DE602004005310T2

DE602004005310T2 - Bohrgestänge

Info

Publication number: DE602004005310T2
Application number: DE602004005310T
Authority: DE
Inventors: Ian Alexander c/o Brit Bit MILLAR; Douwe Johannes Runia; Paul Neilson Wood
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Schlumberger Holdings Ltd
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2024-01-15
Also published as: CA2512833A1; WO2004063522A1; US20060118298A1; NO20053813L; EP1588016B1; NO327087B1; CA2512833C; US7296639B2; DE602004005310D1; EP1588016A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bohrgestängeanordnung zur Verwendung in einem Schacht, der sich von der Erdoberfläche nach unten erstreckt. In einem besonderen Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Bohrgestänge-Meißelanordnung, die sich für die Durchführung von Arbeiten in einem Schacht vor dem Bohrgestängemeißel eignet („Durchmeißelvorgang").
Hintergrund der Erfindung
Der Ausdruck Bohrgestänge wird verwendet, um auf irgendein Bohrgestängerohr oder Schachtrohr Bezug zu nehmen, das für Arbeiten in einem Bohrloch, wie für das Bohren, Messen und den Fluidtransport, verwendet wird. Das Bohrgestänge braucht nicht notwendigerweise über seine gesamte Länge ein Rohr zu sein. Das Bohrgestänge kann insbesondere ein Bohrgestänge sein, das einen Bohrgestänge-Meißel umfaßt.
Die internationale Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 00/17488 offenbart ein System zum Bohren und Vermessen einer Bohrung in einer Erdformation, wobei ein Meßwerkzeug von der Innenseite des Bohrgestänges durch einen Bohrmeißel am unteren Ende des Bohrgestänges in die Bohrung abgesenkt werden kann.
Das bekannte System umfaßt einen Bohrmeißel mit einem Meißelkörper, der mit einem Durchgang für das Meßwerkzeug versehen ist, und ein Verschlußelement für den Durchgang in Form eines Einsatzabschnittes an der Meißelfläche. Der Meißelkörper ist an dem rohrförmigen Bohrgestänge an einer Bohrgestängeseite des Meißelkörpers befestigt, und der Durchgang erstreckt sich von der Öffnung der Bohrgestängeseite zur Außenseite des Meißelkörpers. Das Verschlußelement umfaßt Meißelverbindungsmittel in Form einer primären Verriegelungsvorrichtung zum selektiven Verbinden des Verschlußelementes mit dem Meißelkörper, um den Durchgang selektiv zu verschließen.
Das bekannte System umfaßt ferner ein Hilfswerkzeug zum Manipulieren des Verschlußelementes, wobei das Hilfswerkzeug den stromabwärtigen Teil eines Meßwerkzeugstranges bildet.
Der Meßwerkzeugstrang des bekannten Systems ist so ausgebildet, daß er sich von dem angeschlossenen Bohrgestänge durch die Öffnung des Meißelkörpers an der Bohrgestängeseite entlang des Durchganges derart erstrecken kann, daß er das Verschlußelement erreicht, wenn das Verschlußelement mit dem Meißelkörper verbunden ist. Das Hilfswerkzeug hat ein Werkzeug-Verbindungsmittel in Form einer sekundären Verriegelungsvorrichtung zum selektiven Verbinden des Hilfswerkzeuges mit dem Verschlußelement. Die sekundäre Verriegelungsvorrichtung ist ferner so ausgebildet, daß gleichzeitig mit dem Verriegeln des Hilfswerkzeuges an dem Verschlußelement der primäre Verriegelungsmechanismus betätigt wird, um das Verschlußelement von dem Meißelkörper zu lösen, während es an dem Hilfswerkzeug befestigt bleibt.
Der Bohrmeißel des bekannten Systems kann für Bohrvorgänge verwendet werden, wenn das Verschlußelement mit dem Meißelkörper verbunden ist. Wenn es erwünscht ist, die Formation zu vermessen, wird der Bohrvorgang stillgesetzt, und der Meßwerkzeugstrang mit dem Hilfswerkzeug an seinem unteren Ende wird durch das Bohrgestänge in den Durchgang abgesenkt. Das Werkzeug-Verbindungsmittel (sekundärer Verriegelungsmechanismus) ist mit dem Verschlußelement verbunden, und gleichzeitig wird das Meißelverbindungsmittel (primärer Verriegelungsmechanismus) betätigt, um das Verschlußelement von dem Meißelkörper freizugeben. Sodann kann das Meßwerkzeug in das Bohrloch vor den Bohrmeißel abgesenkt werden, um die Messung durchzuführen. Nachdem die Messung beendet ist, kann der Meßwerkzeugstrang in das Bohrgestänge zurückgezogen werden, um das Verschlußelement wieder mit dem Meißelkörper zu verbinden und das Hilfswerkzeug gleichzeitig von dem Verschlußelement zu trennen.
Das bekannte System hat den Nachteil begrenzter Robustheit. Eine sichere Arbeitsweise der Bohrlochausrüstung ist im allgemeinen bei Bohrvorgängen sehr wichtig. Bei dem bekannten System besteht beispielsweise die Gefahr, daß das Verschlußelement nicht ausreichend mit dem Meißelkörper in einer Situation verbunden ist, in welcher das Hilfswerkzeug nicht vollständig mit dem Verschlußelement verbunden ist. Dies kann während des Entfernens des Verschlußelementes geschehen, und auch wenn versucht wird, das Verschlußelement wieder einzusetzen, nachdem die Messung beendet ist. Folglich könnte das Verschlußelement in der Bohrung verlorengehen. Der Verriegelungsmechanismus, der in der internationalen Patentanmeldung WO 03/004825 offenbart ist, welche am Prioritätstag der vorliegenden Erfindung noch nicht veröffentlicht war, hat den gleichen Nachteil.
Die US-Patentveröffentlichung Nr. 3 554 304 offenbart einen Bohrmeißel mit Schneidelementen, die an einer konventionellen Drahtleitung mit Überschuß durch das Gestängerohr abgesenkt und mit dem unteren Ende des Gestängerohres über einen Verriegelungsmechanismus verbunden werden können. Die Drahtleitung kann zur Oberfläche zurückgezogen und wieder abgesenkt werden, um mit dem Schneidelement erneut verbunden zu werden. Zum Entfernen der Schneidelemente zur Oberfläche wird der Verriege lungsmechanismus gelöst, indem einfach an der Drahtleitung gezogen wird.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Bohrgestängeanordnung zu schaffen, die einen Zutritt zu dem Schacht über einen Verriegelungsmechanismus an der Außenseite des Bohrgestänges gestattet, und eine robuste und sichere Arbeitsweise ermöglicht. Es ist ein besonderes Ziel, eine Bohrgestänge-Meißelanordnung zu schaffen, die sich für Durchmeißelvorgänge eignet, die eine robuste und sichere Arbeitsweise der Verbindungen zwischen dem Verschlußelement und dem Meißelkörper und zwischen dem Verschlußelement und dem Hilfswerkzeug gewährleistet.
Zusammenfassung der Erfindung
Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine Bohrgestängeanordnung mit einem Bohrgestängeelement geschaffen, die umfaßt:

– einen rohrförmigen ersten Bohrgestängeteil mit einem oberen Ende und einem unteren Ende, wobei zwischen den Enden ein Durchgang vorgesehen ist;
– einen zweiten Bohrgestängeteil, der mit dem unteren Ende des ersten Bohrgestängeteiles zusammenwirkt; und
– ein lösbares Bohrgestänge-Verbindungsmittel zum selektiven Verbinden des ersten Bohrgestängeteiles und des zweiten Bohrgestängeteiles;

Die vorliegende Erfindung geht von der Überlegung aus, daß das Hilfswerkzeug zwei Funktionen erfüllen muß. Einerseits muß das Hilfswerkzeug mit dem zweiten (unteren) Bohrgestängeteil verbunden werden. Anderseits müssen die Bohrgestänge-Verbindungsmittel (z.B. ein Meißelverbindungsmittel, welches das Verschlußelement mit dem Meißelkörper verbindet) so betätigt werden, daß die Bohrgestängeteile voneinander gelöst werden können. Es wurde ferner erkannt, daß die Robustheit der Manipulation des zweiten Bohrgestängeteiles (z.B. des Verschlußelementes) unter Verwendung des Hilfswerkzeuges erhöht werden kann, wenn die beiden Funktionen des Hilfswerkzeuges voneinander in spezifischer weise entkuppelt sind, so daß die Bohrgestänge- Verbindungsmittel nur betätigt werden können, wenn das Hilfswerkzeug mit dem zweiten Bohrgestängeteil verbunden ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß der zweite Bohrgestängeteil im Bohrloch verlorengeht, weil er nur dann von dem oberen ersten Bohrgestängeteil gelöst werden kann, wenn er vollständig mit dem Hilfswerkzeug verbunden ist. Wenn das Öffnen des Bohrgestänges umgekehrt wird, nachdem eine Operation in der offenen Bohrung ausgeführt worden ist, kann das Hilfswerkzeug nur entfernt werden, wenn die Bohrgestängeteile wieder ordnungsgemäß verbunden sind.
Die Erfindung erreicht das Entkuppeln der Funktionen dadurch, daß das Hilfswerkzeug erste und zweite Elemente aufweist, von denen jedes hauptsächlich einer der Funktionen zugeordnet ist und die relativ zueinander bewegbar sind. In einer ersten Relativposition zwischen dem ersten und dem zweiten Element kann das Hilfswerkzeug mit dem zweiten Bohrgestängeteil verbunden werden, und durch Bewegen des ersten und zweiten Elementes in die zweite Relativposition werden die Bohrgestänge-Verbindungsmittel betätigt.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel der Bohrgestängeanordnung der Erfindung ist eine Bohrmeißelanordnung vorgesehen, die für einen Durchmeißelvorgang geeignet sind, wobei das Bohrgestängeelement ein Bohrmeißel und der erste Bohrgestängeteil ein Meißelkörper ist, der am oberen Ende eines rohrförmigen Bohrstranges befestigbar ist, und wobei sich der Durchgang zwischen einer Öffnung am oberen Ende und der Außenseite des Meißelkörpers erstreckt; wobei der zweite Bohrgestängeteil ein Verschlußelement für den Durchgang ist; und wobei die Bohrgestänge-Verbindungsmittel Meißelverbindungsmittel zum lösbaren Verbinden des Verschlußelementes mit dem Meißelkörper sind, um den Durchgang selektiv zu verschließen.
