EP1445418B1 - Telescoping drill string - Google Patents

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EP1445418B1
EP1445418B1 EP04001983A EP04001983A EP1445418B1 EP 1445418 B1 EP1445418 B1 EP 1445418B1 EP 04001983 A EP04001983 A EP 04001983A EP 04001983 A EP04001983 A EP 04001983A EP 1445418 B1 EP1445418 B1 EP 1445418B1
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EP
European Patent Office
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kelly
telescopable
rod
mechanism according
rod mechanism
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EP04001983A
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German (de)
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EP1445418A1 (en
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Sebastian Dr. Ing. Bauer
Leonhard Dipl. Ing. Weixler
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/07—Telescoping joints for varying drill string lengths; Shock absorbers

Definitions

  • the invention relates to a telescoping drill pipe with at least two mutually displaceable Kelly rods, which have means for transmitting a torque to the adjacent Kelly rod.
  • Such telescopic drill pipes are needed for the so-called Kellybohrclar, which is one of the most flexible techniques, for example, for the production of foundation piles for buildings.
  • the Kelly linkage consists of several nested tubular Kelly rods, the innermost of which hangs on a rope of the device and thus can be moved up and down. This telescopes the kelly linkage. At the bottom of the innermost kelly bar, the drilling tool is attached.
  • the torque can be transmitted in every extended state of the Kelly bar.
  • the Kelly bars are either at the bottom stop on the next inner Kelly bar or they hang with their upper stop on the next outer.
  • the torque is transmitted in all Kelly rods at the top or at the bottom. Only one kelly tube at a time - the outermost of those resting on the bottom of the innermost tube - engages the kelly driver of the next outer tube somewhere between the top and bottom into the kelly bars, where it transmits the torque.
  • Kelly linkage steel As a material for Kelly linkage steel is used in suitable alloys to ensure the necessary strength during operation.
  • the torque to be transmitted dimensioned while diameter and thickness of Kelly bars.
  • a relatively high weight of the Kelly linkage can result. This is not only important for the design of the necessary winches and drives, but also for the statics of the mast, on which the drill pipe is hung. Since the drilling axis must be located in front of the tracks of the drill due to the design, a heavy kelly linkage means a correspondingly high tilting moment of the device. This must then be ballasted correspondingly high for a sufficient stability, which in turn requires a larger and more stable tracked vehicle. This leads to higher costs and restrictions on the transport and positioning of the drill.
  • the invention has for its object to provide a telescopic drill pipe, which allows an efficient and inexpensive drilling operation.
  • the invention is characterized in that at least one of the kelly bars is made up of at least two bar segments made of different materials.
  • a basic idea of the invention is based on the recognition that regions with different function and load are present on a Kelly bar. According to the invention, areas of high stress and surface pressure can be made of a correspondingly high strength material, while areas of lower stress and surface pressure are made of a simpler material. This allows a functional and needs-based design of the Kelly linkage, with high-strength and mostly expensive material can be saved.
  • a material of the rod segments is a lightweight material, especially carbon fiber reinforced plastic. It can also be used other lightweight materials, such as light metals.
  • carbon fiber reinforced plastic allows a sufficiently high torque and Axialkraftübertragung.
  • a correspondingly high-strength and heavy material such as steel in a corresponding alloy can be used.
  • the means for transmitting the torque or the force is formed on a rod segment, which is made of a steel material.
  • a rod segment which is made of a steel material.
  • the upper and / or the lower end of the Kelly rod is formed on a rod segment of a steel material.
  • further transmission means can be arranged.
  • the lying between the rod segments of the steel material other rod segments can be made from the lightweight material.
