung 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 Ausnehmungen 58 und 60 zur Fixierung des Zentralisators 11 eingearbeitet sind.

In der mobilen Ausführungsform der Anlage werden die Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 in der Transportstellung auf der Fixierungseinheit 22 (Fig. 11) und Stützen 61 gelagert.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch arbeitet folgenderweise.

Der am zweigeteilten Flaschenzugblock 4 aufgehängte Elevator 7 (Fig. 1) ergreift den Rohrstrang 17 unter der Muffe, und mit Hilfe der Winde 5 geschieht das Hochfahren desselben. Die vom Gewicht des Rohrstrangs 17 herrührende Belastung wird über den Flaschenzugblock 4 und die Trume des Flaschenzugseils 3 zum Turmrollenlager 2 und auf den geneigten Bohrturm 1 übertragen. Unter der Wirkung dieser Belastung nimmt der Neigungswinkel des Bohrturmes 1 zu, wobei sich das Turmrollenlager von der Bohrlochachse in der Neigungsrichtung des Bohrturmes 1 verschiebt. Infolgedessen weicht die Bewegungsbahn des Flaschenzugblocks 4 zwischen dem Bohrlochmund 14 und dem Turmrollenlager 2 von der Bohrlochachse ab.

Da der Zentralisator 11 (Fig. 2) auf die Anschläge 10 der gelenkig aufgehängten steifen Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 aufgesetzt ist und deren untere Enden mit den als Platte mit der Nut 31 ausgebildeten Führungen 30 zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators 11 mit Möglichkeit einer freien Verschiebung in diesen Nuten 31 zusammenwirken, so verschiebt sich bei Änderung des Neigungswinkels des Bohrturmes 1 (Fig. 1) und Verlagerung der Achse des Turmrollenlagers 2 von der Bohrlochachse weg unter Einwirkung des Gewichtes des Rohrstranges 17 der Zentralisator 11 ebenfalls in der Horizontalebene. Da die Verbindung des Zentralisators 11 mit den Trumen des Flaschenzugseils 3 mit Hilfe der Rollen 35 (Fig. 3) zustandekommt, so gestattet dies dem Zentralisator 11, sich gemäß der Bewegungsbahn des Flaschenzugblocks 4 zwischen dem Bohrlochmund 14 (Fig. 1) und dem Turmrollenlager 2 genau einzustellen. Also wird dadurch, daß der Zentralisator 11 mit Möglichkeit der gleichzeitigen Bewegung sowohl über die steifen, gelenkig aufgehängten Führungen 9 zur vertikalen Bewegung als auch über die Führungen 30 (Fig. 2) zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators 11 sowie dank der Verbindung des Zentralisators 11 mit den Trumen des Flaschenzugseils 3 mit Hilfe der Rollen 35 angeordnet ist, die Übereinstimmung der Achsen des Flaschenzugblocks 4 (Fig. 1), des Zentralisators 11 und des Turmrollenlagers 2 unabhängig von der Größe der Verschiebung des Turmrollenlagers 2 unter der Wirkung der sich ändernden, vom Gewicht des Rohrstrangs 17 herrührenden Belastung sichergestellt. Die Übereinstimmung der Achsen des Flaschenzugblocks 4, des Zentralisators 11 und des Turmrollenlagers 2 gewährleistet eine garantierte Kopplung des Kegels 6 des Flaschenzugblocks 4 mit dem Kegel 38 (Fig. 4) des Zentralisators 11 bei beliebigen Schwingungen des Flaschenzugblocks 4 (Fig. 1).

Je nach der Zweckbestimmung der Anlage, ihrer Tragfähigkeit und des Verfahrens ihres Transports sind verschiedene Ausführungsformen der Führungen 30 zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators 11 möglich. Bei der ersten Ausführungsform sind die Führungen 30 (Fig. 2) zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators 11 in Form einer Platte ausgebildet, die eine Nut 31 aufweist, welche nach der Seite des Bohrturmes 1 hin offen ist, wobei die unteren Enden der Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 in den entsprechenden Nuten 31 frei verschiebbar angeordnet sind.

Bei der zweiten Ausführungsform wirken die in Form von Balken ausgebildeten Führungen 30 (Fig. 7) zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators 11 mit den als Gabeln 45 (Fig. 8) ausgebildeten unteren Enden der entsprechenden Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 zusammen.

Beim Heben des zweigeteilten Flaschenzugblocks 4 (Fig. 1) mit dem Elevator 7 und dem Rohrstrang 17 erreicht er somit das Niveau der Bühne 8 und trifft auf den Zentralisator 11 auf, der auf die Bewegungsbahn des Flaschenzugblocks 4 eingestellt ist. Es findet die Kopplung des Kegels 6 des Flaschenzugblocks 4 mit dem Kegel 38 (Fig. 4) des Zentralisators 11 statt und es setzt der gemeinsame Hub des Flaschenzugblocks 4 und des Zentralisators 11 ein. Der Zentralisator 11 bewegt sich am Flaschenzugblock 4 über die Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11.

Nachdem die Muffenverbindung des Rohrstranges 17 aus dem Bohrlochmund 14 (Fig. 1) ausgetreten ist, hört die Aufwärtsbewegung des Flaschenzugblocks 4 auf, der Rohrstrang 17 wird durch die Keile 16 des Spiders 15 verklemmt und es beginnt das Absenken des Flaschenzugblocks 4 mit dem Elevator 7. Der Zentralisator 11 wird am zweigeteilten Flaschenzugblock 4 über die Führungen 9 zu seiner vertikalen Bewegung herabgelassen. Als Führung bei der Abwärtsbewegung des Flaschenzugblocks 4 dient das aus dem Bohrloch gezogene Rohr 23 selber, das je nach dem Absenken des zweigeteilten Flaschenzugblocks 4 in diesen und dann in die zentrale Bohrung 32 (Fig. 2) des Zentralisators 11 eingeführt wird.

Der Flaschenzugblock 4 (Fig. 1) mit dem Zentralisator 11 erreicht das Niveau der Bühne 8, und der Zentralisator 11 wird auf die Anschläge 10 der Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 in der unmittelbaren Nähe von der Bühne 8 aufgesetzt, während der Flaschenzugblock 4 seine selbständige Abwärtsbewegung am Rohr 23 entlang fortsetzt. Im Moment des Aufsetzens des Zentralisators 11 auf die Anschläge 10 der Führungen 9 wird die gesamte vom Gewicht des Zentralisators 11 herrührende Belastung über die Führungen 9 zum Turmrollenlager 2 und auf den Bohrturm 1 übertragen, wodurch die Vibrationen der Bühne 8, wo sich während des Arbeitsablaufs der Turmsteiger befindet, vollständig vermieden werden.

Beim Absenken des zweigeteilten Flaschenzugblocks 4 wird das obere Ende des aus dem Bohrloch gezogenen Rohres vom Zentralisator 11 mit Hilfe der Sperrklinken 33 (Fig. 2) festgehalten. Gleichzeitig mit dem Herablassen des Flaschenzugblocks 4 wird das Abschrauben des gezogenen Rohres 23 (Fig. 1) mittels der Zange 13 vorgenommen. Nach beendetem Abschrauben des Rohres wird die Zange 13 in die untere Stellung abgesenkt. Der Elevator 7 mit dem Flaschenzugblock 4 senkt sich unter die Muffe und kommt zum Stillstand. Der auf der Bühne 8 zur Unterbringung von Bohrrohren und -stangen befindliche Turmsteiger ergreift mit Hilfe der Greifvorrichtung 20 das abgeschraubte Rohr 23 und hebt es mit Hilfe der Hilfswinde 21 an. Danach öffnet er mittels des Steuerhebels 34 (Fig. 2) die Sperrklinken 33 des Zentralisators 11 und führt das gezogene Rohr 23 (Fig. 1) aus dem Zentralisator 11 und dem Flaschenzugblock 4 heraus. Es findet das Heben des Flaschenzugblocks 4 und des Elevators 7 mit dem Rohrstrang 17 statt, d. h., das Ziehen eines nächstfolgenden Rohres geschieht in der beschriebenen Reihenfolge. Während dieser Zeit stellt der Turmsteiger das gezogene Rohr 23 auf das Rohrkissen 24 auf und bringt es auf der Kassette 28 (Fig. 2) für Rohre auf der Bühne 8 unter.

Des weiteren wiederholt sich der Zyklus.

Beim Einbau von Rohren ins Bohrloch führt der Turmsteiger das angehobene Rohr mit Hilfe der Greifvorrichtung 20 (Fig. 1) in die zentrale Bohrung 32 (Fig. 2) des Zentralisators 11 ein, wobei die abgefederten Sperrklinken 33 des Zentralisators 11 das Rohr in die zentrale Bohrung 32 durchlassen und dann in die Ausgangsstellung zurückkehren, indem sie die Bohrung 32 des Zentralisators 11 überdecken. Mit Hilfe der Hilfswinde 21 (Fig. 1) senkt der Turmsteiger das Rohr auf die Muffe des vorhergehenden Rohres, das sich im Bohrloch befindet und am Spider 15 festgehalten wird, etwas ab, worauf er die Greifvorrichtung 20 freigibt, während das Rohr in der vertikalen Stellung am Zentralisator 11 gehalten wird. Der Flaschenzugblock 4 wird gehoben, der Elevator 7 bewegt sich, indem er die Muffe automatisch durchläßt, aufwärts am angesetzten Rohr entlang. Der Flaschenzugblock 4 mit dem Elevator 7 erreicht das Niveau des Zentralisators 11, wird mit dessen Kegel 38 (Fig. 4) gekoppelt und setzt die Aufwärtsbewegung gemeinsam mit dem Zentralisator 11 (Fig. 1) fort.

Gleichzeitig mit dem Heben des Flaschenzugblocks 4 und des Elevators 7 nimmt die Zange 13 ihre Arbeitsstellung unter der Muffe ein und es findet das Verschrauben des angesetzten Rohres statt.

Nach beendetem Verschrauben des Rohres mit der Muffe des Rohrstrangs 17 erfaßt der Elevator 7 den Strang an der oberen Muffe und hebt denselben an. Danach werden die Keile 16 des Spiders 15 geöffnet, und es erfolgt das Einfahren des Rohrstranges 17 ins Bohrloch. Beim Absenken des Flaschenzugblocks 4 wird der Zentralisator 11 auf die Anschläge 10 der Führungen 9 auf dem Niveau der Bühne 8 aufgesetzt, während sich der Flaschenzugblock 4 mit dem Elevator 7 in die untere Lage senkt, worauf der Rohrstrang 17 durch den Spider 15 verklemmt wird. Während dieser Zeit bereitet der Turmsteiger ein nächstfolgendes Rohr zum Einfahren ins Bohrloch vor.

Des weiteren wiederholt sich der Zyklus.

Die Arbeitsgänge des Einfahrens und Ziehens von Bohrstangen werden an der Anlage nach einer ähnlichen Technologie ausgeführt.

Die Fixierung des Zentralisators 11 in seiner oberen Endstellung hängt von den Einsatzbedingungen der Anlage und dem Verfahren ihres Transports ab.

Die Einheiten 40 (Fig. 5) für die Fixierung des Zentralisators 11 in seiner oberen Endstellung können entweder an den Führungen 9 (Fig. 9) zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 oder an den Wagen 12 (Fig. 10) des Zentralisators 11 angebracht sein, wobei an den Führungen 9 die Ausnehmungen 59 und 60 eingearbeitet sein sollen. Der Zentralisator 11 wird in der nichtarbeitenden Zone im oberen Teil des Bohrturmes 1 fixiert.

Die Einheiten 40 (Fig. 9) für die Fixierung des Zentralisators 11, die an den Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 angebracht sind, funktionieren folgenderweise.

Der Zentralisator 11 (Fig. 6) wird durch den Flaschenzugblock 4 in die nichtarbeitende Zone der Anlage gehoben. Der sich über die Führung 9 aufwärts bewegende Wagen 12 (Fig. 9) des Zentralisators 11 wirkt mit dem Feststeller 46 zusammen, indem er diesen um das Gelenk ins Innere der Führung 9 verschwenkt, und setzt seine Aufwärtsbewegung über die Führung 9 fort. Nach dem Austritt des Wagens 12 des Zentralisators 11 aus dem Bereich des Feststellers 46 hört die Bewegung des Zentralisators 11 auf. Der Feststeller 46 wird durch die Kraft der Feder 49 in die Ausgangsstellung zurückgeführt. Der Flaschenzugblock 4 (Fig. 1) mit dem Zentralisator 11 senkt sich nach unten; der Wagen 12 wird auf den Feststeller 46 (Fig. 9) aufgesetzt und kommt zum Stillstand, während der Flaschenzugblock 4 (Fig. 1) sich nach unten senkt. Auf diese Weise wird der Zentralisator 11 (Fig. 6) in der oberen Stellung fixiert.