Bei einem anderen besonderen Ausführungsbeispiel weist der erste Bohrgestängeteil einen rohrförmigen Bohrstrang mit einem oberen und einem unteren Ende auf, wobei der zweite Bohrgestängeteil einen Bohrstrang aufweist, der obere und untere Enden hat, wobei das obere Ende so ausgebildet ist, daß es mit dem Hilfswerkzeug und dem unteren Ende des ersten Bohrgestängeteiles zusammenwirkt, und wobei das untere Ende an dem Bohrmeißel befestigbar ist. Bei dieser Ausführungsform bilden der erste und der zweite Bohrgestängeteil ein Bohrgestänge, das teleskopartig oberhalb des Bohrmeißels geöffnet und geschlossen werden kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Hilfswerkzeuges sind die Werkzeug-Verbindungsmittel nahe dem stromabwärtigen Ende des ersten Elementes vorgesehen, und das Betätigungsmittel ist nahe dem stromabwärtigen Ende des zweiten Elementes vorgesehen, und das zweite Element ist in Längsrichtung gleitverschieblich entlang des Durchganges relativ zu dem ersten Element angeordnet. Zweckmäßig ist dann in der ersten Relativposition des zweiten Elementes dieses Element in einer stromaufwärtigen Position bezüglich des ersten Elementes, und das zweite Element wird in Richtung stromabwärts bewegt, wenn es gegen die zweite Relativposition bewegt wird.
Dieses Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft, weil es eine einfache Betätigung der Bohrgestänge-Verbindungsmittel, allein durch eine Längsbewegung, gestattet. Durch Absenken des Hilfswerkzeuges mit dem zweiten Element in die erste Relativposition kann das Hilfswerkzeug mit dem zweiten Bohrgestängeteil verbunden werden. Mit einer weiteren Längsbewegung des zweiten Elementes bezüglich des ersten Elementes können die Bohrgestänge-Verbindungsmittel betätigt werden. Eine solche Längsbewegung kann leicht bewirkt werden.
Zweckmäßig ist der Durchgang stromaufwärts des zweiten Bohrgestängeteiles und/oder des Hilfswerkzeuges mit einer Orientierungsvorrichtung zum winkelmäßigen Orientieren des Hilfswerkzeuges versehen, so daß eine sichere Betätigung weiter dadurch bewirkt werden kann, daß das Hilfswerkzeug und der zweite Bohrgestängeteil in eine vorbestimmte Winkelorientierung relativ zueinander im Augenblick der Verbindung (bei einem Befehl zum Öffnen des Durchganges) und auch in eine vorbestimmte Winkelposition zum Schließen des Durchganges gebracht werden. Der Ausdruck Winkelorientierung wird in bezug auf eine Drehung um die Längsachse des Bohrgestänges verwendet, und der Winkel ist der Winkel in der Querebene. Zweckmäßig ist zu diesem Zweck das Hilfswerkzeug an seiner Außenwand mit einem nach außen ragenden Keil ausgestattet, und die innere Wand des Durchganges ist mit zwei Führungsrändern versehen, die eine zentrale Führungsnut bilden, durch welche der Keil hindurchgehen kann, wobei die Führungsnut ein stromaufwärtiges und ein stromabwärtiges Ende hat, wobei ferner eine stromaufwärtige Nockenrippe vorgesehen ist, die sich von einer Position stromaufwärts der Führungsnut zum stromaufwärtigen Ende der Führungsnut vollständig um die innere Wand herumstreckt, und wobei sich eine stromabwärtige Nockenrippe von einer Position stromabwärts der Führungsnut zum stromabwärtigen Ende der Führungsnut vollständig um die innere Wand herumstreckt, wobei die Nockenrippen und die Führungsränder ausreichend in den Durchgang ragen, so daß sie miteinander in Eingriff kommen, wenn das Hilfswerkzeug durch den Durchgang bewegt wird, wobei der Keil und die Führung des Keiles in die Führungsnut eintreten, wodurch eine Winkelorientierung des Hilfswerkzeuges bewirkt wird. Alternativ können die Nockenrippen und die Führungsnut am Umfang des Hilfswerkzeuges vorgesehen sein, und ein Keil kann an der Innenfläche des Durchganges angeordnet sein.
Die Werkzeug-Verbindungsmittel des Hilfswerkzeuges und der damit zusammenwirkende Teil des Verschlußelementes sind ferner zweckmäßig so ausgebildet, daß nur in der korrekten vorbestimmten relativen Winkelposition zwischen diesen, welche durch die Orientierungsvorrichtung bestimmt wird, ein Verbinden/Lösen des Hilfswerkzeuges mit/von dem zweiten Bohrgestängeteil möglich ist, und die weitere Betätigung der Bohrgestänge-Verbindungsmittel ebenfalls möglich ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung und ihre Vorteile werden detailliert und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erörtert, in denen zeigen:
1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bohrgestängeelementes gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 schematisch den stromaufwärtigen Teil eines Hilfswerkzeuges gemäß der Erfindung;
3 schematisch den stromabwärtigen Teil eines Hilfswerkzeuges gemäß der Erfindung;
4 schematisch einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in 3;
5 schematisch das Zusammenwirken zwischen dem Hilfswerkzeug und dem Bohrgestängemeißel in einer ersten Situation;
6 schematisch das Zusammenwirken zwischen dem Hilfswerkzeug und dem Bohrgestängemeißel in einer zweiten Situation;
7 schematisch das Zusammenwirken zwischen dem Hilfswerkzeug und dem Bohrgestängemeißel in einer dritten Situation;
8 schematisch einen zweite Ausführung eines Bohrgestängeelementes gemäß der Erfindung, wobei der erste und der zweite Bohrgestängeteil miteinander verbunden sind;
9 die Ausführungsform nach 8, nachdem die Bohrgestängeteile voneinander gelöst worden sind;
10 schematisch die Verbindungsmittel des zweiten Ausführungsbeispieles; die 11–13 schematisch mehrere Situationen des Zusammenwirkens zwischen den Bohrgestängeteilen und dem Hilfswerkzeug der zweiten Ausführungsform;
14 schematisch eine Ausführungsform einer Orientierungsvorrichtung zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung; und
15 eine Draufsicht der abgewickelten inneren Wand der Orientierungsvorrichtung nach 14, die durch Schneiden des Rohrelementes entlang der Linie II-II in 14 und durch Abwickeln erhalten wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1–7 beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Bohrgestängeanordnung eine Bohrgestänge-Meißelanordnung, die sich für einen Durchmeißelvorgang eignet, wobei das Bohrgestängeelement ein Bohrgestängemeißel ist, der erste Bohrgestängeteil ein Meißelkörper, der mit einem Durchgang versehen ist, der zweite Bohrgestängeteil ein Verschlußelement für den Durchgang; und die Bohrgestänge-Verbindungsmittel ein Meißelverbindungsmittel zum lösbaren Verbinden des Verschlußelementes an dem Meißelkörper sind, um den Durchgang selektiv zu verschließen.
Bezug genommen wird auf 1, die einen Längsquerschnitt eines Bohrgestängemeißels 1 für Durchmeißelvorgänge zeigt, wobei der Meißel zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Der Bohrgestängemeißel 1 ist im Bohrloch 2 gezeigt und ist am unteren Ende eines Bohrgestänges 3 befestigt. Der Bohrgestängemeißel 1 umfaßt einen Meißelkörper 6 mit einem Meißelschaft 7, der mit diesem gemeinsam einen zentralen Längsdurchgang 8 für ein Werkzeug zischen dem Inneren 3a des Bohrgestänges 3 und dem Bohrloch 2 außerhalb des Bohrgestängemeißels 1 bildet, wie dies nachfolgend im Detail erläutert wird. Meißeldüsen sind in dem Meißelkörper 6 vorgesehen. Nur eine Düse 9 ist der Klarheit halber gezeigt. Die Düse 9 ist mit dem Durchgang 8 über den Düsenkanal 9a verbunden.
Der Bohrgestängemeißel 1 ist ferner mit einem entfernbaren Verschlußelement 10 versehen, das in 1 in seiner Schließstellung bezüglich des Durchganges 8 gezeigt ist. Das Verschlußelement 10 dieses Beispiels weist einen zentralen Einsatzabschnitt 12 und einen Verriegelungsabschnitt 14 auf. Der Einsatzabschnitt 12 ist mit Schneidelementen 16 an seinem vorderen Ende versehen, wobei die Schneidelemente so angeordnet sind, daß sie in der Schließstellung eine gemeinsame Meißelfläche mit den Schneidern 18 am vorderen Ende des Meißelkörpers 6 bilden. Die Schneidelemente 16 und 18 können polykristalline Diamantschneider sein. Der Einsatzabschnitt ist auch mit Düsen 19 versehen. Ferner sind der Einsatzabschnitt und die zusammenwirkende Fläche des Meißelkörpers 6 geeignet ausgebildet, so daß sie die Übertragung des Bohrmoments von dem Bohrgestänge 3 und dem Meißelkörper 6 auf den Einsatzabschnitt 12 ermöglichen.
Der Verriegelungsabschnitt 14, der mit dem hinteren Ende des Einsatzabschnittes 12 fest verbunden ist, hat im wesentlichen zylindrische Gestalt und erstreckt sich in eine zentrale Längsbohrung 20 im Meißelkörper 6 mit engem Spiel. Die Bohrung 20 bildet Teil des Durchganges 8, sie bildet auch eine Fluidverbindung mit den Düsen des Einsatzabschnittes 12.
Über den Verriegelungsabschnitt 14 wird das Verschlußelement 10 lösbar mit dem Meißelkörper 6 verbunden. Der Verriegelungsabschnitt 14 des Verschlußelementes 10 umfaßt eine im wesentlichen zylindrische äußere Hülse 23, die sich mit engem Spiel entlang der Bohrung 20 erstreckt. Ein Dichtungsring 24 ist in einer Nut um den Umfang der äußeren Hülse 23 herum angeordnet, um eine Fluidverbindung entlang der Auenfläche des Verriegelungsabschnittes 14 zu verhindern. Mit dem unteren Ende der Hülse 23 ist der Einsatzabschnitt 12 verbunden. Der Verriegelungsabschnitt 14 weist ferner eine innere Hülse 25 auf, die gleitverschieblich in die äußere Hülse 23 paßt. Die innere Hülse 25 ist mit einer ringförmigen Rippe 26 versehen, die in stromaufwärtiger Richtung gegen die Innenschulter 28 der äußeren Hülse 23 vorgespannt ist. Die Vorspannkraft wird ausgeübt, indem eine Wendelfeder 30 teilweise zusammengepreßt wird, welche die innere Hülse 25 von dem Einsatzabschnitt 12 wegschiebt. An ihrem unteren Ende ist die innere Hülse 25 mit einem ringförmigen Rücksprung 32 versehen, der so ausgebildet ist, daß er den oberen Teil der Feder 30 umfaßt.