  • the individual Kelly rods are tubular, the mecanickelly can also be a solid rod.
  • the individual kelly bars can have any cross section.
  • a particularly favorable ratio between weight and torsional rigidity results according to the invention in that the rod segments are tubular with an annular cross-section.
  • An annular cross section offers above all for the lightweight construction segments From a carbon fiber reinforced plastic a particularly high torsional stiffness.
  • the rod segments have means for transmitting an axial force to adjacent rod segments.
  • the means for transmitting an axial force are formed together with the means for transmitting a torque, for example as so-called locking pockets.
  • a particularly robust drill pipe results according to the invention in that the means for transmitting a torque and / or the means for transmitting an axial force have positive locking elements.
  • the positive locking elements comprise stop strips, locking pockets and / or driving grooves.
  • the positive locking elements comprise stop strips, locking pockets and / or driving grooves.
  • the outer Kelly bar is made entirely of metal.
  • the outer kelly bar is by a variety of means provided for transmitting a torque and / or an axial force, which are arranged at different heights.
  • the outer Kelly bar can also allow over its entire length a torque transmission. In this way, in the other Kelly rods, the number of means for transmitting torque or for axial force transmission can be limited to two.
  • the outermost Kelly bar When lowering the Kelly linkage then the outermost Kelly bar must first be locked at the appropriate height to the rotary drive. This can be done passively by a bayonet-type similar mechanism or actively by a rotary drive mechanism. Thereafter, the Kelly linkage is drained again so that all other Kelly rods are either fully or not at all extended. In addition, a very good passive protection of the retracted drill string is ensured by a complete execution of the outer Kelly bar.
  • FIG. 1 and 2 illustrates a simple telescoping drill pipe 10 having a first, inner Kelly bar 20 and a second outer Kelly bar 40.
  • the inner Kelly bar 20 is constructed of three tubular segments, an upper segment 22, a lower segment 24 and an intermediate intermediate segment 26.
  • In the upper segment 22 and in the lower segment 24 are each a plurality of means 27 for torque and axial force transmission along the circumference.
  • the lower segment 24 has for this purpose axially extending stop strips 28, which is bounded at each of its two ends to one side by axial stops 30a, 30b.
  • axial stops 30a, 30b By the stop bar 28 and the two adjacent and spaced-apart axial stops 30a, 30b, a locking pocket 32 is formed, in which a driver of the adjacent Kelly bar can be accommodated.
  • the two axial stops 30a, 30b spaced from defined by the next stop bar 28, wherein a recess 31 is formed for the axial passage of the driver.
  • the means 27 for torque and force transmission is formed in a similar manner, but only a single axial stop 30c at the lower end of the stop bar 28 is arranged.
  • the upper segment 22 and the lower segment 24 with the stop strips 28 formed thereon and axial stops 30 are made of a steel material which ensures the necessary strength, in particular for the stop bar 28 and the axial stops 30 during the power transmission between the individual kelly bars 20, 40.
  • the middle segment 26 for weight saving made of a lightweight material, in particular a carbon fiber reinforced plastic manufactured.
  • the tubular central segment 26 is fixedly connected at its two free ends to the upper segment 22 and the lower segment 24 via suitable connecting means.
  • axially running guide rails 34 can be attached, which are not used for torque transmission but for guided telescoping.
  • axial guide elements 42 are provided with guide grooves introduced therein, in which the guide rails 34 engage.
  • at least one driver 44 is arranged on the inside of the outer Kelly bar 40 for torque transmission.
  • the driver 44 passes through the recess 31 in the region of the locking pocket 32 on the lower segment 24 of the inner Kellystange 20.
  • a torque or axial force transmission between the two adjacent Kelly rods 20, 40 take place.
  • a tool holder not shown, is provided on the inner Kellystange 20 .
  • the kelly linkage according to the invention is suitable not only for receiving drilling and milling tools but also for other soil cultivation tools, such as grippers.