Zum Absenken des Zentralisators 11 in die Arbeitsstellung wird er oberhalb des Niveaus der Schablone 47 (Fig. 9) angehoben, welche, nachdem sie unter dem Wagen 12 hervorgetreten ist, in die horizontale Lage zurückkehrt. Dann wird der Zentralisator 11 mit Hilfe des Flaschenzugblocks 4 nach unten abgesenkt. Beim Absenken kontaktiert der Wagen 12 mit der Schablone 47 und schwenkt diese nach unten. Die Schwenkung der Schablone 47 nach unten setzt den Hebel 48 in Bewegung, der seinerseits den Feststeller 46 ins Innere der Führung 9 verschwenkt und dem Wagen 12 den Weg freigibt. Der Wagen 12 passiert frei die Zone des Feststellers 46, und der Zentralisator 11 wird durch den Flaschenzugblock 4 über die Führungen 9 nach unten abgesenkt, während die Kopierschablone 47 und der Feststeller 46 in die horizontale Ausgangsstellung zurückkehren.

Die an den Wagen 12 angebrachten Einheiten 40 (Fig. 10) für die Fixierung des Zentralisators 11 sind der bequemeren Bedienung halber als einzelner Block ausgeführt, der im Gehäuse 50 angeordnet ist. Während der Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten werden der Feststeller 51 und die Schablone 52 zur Vermeidung eines Kontaktes mit den Führungen 9 ins Innere des Gehäuses 50 in Richtung gegeneinander mit Hilfe des Hebels 57 abgedrückt, welcher unter den Anschlag 58 geführt wird. Bei dieser Lage bewegt sich der Zentralisator 11 über die Führungen 9 ungehindert.

Zur Fixierung des Zentralisators 11 in seiner oberen Endstellung wird er auf die Anschläge 10 der Führungen 9 aufgesetzt, der Hebel 57 wird hinter den Anschlag 58 geführt, während der Feststeller 51 und die Schablone 52 bestrebt sind, unter der Wirkung der Feder 55 in die Ausgangsstellung zurückzukehren. Der Feststeller 51 stützt sich dabei gegen die Führung 9 ab, während die im Bereich der Ausnehmung 60 befindliche Schablone 52 mit der Rolle 53 schwenkt und die horizontale Lage einnimmt. Hiernach wird der Zentralisator 11 in die obere Endstellung gehoben. Der Feststeller 51 und die Schablone 52 werden, indem sie mit der Führung 9 kontaktieren, aufgerichtet. Sobald der Feststeller 51 in den Bereich der Ausnehmung 59 eintritt, schwenkt er durch die Wirkung der Feder 55 und nimmt die horizontale Lage ein, wobei er in die Ausnehmung 59 eingreift. Hiernach erfolgt das Absenken des Flaschenzugblocks 4 (Fig. 1) mit dem Zentralisator 11, der Feststeller 51 (Fig. 10) stützt sich gegen die Stirnfläche der Ausnehmung 59 ab und der Zentralisator 11 wird an den Führungen 9 fixiert, während sich der Flaschenzugblock 4 (Fig. 1) nach unten senkt. Die Arbeit der Fixierungseinheit 40 (Fig. 10) wird an dem am Feststeller 51 befestigten Fähnchen 56 kontrolliert.

Zum Absenken des Zentralisators 11 in die Arbeitsstellung wird er angehoben, die Schablone 52 mit der Rolle 53 tritt, indem sie mit der Führung 9 kontaktiert, in den Bereich der Ausnehmung 59 ein und schwenkt in die horizontale Lage. Dann erfolgt das Herablassen des Zentralisators 11 mit dem Flaschenzugblock 4 (Fig. 1). Die Schablone 52 (Fig. 10) kontaktiert mit der Stirnfläche der Ausnehmung 59 und schwenkt nach oben. Die Schwenkung der Schablone 52 setzt den Hebel 54 in Bewegung, der seinerseits den Feststeller 51 ins Innere des Gehäuses 50 verschwenkt und denselben mit der Führung 9 außer Eingriff bringt. Der Zentralisator 11 senkt sich über die Führungen 9. Während der Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten wird der Hebel 57 unter den Anschlag 58 geführt, wobei der Feststeller 51 und die Schablone 52 blockiert werden.

Bei der Durchführung von Arbeiten mit der Lagerung von Bohrrohren und -stangen auf Böcke und zurück von den Böcken ins Bohrloch sind zur beschleunigten Durchführung der Ein- und Ausbauarbeiten mit den Bohrstangen 39 (Fig. 5) an den Führungen 9 zur vertikalen Bewegung des Zentralisators 11 Schwenkeinheiten 41 angebracht, die sich unterhalb der Einheit 40 für die Fixierung des Zentralisators 11 in dessen oberer Endstellung befinden und die Schwenkung der Führungen 9 in der Neigungsrichtung des Bohrturmes 1 bewerkstelligen.

Zur Durchführung von zusätzlichen Arbeiten, die bei der Reparatur und dem Bohren von Bohrlöchern vorkommen, werden an der Anlage die Ausrüstungen umgestellt, wobei die Umstellung folgenderweise ausgeführt wird.

Der Zentralisator 11 wird mit Hilfe des Flaschenzugblocks 4 in der oberen Endstellung mit Hilfe der Fixierungseinheit 40 (Fig. 5) fixiert, die unteren Enden der Führungen 9 werden durch die Fixierungseinheiten 22 fixiert, während die als Platte mit der Nut 31 ausgebildeten Führungen 30 (Fig. 2) zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators 11 um das Schwenkmittel 36 verschwenkt werden. Sind die Führungen 30 in Form von Balken ausgebildet, so werden sie hinter die zentrale Durchtrittsöffnung der Bühne 8 (Fig. 7) unter den Belag 25 geführt.

Bei dieser Lage können an der Anlage zusätzliche Arbeiten mit der horizontalen Lagerung von Bohrrohren und -stangen auf Böcke oder zurück von den Böcken ins Bohrloch bei der Auswechselung von Bohrrohren und -stangen und deren Bearbeitung durchgeführt werden, man kann auch Ein- und Ausbauarbeiten mit den Bohrstangen bei höheren Geschwindigkeiten durchführen, und außerdem wird bei dieser Lage die Überführung der Anlage in die Transportstellung bei ihrem Einsatz an mobilen Transportmitteln ohne zusätzliche Montage- und Demontagearbeiten vorgenommen.

Die Arbeitsgänge beim Ein- und Hochfahren von Bohrstangen werden in der beschleunigten Variante wie folgt durchgeführt.

Der am Flaschenzugblock 4 aufgehängte Elevator 42 (Fig. 5) für Bohrstangen 39 fängt den aus den Bohrstangen 39 bestehenden Strang an der Muffe ab, und es findet das Ziehen des Stranges aus dem Bohrloch statt. Da die zentrale Durchtrittsöffnung der Bühne 8 von den Führungen 9 und 30 (Fig. 2) befreit, der Zentralisator 11 (Fig. 5) aber in der oberen Endstellung fixiert ist, so sind beim Durchgang des Flaschenzugblocks 4 durch die zentrale Durchtrittsöffnung der Bühne 8 alle Kontakte desselben mit der Bühne 8 bei beliebigen Verschiebungen und beim Schaukeln des Flaschenzugblocks 4 ausgeschlossen. Nachdem also der Flaschenzugblock 4 die Zone der Bühne 8 passiert hat und die Muffenverbindung der Bohrstangen 39 aus dem Bohrloch ausgetreten ist, hört die Bewegung des Flaschenzugblocks 4 auf, und der Strang der Bohrstangen 39 wird durch den Spider 15 verklemmt. Der Turmsteiger bringt die Greifvorrichtung 43 an der gezogenen Bohrstange 39 an und gibt den Elevator 42 frei. Der Flaschenzugblock 4 mit dem Elevator 42 senkt sich nach unten und gleichzeitig damit geht das Abschrauben der gezogenen Bohrstange 39 vonstatten. Nach Beendigung dieses Arbeitsgangs wird der Elevator 42 an einer nächstfolgenden Bohrstange 39 befestigt, und der Turmsteiger hebt die abgeschraubte Bohrstange 39 an und führt sie aus dem Bereich des Flaschenzugblocks 4 heraus. Der Flaschenzugblock 4 zieht die nächstfolgende Bohrstange 39, während der Turmsteiger die gezogene Bohrstange 39 in der auf der Bühne 8 befindlichen Kassette 29 unterbringt. Des weiteren wiederholt sich der Vorgang. Das Einfahren der Bohrstangen 39 ins Bohrloch geschieht in der umgekehrten Reihenfolge.

