DE815940C - Keilanordnung zum Abfangen von Bohrgestaengen o. dgl. - Google Patents

Keilanordnung zum Abfangen von Bohrgestaengen o. dgl.

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DE815940C
DE815940C DEH4487A DEH0004487A DE815940C DE 815940 C DE815940 C DE 815940C DE H4487 A DEH4487 A DE H4487A DE H0004487 A DEH0004487 A DE H0004487A DE 815940 C DE815940 C DE 815940C
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DE
Germany
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wedge
bodies
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turntable
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Expired
Application number
DEH4487A
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English (en)
Inventor
Herman Besigk
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Haniel and Lueg GmbH
Original Assignee
Haniel and Lueg GmbH
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Publication date
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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/10Slips; Spiders ; Catching devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D15/00Props; Chocks, e.g. made of flexible containers filled with backfilling material
    • E21D15/14Telescopic props
    • E21D15/28Telescopic props with parts held relatively to each other by friction or gripping
    • E21D15/32Telescopic props with parts held relatively to each other by friction or gripping by a deformable collar or clamping means applied symmetrically inside a locking ring

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

  • Keilanordnung zum Abfangen von Bohrgestängen o. dgl. Das Abfangen großer Gestänge- und Futterrohrlasten im Bohrbetrieb erfolgt beim Ein- und Ausbau im allgemeinen durch Keile. Mehrere Keilsegmente werden dabei in einer kegelig ausgedrehten Öffnung des Drehtisches ringförmig um das Gestänge oder die Futterrohre eingesetzt und berühren dann einerseits den zylindrischen Mantel des Gestänges, andererseits die kegelförmige Innenfläche der Öffnung. Infolge der zwischen Gestängemantel und den Keilen auftretenden Reibung und des Eigengewichts der Keile werden diese tiefer in die Öffnung gezogen, sobald der meist sehr schwere Gestängestrang gesenkt wird. Durch die Keilwirkung wird der Gestängemantel um so fester eingeklemmt, je größer die Gestänge- bzw. Rohrlast und je schlanker die Keilfläche ist.
  • Die Keilsegmente sind gewöhnlich an ihrer zylinderabschnittförmigen Innenseite mit Zähnen oder sonstigen kleinen Vorsprüngen versehen, welche sich unter dem sich aus der Keilwirkung ergebenden Anpreßdruck in den Gestängemantel mehr oder wenig tief eingraben. Sie verletzten damit das Materialgefüge durch Kerben und bringen an diesen Stellen früher oder später das Rohrmaterial zum Bruch.
  • Es hat sich herausgestellt, daß ein Außenkegel mit einer Neigung r : 3 das Gestänge hält, wenn die Zähne scharf genug sind und das Gestängematerial angreifen. Die Keile lassen sich bei einem solchen Kegel auch mit Sicherheit ohne Schwierigkeiten und ohne zusätzliche Kraftwirkung durch Anheben des Gestänges wieder lösen und werden deshalb als nicht selbsthemmend bezeichnet. Bei einem Kegel mit einer Neigung r : 4 ist ein Lösen der Keile durch Anheben des Gestänges jedoch schon nicht mehr leicht möglich, sondern es müssen zusätzlich größere Kräfte auf den Drehtisch einwirken, wenn man die Keile lösen will. Bei einem noch schlankeren Kegel, etwa mit einer Neigung t : 5, wird das Lösen noch schwerer oder sogar unmöglich und die Verletzungen der Gestänge und Rohre durch die Zähne der Keile noch stärker. In diesen Fällen spricht man von einem selbsthemmenden Keil. Stumpfen andererseits die Zähne der Keile durch öfteren Gebrauch ab, so rutscht das Gestänge zwischen den Keilen hindurch. Ein Ein- oder Ausbau des Gestänges ist in diesem Falle nicht mehr möglich, und man läuft Gefahr, daß es ganz in das Bohrloch fällt.
  • Während also bei einem Kegel von i : 3 scharfe Zähne o. dgl. nötig sind, um das Gestänge festzuhalten, wobei zwar ein leichtes Lösen der Keile möglich ist, zugleich aber auch durch Ankerbung des Rohmaterials eine Materialzerstörung am Gestänge eingeleitet wird, tritt bei schlankeren Kegeln von i : 4 und darunter eine Materialzerstörung in verstärktem Maße ein, und außerdem wird, wie bereits erwähnt, das Lösen mit schlankerem Kegel zunehmend schwieriger.
  • Um nun eine diesbezügliche Anordnung zu schaffen, mit der beide Nachteile beseitigt werden, soll erfindungsgemäß jedes Segment der Gestänge- bzw. Futterrohrabfangkeile aus einem inneren und einem äußeren Körper bestehen, deren gegenseitige Berührungsflächen in der Längsrichtung mit einer geringeren Neigung zur Gestängeachse verlaufen als die gegenseitigen Berührungsflächen des äußeren Keilkörpers und des Drehtisches. Das äußere Keilstück hat außen eine nicht selbsthemmende Neigung von etwa i :3 und innen eine selbsthemmende Neigung etwa zwischen i : 4,5 und i : 7,5, die mit der Außenfläche des inneren Keilstückes übereinstimmt, das seinerseits auf der Innenseite mit einer zylindrischen Fläche den Gestängemantel dicht umfaßt.
  • Um eine solche Unterteilung der einzelnen Keilsegmente im Sinne eines Keilgetriebes zur Auswirkung kommen zu lassen, werden die beiden zusammengehörenden Körper jedes Keilpaares in ihrer Längsrichtung in begrenztem Maße gegeneinander verschiebbar angeordnet. Dem durch die Reibung am Bohrgestänge verursachten Hineinziehen des inneren Keilkörpers in den äußeren Keilkörper wird vorzugsweise durch eine Feder o. dgl. elastisch entgegengewirkt. Trotz der in anderem Zusammenhang, z. B. bei Grubenstempeln, bereits bekannten Verwendung von Keilgetrieben ist man bisher nicht auf den Gedanken gekommen, eine derartige Anordnung auch bei Bohrgestängen vorzusehen.
  • Weitere bauliche Einzelheiten der neuen Anordnung, wie z. B. bezüglich der Sicherung der inneren Keilsegmentkörper gegen Herausfallen in der Längs- oder Querrichtung sowie die mit der Erfindung erreichten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.
  • Abb. i zeigt eine derartige Keilanordnung zum Abfangen eines Bohrgestänges im axialen Längsschnitt, während Abb. 2 dasselbe im Querschnitt erkennen läßt. Der Drehtisch i einer Bohranlage ist mit einer nach unten sich verjüngenden, kegelförmigen Öffnung 2 zum Durchführen des Bohrgestänges.3 versehen. In dieser Öffnung ist zum Abfangen des Bohrgestänges beim Ein- und Ausbau ein aus drei Segmenten mit geringen gegenseitigen Abständen bestehender Keilring angeordnet. Jedes Keilsegment setzt sich wieder aus zwei Einzelkörpern 4, 5 zusammen, und zwar in der Weise, daß der eine Körper 4 mit seiner zylinderabschnittförmigen, durch einige Längs- und Quernuten 6 unterbrochenen Innenfläche dem Mantel des Bohrgestänges angepaßt ist, während der andere Körper 5 eine der Innenwand der Drehtischöffnung 2 entsprechend geneigte Außenfläche hat, die ebenfalls durch Aussparungen 7 in der Längs- und Querrichtung unterbrochen ist.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform hat der Berührungskegel zwischen den äußeren Segmentkeilkörpern 5 und der Öffnung 2 des Bohrtisches eine Neigung von i :3, der Berührungskegel zwischen den inneren und den äußeren Segmentkeilkörpern 4,5 eine solche von ungefähr i : 5,5. Die Außenflächen der inneren Körper 4 und die Innenflächen der äußeren Körper 5 verlaufen in der Umfangsrichtung nach einer aus einzelnen geraden Abschnitten sich zusammensetzenden, gebrochenen Linie. Dadurch wird in Zusammenhang mit außerdem an den seitlichen Begrenzungen der äußeren Keilkörper nach innen vorspringenden Nasen 8 die gegenseitige Lage der einzelnen Keilpaare in dieser Richtung gesichert. In der Längsrichtung sind die inneren Keilkörper gegenüber den äußeren Keilkörpern dagegen in einem durch nach innen vorspringende Nasen 9, io am oberen bzw. unteren Ende der letzteren begrenzten Masse verschiebbar. Gegen die Unterseite der inneren Keilkörper anliegende Stahlfedern i i stützen sich in der entgegengesetzten Richtung gegen die unteren Nasen io der äußeren Keilkörper ab. Am oberen Ende der letzteren angebrachte Handgriffe 12 dienen zum Einsetzen und Herausnehmen der einzelnen Keilpaare.
  • Das Gewicht des durch die Öffnung des Bohrtisches geführten Bohrgestänges wird von einer solchen Keilanordnung in der `'eise abgefangen, daß die inneren Keilsegmentkörper 4, die zunächst durch die verhältnismäßig schwachen Federn io ganz oder nahezu in ihrer oberen Grenzlage gehalten werden, durch die Reibung zwischen ihnen und dem Gestängemantel etwas nach unten mitgenommen. werden. Durch diese Verschiebung der inneren gegenüber den äußeren Keilkörpern, die infolge ihres größeren äußeren Neigungswinkels im Topf 2 nicht oder nur ganz unwesentlich nachrutschen können, erhöht sich die Klemmwirkung der Keilpaare gegenüber dem Gestänge. Sobald das Produkt aus dem Anpreßdruck und dem Reibungsbeiwert größer geworden ist als das Gewicht des Gestänges, wird das letztere festgehalten.