Die äußere Hülse 23 ist mit Rücksprüngen 34 versehen, in denen Verriegelungskugeln 35 angeordnet sind. Eine Verriegelungskugel 35 hat einen größeren Durchmesser als die Dicke der Wand der Hülse 23, und jeder Rücksprung 34 ist so ausgebildet, daß er die entsprechende Kugel 35 lose hält, so daß sie sich über einen begrenzten Abstand radial in die Hülse 23 und aus dieser heraus bewegen kann. Zwei Verriegelungskugeln 35 sind in der Zeichnung gezeigt, es ist jedoch klar, daß mehr Verriegelungskugeln vorgesehen sein können. Als Alternative für Verriegelungskugeln können auch Verriegelungsklauen verwendet werden.
In der Schließstellung nach 1 sind die Verriegelungskugeln 35 durch die innere Hülse 24 radial nach außen gedrückt, und sie fluchten mit dem ringförmigen Rücksprung 36, der in dem Meißelkörper 6 um die Bohrung 20 herum vorgesehen ist. Auf diese Weise wird das Verschlußelement 10 in dem Bohrgestängemeißel 1 verriegelt, und die Verriegelungskugeln 35 gemeinsam mit der Nut 36 bilden einen Teil eines Meißelverbindungsmittels zum Verbinden des Verschlußelementes 10 mit dem Meißelkörper 6.
Die innere Hülse 25 ist ferner mit einem ringförmigen Rücksprung 37 versehen, der in der Schließstellung in Längsrichtung bezüglich des Rücksprunges 36 in Richtung des Bohrgestänges 3, d.h. in einer stromaufwärtigen Richtung, versetzt ist. Es kann auch ein innerer Rücksprung 38 vorgesehen sein. Wie detaillierter nachfolgend beschrieben wird, können die Meißelverbindungsmittel betätigt werden, indem eine Längsbewegung der inneren Hülse 25 bezüglich der äußeren Hülse 23 induziert wird, weil auf diese Weise die Verriegelungskugeln 35 mit der Nut 36 verriegelt und aus dieser freigegeben werden können.
Das stromaufwärtige Ende 23a der äußeren Hülse 23 ist trichterförmig ausgebildet, um ein Hilfswerkzeug in den Verriegelungsabschnitt 14 zu leiten, wobei das Hilfswerkzeug dazu dient, mit dem Verschlußelement verbunden zu werden und die Meißelverbindungsmittel zu betätigen. Verriegelungsrücksprünge 39 sind in der äußeren Hülse 23 vorgesehen und wirken mit einem Werkzeug-Verbindungsmittel des Hilfswerkzeuges zusammen.
Der Verriegelungsabschnitt 14 umfaßt ferner eine Zweiwege-Orientierungsvorrichtung 40 und einen federbelasteten Betätigungsknopf 45, die beide so angeordnet sind, daß sie mit dem Hilfswerkzeug zusammenwirken, welches durch das Innere des Bohrgestänges eingesetzt werden kann, um das Verschlußelement 10 zu manipulieren. Die Orientierungsvorrichtung 40 umfaßt eine Führungsnut 41, die durch einwärts verlaufende Rippen 42a, 42b geformt ist, welche sich in stromaufwärtiger und stromabwärtiger Richtung vollständig um den Umfang des Durchganges 8 erstrecken, um eine stromaufwärtige Nockenrippe 43 und eine stromabwärtige Nockenrippe 44 zu bilden. Die Orientierungsvorrichtung 40 ist wie in 1 der Klarheit halber dargestellt, zweckmäßig ist sie jedoch so orientiert, daß die Führungsnut 41 gegenüber dem Knopf 45 liegt.
Ein Ausführungsbeispiel des Hilfswerkzeuges wird nun diskutiert.
Bezug genommen wird auf die 2–4. 2 zeigt schematisch den stromaufwärtigen Teil eines Hilfswerkzeuges, und 3 den stromabwärtigen Teil eines Hilfswerkzeuges gemäß der Erfindung im Längsquerschnitt. 4 zeigt einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in 3.
Das Hilfswerkzeug 50 zum Manipulieren des Verschlußelementes 10 ist so ausgebildet, daß es von der Oberfläche durch das Innere des Bohrgestänges 3 entlang des Durchganges zu dem Verschlußelement 10 passieren kann, wenn das Verschlußelement mit dem Meißelkörper verbunden ist, wie dies 1 zeigt. Zu diesem Zweck ist das Hilfswerkzeug langgestreckt und im wesentlichen zylindrisch mit einem maximalen Außendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des Bohrgestänges 3 ist. Der am weitesten stromabwärts liegende Teil des Hilfswerkzeuges, der in das Bohrgestänge eintreten und möglicherweise durch dieses hindurchtreten muß, hat einen maximalen Außendurchmesser, der kleiner als der Mindestdurchmesser des Durchganges ist. Ein typischer Mindestdurchmesser des Durchganges ist 6 cm (2,5 Zoll), wenn der Bohrgestängemeißel 1 einen Durchmesser von so wenig wie 15 cm (6 Zoll) oder 21 cm (8,5 Zoll) oder 31 cm (12,25 Zoll) hat.
Das Hilfswerkzeug weist ein erstes äußeres Element 55 und ein zweites Element in Form eines inneren Kolbens 56 auf. Das äußere Element 55 dieses Beispiels hat ein Gehäuse, welches durch Teile 57, 58, 59 gebildet ist, die mittels Schrauben 60, 61 zusammengebaut sind. Das äußere Element 55 umfaßt ein Werkzeug-Verbindungsmittel an seinem stromabwärtigen Ende. Das Werkzeug-Verbindungsmittel umfaßt vier Verriegelungsansätze 63, die so ausgebildet sind, daß sie mit Verriegelungsrücksprüngen 39 in dem Verriegelungsabschnitt 14 des Verschlußelementes 10 zusammenwirken, um das Hilfswerkzeug an dem Verschlußelement selektiv und lösbar anzuschließen.
Der innere Kolben 56 ist an seinem stromabwärtigen Ende mit einem Betätigungsmittel in Form eines Plungers 64 versehen. Der Plunger 64 hat einen kreuzförmigen Querschnitt an seinem stromabwärtigen Ende, wie dies am besten aus 4 hervorgeht, und dient dazu, die innere Hülse 25 in Längsrichtung relativ zur äußeren Hülse 23 des Verriegelungsabschnittes zu verschieben. Zu diesem Zweck ist der innere Kolben 56 in Längsrichtung relativ zu dem äußeren Element 55 bewegbar. Der Plunger 64 ist bei 66 in einer zurückgezogenen Position gezeigt. Diese Position charakterisiert gleichzeitig die Relativposition zwischen dem ersten äußeren Element 55 und dem inneren Kolben (zweiten Element) 56. Dies ist auch aus dem stromaufwärtigen Teil des Hilfswerkzeuges 50 in 2 ersichtlich, in welcher der Schaft 67 mit dem oberen Teil des inneren Kolbens 56 verbunden ist, wobei dieser vollständig vom oberen Teil des äußeren Elementes 55 zurückgezogen ist. Der Schaft 67 hat eine Schulter 68 und ist über ein Gelenk 69 mit anderer Ausrüstung (nicht gezeigt), wie einem Rohr oder einem Meßwerkzeug, verbunden. Das Gelenk gestattet eine Drehung der anderen Ausrüstung relativ zum Hilfswerkzeug.
In der zurückgezogenen Position des Plungers sind die Verriegelungsansätze 63 des äußeren Elementes 55 in der Querrichtung gegen die Achse 70 des Hilfswerkzeuges flexibel, so daß sie in den Verriegelungsabschnitt 14 eintreten und in die Verriegelungsrücksprünge 39 gelangen können. Der innere Kolben 56 kann auch in der Längsrichtung bewegt werden, um eine andere Position relativ zum äußeren Element 55 einzunehmen. Eine solche Position ist strichliert bei 71 gezeigt, und in dieser Position können die Ansätze 63 nicht mehr gegen die Achse gebogen werden.
Der Plunger 64 ist so ausgebildet, daß er an das obere Ende der inneren Hülse drücken kann, wodurch ein Betätigungsmittel für die Meißelverbindungsmittel geschaffen wird, wie dies vorstehend diskutiert wurde.
Dies wird detaillierter unter Bezugnahme auf die 5–7 erörtert.
Das Hilfswerkzeug ist ferner mit mehreren Teilen versehen, die noch weitere Sicherheitsoperationen unterstützen: Ein stromaufwärtiger Trigger 72 bildet eine erste Haltevorrichtung, und ein stromabwärtiger Trigger 73 bildet eine zweite Haltevorrichtung, wobei sie am äußeren Element 55 angeordnet sind, um mit einem Rücksprung 75 am inneren Kolben 56 und mit dem Knopf 45 des Meißelkörpers 6 zusammenzuwirken, wie dies detaillierter nachfolgend beschrieben wird. Die Trigger 72 und 73 sind mit Kerben 77, 78 versehen, die sich durch eine Öffnung 80 im Gehäuse 58 erstrecken, und sind schwenkbar um Achsen 82, 83 montiert, wobei die Enden gegenüber den Kerben in Richtung des inneren Kolbens 56 mittels einer Feder 86, 87 vorgespannt sind.
Das Gehäuse ist ferner mit einem Keil 90 versehen, der von der im wesentlichen zylindrischen Außenfläche des stromabwärtigen Teiles des äußeren Elementes 55 vorragt und mit einem Zweiwege-Orientierungswerkzeug 40 des Meißelkörpers 6 zusammenwirkt. Der Keil 90 ist parallel zur Richtung der Achse 70 langgestreckt und hat verjüngte Kanten, die ihm eine bootförmige Gestalt verleihen. Der Keil wird durch Federn 92 abgestützt. Statt des bootförmigen langgestreckten Keiles können auch zwei separate Keile, die in Längsrichtung beabstandet sind, vorgesehen werden. Stromabwärts des Keiles 90 und geringfügig winkelmäßig versetzt ist ein Antikollisionsknopf in Form einer radial nach außen ragenden Spitze 95, abgestützt von einer Feder 97.