Auf diese Weise können an der Anlage außer den Ein- und Ausbauarbeiten mit der Kopplung der Arbeitsgänge des Ein- und Ausbaus sowie des Verschraubens und Auseinanderschraubens alle beim Bohren und bei der Reparatur von Bohrlöchern notwendigen Arbeiten nach einer operativen Umstellung durchgeführt werden. Die Umstellung erfordert keinen zusätzlichen Zeit- und Arbeitsaufwand, keine Montage und Demontage einer neuen Ausrüstung. Überdies wird die Anlage bei dieser Lage in die Transportstellung übergeführt.

Die vorgeschlagene Erfindung ist zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten am Bohrloch bestimmt und gewährleistet den Einsatz der Anlage mit stationären geneigten Bohrtürmen beim Bohren und bei der Reparatur von Bohrlöchern sowie kann an Anlagen unterschiedlicher Tragfähigkeit angewendet und an mobilen Transportmitteln montiert werden. Die erfindungsgemäße technische Lösung erlaubt es, die Leistung der Anlage beträchtlich zu steigern, und gewährleistet eine vollständige Kopplung der Arbeitsgänge des Ein- und Ausbaus von Bohrrohren und -stangen mit den Arbeitsgängen ihres Verschraubens und Auseinanderschraubens sowie ihres Transportes dank der Übereinstimmung der Achsen des Flaschenzugblocks 4 (Fig. 1) und des Zentralisators 11. Die Übereinstimmung der Achsen des Flaschenzugblocks 4 und des Zentralisators 11 wird dadurch erzielt, daß der Zentralisator 11 gleichzeitig über die Führungen 9, 30 (Fig. 2) sowohl in der Vertikal- als auch in der Horizontalebene sowie über die Trume des Flaschenzugseils 3 bewegbar angeordnet ist. Das Aufsetzen des Zentralisators 11 auf die steifen vertikal angeordneten schwingenden Führungen 9 gewährleistet eine freie Verschiebung des Zentralisators 11 in der Horizontalebene über die Führungen 30 zur horizontalen Verschiebung desselben, während die Verbindung des Zentralisators 11 mit den Trumen des Flaschenzugseils 3 eine garantierte Kopplung des Flaschenzugblocks 4 (Fig. 1) mit dem Zentralisator 11 bei beliebigen Verschiebungen des Flaschenzugblocks 4 unter der Wirkung der sich ändernden, vom Gewicht des Rohrstranges 17 (Fig. 1) herrührenden Belastung sicherstellt. Außerdem eliminiert das Aufsetzen des Zentralisators 11 auf die Anschläge 10 der Führungen 9 zur vertikalen Bewegung desselben die Entstehung von dynamischen Schlägen, die sonst zur Vibration der Bühne 8 führen, auf der sich der Turmsteiger befindet, wodurch die Sicherheit der Arbeitsdurchführung sowie die Nutzungsdauer und Zuverlässigkeit der Anlage erhöht, die Masse der Anlage und deren Abmessungen beträchtlich verringert werden.

Die konstruktive Ausführung der Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten sowie der einzelnen Elemente der Anlage erfordert keine zusätzlichen Organe für die Energiezufuhr und für die Steuerung derselben, gewährleistet eine operative Umstellung der Anlage auf die Ausführung von Hilfsarbeitsgängen beim Bohren und bei der Reparatur von Bohrlöchern sowie reduziert die Zeit der Überführung der Anlage in die Transportstellung. Die Umstellung der Anlage ist recht einfach, sie erfordert keinen zusätzlichen Zeit- und Arbeitsaufwand sowie keine zusätzlichen Montage- und Demontagearbeiten.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen konstruktiven Lösungen gestatten es, sie in den zur Zeit hergestellten Förderanlagen zum Bohren und zur Reparatur von Bohrlöchern ohne beträchtliche konstruktive Änderungen zu verwenden.

Claims (7)

1. Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch, enthaltend:

• - einen geneigten Bohrturm (1);
• - eine Turmsteigerbühne (8), die am Bohrturm (1) gelenkig befestigt ist und auf der Seite des Bohrturmes (1) eine zentrale Durchtrittsöffnung besitzt;
• - ein Turmrollenlager (2), das im oberen Teil des Bohrturms (1) befestigt ist;
• - einen zweigeteilten Flaschenzugblock (4), der mit dem Turmrollenlager (2) mittels der Trume des Flaschenzugseils (3) verbunden ist;
• - einen Elevator (7), der am Flaschenzugblock (4) aufgehängt ist, und
• - einen Zentralisator (11) mit Wagen (12), welcher bei seiner Zusammenwirkung mit dem Flaschenzugblock (4) über Führungen (9) vertikal bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
• - sie mit Führungen (30) zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators (11) versehen ist, die in der zentralen Durchtrittsöffnung der Turmsteigerbühne (8) symmetrisch zur Achse derselben angeordnet sind und mit den Führungen (9) zur vertikalen Bewegung des Zentralisators (11) zusammenwirken,
• - die Führungen (9) zur vertikalen Bewegung des Zentralisators (11) steif ausgeführt, im oberen Teil des Bohrturmes (1) gelenkig befestigt und mit Anschlägen (10) ausgestattet sind, die zwischen dem Zentralisator (11) und der Turmsteigerbühne (8) in der unmittelbaren Nähe von derselben angeordnet sind, während
• - der Zentralisator (11) mit Rollen (35) zur Zusammenwirkung und Bewegung über die Trume des Flaschenzugseils (3) versehen ist.

2. Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führung (30) zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators (11) als Platte ausgebildet ist, die eine Nut (31) aufweist, welche nach der Seite des Bohrturmes (1) hin offen ist, wobei das untere Ende der entsprechenden Führung (9) zur vertikalen Bewegung des Zentralisators (11) in der Nut (31) frei verschiebbar in dieser angeordnet ist.

3. Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führung (30) zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators (11) in Form eines Balkens ausgebildet ist, der in die zentrale Durchtrittsöffnung der Turmsteigerbühne (8) ein- und aus dieser herausführbar angeordnet ist und mit dem als Gabel (45) ausgebildeten unteren Ende der entsprechenden Führung (9) zur vertikalen Bewegung des Zentralisators zusammenwirkt.

4. Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralisator (11) Einheiten (40) für seine Fixierung in der oberen Endstellung enthält, während der Bohrturm (1) mit Einheiten (22) für die Fixierung der Führungen (9) zur vertikalen Bewegung des Zentralisators (11) ausgestattet ist.

5. Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Kassetten (29) zur Aufhängung von Bohrstangen besitzt, welche Kassetten auf der Turmsteigerbühne (8) hinter den Führungen (30) zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators (11) symmetrisch untergebracht sind, wobei jede Führung (30) zur horizontalen Verschiebung des Zentralisators mit einem Mittel (36) für ihre Schwenkung in der Vertikalebene versehen ist, während jede Führung (9) zur vertikalen Bewegung des Zentralisators mit einer Einheit (41) für ihre Schwenkung ausgestattet ist, welche sich unter der Einheit (40) für die Fixierung des Zentralisators befindet.

6. Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einheit (40) für die Fixierung des Zentralisators (11) in dessen oberer Endstellung an der entsprechenden Führung (9) zur vertikalen Bewegung des Zentralisators (11) angebracht ist.

7. Anlage zur Durchführung von Ein- und Ausbauarbeiten an einem Bohrloch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einheit (40) für die Fixierung des Zentralisators (11) in dessen oberer Endstellung am entsprechenden Wagen (12) des Zentralisators (11) angebracht ist, wobei an jeder Führung (9) zur vertikalen Bewegung des Zentralisators (11) Ausnehmungen (59, 60) eingearbeitet sind.