Description

Die Erfindung betrifft ein teleskopierbares Bohrgestänge mit mindestens zwei zueinander verschiebbaren Kellystangen, welche Mittel zum Übertragen eines Drehmomentes zur benachbarten Kellystange aufweisen.The invention relates to a telescoping drill pipe with at least two mutually displaceable Kelly rods, which have means for transmitting a torque to the adjacent Kelly rod.

Derartige teleskopierbare Bohrgestänge werden für das sogenannte Kellybohrverfahren benötigt, welches beispielsweise für die Herstellung von Gründungspfählen für Gebäude eine der flexibelsten Techniken ist. Dabei wird das Drehmoment des Bohrgerätes von einem am Mast auf- und ab beweglichen Drehgetriebe auf ein Bohrgestänge, das sogenannte Kellygestänge, übertragen. Das Kellygestänge besteht aus mehreren ineinander liegenden rohrförmigen Kellystangen, deren innerste an einem Seil des Gerätes hängt und damit auf- und ab bewegt werden kann. Dadurch teleskopiert das Kellygestänge. Unten an der innersten Kellystange ist das Bohrwerkzeug befestigt. Durch mehr oder weniger vertikale Leisten außen an jedem einzelnen der Kellystangen-Rohre und entsprechende vertikale Mitnehmernuten an der angrenzenden Kellystange wird entsprechend einer Welle-Nabe-Verbindung das Drehmoment und damit die Drehbewegung von einer Kellystange zur anderen übertragen. Auf diese Weise wird die Drehbewegung vom Drehgetriebe zum Bohrwerkzeug im Bohrloch übertragen.Such telescopic drill pipes are needed for the so-called Kellybohrverfahren, which is one of the most flexible techniques, for example, for the production of foundation piles for buildings. In this case, the torque of the drill from a mast on the up and down movable rotary gear on a drill string, the so-called Kelly linkage, transmitted. The Kelly linkage consists of several nested tubular Kelly rods, the innermost of which hangs on a rope of the device and thus can be moved up and down. This telescopes the kelly linkage. At the bottom of the innermost kelly bar, the drilling tool is attached. By more or less vertical strips on the outside of each one of the Kelly bar tubes and corresponding vertical driving grooves on the adjacent Kelly bar, the torque and thus the rotational movement is transmitted from one Kelly bar to the other according to a shaft-hub connection. In this way, the rotational movement is transmitted from the rotary gear to the drilling tool in the borehole.

Das Teleskopieren funktioniert folgendermaßen. Am Anfang, wenn das Kellygestänge komplett außerhalb des Bohrloches ist, liegen alle Kellystangen an ihrem unteren Anschlag auf der untersten Kellystange, auch "Innenkelly" genannt, auf. Das komplett eingefahrene Kellygestänge hängt somit mittels der Innenkelly am Kellyseil. Wenn das Kellygestänge dann ins Loch abgelassen wird, stößt zu einem bestimmten Zeitpunkt ein oberer Anschlag des Kellygestänges an einen Kellymitnehmer des Drehgetriebes und liegt dort auf. Beim weiteren Abfahren bewegen sich nun die restlichen Kellystangen nach unten, bis die nächstinnere Kellystange mit ihrem oberen Anschlag am unteren Ende der äußersten Kellystange "hängenbleibt". Dies kann fortgesetzt werden, bis das Kellygestänge komplett ausgefahren ist. Derartige Kellygestänge sind beispielsweise aus der EP 0 376 239 A oder der US 3,517,760 bekannt.Telescoping works as follows. In the beginning, when the Kelly linkage is completely out of the borehole, all Kelly bars are at their lower stop on the bottom Kelly bar, also called "inside kelly". The completely retracted Kelly linkage thus depends on the Innenkelly on the kelly rope. When the Kelly linkage is then lowered into the hole, at a certain time an upper stop of the Kelly linkage abuts a Kellymitnehmer of the rotary gear and rests there. As you continue to descend, the remaining Kelly bars will move down until the next inner Kelly bar "sticks" with its upper stop at the lower end of the outermost Kelly bar. This can be continued until the kelly linkage is fully extended. Such Kellygestänge are known for example from EP 0376239 A or US 3,517,760.

Das Drehmoment kann in jedem Ausfahrzustand der Kellystange übertragen werden. Die Kellystangen liegen entweder am unteren Anschlag auf der nächst innenliegenderen Kellystange auf oder sie hängen mit ihrem oberen Anschlag an der nächst äußeren. Das Drehmoment wird dabei bei allen Kellystangen am oberen bzw. am unteren Ende übertragen. Nur bei jeweils einem Kellyrohr - das äußerste derjenigen, die unten auf dem innersten Rohr aufliegen - greift der Kellymitnehmer des nächst äußeren Rohrs irgendwo zwischen oberem und unteren Ende in die Kellyleisten ein und überträgt dort das Drehmoment.The torque can be transmitted in every extended state of the Kelly bar. The Kelly bars are either at the bottom stop on the next inner Kelly bar or they hang with their upper stop on the next outer. The torque is transmitted in all Kelly rods at the top or at the bottom. Only one kelly tube at a time - the outermost of those resting on the bottom of the innermost tube - engages the kelly driver of the next outer tube somewhere between the top and bottom into the kelly bars, where it transmits the torque.