Der innere Kolben 56 kann ferner mit Fingern versehen sein (der Klarheit halber nicht gezeigt), die sich weiter Richtung stromabwärts als der Plunger 64 erstrecken, wobei die Finger mit Ausnehmungen 38 in dem Verschlußelement 10 zusammenwirken. Auf diese Weise kann auch der innere Kolben mit dem Einsatzabschnitt in einer vorbestimmten Position verbunden werden, was weiter zu einer Sicherheitsoperation im Falle starker nach außen gerichteter Längskräfte auf den Einsatzabschnitt 12 infolge des Ziehens oder Pumpens beitragen kann.
Die Funktion der Teile, welche die Sicherheitsoperation gewährleisten, werden unter Bezugnahme auf die 5–7 deutlich.
Bezug genommen wird auf die 5–7, die mehrere Stufen des Zusammenwirkens zwischen dem Hilfswerkzeug und dem Bohrgestängemeißel und den Verbindungsmitteln 18 zeigen. Die Bezugszeichen entsprechen jenen, die bereits in Verbindung mit den 1–4 verwendet wurden.
Der Bohrgestängemeißel 1 mit dem Verschlußelement 10 in der Schließstellung, wie in 1 gezeigt, kann zum Vortreiben der Bohrung 2 verwendet werden.
Der Bohrgestängemeißel 1 mit dem Verschlußelement 10 in der Schließstellung, wie in 1 gezeigt, hat die Gestalt und volle Funktionalität eines konventionellen PDC-Bohrmeißels und kann somit für den normalen Bohrvorgang auf die gleiche Weise wie im Stand der Technik verwendet werden, z.B. durch Drehen des Bohrgestänges 3 und Gewichtsbelasten des Meißels.
Wenn es erwünscht ist, den Durchgang 8 durch Entfernen des Verschlußelementes 10 aus seiner Schließstellung zu öffnen, wird der Bohrgestängemeißel zuerst in einem Abstand oberhalb des Bohrlochbodens positioniert. Dann kann das Verschlußelement 10 aus der Schließstellung in dem Bohrgestängemeißel 1 nach außen entfernt werden.
Zu diesem Zweck wird das Hilfswerkzeug 50 von der Oberfläche oder von einer Position innerhalb des Bohrgestänges 3 entlang des Durchganges 8 von dem Bohrgestänge durch die Öffnung der Bohrgestängeseite des Meißelkörpers in den Meißelkörper 6 abgesenkt.
Beim Absenken des Hilfswerkzeuges 50 ist der innere Kolben 56 in seiner zurückgezogenen Position 66, die auch als erste Position relativ zum äußeren Element 56 in der Beschreibung und in den Ansprüchen bezeichnet wird. Wenn der untere Teil des Hilfswerkzeuges in den Meißelkörper 6 eintritt, greifen die Keile 90 an dem stromaufwärtigen Nockenrippen 43 an (in den 5–7 der Klarheit halber nicht gezeigt), und das Hilfswerkzeug wird um das Gelenk 69 gedreht, so daß eine vorbestimmte Winkelposition zwischen den Werkzeug-Verbindungsmitteln und dem Verriegelungsabschnitt unmittelbar vor dem Punkt, an welchem das Hilfswerkzeug den Verriegelungsabschnitt 14 kontaktiert, erreicht wird.
Die Ansätze 63, welche die Werkzeug-Verbindungsmittel am stromabwärtigen Ende des äußeren Elementes 56 bilden, werden durch das trichterförmige stromaufwärtige Ende 23a der äußeren Hülse 23 aufgenommen und in den Verriegelungsabschnitt 14 geleitet. Die Arme der Ansätze 63 sind nach innen verformt, bis die Ansätze 63 mit den Ausnehmungen 39 ausgerichtet sind, so daß sie nach außen schnappen können. Diese Position, in welcher das Hilfswerkzeug 50 mit dem Verschlußelement 10 verbunden ist, ist in 5 gezeigt.
Es ist aus der Zeichnung auch klar, daß der Knopf 45 in die Ausnehmung 77 des stromaufwärtigen Triggers 72 eingreift (welcher die erste Haltevorrichtung bildet), wodurch das stromaufwärtige Ende des Triggers 72 aus der Ausnehmung 75 gehoben wird. Somit wird, wenn die Ansätze 63 mit den Ausnehmungen 39 verbunden sind, die erste Haltevorrichtung 72 betätigt (freigegeben), so daß sie die stromabwärtige Bewegung des inneren Kolbens 56 nicht mehr blockiert.
Ein weiteres Drücken auf das stromaufwärtige Ende des Hilfswerkzeuges 50 bewirkt, daß der innere Kolben 56 in der Längs richtung relativ zum äußeren Element 55 gleitet. Der Plunger 64 greift an dem stromaufwärtigen Ende der inneren Hülse 25 an, die einen kleineren Innendurchmesser als der Durchmesser des Plungers 64 hat. Eine weitere stromabwärtige Bewegung des inneren Kolbens bewirkt, daß die innere Hülse gegen die Kraft der Feder 30 gedrückt wird, bis die Verriegelungskugeln 35 mit den Ausnehmungen 37 ausgerichtet sind. Diese Situation ist in 6 gezeigt. Die Verriegelungskugeln können sich deshalb stärker einwärts bewegen, wodurch sie das Verschlußelement aus der ringförmigen Ausnehmung 36, d.h. von dem Meißelkörper, lösen. Auf diese Weise bildet der Plunger 64 ein Betätigungsmittel für die Meißelverbindungsmittel. Die Relativposition zwischen dem inneren Kolben 56 und dem äußeren Element 55, in welcher die Verriegelungskugeln vollständig aus der ringförmigen Ausnehmung 36 freigegeben sind, wird als die zweite Relativposition in der Beschreibung und in den Ansprüchen bezeichnet.
In der in 6 gezeigten Position verhindert der innere Kolben 56 ein Einwärtsbiegen der Ansätze 63, so daß das Hilfswerkzeug 50 sicher an dem Verschlußelement 10 verriegelt wird. In dieser Position ist auch die Ausnehmung 75 an dem inneren Kolben so weit bewegt worden, daß sie mit dem stromabwärtigen Trigger 73 ausgerichtet ist (zweite Haltevorrichtung). Das stromabwärtige Ende des stromabwärtigen Triggers 73 wird unter der Wirkung der Feder 87 in die Ausnehmung 75 gezwungen und blockiert eine Stromaufwärtsbewegung in der Längsrichtung des inneren Kolbens 56 bezüglich des äußeren Elementes 56, wenn das Verschlußelement 10 entriegelt ist.
Durch weiteres Drücken auf das Hilfswerkzeug 50 in stromabwärtiger Richtung wird das Verschlußelement 10 von dem Meißelkörper 6 nach außen entfernt. Dies ist in 7 gezeigt. Zweckmäßig kann das Hilfswerkzeug in einer Bohrloch-Bodenanordnung aufgehängt werden, so daß es leicht zurückgezogen werden kann. Das Hilfswerkzeug kann beispielsweise am untersten Ende eines Meßwerkzeuges montiert werden, so daß das Meßwerkzeug auf diese Weise in das offene Bohrloch vor dem Meißelkörper 6 abgesenkt wird, wobei die Messungen ausgeführt werden können. Wenn statt eines Meßwerkzeuges ein Fluideinspritzwerkzeug verwendet wird, können die Fluideinspritzoperationen in dem Bohrloch ausgeführt werden, z.B. das Zementieren, das Einspritzen von verlorenem Zirkulationsmaterial oder die Düsenreinigung der Bohrlochwand oder der Meißelschneider.
Der Bohrgestängemeißel 1 und das Hilfswerkzeug 50 sind so ausgebildet, daß das Verschlußelement 10 mit dem Meißelkörper 6 wieder verriegelt werden kann, wenn dies erwünscht ist.
Wird von der in 7 gezeigten Situation ausgegangen, derzufolge das Hilfswerkzeug in stromabwärtiger Richtung gezogen wird, hält der stromabwärtige Trigger 73, der mit der Ausnehmung 75 zusammenwirkt, den inneren Kolben in der Position relativ zum äußeren Element 55, wie dies gezeigt ist.
Der Keil 90 wirkt mit der stromabwärtigen Nockenrippe 44 zusammen (die der Klarheit halber nur in 1 gezeigt ist), um das Verschlußelement 10 mit dem daran befestigten Hilfswerkzeug in eine vorbestimmte Winkelorientierung bezüglich des Meißelkörpers 6 zu bringen. Diese vorbestimmte Winkelorientierung muß an einer anderen unteren Position des Hilfswerkzeuges als vorher vorgesehen werden, als das Hilfswerkzeug mit dem Verschlußelement 10 in Eingriff und mit diesem verbunden war. Zu diesem Zweck ist der Keil 90 verlängert, oder es sind zwei Keile mit gegenseitigem Längsabstand vorgesehen. Auf diese Weise tritt eine Orientierung an unterschiedlichen Längspositionen auf. Dies könnte im Prinzip auch erreicht werden, indem die Führungsnut 41 verlängert wird. Der Vorteil der langge streckten Keilmittel besteht darin, daß weniger Raum für die Orientierungsvorrichtung 40 erforderlich ist, die einen Teil des Bohrgestänges oder des Gestängemeißels bildet. Die Verlängerung der Keilmittel kann so groß gewählt werden, daß sie länger als die Länge der Führungsnut ist.
Wenn die in 6 gezeigte Position erreicht ist, werden die Verriegelungskugeln 35 in die ringförmige Ausnehmung 36 zurückgedrückt. In dieser Position aktiviert der Knopf 45 den stromabwärtigen Trigger 73, so daß er aus der Ausnehmung 75 freigegeben wird, und der innere Kolben 56, einschließlich des Plungers 64 an seinem stromabwärtigen Ende, kann in Richtung stromaufwärts bewegt werden. Die innere Hülse 25, einschließlich der Ausnehmungen 37, wird nach oben verlagert, und die Verriegelungskugeln werden wieder in der ringförmigen Ausnehmung 36 verriegelt. In diesem Stadium sind der Meißelkörper und das Verschlußelement wieder miteinander verbunden.
Nach dem gegenseitigen Verbinden kann das Hilfswerkzeug wieder von dem Verschlußelement gelöst werden. Zu diesem Zweck wird der innere Kolben in die Position relativ zum äußeren Element bewegt, die in 5 gezeigt ist, und blockiert nicht mehr länger eine Einwärts-Biegebewegung der Ansätze 63. Deshalb kann durch weiteres Ziehen des Hilfswerkzeuges, z.B. von der Oberfläche her, der Ansatz 63 aus der Ausnehmung 39 freigegeben werden, und zu diesem Zweck sind die stromabwärtigen Kanten leicht abgerundet, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist. Nach dem geringfügigen weiteren Ziehen löst sich der Knopf 45 aus dem stromaufwärtigen Trigger 72, der sodann verhindert, daß der innere Kolben wieder in Richtung stromabwärts bewegt wird.
Wie aus der vorstehenden Diskussion klar hervorgeht, gestattet die vorliegende Erfindung die sichere Entfernung des Ver schlußelementes eines Bohrgestängemeißels, indem einfach ein Hilfswerkzeug durch das Bohrgestänge nach unten geführt/gedrückt wird (z.B. unter Verwendung der Rohre, die sich zur Oberfläche erstrecken, oder der Pumprohre). Die Erfindung verhindert insbesondere, daß das Verschlußelement in dem Bohrloch verlorengehen kann. Ebenso ist eine sichere Wiederverbindung möglich, indem das Hilfswerkzeug einfach nach oben geleitet/gezogen wird (z.B. durch das Rohr oder eine Drahtleitung).
Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun erörtert. Diese Ausführungsform bezieht sich auf eine Bohrgestängeanordnung, die sich für die Durchführung von Operationen (wie das Bohren) in Beziehung zu einem Bohrloch und/oder einer Erdformation außerhalb des Bohrgestänges in dem Bohrloch eignet, wobei es im Zuge dieser Operation erwünscht ist, Zugang zu dem Bohrloch außerhalb des Bohrgestänges zu erlangen. Im Unterschied zu dem unter Bezugnahme auf die 1–7 diskutierten Ausführungsbeispiel erfordert das vorliegende Ausführungsbeispiel keinen speziellen Bohrgestängemeißel, weil der Zutritt zu dem Bohrloch durch Öffnen des Bohrgestänges oberhalb des Bohrgestängemeißels erreicht werden kann. Operationen in dem offenen Bohrloch außerhalb des Bohrgestänges können durch die Öffnung am unteren Ende des oberen Teiles der Bohrgestängeanordnung durchgeführt werden.
Bezug genommen wird auf 8, die schematisch eine Bohrgestängeanordnung 101 gemäß der Erfindung zeigt, die in einem Bohrloch 102 angeordnet ist, das in eine unterirdische Formation 103 eindringt. In 8 sind ein erster und ein zweiter Bohrgestängeteil eines Bohrgestängeelementes 104 gezeigt, die miteinander verbunden sind. Der erste Bohrgestängeteil wird nachfolgend auch als oberer Bohrgestängeteil 108 und der zweite Bohrgestängeteil als unterer Bohrgestängeteil 105 bezeichnet. Der untere Bohrgestängeteil 105 hat ein oberes Ende 110 und ein unteres Ende 111, und an dem oberen Ende ist in diesem Fall ein konventioneller Bohrmeißel 112 befestigt. Der untere Bohrgestängeteil 105 kann auch andere Elemente einer Bodenlochanordnung umfassen, wie einen Drehkragen, Richtungssteuer-Vorrichtungen, einen Schlammotor, Meßsysteme für Messungen während des Bohrens (nicht gezeigt). Der untere Bohrgestängeteil braucht keinen großdurchmeßrigen Längsdurchgang aufzuweisen.
Der obere Bohrgestängeteil 108 hat ein unteres Ende 115 und erstreckt sich zur Oberfläche, so daß sein oberes Ende in der Figur nicht gezeigt ist. Der obere Bohrgestängeteil 108 ist rohrförmig, so daß ein Längsdurchgang 116 zwischen seinem oberen und unteren Ende vorhanden ist.
Der obere und der untere Bohrgestängeteil sind durch ein Bohrgestänge-Verbindungsmittel 118 lösbar miteinander verbunden, welches als Verriegelungsmechanismus von zusammenwirkenden Teilen am oberen Ende 110 des unteren Bohrgestängeteiles 105 und am unteren Ende 115 des oberen Bohrgestängeteiles 108 geformt ist. Der Verriegelungsmechanismus ist nur schematisch in 8 durch Verriegelungskugeln 124 am unteren Bohrgestängeteil angedeutet, die mit einer Verriegelungsausnehmung oder Verriegelungsausnehmungen 126 innerhalb des oberen rohrförmigen Bohrgestängeteiles zusammenwirken. Die Verbindungsmittel können zweckmäßig analog dem zusammenwirkenden Verriegelungsabschnitt 14 und dem Meißelkörper 6 sein, die unter Bezugnahme auf die 1–7 beschrieben worden sind.
Die Bohrgestängeanordnung 101 weist ferner ein Hilfswerkzeug 130 auf, das durch den Durchgang 116 des oberen Bohrgestängeteiles 108 passieren kann, wobei das Hilfswerkzeug 130 ein Betätigungsmittel 133 zum Manipulieren der Bohrgestänge-Verbindungsmittel 118 zum Lösen des unteren Bohrgestängeteiles 105 von dem oberen Bohrgestängeteil 108 aufweisen. Das Hilfswerkzeug kann zweckmäßig analog dem Werkzeug sein, das unter Bezugnahme auf die 2–4 beschrieben worden ist.
Der obere und/oder der untere Bohrgestängeteil sind mit Mitteln 135 zum Drehverriegeln der Bohrgestängeteile relativ zueinander versehen, wenn sie miteinander verbunden sind. Dies ist erforderlich, um ein Drehmoment auf den unteren Bohrgestängeteil durch Drehen des oberen Bohrgestängeteiles ausüben zu können. Die Verriegelungsmittel können die Form eines oder mehrerer Verriegelungsfinger oder Keile haben, die mit einer geeigneten Ausnehmung an dem anderen Bohrgestängeteil zusammenwirken.
Bezug genommen wird auf 9, die schematisch die Bohrgestängeanordnung 101 nach 8 zeigt, nachdem die Bohrgestänge-Verbindungsmittel 118 durch das Hilfswerkzeug 130 durch Absenken des Hilfswerkzeuges betätigt wurden. Das Absenken kann durch einen Finishing-Kragen 137 mittels einer Drahtleitung oder eines gewickelten Rohres oder unter Verwendung eines speziellen Einsatzwerkzeuges, wie eines Pumpwerkzeuges, erfolgen.
Das Hilfswerkzeug 130 weist ferner Werkzeug-Verbindungsmittel 138 auf, die so angeordnet sind, daß sie das Hilfswerkzeug 130 mit dem unteren Bohrgestängeteil 105 verbinden, bevor die Bohrgestänge-Verbindungsmittel 118 durch Betätigungsmittel 133 voneinander gelöst werden. Die Werkzeug-Verbindungsmittel arbeiten zweckmäßig vollkommen analog jenen, die unter Bezugnahme auf die 1–7 erörtert worden sind.
9 zeigt die Bohrgestängeanordnung 101 in einer Situation, in welcher das Hilfswerkzeug 130 durch die Öffnung 140 am unteren Ende des oberen Bohrgestängeteiles 108 hindurchgegangen ist, um eine Arbeitsposition wie gezeigt einzunehmen, in wel cher sich das Hilfswerkzeug in einen Bereich 141 des Bohrloches 102 außerhalb des Bohrgestänges erstreckt, wo ein Teil des Hilfswerkzeuges nicht durch irgendwelche Bohrgestängeteile radial umgeben ist.
Um das Hilfswerkzeug in Arbeitsposition zu fixieren, ist das Hilfswerkzeug mit einer Aufhängevorrichtung in Form eines Landungsringes 142 an seinem oberen Ende versehen, welcher Landungsring mit einer Landungsschulter 144 im oberen Bohrgestängeteil 108 zusammenwirkt.
Das Hilfswerkzeug 130 weist ferner ein Meßwerkzeug 146 an jenem Teil auf, der nicht von dem Bohrgestänge 101 umgeben ist, wenn das Bohrgestänge geöffnet worden ist und sich das Hilfswerkzeug wie gezeigt in der Arbeitsposition befindet. Es wird klar, daß statt des Meßwerkzeuges 146 auch andere Mittel zum Durchführen einer Operation in bezug auf das Bohrloch oder die Formation vorgesehen werden können, welche das Hilfswerkzeug umgibt. Alternativ stellt der mit dem Bezugszeichen 146 bezeichnete Teil nur eine Öffnung oder ein Fenster (nicht gezeigt) zur Verfügung, durch welches ein weiteres Spezialwerkzeug arbeiten kann, wobei dieses weitere Spezialwerkzeug in das Hilfswerkzeug abgesenkt wird.
10 zeigt ein Beispiel der Bohrgestänge-Verbindungsmittel 118 detaillierter im Längsquerschnitt, wobei der obere und der untere Bohrgestängeteil wie in 8 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsmittel 118 werden durch eine Verriegelungsvorrichtung 150 an dem oberen Ende 110 des unteren Bohrgestängeteiles 105 gebildet, die mit einem Abschnitt 155 an dem unteren Ende 115 des oberen Bohrgestängeteiles 108 zusammenwirkt.
Eine Ausführung des Hilfswerkzeuges 130 zur Verwendung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des Hilfswerkzeuges 30 wird im Detail erörtert. Bezug genommen wird auch auf die Bezugszeichen, die in den 2–4 angeführt sind.
Die 11–13 zeigen verschiedene Stufen des Zusammenwirkens des Hilfswerkzeuges 130 und der Verbindungsmittel 118, wenn die Verbindungsmittel betätigt werden, um den oberen und den unteren Bohrgestängeteil voneinander zu lösen.
Die Wirkungsweise und das Zusammenwirken des oberen und des unteren Bohrgestängeteiles, der Verbindungsmittel 118 und des Hilfswerkzeuges 30 der Ausführung nach den 8–13 ist analog der Arbeitsweise des Meißelkörpers, des Verschlußelementes, der Meißelverbindungsmittel und des Hilfswerkzeuges, das unter Bezugnahme auf die 1–7 erörtert worden ist. Dies wird leicht verständlich, weil die Bezugzeichen über 200 in den 10–13 so gewählt sind, daß sie sich auf Teile beziehen, die eine gleiche oder ähnliche Funktion wie die entsprechenden Bezugszeichen kleiner als 100 in den 1–7 haben. Die Bezugszeichen in den 10–16 zwischen 100 und 200 entsprechen jenen, die in Verbindung mit den 8–9 verwendet worden sind.
Die Arbeitsweise der Bohrgestängeanordnung 101 ist vollkommen analog der Arbeitsweise des Bohrgestängemeißels, der unter Bezugnahme auf die 1–7 beschrieben worden ist, wobei der obere Bohrgestängeteil und der untere Bohrgestängeteil eine Rolle analog dem Meißelkörper und dem Verschlußelement spielen.
Wenn es erwünscht ist, eine Arbeit in dem offenen Bohrloch 102 auszuführen, wird der Bohrgestängemeißel 112 zuerst in einem Abstand oberhalb des Bodens des Bohrloches positioniert. Dann wird das Hilfswerkzeug 30 durch den oberen Bohrgestängeteil 108 mit dem inneren Kolben 56 in der zurückgezogenen Position gemäß 11 abgesenkt. Die Orientierungsmittel 240 und der Keil wirken zusammen, um eine korrekte Winkelorientierung zu erzielen, und die Werkzeug-Verbindungsmittel (Ansätze 63) greifen an den zusammenwirkenden Teil des unteren Bohrgestängeteiles 105 an und verbinden mit diesem. Sodann werden die Bohrgestänge-Verbindungsmittel durch Bewegen des inneren Kolbens in die zweite ausgefahrene Position gemäß 12 betätigt. 13 zeigt die Situation, in welcher der obere und der untere Bohrgestängeteil gelöst worden sind, aber wobei das Hilfswerkzeug 30 mit dem unteren Bohrgestängeteil 105 verbunden ist und diesen hält. In dieser Situation reicht ein Teil des Hilfswerkzeuges in das offene Bohrloch und ist nicht radial von dem Bohrgestänge umgeben, so daß eine Operation ausgeführt werden kann, wie dies unter Bezugnahme auf 9 beschrieben worden ist. Durch Zurückziehen des Hilfswerkzeuges 30 wird das Werkzeug zuerst für eine ordnungsgemäße Wiederverbindung reorientiert, sodann werden die Bohrgestänge-Verbindungsmittel betätigt, um den oberen und unteren Bohrgestängeteil wieder zu verbinden, und schließlich kann das Hilfswerkzeug von dem unteren Bohrgestängeteil wieder gelöst werden.
Das Bohrgestänge gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel braucht nicht mit einem Bohrmeißel am unteren Ende des unteren Bohrgestängeteiles versehen werden. Es können beispielsweise ein Räumer oder ein Zementierwerkzeug montiert werden. In einer besonderen Anwendung bildet das untere Ende des unteren Bohrgestängeteiles einen Düsenkopf, und der untere Teil des Bohrgestänges ist in diesem Falle als Gelenkverbindung ausgebildet. Der Düsenkopf und die Gelenkverbindung werden in einem Wiedereintrittssystem verwendet, um ein Bohrgestänge in einem besonderen Zweig eines Mehrfach-Bohrloches einzuführen.
Bezug genommen wird auf die 14–15, und unter Bezugnahme auf diese Figuren wird ein Orientierungswerkzeug zum winkelmäßigen Orientieren eines langgestreckten Werkzeuges, wie des Hilfswerkzeuges, beschrieben, wenn es sich durch die Orientierungsvorrichtung bewegt. In den 1–13 ist eine solche Orientierungsvorrichtung durch die Bezugszeichen 40, 240 angedeutet.
Eine bestimmte Winkelorientierung zwischen dem Hilfswerkzeug und dem zweiten Bohrgestängeteil wird für eine sichere Operation der Verriegelungsmittel bevorzugt, sowohl wenn das Hilfswerkzeug in das Bohrloch abgesenkt wird, als auch dann, wenn es wieder zurückgezogen wird. Dies gestattet die korrekte Repositionierung der Bohrgestänge-Verbindungsmittel für die Wiederverbindung.
Im Stand der Technik des Bohrens ist es bekannt, sogenannte Maulesel-Schuhwerkzeuge zu verwenden, die dazu dienen, daß die Ausrüstung, die in einem Bohrgestänge abgesenkt wird, in einer vorbestimmten Längsposition und in einer vorbestimmten Winkelorientierung landet. Bei einer solchen Vorrichtung wird die Landeposition durch die zusammenwirkende Betätigung eines Keiles und einer Umfangsnockenrippe bestimmt, welche Nockenrippe so ausgebildet ist, daß sie den Keil in einen Schlitz führt, wenn die Ausrüstung in das Bohrgestänge abgesenkt wird. Sobald sich der Keil in dem Schlitz befindet, ist eine vorbestimmte Längsposition und Winkelorientierung erreicht.
Der Keil kann so ausgebildet werden, daß er von der Innenwand des Bohrgestänges nach innen ragt oder von der Außenfläche der Ausrüstung nach außen ragt, und die Nockenrippe und der Schlitz sind so ausgebildet, daß sie an der Außenfläche der Ausrüstung bzw. der Innenwand des Bohrgestänges vorhanden sind.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Orientierungsvorrichtung zum winkelmäßigen Orientieren eines langgestreckten Werkzeuges, wie des vorstehend erörterten Hilfswerkzeuges, bereit, wenn sich dieses in der Längsrichtung innerhalb eines rohrförmigen Bohrgestänges unabhängig von der Richtung der Längsbewegung bewegt.
Zu diesem Zweck wird eine Orientierungsvorrichtung zum Winkelorientieren eines langgestreckten Werkzeuges geschaffen, wenn sich dieses durch einen Durchgang in der Orientierungsvorrichtung in der Längsrichtung bewegt, wobei das langgestreckte Werkzeug an seiner Außenwand mit einem nach außen ragenden Keil versehen ist, wobei die Innenwand des Durchganges mit zwei Führungsrippen versehen ist, die eine zentrale Führungsnut bilden, durch welche der Keil passieren kann, wobei die Führungsnut ein stromaufwärtiges und ein stromabwärtiges Ende hat, ferner mit einer stromaufwärtigen Nockenrippe, die sich von einer Position stromaufwärts der Führungsnut zu dem stromaufwärtigen Ende der Führungsnut vollständig um die innere Wand herum erstreckt, und mit einer stromabwärtigen Nockenrippe, die sich von einer Position stromabwärts der Führungsnut zu dem stromabwärtigen Ende der Führungsnut vollständig um die innere Wand herum erstreckt, wobei die Nockenrippen und die Führungsrippen ausreichend in den Durchgang ragen, um, wenn das langgestreckte Werkzeug durch das rohrförmige Element bewegt wird, mit dem Keil in Eingriff zu kommen, und die Führungsnut über den Keil zu leiten, wodurch eine Winkelorientierung des langgestreckten Werkzeuges erreicht wird.
Die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Nockenrippen der Orientierungsvorrichtung gemäß der Erfindung gestatten die Orientierung des langgestreckten Werkzeuges, unabhängig von der Richtung der Längsbewegung. Die zentrale Führungsnut, durch welche der Keil hindurchgehen kann, bestimmt die Winkelorien tierung des langgestreckten Werkzeuges und gestattet es, daß das langgestreckte Werkzeug mit einer vorbestimmten Orientierung durch und über die Orientierungsvorrichtung hinaus in jede Richtung bewegt wird.
Vorzugsweise ist die Führungsnut so ausgebildet, daß sie im wesentlichen parallel zur zentralen Längsachse ist, so daß die Winkelorientierung des langgestreckten Werkzeuges, nachdem es die Orientierungsvorrichtung passiert hat, die gleiche ist, unabhängig von der Richtung der Längsbewegung.
In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung bildet der Durchgang der Orientierungsvorrichtung einen Teil des Durchganges des ersten Bohrgestängeteiles.
Es ist auch eine Selbstorientierung des langgestreckten Werkzeuges möglich, um eine vorbestimmte Winkelorientierung einzunehmen, wenn sich das Werkzeug in der Längsrichtung durch einen Durchgang für das langgestreckte Werkzeug bewegt, wobei die Innenwand des Durchganges mit einem radial einwärts ragenden Keil versehen ist, wobei die Außenwand des langgestreckten Werkzeuges mit zwei Führungsrändern versehen ist, die eine zentrale Führungsnut bilden, durch welche der Keil passieren kann, wobei die Führungsnut ein stromaufwärtiges und ein stromabwärtiges Ende hat, ferner mit einer stromaufwärtigen Nockenrippe, die sich von einer Position stromaufwärts der Führungsnut zu dem stromaufwärtigen Ende der Führungsnut vollständig um die Außenwand herum erstreckt, und mit einer stromabwärtigen Nockenrippe, die sich von einer Position stromabwärts der Führungsnut zu dem stromabwärtigen Ende der Führungsnut vollständig um die Außenwand herum erstreckt, wobei die Nockenrippen und die Führungsränder ausreichend von der Außenwand nach außen ragen, um, wenn das langgestreckte Werkzeug durch den Durchgang bewegt wird, mit dem Keil in Eingriff zu kommen, und die Führungsnut über den Keil zu leiten, wodurch die Winkelorientierung des langgestreckten Werkzeuges erreicht wird.
Bei dem schematischen Ausführungsbeispiel nach den 14 und 15 ist die Orientierungsvorrichtung 301 als im wesentlichen zylindrisches Rohrelement 302 mit einem Durchgang 303 mit einer zentralen Längsachse 304 gezeigt. Das rohrförmige Element bildet zweckmäßig einen Teil des ersten Bohrgestängeteiles (6, 108). Die Orientierungsvorrichtung 301 dient zum winkelmäßigen Orientieren des im wesentlichen zylindrischen langgestreckten Werkzeuges 305, wenn es in der Längsrichtung durch den Durchgang 303 der Orientierungsvorrichtung 301 bewegt wird, wie dies durch die Pfeile 306 angedeutet ist. Das langgestreckte Werkzeug 305 ist an seiner Außenwand 308 mit einem radial nach außen ragenden Keil 310 versehen, der dem Keil 90 entspricht, der vorstehend diskutiert wurde. Die Summe des Durchmessers des langgestreckten Werkzeuges 305 und die radiale Dicke des Keiles 310 ist kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen rohrförmigen Elementes 305.
Der Keil 310 ist zweckmäßig in der Längsrichtung langgestreckt, wie dies in der Figur gezeigt ist, wobei er ein sich verjüngendes stromaufwärtiges Ende und ein ebensolches stromabwärtiges Ende hat, wodurch es zu einer bootförmigen Gestalt kommt. Der Keil kann auch durch zwei Teile gebildet sein, die voneinander in der Längsrichtung in einem geeigneten Abstand angeordnet sind. Der Abstand kann kleiner, aber auch größer als die Länge der Führungsnut 315 sein.
Zweckmäßig ist der Keil an dem langgestreckten Werkzeug derart montiert, daß er eine gewisse radiale Flexibilität hat, d.h. durch Abstützen des Keiles durch eine oder mehrere Federn. Die radiale Flexibilität sollte aber so sein, daß selbst, wenn der Keil vollständig zurückgezogen ist, er sich radial weit genug nach außen erstreckt, so daß er über eine Nockenrippe gezwungen werden kann, wobei er abgelenkt wird.
Gegebenenfalls können ein oder zwei Antikollisionsknöpfe stromaufwärts und/oder stromabwärts des Keiles 310 vorgesehen und geringfügig winkelmäßig versetzt sein, wie die Spitze, die mit dem Bezugszeichen 316 bezeichnet ist, welche auch durch eine Feder abgestützt ist.
Die Innenwand 312 des rohrförmigen Elementes ist mit einer zentralen Führungsnut 315 versehen, die durch zwei Rippen 317, 318 gebildet ist, die sich aus der Innenwand 312 erstrecken. Der Abstand zwischen den Rippen 317 und 318 ist etwas größer als die Breite des Keiles 310, damit der Keil durch die Führungsnut 315 passieren kann. Die Rippen 317, 318 dieses Ausführungsbeispieles sind im wesentlichen parallel zur zentralen Achse 304 angeordnet. Es ist ferner eine stromaufwärtige Noqkkenrippe vorgesehen, die durch die Ränder 322a, 322b gebildet ist. Jeder der Ränder 322a, 322b bildet von dem stromaufwärtigen Ende 319 der Führungsnut 315 eine Verlängerung einer der Ränder 317, 318 und geht spiralförmig auf dem halben Weg um die Innenwand 312 zu einem Punkt 325 stromaufwärts der Führungsnut 315, wo sich die Ränder 322a, 322b vereinen. Im wesentlichen symmetrisch zu der stromaufwärtigen Nockenrippe ist eine stromabwärtige Nockenrippe vorgesehen, die durch die Ränder 328a, 328b gebildet ist. Jeder der Ränder 328a, 328b erstreckt sich von einer der Rippen 317, 318 am stromabwärtigen Ende 329 der Führungsnut 315 und geht spiralförmig auf dem halben Weg um die Innenwand 312 zu einem Punkt 330 stromabwärts der Führungsnut 315, wo sich die Ränder 328a, 328b vereinigen.
Der freie Durchmesser des Durchganges 303, definiert durch die Ränder 317, 318, 322a, 322b, 328a, 328b, ist geringfügig größer als der Durchmesser des langgestreckten Werkzeuges 305 (unter Nichtberücksichtigung der Dicke des Keiles 10). Die radiale Dicke des Keiles und der Ränder ist so gewählt, daß der Keil verhäßlich durch die Ränder geführt werden kann, beispielsweise in der Größenordnung von 1–10 mm oder mehr, aber bei sorgfältiger Ausbildung können auch schmälere Ränder verwendet werden. Für einen Innendurchmesser von 6 cm (2,5 Zoll) des rohrförmigen Elementes beträgt eine geeignete Gesamtlänge von Punkt 325 zum Punkt 330 25–40 cm. Dies gestattet der Orientierungsvorrichtung, daß sie als Teil eines Schaftes eines Bohrgestängemeißels von 15 cm (6 Zoll) oder 21 cm (8,5 Zoll) Durchmesser ausgebildet wird.
Während des Normalbetriebes der Orientierungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispieles wird das langgestreckte Werkzeug 305, wie das vorstehend erörterte Hilfswerkzeug 30, durch das Bohrgestänge abgesenkt, wobei die Orientierungsvorrichtung einen Teil des Gestänges bildet, bis das langgestreckte Werkzeug in das rohrförmige Element 302 gleitet, und der Keil 310 mit den stromaufwärtigen Rändern 322a, 322b in Eingriff kommt. Sollte der Keil genau an dem Punkt 325 anlangen, greift der geringfügig winkelmäßig versetzte Antikollisionsknopf 316 an der Nockenrippe zuerst an und lenkt das Werkzeug geringfügig zu einer Seite, so daß der Keil nicht in den Punkt 325 läuft. Im Gegensatz zu dem Keil 310 ist der Antikollisionsknopf derart durch seine Feder abgestützt, daß er sich ausreichend zurückziehen kann, so daß er von der Nockenrippe überlaufen wird, beispielsweise im Falle der Antikollisionsknopf gegen den Punkt 325 läuft.
Ein weiteres Absenken der Rippe übt ein Drehmoment auf den Keil 310 aus, entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzei gersinn, abhängig davon, welche der Rippen 322a und 322b von dem Keil 310 erfaßt wird. Das langgestreckte Werkzeug wird daqdurch winkelmäßig abgelenkt, bis der Keil in die Führungsnut 315 gleitet. Wenn sich der Keil 310 in der Führungsnut 315 befindet, wird das langgestreckte Werkzeug 305 winkelmäßig bezüglich der Orientierungsvorrichtung 301 und dem daran befestigten Bohrgestänge orientiert.
Das langgestreckte Werkzeug kann ferner abgesenkt werden, so daß der Keil die Führungsnut 315 an der Seite der stromabwärtigen Rippe verläßt. Wenn kein Drehmoment auf das langgestreckte Werkzeug ausgeübt wird, wird der Keil 310 normalerweise mit den Rändern 328a, 328b nicht in Eingriff kommen, wenn das langgestreckte Werkzeug vollständig durch den Durchgang 303 bewegt worden ist.
Das langgestreckte Werkzeug 305 kann dann beispielsweise durch einen Bohrgestängemeißel betätigt werden, um einen Durchmeißelvorgang auszuführen, wobei der Meißel am stromabwärtigen Ende der Orientierungsvorrichtung befestigt ist.
Wenn das langgestreckte Werkzeug wieder zurückgezogen werden soll, kann es im allgemeinen eine willkürliche Winkelorientierung haben. Während des Zurückziehens greift der Keil 310 an dem stromabwärtigen Rand 328a, 328b an, und das langgestreckte Werkzeug 305 wird winkelmäßig abgelenkt, bis es in die Führungsnut 315 gleitet. Da die Führungsnut 315 parallel zur Achse 304 des rohrförmigen Elementes 302 verläuft, stellt die Führungsnut 315 eine Winkelorientierung sicher, welche die gleiche wie während des Absenkens ist. Wenn das Werkzeug 30 als langgestrecktes Werkzeug 305 ausgebildet ist, sichert die vorbestimmte Winkelorientierung die korrekte Wirkungsweise der Verriegelungs-/Entriegelungsmittel.
Es ist klar, daß diese Orientierung an einer bekannten, weiter stromabwärts liegenden Stelle vorgenommen wird, wenn das langgestreckte Werkzeug in stromaufwärtiger Richtung zurückgezogen wird, als wenn es in stromabwärtiger Richtung eingesetzt wird. Die Länge des Keiles 310 und der Führungsnut bestimmen den Abstand zwischen diesen Positionen. Die Verwendung eines langgestreckten Keiles gestattet selbst bei einer kurzen Führungsnut einen wesentlichen Abstand. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden die Führungsnut und der Keil so angeordnet, daß nur bei ordnungsgemäßer Ausrichtung des Keiles durch die Führungsnut das Hilfswerkzeug mit dem sekundären Bohrgestängeteil verbunden werden kann. Beim Zurückziehen gestattet die vorbestimmte Winkelorientierung eine sichere Verbindung der Bohrgestängeteile.
Die gleiche Wirkung kann auf komplementäre Weise durch Austausch der Rollen des Durchganges und des langgestreckten Werkzeuges erreicht werden. Zu diesem Zweck werden die Führungsränder/-nut und die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Nockenrippen an der Außenfläche des langgestreckten Werkzeuges angeordnet, und der Keil wird an der Innenfläche eines Durchganges vorgesehen, durch welchen das langgestreckte Werkzeug hindurchgeht, z.B. eines rohrförmigen Elementes, wie eines Orientierungsbauteiles eines Rohrstranges. Die Anordnung der Ränder und der Führungsnuten kann analog dem Ausführungsbeispiel sein, das unter Bezugnahme auf 15 diskutiert wurde. Insbesondere kann das langgestreckte Werkzeug vorzugsweise eine im wesentlichen zylindrische Gestalt haben, wobei die Ränder aus der Zylinderwand vorragen, und die Draufsicht der nicht abgerollten Außenfläche des langgestreckten Werkzeuges kann die gleiche wie in 15 gezeigt sein. Ein solches langgestrecktes Werkzeug ist selbstorientierend, wenn es sich in der Längsrichtung durch den Durchgang mit einem Keil an der Innenwand bewegt. Das langgestreckte Werkzeug kann mit Verbin dungsmitteln für eine andere Ausrüstung versehen sein, so daß das langgestreckte Werkzeug als Orientierungsmittel für diese andere Ausrüstung dienen kann.
Die Orientierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat zweckmäßig die Form eines Orientierungsbauteiles, welcher im unteren Teil des oberen Bohrgestängeteiles vorgesehen ist. Es kann integraler Teil des Meißelkörpers sein, wie dies 1 zeigt, so daß kein separater Orientierungsbauteil erforderlich ist.
Das Hilfswerkzeug kann das langgestreckte Werkzeug selbst sein, es kann mit dem langgestreckten Werkzeug verbindbar sein, oder es kann von diesem getrennt sein.

Claims

Bohrgestänge-Meißelanordnung, die sich für Durchmeißelvorgänge eignet, mit einem Bohrgestänge-Meißel (1), der umfaßt: – einen Meißelkörper (6) mit einem oberen und einem unteren Ende, zwischen denen ein Durchgang (8) vorgesehen ist, wobei der Meißelkörper (1) an seinem oberen Ende mit einem rohrförmigen Bohrgestänge (3) verbindbar ist und der Durchgang (8) sich zwischen einer Öffnung am oberen Ende und dem Äußeren des Meißelkörpers (6) erstreckt; – ein Verschlußelement (10) für den Durchgang (8), der mit dem unteren Ende des Meißelkörpers (6) zusammenwirkt; und – ein Meißelverbindungsmittel (35, 36) zum lösbaren Verbinden des Verschlußelementes (10) mit dem Meißelkörper (6), um den Durchgang (8) selektiv zu verschließen; wobei die Bohrgestänge-Meißelanordnung ferner umfaßt: ein Hilfswerkzeug 850) zum Manipulieren des Verschlußelementes (10), wobei das Hilfselement (50) entlang des Durchganges (8) im Meißelkörper (6) zu dem Verschlußelement (10) bewegbar ist, wenn der Meißelkörper (6) und das Verschlußelement (10) mit dem Meißelverbindungsmittel (35, 36) verbunden sind, wobei das Hilfswerkzeug (50) ein Werkzeug-Verbindungsmittel (63) zum selektiven Verbinden des Hilfswerkzeuges (50) mit dem Verschlußelement (10) und ein Betätigungsmittel (64) zum Betätigen des Meißelverbindungs mittel (35, 36) umfaßt, welches das Freigeben der Meißelverbindungsmittel umfaßt, wobei das Hilfswerkzeug (50) ein erstes Element (55) aufweist, welches das Werkzeug-Verbindungsmittel (63) einschließt, und ein zweites Element (56), welches das Betätigungsmittel (64) einschließt, wobei das zweite Element (56) relativ zu dem ersten Element (55) bewegbar angeordnet ist, so daß es zwischen einer ersten Position (66) und einer zweiten Position (71) relativ zu dem ersten Element (55) bewegbar ist, wobei in der ersten Position (66) das Werkzeug-Verbindungsmittel (63), zumindest wenn der Meißelkörper (6) und das Verschlußelement (10) mit dem Meißelverbindungsmittel (35, 36) verbunden sind, mit dem Verschlußelement (10) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Position das Meißelverbindungsmittel (35, 36) nicht betätigbar ist, wobei in verbundenem Zustand des Hilfswerkzeuges (50) mit dem Verschlußelement (10) das Meißelverbindungsmittel (35, 36) durch eine Bewegung des zweiten Elementes (56), welches das Betätigungsmittel (64) einschließt, zwischen der ersten Position und der zweiten Position betätigbar ist.
Bohrgestänge-Meißelanordnung nach Anspruch 1, bei welcher das Werkzeug-Verbindungsmittel (63) nahe dem stromabwärtigen Ende des ersten Elementes (55) angeordnet ist, wobei das Betätigungsmittel (64) nahe dem stromabwärtigen Ende des zweiten Elementes (56) angeordnet ist, und wobei das zweite Element (56) entlang des Durchganges (8) bezüglich des ersten Elementes (55) in Längsrichtung verschiebbar vorgesehen ist, so daß die erste Relativposition (66) eine stromaufwärtige Position des zweiten Elementes (56) ist, und wobei das zweite Element (56) relativ zum ersten Ele ment (55) in stromabwärtiger Richtung bewegbar ist, wenn es gegen die zweite Relativposition (71) bewegt wird.
Bohrgestänge-Meißelanordnung nach Anspruch 2, bei welcher das erste Element (55) des Hilfswerkzeuges (50) einen im wesentlichen rohrförmigen Körper aufweist, in welchem das zweite Element (56) koaxial verschiebbar angeordnet ist, wobei das Verschlußelement (10) an seinem stromabwärtigen Ende eine äußere Hülse (23) und eine koaxiale innere Hülse (25) aufweist, wobei das stromabwärtige Ende der äußeren Hülse (23) so ausgebildet ist, daß es mit dem Werkzeug-Verbindungsmittel (63) zusammenwirkt, um das Hilfswerkzeug (50) an der äußeren Hülse (23) zu verriegeln, wobei das stromaufwärtige Ende der inneren Hülse (25) so ausgebildet ist, daß es mit dem Betätigungsmittel (64) des Hilfswerkzeuges (50) zusammenwirkt, so daß das Meißelverbindungsmittel (35, 36) durch Längsverschieben der inneren Hülse (25) bezüglich der äußeren Hülse (23) betätigt wird.
Bohrgestänge-Meißelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Meißelkörper (6) ferner eine betätigbare erste Haltevorrichtung (72) zum Festlegen des zweiten Elementes (56) des Hilfswerkzeuges (50) in der ersten Relativposition (66) auf weist, wenn das Hilfswerkzeug mit dem Verschlußelement (10) nicht verbunden ist.
Bohrgestänge-Meißelanordnung nach Anspruch 4, bei welcher der Meißelkörper mit einem Druckknopf (45) versehen ist, der in den Durchgang (8) ragt und mit der ersten Haltevorrichtung (72) zusammenwirkt, um die erste Haltevorrichtung (72) an einer vorbestimmten Relativposition zwischen dem Druckknopf (45) und der ersten Haltevorrichtung (72) zu betätigen.
Bohrgestänge-Meißelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine selektiv betätigbare zweite Haltevorrichtung (73) zum Festlegen des zweiten Elementes (56) des Hilfswerkzeuges (50) in der zweiten Relativposition (71) aufweist, wenn das Hilfswerkzeug (50) mit dem Verschlußelement (10) verbunden ist, während das Verschlußelement nicht mit dem Meißelkörper (6) verbunden ist.
Bohrgestänge-Meißelanordnung nach Anspruch 6, bei welcher der Meißelkörper (6) mit einem Druckknopf (45) ausgestattet ist, der in den Durchgang (8) ragt und mit der zweiten Haltevorrichtung (73) zusammenwirkt, um die zweite Haltevorrichtung (73) in einer vorbestimmten Relativposition zwischen dem Druckknopf (45) und der zweiten Haltevorrichtung (73) zu betätigen.
Bohrgestänge-Meißelanordnung nach einem der Ansprüche 1–7, bei welcher der Durchgang (8) und das Hilfswerkzeug (50) mit zusammenwirkenden Winkelorientierungsmitteln (40, 41, 43, 44, 90) ausgestattet sind.
Bohrgestänge-Meißelanordnung nach Anspruch 8, bei welcher der Meißelkörper (6) und das Hilfswerkzeug (50) mit zusammenwirkenden Winkelorientierungsmitteln (40, 41, 43, 44, 90) zum winkelmäßigen Orientieren des Hilfswerkzeuges (50) an der ersten Relativposition ausgestattet sind, wenn es entlang des Durchganges (8) nach unten bewegt wird, und an einer unteren zweiten Relativposition, wenn es entlang des Durchganges (8) wieder nach oben bewegt wird.
Bohrgestänge-Meißelanordnung nach Anspruch 9, bei welcher das Hilfswerkzeug (50) an seiner Außenwand mit einem nach außen ragenden Schlüsselmittel (90) versehen ist, wobei die Innenwand des Durchganges (8) in dem Meißelkörper (6) mit zwei Führungsrändern (42a, 42b) versehen ist, die eine zentrale Führungsnut (41) bilden, durch welche der Schlüssel (90) hindurchgehen kann, wobei die Führungsnut (41) ein stromaufwärtiges und ein stromabwärtiges Ende hat, wobei ferner ein stromabwärtiger Eingriffsrand (43) vorgesehen ist, der sich von einer Position stromaufwärts der Führungsnut (41) zum stromaufwärtigen Ende der Führungsnut (41) vollständig um die Innenwand herum erstreckt, und wobei ein stromaufwärtiger Eingriffsrand (44) sich aus einer Position stromabwärts der Führungsnut (41) zu dem stromabwärtigen Ende der Führungsnut (41) vollständig um die innere Wand herum erstreckt, wobei die Eingriffsränder (43, 44) und die Führungsränder (42a, 42b) ausreichend in den Durchgang (8) ragen, um bei einer Bewegung des Hilfswerkzeuges (50) durch den Meißelkörper (6) mit den Schlüsselmitteln (90) in Eingriff zu kommen, und um die Schlüsselmittel (90) in die Führungsnut (41) zu führen, wodurch das Hilfswerkzeug (50) winkelmäßig orientiert wird.
Bohrgestängeanordnung, mit: – einem oberen rohrförmigen Bohrgestängeteil (108) mit einem oberen Ende und einem unteren Ende (115), wobei zwischen den Enden ein Durchgang (116) vorgesehen ist; – einem unteren Bohrgestängeteil (105) mit einem oberen und einem unteren Ende, wobei das untere Ende mit einem Bohrmeißel (112) verbindbar ist oder einen Bohrmeißel (112) enthält, wobei der untere Bohrgestängeteil (105) mit dem unteren Ende (115) des oberen Bohrgestängeteiles (108) zusammenwirkt; – einem lösbaren Bohrgestänge-Verbindungsmittel (135) zum selektiven Verbinden des unteren Bohrgestängeteiles (105) und des oberen Bohrgestängeteiles (108); und – einem Hilfswerkzeug (130), das so ausgebildet ist, daß es entlang des Durchganges (116) im oberen Bohrgestängeteil (108) zum unteren Bohrgestängeteil (105) passieren kann, wenn der obere Bohrgestängeteil (108) und untere Bohrgestängeteil (105) miteinander verbunden sind, wobei das Hilfswerkzeug (130) ein Werkzeug-Verbindungsmittel (138) zum selektiven Verbinden des Hilfswerkzeuges (130) mit dem unteren Bohrgestängeteil (105) und ein Betätigungsmittel (133) zum Verbinden oder Lösen der Bohrgestänge-Verbindungsmittel (135) aufweist, wobei das Hilfswerkzeug (130) ein erstes Element (55), welches das Werkzeug-Verbindungsmittel (63) enthält, und ein zweites Element (56) aufweist, welches das Betätigungsmittel (64) enthält, wobei das zweite Element (56) bewegbar ausgebildet ist, so daß es eine erste Position (66) und eine zweite Position (71) relativ zu dem ersten Element (55) einnehmen kann, wobei das Werkzeug-Verbindungsmittel (63) in der ersten Position (66) anschließbar ist, zumindest wenn die oberen und unteren Bohrgestängeteile (105, 108) mit dem unteren Bohrgestängeteil (105) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Position die Bohrgestänge-Verbindungsmittel (63) nicht betätigt sind, und wobei nach dem Verbinden des Hilfswerkzeuges (130) mit dem unteren Bohrgestängeteil (105) die Bohrgestänge-Verbindungsmittel (63) betätigt werden können, indem das zweite Element (56), einschließlich der Be tätigungsmittel (64), zwischen der ersten Position (66) und der zweiten Position (71) bewegt wird; und – wobei der obere Bohrgestängeteil (108) und das Hilfswerkzeug (130) mit zusammenwirkenden Winkelorientierungsmitteln (240, 241, 243, 244, 90) zum winkelmäßigen Ausrichten des Hilfswerkzeuges (30) an einer ersten Relativposition, beim Bewegen nach unten entlang des Durchganges (116), und an einer unteren zweiten Relativposition, beim Bewegen nach oben entlang des Durchganges (116), versehen sind.