DE69819369T2

DE69819369T2 - Bohrgestängeverbinder

Info

Publication number: DE69819369T2
Application number: DE69819369T
Authority: DE
Inventors: Joergen Hallundbaek
Original assignee: Welltec AS
Current assignee: Welltec AS
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2018-04-15
Also published as: NO20005070D0; DK1071863T3; EP1071863A1; EA001956B1; EA200000942A1; ATE253170T1; EP1071863B1; CA2328849A1; NO20005070L; CA2328849C; WO1999053169A1; AU754683B2; NO323358B1; DE69819369D1; US6527064B1; AU7330798A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Endung bezieht sich auf eine Anordnung für zylindrische Bohrrohre für unterschiedliche Arten von Fluiden, wobei die Bohrrohre aneinander angekoppelt werden, um einen langen Bohrstrang zu bilden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist hinlänglich bekannt, daß Bohrrohre über ein grobes Gewinde miteinander verbunden werden können. Bei derartigen Rohren ist es möglich, ein Fluid in dem Rohr zu transportieren, und ein solcher Transport war bislang ausreichend für die Benutzer von Bohrgestellen.
In jüngerer Zeit hat sich die Notwendigkeit für den Transport von mehr als einem Fluid entwickelt, aber die Anordnung von Bohrrohren mit mehr als einem Kanal für unterschiedliche Arten von Fluiden ist auf Schwierigkeiten gestoßen, da die Gewindegänge oft unterschiedlich abgenutzt werden und nie bis zu einem Ausmaß angezogen werden, bei welchem keine Undichtigkeiten auftreten, während zur gleichen Zeit sichergestellt wird, daß die Fluide transportiert werden, ohne daß sie vermischt werden durch die entsprechenden Kanäle in den Rohren.
Ein Rohr für mehr als ein Fluid ist bekannt aus der NO-B 169 97, wobei ein Hauptrohr angeordnet ist unter Einsatz einer inneren Auskleidung in der Verbindung des Hauptrohres, während ein Zusatzrohr angrenzend an das Hauptrohr angeordnet ist, unter Einsatz von Verriegelungs- und Dichtungsringen. Die Anordnung wird durch äußere Flansche gehalten, die jeweils miteinander über Schrauben verbunden sind.
Die Oberfläche einer solchen Verbindung ist offenbar nicht zylindrisch oder rotationssymmetrisch um die Mittelachse, und sie ist offensichtlich nicht in der Lage eingesetzt zu werden in einem Bohrstrang, bei welchem der Bohrstrang gedreht wird während des Bohrbetriebes.
Um eine glattere Oberfläche zu erreichen, wird in der US-B 2 294 806 vorgeschlagen, externe Flansche mit axial gerichteten "internen Schrauben" zu verbinden, die versenkt sind mit einer Öffnung, ausreichend für das Service-Personal, die axial ausgerichteten Schrauben zu drehen und dementsprechend die Rohre miteinander zu verbinden.
Der Gegenstand dieser Veröffentlichung ist jedoch nicht geeignet für den Einsatz in einem Bohrstrang, da die Anordnung nicht zylindrisch ist und die Flansche den Durchmesser erhöhen, wodurch der Einsatz des Bohrstranges ungeeignet wird. Darüber hinaus ist diese Technik nicht geeignet für den Transport von mehr als einem Fluid.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung bereitzustellen, um Bohrrohre axial miteinander zu verbinden, die in der Lage sind, getrennte Fluide in einem Bohrstrang zu transportieren.
Diesbezüglich schlägt die Erfindung vor, daß die Verbindungsmittel axial ausgerichtete Bolzen sind, welche in die Außenwand der Bohrstange eingesetzt sind und sich axial über das Ende der Bohrstange hinaus in innere mit Gewinde versehene Sacklöcher in der nächsten Bohrstange zum Verbinden mit der ersten Bohrstange erstrecken und jede Endfläche einer Bohrstange Anordnungen für wenigstens eine Kupplungsvorrichtung zum Transport unterschiedlicher Arten von Fluiden in dem Bohrstrang aufweist.