Neben der Übertragung der Drehbewegung wird bei sogenannten "verriegelbaren Kellygestängen" auch eine vertikale Kraft vom Schlitten, auf dem das Drehgetriebe am Mast auf- und ab fährt, über das Kellygestänge auf das Bohrwerkzeug übertragen, um den zum Abtragen des Bodens nötigen Anpressdruck zu erzeugen. Dazu sind an allen Kellystangen jeweils in bestimmten Abständen Verriegelungstaschen angebracht.In addition to the transmission of rotational movement is in so-called "lockable Kellygestänge" also a vertical force from the carriage on which the rotary gear on the mast moves up and down, transmitted via the Kelly linkage to the drilling tool to produce the necessary pressure to abrade the soil. For this purpose, locking bags are attached to all Kelly bars at intervals.

Aus der EP 0 335 059 A ist ein Kellygestänge mit verzahnten Mitnehmerleisten bekannt, welche eine axiale Kraftübertragung in einer Vielzahl von Stellungen entsprechend der Teilung der Verzahnung ermöglichen.From EP 0 335 059 A a Kelly linkage with toothed carrier strips is known, which allow an axial force transmission in a plurality of positions corresponding to the pitch of the teeth.

Als Material für Kellygestänge wird Stahl in geeigneten Legierungen eingesetzt, um die notwendige Festigkeit im Betrieb zu gewährleisten. Das zu übertragende Drehmoment dimensioniert dabei Durchmesser und Dicke der Kellystangen. Insbesondere für größere Bohrtiefen, für welche entsprechend lange Kellygestänge notwendig sind, kann sich ein relativ hohes Gewicht des Kellygestänges ergeben. Dieses ist nicht nur für die Auslegung der notwendigen Winden und Antriebe, sondern auch für die Statik des Mastes maßgeblich, an dem das Bohrgestänge aufgehängt wird. Da die Bohrachse konstruktionsbedingt vor den Raupen des Bohrgerätes liegen muss, bedeutet ein schweres Kellygestänge ein entsprechend hohes Kippmoment des Gerätes. Dieses muss für eine ausreichende Standsicherheit dann entsprechend hoch ballastiert werden, was wiederum ein größeres und stabileres Raupenfahrzeug erfordert. Dies führt zu höheren Kosten und Einschränkungen beim Transport und Positionieren des Bohrgerätes.As a material for Kelly linkage steel is used in suitable alloys to ensure the necessary strength during operation. The torque to be transmitted dimensioned while diameter and thickness of Kelly bars. Especially for larger drilling depths, for which correspondingly long Kelly linkages are necessary, a relatively high weight of the Kelly linkage can result. This is not only important for the design of the necessary winches and drives, but also for the statics of the mast, on which the drill pipe is hung. Since the drilling axis must be located in front of the tracks of the drill due to the design, a heavy kelly linkage means a correspondingly high tilting moment of the device. This must then be ballasted correspondingly high for a sufficient stability, which in turn requires a larger and more stable tracked vehicle. This leads to higher costs and restrictions on the transport and positioning of the drill.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein teleskopierbares Bohrgestänge anzugeben, welches einen effizienten und kostengünstigen Bohrbetrieb erlaubt.The invention has for its object to provide a telescopic drill pipe, which allows an efficient and inexpensive drilling operation.

Diese Aufgabe wird durch ein teleskopierbares Bohrgestänge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a telescopic drill pipe having the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kellystangen aus mindestens zwei Stangensegmenten aufgebaut ist, welche aus unterschiedlichen Materiallen gefertigt sind. Ein Grundgedanke der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass an einer Kellystange Bereiche mit unterschiedlicher Funktion und Belastung vorliegen. Nach der Erfindung können Bereiche mit hoher Belastung und Flächenpressung aus einem entsprechend hochfesten Material gefertigt werden, während Bereiche mit geringerer Belastung und Flächenpressung aus einem einfacheren Material gefertigt werden. Dies ermöglicht eine funktions- und bedarfsgerechte Konstruktion des Kellygestänges, wobei hochfestes und zumeist auch teures Material eingespart werden kann.The invention is characterized in that at least one of the kelly bars is made up of at least two bar segments made of different materials. A basic idea of the invention is based on the recognition that regions with different function and load are present on a Kelly bar. According to the invention, areas of high stress and surface pressure can be made of a correspondingly high strength material, while areas of lower stress and surface pressure are made of a simpler material. This allows a functional and needs-based design of the Kelly linkage, with high-strength and mostly expensive material can be saved.