  • Bei Anordnung derartiger Keilgetriebe besteht die Möglichkeit, den zum Abfangen des Bohrgestänges jeweils erforderlichen Anpreßdruck durch eine entsprechend bemessecie Kegelneigung innerhalb der Keilpaare zu erreichen. Der von dieser Neigung abhängige Flächendruck und der gegebenenfalls durchbesondereMittelzuverringerndeReibungsbeiwert dürfen allerdings die Reibungskraft zwischen den inneren und den äußeren Keilkörpern erst dann so groß werden lassen wie die Reibungskraft zwischen den inneren Keilkörpern und dem Gestänge, wenn diese größer geworden ist als das Gewicht des Gestänges. Andernfalls würden nämlich die inneren Keilkörper schon vor dem Erreichen einer genügenden Klemmwirkung nicht mehr weiter nachrutschen.
  • Ein besonderer Vorteil der neuen Anordnung ist auch noch, daß das Bohrgestänge nicht mehr mittels scharfer Zähne o. dgl. gehalten zu werden braucht, sondern die Klemmwirkung glatter Flächen genügt, welche die Außenfläche des Gestängemantels nicht beschädigen. Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß die Klemmflächen genügend groß sind, um den spezifischen Flächendruck in angemessenen Grenzen zu halten und eine Materialverformung des Gestängemantels durch Eindrücken in denselben zu vermeiden.
  • Beim Anheben des Gestänges lösen sich zunächst die äußeren Keilsegmentkörper infolge ihrer nicht selbsthemmenden äußeren Kegelneigung aus der Öffnung des Drehtisches. Damit werden die Reihungskräfte zwischen den beiden Körpern eines jeden Keilpaares aufgehoben, so daß sich nunmehr auch die inneren Keilsegmentkörper leicht vom Gestütige lösen.
  • Die Nuten 6 auf der Innenseite der inneren Keilkörper .4 dienen zum Durchlaufen der den Gestängemantel benetzenden Spülflüssigkeit. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, die inneren Keilsegmentkörper .4 in ihrer Liingsrichtung zu unterteilen, so daß ihre I?inzelstücke sich dem Bohrgestängemantel noch besser anschmiegen können; diese Ausführung ist auf der Zeichnung nicht besonders dargestellt.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRCCIIE: i. Anordnung zum Abfangen von Bohrgestängen u. dgl. mittels mehrerer das Gestänge in einer kegelförmigen Öffnung des Drehtisches gemeinsam ringförmig umgebender Keilsegmente, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Keil-Segment aus einem Keilpaar mit einem inneren und einem äußeren Segmentkörper (.4 bzw. besteht, deren gegenseitige Berührungsflächen in der Längsrichtung mit einer geringeren Neigung zur Gestängeachse verlaufen als die gegenseitigen Berührungsflächen des äußeren Segmentkörpers (5) und der Drehtischöffnung (2).
  2. 2. Keilanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Keilkörper (5) sich im Drehtisch (i) mit einer nicht selbsthemmenden Kegelneigung von etwa i : 3 und die inneren Keilkörper (4) sich in den äußeren Keilkörpern mit einer selbsthemmenden Kegelneigung etwa zwischen i : 4,5 und i : 7,5 abstützen.
  3. 3. Keilanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Keilkörper (4) in den äußeren Keilkörpern (5) in begrenztem Maße längsverschiebbar sind.
  4. 4. Keilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite der inneren Keilkörper (4) Stahlfedern (io) o. dgl. angeordnet sind, die sich in der entgegengesetzten Richtung gegen nach innen vorspringende Nasen (io) am unteren Ende der äußeren Keilkörper (5) abstützen und die inneren Keilkörper in ihrer oberen, durch entsprechende Nasen (9) begrenzten Endlage zu halten suchen.
  5. 5. Keilanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen den Mantel des Bohrgestänges (3) zur Anlage kommenden Innenflächen der inneren Keilkörper der Zylinderform dieser Mantelfläche genau angepaßt und gegebenenfalls durch verhältnismäßig schmale Nuten (6) unterbrochen sind, wobei jedoch die einzelnen Teilflächen mindestens so groß sein sollen, daß keine Zahnwirkung gegenüber dem Gestängemantel eintritt.
  6. 6. Keilanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Keilsegmentkörper (4) in ihrer Längsrichtung in je zwei oder mehr Einzelstücke unterteilt sind.
DEH4487A 1950-07-09 1950-07-09 Keilanordnung zum Abfangen von Bohrgestaengen o. dgl. Expired DE815940C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108412438A (zh) * 2018-05-11 2018-08-17 江苏诚创智能装备有限公司 一种双锥面钻井卡瓦

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108412438A (zh) * 2018-05-11 2018-08-17 江苏诚创智能装备有限公司 一种双锥面钻井卡瓦

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