DE619240C - Tiefbohreinrichtung - Google Patents

Description

Bei der immer mehr zunehmenden Tiefe der Bohrlöcher, besonders für die Erdölgewinnung, wofür jährlich viele tausende von Bohrungen zum Teil bis über 3000 m Tiefe niedergebracht werden, ist die maschinelle Bohreinrichtung immer verwickelter und umfangreicher geworden, um die vielfachen Erfordernisse des Bohrbetriebes richtig erfüllen zu können. Das wichtigste Bohrverfahren für diese Bohrungen ist das sogenannte Rotary-Verfahren geworden. Hierbei wird ein schabend wirkender Drehbohrer an einem Hohlgestänge von Tage aus in Drehung versetzt. Durch das Hohlgestänge wird dauernd

is die Spülung gepumpt. Mit fortschreitender Vertiefung werden über Tage Zwischengestänge eingesetzt. Beim Bohren muß der Bohrerdruck auf die Sohle geregelt werden, derart, daß im Anfang bei geringen Tiefen ein zusätzlicher Druck ausgeübt werden muß, während bei großen Tiefen eine teilweise Entlastung eintreten muß, von der es wünschenswert ist, daß sie auch noch je nach der Gesteinshärte geregelt werden kann. Von Zeit zu Zeit muß das ganze Bohrgestänge ausgebaut werden, um das Werkzeug wechseln zu können. Um den Zeitverlust bei großen Tiefen zu verkürzen, müssen diese Bewegungen sehr rasch und in kurzen Pausen wiederholt werden. Daneben muß das Ein- und Ausbauen von Rohren in das Bohrloch geschehen, wobei es möglich sein muß, geringe Geschwindigkeiten mit hohen Zugkräften anzuwenden. Für diese Zwecke sind die bekannten Bohreinrichtungen einmal mit dem Drehwerk ausgerüstet, welches von der Maschine dauernd mit einer Drehzahl, die in nicht' sehr großen Grenzen schwankt, angetrieben wird. Für die übrigen Bewegungen ist meistens ein Hubwerk oder Windwerk vorhanden. Dieses besitzt verschiedene Kupplungen und Räderübersetzungen. Außerdem werden die Zugseile über Flaschenrollen geführt, bei denen eine verschiedene Zahl von Rollen angewendet werden kann, so daß auch dadurch noch eine Unterteilung der Geschwindigkeit erfolgt. Auf diese Weise erreicht man Geschwindigkeitsänderungen in einer großen Vielzahl, aber mit sehr verwickelt zusammengesetzten technischen Hilfsmitteln mit vielen dem Verschleiß und schwieriger Handhabung unterworfenen Einzelteilen.

Die vorliegende Erfindung will nun zur Vereinfachung des Betriebes eine Zweiteilung des Hubwerks vornehmen und damit zugleich eine selbsttätig regelbare Nachlaßvorrichtung schaffen. Sie will den mechanischen Antrieb, welcher in der Regel von einem Elektromotor betätigt wird, für das Drehwerk und für den Teil des ArfundabwÄndens der Teile beibehalten, wo für längere Zeit mit größeren Geschwindigkeiten gefahren werden kann, z. B. wenn das Bohrloch

mit einem Schmandlöffel gereinigt oder ein Probenehmer am Seil eingelassen werden soll. Aber die-kleinen Hub- und Senkbewegungen mit großen öder kleinen Zugkräften, wie beim Ein- und Ausbau einzelner Gestängelängen von 7 bis 20 m Länge, die Materialzüge mit geringem Hub, aber großer Zugkraft, z. B. zum Freimachen festgewordener Rohre 'u. dgl., sollen durch eine besondere hydraulische Winde mit hydraulischer Kolbenbewegung aufgenommen werden. Mit dieser Winde soll dann zugleich eine hydraulische Nachlaßvorrichtung verbunden werden, welche ermöglicht, das Gestänge mit jedem gewünschten Druck automatisch nachsinken zu lassen, was durch größere oder geringere Drosselung des Wasserumlaufs geschehen kann. Diese hydraulische Windevorrichtung soll auch ein besonderes Zugorgan haben, welches mit dem Gestänge durch eine Traverse o. dgl. für den Teil der Zeit verbunden ist, wenn mit der hydraulischen Winde gearbeitet werden soll. Zu dieser Zeit ist das Hauptzugseil, welches von dem Hauptwindwerk zum Gestänge geht, abgeschaltet. Es hat auch schon Einrichtungen gegeben, bei denen das Bohrgestänge durch ein zweites Seil abgefangen ist. Diese Einrichtung war aber mit einem Gegengewicht versehen, welches dauernd einen bestimmten Teil des Gewichts der Bohrgestänge ausglich. Es ist keine Einrichtung bekannt, bei der ein Hilfsseil zum regelbaren Nachlassen des Hauptgestänges benutzt worden ist. Dagegen hat man in das Hauptseil selbst schon hydraulische Vorrichtungen zur ' Längenänderung eingeschaltet. Diese haben aber den großen Nachteil, daß das Hauptseil dann eine sehr umständliche und verwickelte Seilführung bekam, Was die Manipulationen der Geräte sehr erschwerte und wegen Seilverschleiß starke Gefahren mit sich brachte. Man hat auch schon das Bohrgestänge unmittelbar auf hydraulischen Kolben, die am Bohrloch stehen, abgestützt. Bei diesen Einrichtungen mußte aber das Bohrgestänge nach Absenkung sehr kurzer, um das" Bohrloch herum angebrachter Kolbenstücke jedesmal neu eingespannt werden. Auch gab es keine Möglickeit, mit diesen Kolben etwa die vielseitigen Manipulationen vorzunehmen, die nach der Erfindung mit der besonderen hydraulischen Winde möglich sind.