Mit einem Bohrrohr gemäß der Erfindung ist es möglich, sowohl die Bohrrohre zu einem Bohrstrang zu verbinden ohne äußere Flansche, als auch unterschiedliche Fluide in den Bohrstrang zu transportieren. Derartige Fluide können Bohrschlamm für das Bohren, Salzlösung und beispielsweise hydraulische Fluide sein. Bei der Montage der Bohrrohre zu einem Bohrstrang ist es wichtig, daß die Verbindung gemäß der Erfindung ausgeführt werden kann ohne äußere Flansche oder äußere Hilfsrohre, da derartige Erweiterungen den Einsatz des Bohrstranges als Rotationsvorrichtung verhindern würden.
Der Stand der Technik, der bekannt ist aus der US-A-5 299 644, besitzt lediglich axial ausgerichtete Bolzen als Gemeinsamkeit mit dem Erfindungsgegenstand, da die Bolzen außerhalb des Umfanges der Bohrstäbe angeordnet sind, d. h. es ergibt sich keine zylindrische Form. Darüber hinaus besitzt der Bohrkopf unterschiedliche Außendurchmesser und ist weit davon entfernt, zylindrisch zu sein. Jedes dieser beiden Merkmale blockiert getrennt den Einsatz dieses Standes der Technik in einem Strang von Rohren, da der Strang sich nicht in dem Bohrloch zu drehen vermag wegen der äußeren Bolzen, und der rohrförmige Kopf mit seinem großen Durchmesser verhakt sich im Bohrloch. Eine Kombination dieses Standes der Technik mit dem weiterhin zitierten Stand der Technik, wie er in US-A-2 294 806, US-A-1 944 219 oder NO-B 169 797 erwähnt ist, löst nach wie vor nicht das Problem eine Maßnahme bereitzustellen, daß axial aneinander angeschlossene Bohrrohre in der Lage sind, getrennte Fluide in einem Bohrstrang zu transportieren.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung für Bohrrohre kann darin gefunden werden, daß die Bolzen zugänglich sind über Taschenöffnungen in der äußeren Wand des Bohrrohres in der Nähe des Endes des Bohrrohres, wobei die Bolzen in mit einem Innengewinde versehene Sacklöcher in der nächsten Bohrstange hineinreichen und daß die Taschenöffnungen eine Breite besitzen, die ausreichend ist, um die Bolzen anzuziehen oder zu lösen.
Bei einer derartigen Ausführungsform kann die Anordnung manuell montiert werden unter visueller Inspektion der Montage.
Wenn die Endflächen der Bohrstangen mit mindestens einem Führungsstift und/oder einer entsprechenden Ausnehmung versehen sind, ist es leicht, einen korrekten Anschluß herzustellen und die Scherkräfte auf die Bolzen zu verringern, und wenn die Führungsstifte eine Form besitzen, wie z. B. als Kegelstümpfe oder Tetraeder mit einem zylindrischen Basisteil, und die Ausnehmungen jeweils eine Form besitzen, die zu derjenigen der Führungsstifte paßt, kann der Anschluß hergestellt werden mit einer größeren Präzision auf eine schnellere Art und Weise.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Flanschanordnung wird die Kupplungseinrichtung für die Fluide als Kupplungsstecker ausgebildet, die mit einer geeigneten Dichteinrichtung versehen sind. Hierdurch ist es möglich, bei jeder Anordnung auszuwählen, ob eine Fluidverbindung hergestellt werden soll durch die relevante Fluidkupplung.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Flanschanordnung werden die Bolzen betätigt über einen oder mehrere Fluidmotoren in der Bohrstange. Hierdurch kann es vorteilhaft sein, daß die Fluidmotoren von dem anderen Ende der Bohrstange angetrieben werden, wobei geeignete Fluidkupplungen die Fluidmotore mit einer Druckquelle verbinden, welche Regelungs- und Überwachungsmittel aufweist. Bei einer derartigen Ausführungsform wird es nicht erforderlich sein, die Taschenöffnungen in der distalen Wand einer Bohrstange zu bearbeiten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen. Die Erfindung wird weiter offenbart in der nachfolgenden speziellen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:
1 eine Ansicht des distalen Endes einer Flanschanordnung gemäß der Erfindung, zusammen mit Beispielen von Längsabschnitten der Löcher für die Kupplungsstecker;
2 eine Ansicht des proximalen Endes einer Flanschanordnung mit Beispielen von Längsabschnitten der Löcher für die Kupplungsstecker und die Sacköffnungen für die Bolzen;
3 das distale Ende einer Flanschanordnung in einer Seitenansicht unter Wiedergabe der Taschenöffnungen;
4 eine Ausführungsform eines Kupplungssteckers für ein Fluid und
5 eine weitere Ausführungsform eines Kupplungssteckers.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Ansicht des distalen Endes 1 einer Flanschanordnung ist in 1 wiedergegeben, wobei die Anordnungsmaßnahmen bei dieser Ausführungsform aus vier Löchern 11, 12 für nicht dargestellte Bolzen bestehen, und die Fluidkupplungen sind eine Anordnung radial abgestufter Löcher 13, 14, 15, 16, 17, die zu den entsprechenden Kupplungssteckern passen, abgedichtet mit O-Ringen. Die Löcher 13–17 sind auch in Längsschnitten a, b, c, d, e gezeigt, um Beispiele der unterschiedlichen Lochtypen wiederzugeben, die für unterschiedliche Fluide eingesetzt werden, welche die Fluidkupplungen durchströmen, wobei die unterschiedlichen Fluide unterschiedliche Notwendigkeiten besitzen in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit, der Strömungskapazität sowie der Viskosität des Fluids. Die Taschenöffnungen 18 sind in gestrichelten Linien um die Löcher 11, 12 herum gezeigt. Hieraus läßt sich erkennen, daß die Taschenöffnungen 18 hinreichend breit sind für das Arbeiten mit einem Werkzeug, um die Bolzen anzuziehen oder zu lösen.
In 2 ist das proximate Ende einer Flanschanordnung wiedergegeben, wobei insbesondere die Sacklöcher 21, 22 für die Bolzen gezeigt sind, sowohl mit einer topologischen Lokalisation als auch mit einer Schnittrepräsentation 21a, 22a, wodurch die Form des Sackloches angegeben ist. Zwei der Sacklöcher sind kurz 22a, und zwei sind lang 21a. Dies besitzt keine direkte signifikante Beziehung zur Erfindung, aber kann praktisch für die Herstellung sein.
Die Fluidkupplungen besitzen ähnlich wie in 1 die Anordnung von radial abgestuften Löchern 23, 24, 25, 26, 27 passend zu entsprechenden Kupplungsste ckern, abgedichtet mit O-Ringen. Die Löcher 23–27 sind ebenfalls in unterschiedlichen Längsabschnitten gezeigt, um Beispiele zu geben für unterschiedliche Lochtypen, die eingesetzt werden für die unterschiedlichen Fluide, die durch die Fluidkupplungen strömen, ähnlich wie in 1.
In 3 ist das distale Ende einer Anordnung gezeigt mit den Taschenöffnungen 18 für die Bolzen. Die Taschenöffnungen werden gebildet durch das Bearbeiten der Öffnung. Nach dem Einsatz können die Schrauben einfach entfernt werden durch Spülen der Taschenöffnungen vor dem Einsatz des Werkzeuges. Es ist herauszustellen, daß die Länge der Taschenöffnungen 18 mindestens ausreichen muß, um die Bolzen in den Löchern zu platzieren und das Werkzeug einzusetzen über die ganze Strecke zur Freigabe des Bolzens von den Gewindezügen in den entsprechenden Sacklöchern im proximalen Teil der nächsten Bohrstange.
Die 4 und 5 zeigen jeweils eine Ausführungsform eines Kupplungssteckers 31, 33 für die Fluide, die den Bohrstrang durchströmen. Der Stecker ist mit insgesamt vier Nuten 32, 34 für O-Ringe ausgerüstet für das Abdichten der Stecker 31, 33, wodurch eine dichte Kupplung sichergestellt wird, die freigesetzt werden kann, wenn die Bolzen entfernt werden.
Eine Bohrstange kann eine einfache Einheit sein, die lediglich die Funktionen eines Bohrstranges erfüllt und die Fluide von einem Ende zum anderen führt. Darüber hinaus kann eine Bohrstange bestimmte Funktionen ausführen mit der Hilfe von Fluiden, die die Bohrstange durchströmen. Auf diese Weise kann die Bohrstange beispielsweise ausgerüstet sein mit Traktionsmitteln, die an Schwenkarmen montiert sind mit Traktionsmotoren oder einem Bohrmotor für eine Bohrerspitze.
Bei einer der oben erwähnten Ausführungsformen der Flanschanordnung werden die Bolzen betätigt durch einen oder mehrere Fluidmotoren in der Bohrstange, während bei einer anderen Ausführungform Führungsstifte und entsprechende Ausnehmungen zum Einsatz kommen. Diese Ausführungsformen sind jedoch in den Figuren nicht wiedergegeben, da derartige Ausführungsformen für die Erfindung nicht essentiell sind.

Claims

Anordnung für zylindrische Bohrrohre, welche zum Transport unterschiedlicher Arten von Fluiden ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Verbindungsmittel axial ausgerichtete Bolzen sind, welche in die Außenwand der Bohrstange (1) eingesetzt sind und sich axial über das Ende der Bohrstange (1) hinaus in innere, mit Gewinde versehene Sacklöcher (21, 22) in der nächsten Bohrstange zum Verbinden mit der ersten Bohrstange erstrecken, und b) jede Endfläche einer Bohrstange Anordnungen (13 bis 17, 23 bis 27) für wenigstens eine Kupplungsvorrichtung (31, 33) zum Transport unterschiedlicher Arten von Fluiden in dem Bohrstrang aufweist.
Anordnung für Bohrrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Bolzen über lange Taschenöffnungen (18) in der Außenwand der Bohrstange (1) nahe des Endes der Bohrstange zugänglich sind, wobei die Bolzen in die inneren, mit Gewinde versehenen Sacklöcher (21, 22) der nächsten Bohrstange hinein ragen, und b) die Taschenöffnungen (18) eine ausreichende Breite zum Einschrauben oder Herausschrauben der Bolzen aufweisen.
Anordnung für Bohrrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Taschenöffnungen wenigstens größer ist als die Länge der Bolzen, wobei die Breite etwa die selbe Größe aufweist wie die Bolzenköpfe.
Anordnung für Bohrrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung als Kupplungsstecker (31, 33) mit geeigneten Dichtmitteln ausgebildet sind.
Anordnung für Bohrrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen von einem oder mehreren Fluidmotoren in der Bohrstange (1) betätigt sind.
Anordnung für Bohrrohre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidmotoren von dem anderen Ende der Bohrstange angetrieben sind, wobei geeignete Fluidkupplungen die Fluidmotore mit einer Druckquelle verbinden, welche Regelungs- und Überwachungsmittel aufweist.
Anordnung für Bohrrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen der Bohrstangen mit jeweils zueinander passenden Erhebungen und/oder Ausnehmungen ausgebildet sind.
Anordnung für Bohrrohre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen als Kegelstumpf und die Ausnehmungen derart ausgebildet sind, daß diese zu den Erhebungen passen.