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Drehbohrer für Tiefbohrungen Die Erfindung betrifft einen Drehbohrer
für Tiefbohrungen.
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Beim Bohren von Tiefbohrlöchern mittels des Drehbohrverfahrens, z.
B. zum Aufsuchen von Erdöl-und Erdgaslagerstätten, ist der Bohrer Bedingungen ausgesetzt,
die zu einem schnellen Verschleiß seiner Schneidkanten führen. Wenn sich die Schneiden
eines Bohrers abgenutzt haben, muß das Bohrgestänge aus dem Bohrloch herausgezogen
und der abgenutzte Bohrer durch einen neuen ersetzt werden, bevor die Bohrarbeiten
fortgesetzt werden können. Bei den üblichen Bohrern gibt es kein zuverlässiges Mittel,
um festzustellen, wann sich die Schneiden des Bohrers so weit abgenutzt halben,
daß der Bohrer erneuert werden muß. Daher muß die Bestimmung des richtigen Zeitpunkts,
wann der Bohrer aus dem Bohrloch zu entfernen ist, dem Urteil der den Bohrer bedienenden
Leute überlassen werden, und es kommt daher vor, daß Bohrer aus dem Bohrloch gezogen
werden, bevor die Schneiden so weit abgenutzt sind, daß sie erneuert werden müssen.
Vielleicht noch häufiger wird der Bohrer nicht rechtzeitig genug erneuert, so daß
sich dic Schneiden derart abnutzen, .daß sie nur noch wenig oder gar nicht mehr
;bohren, und es wird mit dem Bohren oft so lange fortgefahren, bis der Bohrerkopf
angegriffen und damit der Bohrer unbrauchbar geworden ist.
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Wenn auch die übermäßige Abnutzung der Schneidkanten der häufigste
Grund für .die Auswechselung bei den bisher üblichen Bohrern war, so 'kommt es mitunter
vor, daß .der Bohrer deswegen erneuert werden sollte, weil er sich bis über das
Kaliber abgenutzt hat. Auch hier wieder gibt es kein sicheres Mittel, zu wissen,
wann der Bohrer diesen Zustand erreicht hat. Man spricht von einem
Bohrer,
daß er außer Kaliber ist, wenn sich die Schneidkanten so stark abgenutzt haben,
daß der Durchmesser des Bohrloches, das man bohrt, kleiner als im allgemeinen tragbar
ist. Zum Beispiel kann der Durchmesser eines Loches, das mit einem Bohrer gebohrt
wird, der abgenutzte Schneidflächen hat, nicht mehr genügend groß sein, um einen
glatten Durchgang eines neuen, .nicht abgenutzten Bohrers durch das Bohrloch zu
ermöglichen. Wenn dieser Zustand besteht, müssen die Bohrlochwände durch Bohren
mit einem neuen Bohrer erweitert werden. Solches unnötige Bohren erfordert aber
nicht nur Zeit, sondern birgt auch die Gefahr, daß ein Bohrer dabei steckenbleibt.
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Es ist ein Zweck dieser Erfindung, einen Bohrer zu schaffen, der,
wenn er über den vorherbestimmten Grad der Abnutzung hinaus abgenutzt ist, eine
Veränderung im Flüssigkeitsdruck des Schlammstroms, der mit dem Bohrerstrang verwendet
wird, verursacht und auf diese Weise den Grad der Abnutzung anzeigt.
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Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung, einen Bohrer zu schaffen,
dessen Körper durch die Bohroperationen nicht beschädigt wird und bei dem die Konstruktion
so ist, daß eine Erneuerung der Bohrerschaufeln und der den Grad der den Verschleiß
anzeigenden Mittel leicht, einfach und nicht kostspielig ist.
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Diese Zwecke, wie auch noch andere Vorteile, werden durch die vorliegende
Erfindung erreicht, die darin besteht, daß bei einem Drehbohrer, dessen hohler Bohrerkopf
wenigstens eine an seinem unteren Ende befestigte Bohrschneide und einen Flüssigkeitsdurchlaß
für den Durchtritt der Spülflüssigkeit aus dem Innern des Bohrerkopfes auf dessen
Außenseite aufweist, außer .dem Flü'ssigkeitsdurchlaß ein zusätzlicher Kanal vorgesehen
ist, der die Außenseite des Bohrerkopfes mit seinem Innern verbindet und .durch
den ein Rohr hindurchgeht, dessen im Innern des Bohrerkopfes liegendes Ende offen
ist, während sein äußeres Ende verschlossen ist und an einem Punkt unterhalb des
Bohrerkopfes endet.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. i ist eine Vorderansicht eines Bohrers gemäß der Erfindung; Fig.
2 ist eine.Seitenansicht längs der Linie 11-II der Fig. i ; Fig. 3 ist ein Querschnitt
nach der Linie 111-III der Fig. 2; Fig. 4 ist eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform
eines nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Bohrers; Fig. 5 ist eine Darstellung
längs der Linie V-V der Fig. 4 und Fig. 6 eine Darstellung im Querschnitt längs
der Linie VI-VI in Fig. 5.
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Was im besonderen die Fig. 1 bis 4 betrifft, bei denen übrigens gleiche
Nummern durchweg für die gleichen Teile gelten, so stellen sie einen sogenannten
Fischschwanzbohrer dar, der aus einem Körper io und Schneiden 13 und 13' besteht.
Der Körper io ist am unteren Ende des Bohrgestänges i i mittels eines Gewindes befestigt.
Durch das hohle Bohrgestänge wird Spülflüssigkeit zugeführt. Der Körper io besitzt
einen Hohlraum io', der an die Bohrung des Gestänges i i angeschlossen ist.
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Flüssigkeitsdurchlässe 12, die gewöhnlich mit Augen bezeichnet werden,
verbinden den Hohlraum io' mit der Außenfläche des Körpers, wobei die äußeren Enden
dieser Durchlässe 12 an der oberen Begrenzung der Bohrschneiden 13 und 13' auf die
unteren Suhneidkanten 21, 21' gerichtet sind. Die seitlichen Schneidkanten 2o und
20' liegen ungefähr parallel zueinander und zur Längsachse des Körpers io. Die unteren
Schneidkanten 21 und 21' sind in der Regel ungefähr parallel zueinander und ungefähr
rechtwinklig zur Achse des Körpers io angebracht. Die Schneidfläche 22 ist um einen
Winkel von i8o° zur Schneidfläche 22' verschwenkt angeordnet. Die Bohrschneiden
13 und 13' sind mit dem unteren Teil des Körpers io in beliebiger Weise fest verbunden,
beispielsweise verschweißt.
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Gemäß der Erfindung ist der Bohrer mit zusätzlichen Flüssigkeitskanälen
15 und 16 versehen, und zwar tritt der Kanal 15 im oberen Bereich und auf der Rückseite
der Schneide 13 aus, der Kanal 16 in entsprechender Weise auf der Rückseite der
Schneide 13'. Die Kanäle 15 und 16 gehen in je ein Metallrohr 17 und 18 über, das
an seinem oberen Ende offen und an seinem unteren verschlossen ist.
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Die beiden Metallrohre 17 und i8 sind so geformt, daß sie sich sowohl
dem Körper io als auch den Rückseiten der Schneiden 13 bzw. 13' anpassen. Beide
Rohre 17 und 18 erstrecken sich abwärts bis zu einem Punkt unterhalb der unteren
Kante des Körpers io, und zwar enden sie vorzugsweise 25 bis 50 mm in einer
Ebene unterhalb des Körpers io, der durch diese Maßnahme vor Abnutzung geschützt
wird.
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Die Rohre 17 und 18 sind mit dem Körper io und den Schaufeln 13 bzw.