Die nach der Erfindung vorgeschlagene

hydraulische Winde stellt insofern keine Einführung neuer Kraftelemente wesensfremder Art in den Betrieb dar, als bei den modernen Bohreinrichtungen sowieso mit Spülwasser unter ganz hohem Druck gearbeitet wird_s der durch Pumpen erzeugt wird, die in der Lage sind, bis zu 200 at Druck zu erzeugen. Man kann also dieses Druckwasser ohne weiteres auch zum Betrieb der hydraulischen Winde benutzen. Man kann diesen hydraulischen Betrieb ferner durch Zuschalten eines Akkumulators so ausgestalten, daß er in bekannter Weise zur automatischen Druckregelung dienen kann.

Die Einrichtung besteht aus folgenden Teilen, die an Hand der Zeichnung beschrieben werden sollen. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß die Nachlaßvorrichtung am Spülkopf, an dem das Gestänge aufgehängt ist, angreift. Dieser ist also in einer Traverse ι ständig oder nach Bedarf lösbar aufgehängt. Von dieser Traverse aus gehen zwei Seile oder ein anderes Zugorgan (Galische Kette) über zwei Rollen 2 und 3 zu einem Querarm 4, der sie zu einem einzigen Zugorgan S zusammenführt. Dieses Zugorgan geht über eine Rolle 6 zu einer ver- So schiebbaren Rolle 7 zu einer festen Aufhängung 8. Die Rolle 7 ist mit einer Druckstange 9 und einem Kolben 10 verbunden, der in einem Zylinder 11 sich bewegt. Die Rolle 7 ist flaschenzugartig ausgebildet. Durch das Vorhandensein dieser Rolle wird die Bewegung des Kolbens 10 auf die Hälfte der Seilbewegung ermäßigt. Durch mehrere Rollen kann die Bewegung noch stärker herabgesetzt werden. Der Kolben 10 dient nun verschiedenen Zwecken. Einmal kann während des Bohrbetriebes die Flüssigkeit, die hinter dem Kolben steht und den Gegendruck für die Bewegung der Rolle 7 bildet, durch ein Drosselventil 12 beim Austritt gedrosselt werden, oder 'die Flüssigkeit kann durch dieses Ventil auch hinter den Kolben übertreten. Hierdurch kann der Druck nach Belieben geregelt werden.

In der Zeichnung ist die Stellung des Gestänges beim Rotarybohren angedeutet, wenn die Drehstange abgebohrt, hochgezogen und ein neues Gestängestück zwischengebaut ist, welches nunmehr eingelassen werden kann, worauf die Drehstange dann wieder mit dem untersten Ende in den Drehtisch hineinreicht. Diese zweite, untere Stellung ist noch daneben skizziert und hierbei der Fall angedeutet, wenn beim Anfang des Bohrens das Gestänge noch unter Druck gesetzt werden muß, weil das eigene Gewicht nicht ausreicht. Dann ist die Rollenanordnung eine etwas andere. Es muß dann das Zügorgan nach unten zum hydraulischen Kolben geführt werden über zwei Rollen 16, die dann auf einem besonderen Traggerüst, welches portalartig über dem Drehtische angeordnet sein muß, aufgestellt sind.

Der Zylinder hat nun noch zwei weitere Flüssigkeitszutrittsöffnungen 13 und 14, die mit einem Steuerorgan 15 verbunden sind. Je nachdem durch entsprechende Steuerung

Druckwasser vor oder hinter den Kolben tritt, kann ein Heraufheben oder Herablassen der Traverse 4 bzw. 1 mit beliebigem Druck erfolgen. Dadurch kann beim Gestängeein und -ausbau jede beliebige Bewegung erzeugt werden, ebenso auch beim Rohreziehen. Die Kolbenbewegung kann also in jeder beliebigen Weise gesteuert werden. Dieses Druckwasser kann u. U. unmittelbar von der Spülpumpe entnommen werden. Da die Bewegung nicht unbedingt korrespondiert, kann man auch einen Akkumulator 17 dazwischenschalten, der durch die Pumpe immer bis zu einer gewissen Höhe aufgepumpt wird. Dieser Akkumulator kann dann die automatische Ausbalancierung des Gestänges vornehmen und selbsttätig durch die Spülpumpe immer wieder hochgedrückt werden, wenn er entsprechend tief gesunken ist. So-

ao mit kann jede Bewegung durch die Einrichtung erzielt werden, die man für Gestänge o. dgl. braucht, und der Gestängedruck automatisch so ausbalanciert werden, daß das Gestänge mit einem gewollten Drück auf die Sohle nachsinkt. Mit der gleichen Einrichtung können die Rohre eingebaut (nachgelassen) oder gezogen werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Tief bohr einrichtung, gekennzeichnet durch eine zusätzliche hydraulische Hilfswinde, die an Stelle der Hauptwinde das Heben und Senken des Gestänges oder der Rohre übernimmt sowie ein ständig regelbares Nachlassen gestattet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Umlenkrollen für das Hilfsseil zur Umkehrung der Zug- in eine Druckwirkung der Hilfswinde.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung mit dem Druckwasser oder der Druckspülung, die in den Spülpumpen erzeugt wird, verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen