DE7808391U1 - Schutzmuffe fuer bohrgestaenge zwecks erstellung von tiefbohrungen im erdreich zur gewinnung von erdoel, erdgas o.dgl. - Google Patents

Description

Firma K. Niemeyer GmbH., Steven Z₁ 32Q1 Hildeaheim/Bavenstedt

" Schlitzmuffe für Bohrgestänge zwecke Erstellung van Tiefbohrungen im Erdreich zur Gewinnung van Erdöl, Erdgas od. dgl."

Die Neuerung bezieht sich auf eine Schutzmuffe für Bahrgestänge zwecks Erstellung von Tiefbahrungen im Erdreich zur Gewinnung von Erdöl, Erdgas od. dgl., welche im Verbindungsbereich (-stoß) der einzelnen Bohrgestänge-Stangen aufsteckbar ist, bestehend aus einem federelastischen, teilringförmigen Innenteil und einem dieses Innenteil umgebenden Schutzmantel aus flexiblem und/oder elastischem Material.

In der Bahrindustrie wird zum Schütze des Bahrgestänges eine gummiartige Schutzouffe verwendet, die aus einem ringförmigen Federbandstahl als Innenteil und einsnt mittels eines besandeten, vulkanisierfähigen Material auf diesen Pcusrbsndstahl sufyulksnisisrten Schutzmantel besteht. Die ringförmige, an einer Stelle in Ring geöffnete Muffe wird in einer Art Uerzinkung durch einen

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Keil geschlossen. Beim Eintreiben dee Keüb wird die Schutzmuffe kr^aftschlüssig auf das Bohrgestänge •uf&eklemmt. Im allgemeinen werden auf das Bohrgestänge pro 9 m Länge eine Schutzmuffe aufgebracht.

Beim Bohren im Gestein und auch im Futterrohr bewegt •ich das Bohrgestänge in DrBhrichtung unrund und würde Ohne Schutz durch die Miffe einem sehr hohen Verschleiß unterliegen. Die bekannten Schutzmuffen sind nur an ■iner Seite geöffnet und müssen mittels einer Spezialzange mit großem Kraftaufwand zunächst aufgebogen werden, damit sie um das Bohrgestänge herumgelegt werden können, und werden anschließend mieder zusammengebogen und auf des Bohrgestänge aufgeklemmt. Der aufvulkani-■ierte Schutzmantel unterliegt einem hohen Verschleiß und sRtzt weiterhin dem Antrieb erhebliche Reibungswidsrstände entgegen.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine nach der eingangs genannten Art aufgebaute Schutzmuffe für Bohrgestänge unter Vermeidung der bisherigen Mängel zu schaffen, 'die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, eine kraftsparende, schnelle und sehr sichere Festlegung am Bohrgestänge ermöglicht, dauerhaft haltbar ausgeführt ist, das Bohrgestänge im Bohrloch zentrierend und energiesparend führt und dem für das Bohren notwendigen Spülmittel einen günstigen Fluß ermöglicht.

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Gemäß der Neuerung ist die Schutzmuffe für Bohrgestänge

dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zuiei scharnierartig

■■ miteinander zu einem geschlossenen Ring verbundenen

Halbschalen mit inneneeitigen Spannklauen und aussen-

zeitigen Federsegmenten gebildet ist.

In bevorzugter bleise sind die beiden Halbschalen formen- und größenmäßig identisch ausgebildet und haben an ihren

beiden Schalen-Längarändern angeformte, unter Bildung

'' \en eines Zinlqt/erbundBs ineinandergreifende Zinken und

aind durch in die Zinkenverbunde eingesteckte, selbstsichernde Bolzen lösbar miteinander verbunden.

Weiterhin ist es bevorzugt, an der Innenseite jeder Halbschale mindestens eine vorstehende Spannklaue mit T-artigem§ Querschnitt anzuformen, die eine konvex gewölbte Anlagefläche zur Ulirkverbindung mit dem Bohrgestänge besitzt, Q wobei der Krümmungsradius der Anlagefläche unterschied-

lieh zum ,vorzugsweise kleiner als der Krümmungsradius des Bohrgestänges ausgebildet ist.

Bei einem weiteren Merkmal der Neuerung sind an der Aus-Benseite der beiden Halbschalen mehrere, zwirnen sich jeweils einen Spulpittelkanal bildende Federsegmente bus mehreren parallel zueinander und in Schalen-Längsrichtung verlaufenden sosjie schräg nach aussen entgegen der Bahrgestänge-Drehrichtung gerichteten Federstegen vorgesehen.

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Jede Halbschale setzt sich in bevorzugter bleise aus einem fedarelastischen InnEnteil in Form einer Halbschale aus Stahlblech und daran für jede Spannklaue vorgesehene Aussteifungsmittel und aus einem dieses Innenteil mit Aussteifungsmitteln einbettenden Schutzmantel aus flexiblem und/oder elastischem Werkstoff, vorzugsweise spülmittelfestem und gegen chemische Bindungen uicisrstandsfähigen Kunststoff zusammen, wobei der Schutzmantel mit den angeformten Spannklauen und Federsegmenten einteilig ausgeführt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Neuerungsgegenstandes ergeben sich aus den anderen Unteransprachen; der IMeuerungsgegenstand erstreckt sich nicht nur auf die Merkmale der einzelnen Ansprüche, sondern Buch auf deren Kombination.

Die neuerungsgemäße Schutzmuffe hat durch ihre besonderen, folgenden Merkmale gegenüber den bisher bekannten Schutzmuffen erhebliche Vorteile und einen gesteigerten Gebrauchswert mit hoher Wirtschaftlichkeit und großer Sicherheit.

Oie bus zum! schernierartig miteinander verbundenen Halbschalen gebildete Schutzmuffe zeigt im inneren Durchmesser mehrere spannklauenartige VorsprüngB (Verformungen), deren rinnenartigt AnlageflMchen

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nicht identisch mit dem Radius des Bohrgestänges §

sind, so daß diese Uorsprunge beim Andrücken an das Bohrgestange unter Spannung gebracht werden. Die Schutzmuffe setzt sich aus einer gehärteten Federblecheinlage und einer Hunststoffumspritzung zusammen, so daß auch bei längerem Gebrauch keine Ermüdungserscheinungen im Kunststoff auftreten. Dis Federeinlage hält die Vorspannung und klemmt somit die Schutzmuffe fest an das Bohrgestänge. Da die Federbandeinlago durchgehend von der einen zur anderen Verbindungsstelle jeder Halbschale verläuft, uird ein nachgeben der innerhalb des UmWllungsstoffes (Kunststoffschicht) durch Ermüdung ausgeschlossen, mindern diese Federbandeinlage hält die Halbschalen dauerhaft In der Spannung.

Das zum Einsatz kommende Kunststaffmaterial ist gegen die Substanzen des Spulmittels und die im Erdreich auftretenden chemischen Bindungen widerstandsfähig. Der Kunststoff ist federelastisch, so daß beim Schließen der beiden Halbschalen die auf Vorspannung ausgebildeten Spannklauen sich kraftschlQssig um das Bohrgestänge pressen, in dem sie aufgrund ihres anderen Radiuss in der Anlagefläche verformt und dabei Bespannt werden, was einB sehr hohe Klemmwirkung entstehen IaBt und einen Festsitz erzielt. Die Schutzmuffe behält auch Ober längere Zeiträume ihren axialBn und radialen Sitz unverändert bei.

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Der Aussendurc !messer der neuerungs;gemäßen Schutzmuf f e ist in mehrere federnde Segmente, die durch FlieBkanäle unterbrochen sind, ausgebildet. Diese Segmente stehen schräg in Drehrichtung und sind ebenfalls aus hochabriebfestem, elastischem Kunststoff gefertigt. Diesa federnden Segmente haben die Aufgabe, die sich aussermittig drehende Bohrspindel vor dem Anschlagen am Gestein odpr Futterrohr zu schützen, durch die federartigen Segmente wird beim Anschlagen an das Bestein oder Futterrohr ein Abweisungseffekt erzielt, der der Bohrspindel weitgehendst eine »ittige Zentrierung gibt.

Durch diesen federnden Abweisungseffekt werden zusätzlich die Reibungsisicterstände weitgehendst reduziert, so daß dadurch der Kraftaufwand für die Bohrspindeldrehung gunstig verringert uiird.

Die zwischen den einzelnen Federsegmenten vorhandenen Längsschlitze als Fließkanile fördern zudem den StrömungsfluB des Spülmittels, wodurch ebenfalls erhebliche Widerstände aufgehoben werden. Dieses führt dazu, daß der Antrieb des Bohrgestänges wesentlich weniger Energie aufwenden muß und zusätzlich die Schutzmuffe aufgrund ihrer geringen Reibung an den Aussenwänden und ihrer hohen Verschleißfestigkeit einen verhältnismäßig geringen Abrieb ergibt.

Ein weiterer Effekt ist die höhere Temperaturbeständigkeit des eingesetzten Kunststoffes als Schutzmantel, der bei

einer Temperatur bei mindestens 16D^Dc seine Struktur nicht verändert.

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Die neuarungsgemäße Schutzmuffe ist einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar, ermöglicht eine kraftsparende, schnelle und sehr sichere Festlegung am Bohrgestänge (im Bereich der Schraubverbindung der einzelnen Gestängestangen) und ist dauerhaft haltbar ausgeführt.

-B-

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Auf der Zeichnung ist ein AusfQhrungsbeispiel gemäß

der Neuerung dargestellt, welches anhand der nachfal- i

k genden Beschreibung näher erläutert wird. Die einzige X

Figur zeigt f

eine perspektivische Ansicht einer Schutzmuffe.

Die Schutzmuffe für ein Bohrgestänge uiird im Verbindungs-

bereich ( -stoß) der einzelnen Bohrgestänga-Stangen zum

Schütze deren Schraubverbindung aufgesteckt und durch Klemmung im Verbindungsbereich lagemMBig an dem Bohr- i

gestänge gehalten. I

Die Schutzmuffe ist aus zwei scharnierartig miteinander I

zu einem geschlossenen Ring verbundenen Halbschalen 1 |

gebildet, die innenseitig sich an das Bohrgestänge an- |

legende Spannklauen 2 und auasenaeitig mit der Bohrloch- |

wandung zusammenwirkende Fedsrsegmente 3 aufueisen· |

-ring I

Die beiden Halbschalen 1 haben eine halbzylinderförmige I Raumfarm und sind formen- und größennöBig identisch aus- I

gebildet, so daß fur die Herstellung beider Halbschalen |

1 nur ein Werkzeug notwendig ist und die Halbschalen 1 ' ' I

·■ I auf Umschlag, d.h. um 180° um ihre Längsachse gedreht

zusammensetzbar sind.

FQr die scharnierartige Verbindung der beiden Halbschalen 1 weist jede Halbschale 1 an ihren beiden Enden angeformte Zinken k auf, die in Halbschalen-Uinfangsrichtung vorstehen

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und zwischen sich PJuten bilden. Die beiden Halbschalen 1 werden mit ihren Zinken h ineinandergeateckt und bilden dabei einen Zinkenverbund (Nut-Feder-Verbindung). Zwei in jeweils einen Zinkenverbund eingesteckte und in HaIb-•chalen-Längsrichtung verlaufende Balzen 5 halten die beiden Halbschalen 1 zu dBm geschlossenen Ring zusammen, wobei die beiden Bolzen 5 sich Ober die Länge der bBiden Halbschalen 1 hinaus erstrecken und selbstsichernd ausgeführt sind. Die selbstsichernden Bolzen 5 werden in aus den Zinken h ausgesparte Löcher eingeschlagen. An der Innenfläche jeder Halbschale 1 erstreckt sich*' mindestens eine angeformte Spannklaue 2, die Ober die H,3lbschslgn=Innsnflichs versteht und mit einer konvexen Anlagefläche 6 ausgestattet ist, deren Krümmungsradius gegenüber dem Radius des Bohrgestänges unterschiedlich, vorzugsweise kleiner ausgebildet ist, so daß beim- Zu-, eammenfügen der beiden Halbschalen 1 die Spannklauen 2 ■n das Bohrgestänge angepresst und dabei durch Verformung der Spannklauen 2 eine faste Klemmwirkung zwischen Schutzmuffe und Bohrgestänge erzielt uird.

In bevorzugter IdBise ist an juder Halbschale 1 auf der Schalen-Mittenlängsachse eine Spannklaue 2 und Bind an den beiden Schalen-Längsrändern jeweils ein Teil 2a einer Spannklaue angeordnet; die Spannklauenteiie 2a der beiden Häluschölen 1 ergeben im verbundenen Zustand der Halbschalen 1 eine volle Spannklaue 2

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somit hat die Schutzmuffe in bevorzugter Ausführung insgesamt vier Spannklauen 2, die auf dem inneren Umfang der Muffe gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Die einteiligen Spannklauen 2 haben einen T-artigen Querschnitt und die zweiteiligen Spannklauen 2a ergeben ebenfalls einen T-artigen Querschnitt, der durch den Winkelförmigen Querschnitt der Spannklauenteile 2a nach dem Zusammenfügen entsteht.

An dar Aussensaite jeder Halbschale 1 sind mindestens Ckiei Federsegmente 3 vorspringend vorgesehen, die zuii- »chen sich einen in HalbschalBn-Längsrichtung verlaufenden Spülmittelkanal 7 bilden.

Jedes Federsegmsnt 3 ist dabei aus mehreren im parallelen Abstand verlaufenden und sich über die gesamte Länge der Halbschale 1 erstreckenden Federstegen B gebildet, die beispielsweise rechteckigen, mit ihrer größeren Rechteckausdehnung radial verlaufenden Querschnitt aufweisen. Die Federstege 8 jedes Federsegmentes 3 sind in bevorzugter !Weise entgegen der Bohrgestlnge-Drehrichtung echrägstehend nach aussen, vorzugsweise tangential gerichtet angeordnet, so daß bei der Drehbewegung des Bohrgestänges mit Schutzmuffe und bei dem dabei entstehenden Anschlagen der Federsegmente 3 an die Bohrlochwandung ein günstiger Abujeisungsaffekt erzielt wird, der die Schutzmuffe mit Bohrgestänge auf die Bohrlochechse einzentriert.

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Insgesamt ist die S^hutzmuffe mit vier Federssgmenten ausgestattet, wobei diese Federsegmente 3 jeweils einen •üf der Halbachalen-vMittenla'ngsachse und im Zinkenverbund liegenden SpQlmittelkanal 7 freilassen, der sich Jeweils QbBr die gesamte Länge der Halbschale 1 erstreckt und einen parallelogrammartigen Querschnitt mit in Schutz-■uffen-Umfangsrlchtung sich erstreckender größerer Paraiilelogrammausdehrxing besitzt.

Die Schutzmuffe ist aus einem federelastischen Innenteil und einem dieses umgebenden Schutzmantel 9 aus einem flexiblen und/oder elastischen Material zu einer Einheit gebildet; dabei besitzt das Innenteil für jede HaIb-Bchale 1 aus einer zwischen den innenseitigen Spannklauen 2 und den aussenseitigen Federsegmenten 3 liegenden Halbschale 1D aus federelastischem Metall, vorzugsweise Stahlblech, an der fur jede Spannklaue 2 bzui. Spannklauenteil 2a ein in der Spaninklaue 2 bzw. in das Spannklauenteil 2a- eingebettetes federelastisches Aussteifungsmittel 11 in Form eines rinnenförmigen Blechstreifens (Stahlblech) vorgesehen (befestigt) ist.

Oie beiden halbschalenfSrmigen Innenteile (Rinnen ) 10 erstrecken sich jeweils über die gesamte Länge der Halbschalen 1 und euch die Aussteifungsmittel 11 nehmen die gesamte Spannklauenlänge ein; an beiden Längsrändern ist Jsdas Innenteil 1ü zu einer öse 12 geformt, die im Bereich der selbstsichernden Salzen 5 liegt. 0er Schutzmantel 9 besteht aus eins» spQlnittelfesten und gegenüber chemischen Bindungen widerstandsfähigen,

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federelastischsn Kunststoff und ist mit den Spannklauen 2 bzu. Klauenteilen 2a und den FedBrsegmenten 3 einteilig ausgeführt und nimmt das Innenteil 9 vollkommen eingebettet in sich auf.

Die Größe (Durchmesser und Läsige) der Schutzmuffe laßt sich den jeweiligen Anforderungen entsprechend ausbilden, lileiterhin besteht die Möglichkeit, die Spannklauen 2 auch mit einem prismaartigen, trapezförmigen Querschnitt auszustatten.

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Claims (1)

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   SchutzansprOjch a

   1. Schutzmuff β für Bohrgestänge zujscks Einstellung von Tiefbohrungen im Erdreich zur üeujinnung von Erdöl, Erdgas od. dgl., bleiche im Uerbindungsbereich der einzelnen Bohrgestänge-Stangen aufsteckbar ist und ein federelastisches, teilringförmiges Innenteil und einen dieses Innenteil umgebenden Schutzmantel aus flexiblem und/oder elastischem Material besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe zwei scharnierartig miteinander zu einem geschlossenen Ring verbundene Halbschalen (1) aufweist, die mit innsnseitigen Spannklauen (2) und aussenaeitigen Federsegmenten (3) versehen sind.

   2. Schutzmuffe nach Anspruch 1,d adurch gekennzeichnet, daß die beiden halbringförmigen Halbschalen (1) formen- und größenmMBig identisch ausgebildet und auf Umschlag zusammenfügbar sind.

   3. Schutzmjffe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halbschalen (1) mit an dan Schalen-LSngsrSndern angßformten Zinken Ot) unter Bildung eines Zinkenverbundes ineinandergreifen und durch zuei in jeweils einen Zinkenverbund eingesteckte, in Halbschalen-LMngsrichtung verlaufende, sslbstsichernde Bolzen (5) miteinander lösbar verbunden sind.

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   * a > ι

   • ι > ι

   * ι

   • ι

   1 if. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch

   I gekennzeichnet, daß an der Innenfläche je-

   I der Halbschale CD mindestens eine vorstehende Spannklaue

   I (2) mit konvexer Anlagefläche (6) angeformt ist, uiobei

   I der Krümmungsradius der Anlagefläche (6) gegenüber dem

   * Radius des Bohrgestänges unterschiedlich, vorzugsweise

   kleiner ausgebildet ist.

   5. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis U, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Halbschale CD auf der Schalen-Mittenlängsachse eine Spannklaue (2) und an den beiden Schalen-Längsrändern jeweils ein Spannklauenteil (2a) angeor'-'r.cit ist, welches mit dem Spannklauenteil (2a) der zweiten Halbschale (1) eine volle Spannklaue (2) bildet.

   6. Schutzmuffa nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch *· J gekennzeichnet, daß die Spannklauen (2)

   einen T-artigen und die Klauenteile (2a) einen winkelförmigen Querschnitt aufweisen und über die gesamte Länge der Halbschalen (1) verlaufen.

   7. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 biß 6_t dadurch gekennzeichnet, daß an der Aussenseite jeder

   η Halbschale (1) mindestens zwei, zwischen sich einen in

   I Halbschalen-LMngsrichtung verlaufenden Spülmittelkanal

   § (7) freilassende Federsegmente (3) aus jeweils mehreren

   I im Abstand parallel nebeneinander und in Halbschalen-Längs-

   f richtung verlaufenden Federstagen (B) angeordnet sind.

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   - 15 - I

   8. Schutzmuffβ nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch f

   gekennzeichne t, daß die Federstege (B) |

   jedes Federsegmsntes (3) entgegen der Bohrgestänge- i

   Drehrichtung schrägstehend (tangential) nach aussen 1

   i gerichtet sind und einen rechteckartigen Querschnitt |

   habBn. s

   9. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis Θ, dadurch |

   gekennzeichne tfc, daß dieselbe vier Feder- |

   aegmsnte (3) aufweist, die jeweils einen auf der Halb- | schalertrMittenlängsachse und im Zinkenverbund liegenden | Spülmittelkanal (7) freilassen. |

   1G. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch |

   gekennzeichnet, daß das Innenteil von einer I

   zwischen den innenseitigen Spannklauen (2) und den aussen- |

   seitigen Federsegmsnten (3) liegenden Halbschale (1D) aus |

   federelastischem Metall (Stahlblech) gebildet ist, an der |

   in die Spannklaue (2) bzw. Spsnnklauenteile (2a) eingebet- t-

   tete federelastische Aussteifungsmittel (11) in Form von |

   rinnenartigen Blechstreifen vorgesehen (befestigt) sind. |.

   11. Schutzmuffe nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dsB der Schutzmantel (9) aus einem spülmittelfesten und gegenüber chemischen Bindungen widerstandsfähigen, federelastischen Kunststoff besteht und mit den Spannklauen (2) und den Federsegmenten (3) einteilig ausgebildet ist.