13' fest verbunden, z. B. verschweißt. Gemäß Fig. i verlaufen die Rohre 17 und 18
in Längsrichtung des Körpers io und ungefähr parallel zu den Schneidkanten 20 und
2o'. Obgleich es für den beabsichtigten Zweck, nämlich das Anzeigender Abnutzung,der
Schneidkanten 21 und 21', nicht nötig ist, die Rohre 17 und 18 in der dargestellten
Weise unmittelbar entlang den seitlichen Schneidkanten 2o, 2ö anzuordnen, ist es
oft wünschenswert, durch eine derartige Rohranordnung gleichzeitig die Abnutzung
der Schneidkanten 2o und 2ö anzuzeigen.
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Wenn sich der Bohrer gemäß Fig. i bis 4 bis in Höhe der unteren Enden
der Rohre 17 und 18 oder an den seitlichen Schneidkanten so weit abgenutzt hat,
daß hierdurch die bisher geschlossenen unteren Enden oder die Seitenwände der Rohre
durch Verschleiß geöffnet werden, so strömt durch diese Öffnungen Bohrflüssigkeit
aus dem Innenraum des Körpers io, was ein Fallen des Flüssigkeitsdruckes im Bohrgestänge
zur Folge hat. Dieser Druckabfall ist ein Zeichen dafür, daß sich .der Bohrer bis
zu einem Grade abgenutzt hat, daß er ausgewechselt werden muß.
Die
Rohre 17 und 18 haben einen derart großen inneren Durchmesser, daß eine genügende
Bohrflüssigkeitsmenge hindurchströmen kann, um ein scharfes Fallen des Flüssigkeitsdruckes
zu verursachen. Dies wird von der Bohrmannschaft entweder durch Beobachtung des
angezeigten Drucks festgestellt oder durch das gleichzeitig eintretende schnellere
Laufen der Schlammpumpe.
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Befriedigende Ergebnisse werden mit einem Durchmesser von 6 bis 12
mm für die Kanäle 15, 16 und die Röhre 17, 18 erzielt. Es hat sich als zweckmäßig
erwiesen, die Rohre 17, 18 an ihren unteren Enden mit einem verhältnismäßig weichen
Pflock oder Pfropfen zu verschließen, z. B. einem solchen aus weichem Stahl oder
Weißmetall. Jedes für die Rohre 17 und 18 verwendete Metall muß den Temperaturen
und Drücken, denen die arbeitende Oberfläche des Bohrers während des Bohrens ausgesetzt
ist, widerstehen können.
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Es ist verständlich, daß verschiedene bauliche Abweichungen vorgenommen
werden können, ohne daß vom Wesen der Erfindung abgewichen wird. So können z. B.
die in Fig. i und 2 dargestellten Rohre 17 und 18 wie in Fig. 4, 5 und 6 dargestellt
verlaufen. In diesem Falle enden die Rohre 17 und 18 unmittelbar unter dem unteren
Teil des Körpers io. Kurz vor ihrem unteren Ende sind die Rohre 17 und 18 mit seitlichen
Rohransätzen 17' bzw. 18' versehen, die an ihren äußeren Enden verschlossen sind
und bis zu den seitlichen Schneidkanten 20 und 2o' reichen. Bei dieser Ausbildung
werden durch die Abnutzung der seitlichen Schneidkanten 2o und 2ö auch die Rohransätze
17' und 18' betroffen und geöffnet, so daß durch die austretende Bohrflüssigkeit
ein Druckabfall verursacht wird. Wenn keine wesentliche Abnutzung der Räumkanten
2o und 20' während der Bohrarbeit eintritt, werden sich die Schneidkanten 21 und
21' schließlich genügend weit abgenutzt haben, um die unteren Enden der Rohre 17
und 18 zu öffnen und damit Flüssigkeitsaustritt und Druckabfall herbeizuführen.
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Es wurde festgestellt, daß ein feines, an den Durchlässen 15 und 16
angebrachtes Maschensieb den Zutritt von Stoffen verhindert, die zu Verstopfungen
führen können.