DE4225009A1 - Schwerstange für einen bei Erdbohrungen eingesetzten Bohrstrang - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwerstange für einen bei Erdbohrungen eingesetzten Bohrstrang mit endseitigen, in der Bohrstrangachse angeordneten Anschlußelementen für ein Bohrwerkzeug sowie für einen Werkzeugträger und mit einer die Anschlußelemente verbindenden Durchgangsbohrung für Spülflüssigkeit. Der Werkzeugträger ist regelmäßig ein Bohrgestänge, das über Tage an einen Drehtisch angeschlossen und von diesem in Rotation versetzbar ist. Der Werk­ zeugträger kann im Rahmen der Erfindung jedoch auch zu einem Bohrlochsohlenantrieb gehören, der eine hydraulisch ange­ triebene Turbine oder einen Elektromotor aufweist.

Schwerstangen der eingangs beschriebenen Art unterstützen ein vertikales, lotrechtes Bohren. Sie sind massiv ausge­ bildet und haben in der Praxis eine Länge von mehreren Metern. Sie belasten das Bohrwerkzeug mit ihrem Gewicht und halten den Bohrstrang gespannt. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen sind die Anschlußelemente für das Bohrwerkzeug und den Werkzeugträger sowie die Durchgangsbohrung für Spül­ flüssigkeit in der Mittelachse der Schwerstange angeordnet. In einem gegenüber der Vertikalen geneigten Bohrloch übt das Gewicht der Schwerstange eine Pendelkraft auf das Bohr­ werkzeug aus. Ist die Pendelkraft ausreichend groß, so kann eine bereits aufgebaute, unerwünschte Bohrlochneigung verringert werden. Durch die Dimensionierung der Schwer­ stangen und durch eine zusätzliche Zentrierung der Schwer­ stangen im Bohrloch mit Hilfe eines Stabilizers, der ver­ hindert, daß die Schwerstangen die Bohrlochwand zwischen Stabilizer und Bohrwerkzeug berühren, kann die Pendelkraft beeinflußt werden. Der Möglichkeit, die Pendelkraft durch die beschriebenen Maßnahmen zu beeinflussen, sind jedoch Grenzen gesetzt. Ein Abbau der Bohrlochneigung ist in der Praxis zumeist nur dann erreichbar, wenn gleichzeitig auch die Meißelbelastung herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwerstange der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die bei vorgegebener Masse eine bessere Vertikalführung des Bohrstranges ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Anschlußelemente gegenüber der Mittelachse der Schwerstange versetzt angeordnet sind und dadurch die um die Bohr­ strangachse in Drehung versetzte Schwerstange eine radial wirkende Unwucht aufweist. - Die Unwucht der um die Bohrstrangachse rotierenden Schwerstange erzeugt eine Zentrifugalkraft, die in einem gegenüber der Vertikalen geneigten Bohrloch die Pendelkraft, soweit diese auf Schwerkraft beruht, unterstützt. Überraschenderweise ver­ bessert die Unwucht der in Drehung versetzten Schwerstange die Vertikalführung des Bohrstranges bei Erdbohrungen signifikant. Die Anschlußelemente können als Gewindezapfen und/oder Gewindemuffen ausgebildet sein, die erfindungsgemäß exzentrisch an den Stirnseiten der Schwerstange angeordnet sind.

Die Erfindung ermöglicht eine überraschend gute Vertikal­ führung des Bohrstranges. Eine Bohrlochneigung gegenüber der Vertikalen, die sich aus geologischen Gründen ergeben hat oder im Rahmen eines Richtbohrverfahrens eingestellt wurde, kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schwerstange wieder ab­ gebaut werden. Diese ist fertigungstechnisch auf einfache Weise herstellbar. Massive Stangen ohne Schwächung ihres vorzugsweise runden Querschnitts können eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Stangen weisen ausreichende Steifig­ keit und Festigkeit auf. Sie können im Bohrstrang in an sich bekannter Weise mit Stabilizern kombiniert werden, die rotationssymmetrisch um die Bohrachse ausgebildet sind und den Bohrstrang im Bohrloch zentrieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schwerstange,

Fig. 2 die Draufsicht auf den Gegenstand gemäß Fig. 1 in Richtung A-A.

Die in den Figuren dargestellte Schwerstange ist für einen bei Erdbohrungen eingesetzten Bohrstrang bestimmt. Die Schwerstange ist aus Rundmaterial gefertigt und weist eine Länge von mehreren Metern auf. Das Rundmaterial hat eine Mittelachse 1.

An den Stirnseiten der Schwerstange sind Anschlußelemente 2, 3 für ein Drehbohrgestänge sowie für ein Bohrwerkzeug vorge­ sehen. Das Anschlußelement 2 für das Drehbohrgestänge ist im Ausführungsbeispiel als Gewindemuffe, das Anschlußelement 3 für das Bohrwerkzeug als Gewindezapfen ausgebildet. Die Schwerstange weist ferner eine Durchgangsbohrung 4 für Spülflüssigkeit auf, welche die Anschlußelemente 2, 3 ver­ bindet.

Die Anschlußelemente 2, 3 für das Drehbohrgestänge und das Bohrwerkzeug sowie die Durchgangsbohrung 4 für Spülflüssig­ keit sind in der Bohrstrangachse 5 angeordnet. Die Bohr­ strangachse 5 entspricht der Mittelachse des Bohrwerkzeuges und der damit fluchtenden Mittelachse des Drehbohrgestänges.

Einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß die Anschlußelemente 2, 3 gegenüber der Mittelachse 1 der Schwerstange versetzt angeordnet sind und daß dadurch die um die Bohrstrangachse 5 in Drehung versetzte Schwer­ stange eine radial wirkende Unwucht aufweist. Die auf­ tretende Unwucht verbessert die Vertikalführung des Bohr­ stranges.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, an der Mantelfläche der Schwerstange Nuten, beispielsweise mit spiralwendelförmigem Verlauf, vorzusehen, welche den Rücktransport der Spül­ flüssigkeit fördern. Solche Nuten zur Verbesserung der Spül­ flüssigkeitsrückführung sind an sich bekannt und wurden zeichnerisch nicht dargestellt. Zweckmäßig ist ferner eine Zentrierung der Schwerstange im Bohrloch mit Hilfe eines Stabilizers, der rotationssymmetrisch um die Bohrstrangachse angeordnet und an der Bohrlochwand abgestützt ist. Der Stabilizer soll eine Berührung der Schwerstange mit der Bohrlochwand im Bereich zwischen Stabilizer und Bohrwerkzeug verhindern. Die erfindungsgemäße Schwerstange kann nicht nur in Verbindung mit über Tage antreibbaren Drehbohrgestängen, sondern auch in Verbindung mit einem Bohrlochsohlenantrieb eingesetzt werden. In diesem Falle ist die Schwerstange an den Rotor einer von der Spülflüssigkeit angetriebenen Turbine oder an den Abtrieb eines Elektromotors ange­ schlossen.

Claims (2)

1. Schwerstange für einen bei Erdbohrungen eingesetzten Bohrstrang mit endseitigen, in der Bohrstrangachse angeordneten Anschlußelementen für ein Bohrwerkzeug sowie für einen Werkzeugträger und mit einer die Anschlußelemente verbindenden Durchgangsbohrung für Spülflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (2, 3) gegenüber der Mittelachse (1) der Schwerstange versetzt angeordnet sind und dadurch die um die Bohrstrangachse (5) in Drehung versetzte Schwerstange eine radial wirkende Unwucht aufweist.

2. Schwerstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (2, 3) als Gewindezapfen und/oder Gewindemuffen ausgebildet sind.