Insbesondere bei längeren Bohrgestängen für größere Bohrtiefen ergibt sich nach der Erfindung eine erhebliche Gewichtseinsparung dadurch, dass ein Material der Stangensegmente ein Leichtbaumaterial, insbesondere kohlefaserverstärkter Kunststoff ist. Es können auch andere Leichtbauwerkstoffe, wie Leichtmetalle eingesetzt werden. In einer aus den rohr- oder stangenförmigen Segmenten zusammengesetzten Anordnung erlaubt kohlefaserverstärkter Kunststoff eine ausreichend hohe Drehmoment- und Axialkraftübertragung.In particular, with longer drill pipes for larger drilling depths results according to the invention, a significant weight saving in that a material of the rod segments is a lightweight material, especially carbon fiber reinforced plastic. It can also be used other lightweight materials, such as light metals. In an assembled from the tubular or rod-shaped segments, carbon fiber reinforced plastic allows a sufficiently high torque and Axialkraftübertragung.

In Bereichen mit einer hohen Flächenpressung, wie sie insbesondere in den Bereichen auftreten, in welchen die Drehmomente und Kräfte von einer Kellystange an die benachbarte übertragen werden, kann ein entsprechend hochfester und schwerer Werkstoff, wie Stahl in einer entsprechenden Legierung, eingesetzt werden.In areas with a high surface pressure, as they occur in particular in the areas in which the torques and forces are transmitted from one Kelly bar to the adjacent, a correspondingly high-strength and heavy material, such as steel in a corresponding alloy can be used.

Es ist erfindungsgemäß, dass das Mittel zum Übertragen des Drehmomentes bzw. der Kraft an einem Stangensegment ausgebildet ist, welches aus einem Stahlwerkstoff gefertigt ist. Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass das obere und/oder das untere Ende der Kellystange an einem Stangensegment aus einem Stahlwerkstoff ausgebildet ist. Für eine Drehmoment- und Kraftübertragung in einem oder mehreren dazwischen liegenden Abschnitten können weitere Übertragungseinrichtungen angeordnet werden. Die zwischen den Stangensegmenten aus dem Stahlwerkstoff liegenden anderen Stangensegmente können dabei aus dem Leichtbaumaterial gefertigt werden.It is inventively that the means for transmitting the torque or the force is formed on a rod segment, which is made of a steel material. Preferably, it is provided that the upper and / or the lower end of the Kelly rod is formed on a rod segment of a steel material. For torque and force transmission in one or more intervening sections further transmission means can be arranged. The lying between the rod segments of the steel material other rod segments can be made from the lightweight material.

Funktionsbedingt sind die einzelnen Kellystangen rohrförmig ausgebildet, wobei die Innenkelly auch eine massive Stange sein kann. Die einzelnen Kellystangen können einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Gewicht und Drehsteifigkeit ergibt sich jedoch erfindungsgemäß dadurch, dass die Stangensegmente rohrförmig mit einem kreisringförmigen Querschnitt ausgebildet sind. Ein kreisringförmiger Querschnitt bietet vor allem für die Leichtbausegmente aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff eine besonders hohe Drehsteifigkeit.Functionally, the individual Kelly rods are tubular, the Innenkelly can also be a solid rod. The individual kelly bars can have any cross section. However, a particularly favorable ratio between weight and torsional rigidity results according to the invention in that the rod segments are tubular with an annular cross-section. An annular cross section offers above all for the lightweight construction segments From a carbon fiber reinforced plastic a particularly high torsional stiffness.

Neben der reinen Möglichkeit zur Drehmomentübertragung wird das erfindungsgemäße Bohrgestänge dadurch weitergebildet, dass die Stangensegmente Mittel zum Übertragen einer Axialkraft an benachbarte Stangensegmente aufweisen. Bevorzugt sind die Mittel zum Übertragen einer Axialkraft gemeinsam mit dem Mittel zum Übertragen eines Drehmomentes, beispielsweise als sogenannte Verriegelungstaschen, ausgebildet.In addition to the pure possibility for torque transmission drill pipe according to the invention is further developed in that the rod segments have means for transmitting an axial force to adjacent rod segments. Preferably, the means for transmitting an axial force are formed together with the means for transmitting a torque, for example as so-called locking pockets.

Ein besonders robustes Bohrgestänge ergibt sich nach der Erfindung dadurch, dass die Mittel zum Übertragen eines Drehmomentes und/oder die Mittel zum Übertragen einer Axialkraft Formschlusselemente aufweisen.A particularly robust drill pipe results according to the invention in that the means for transmitting a torque and / or the means for transmitting an axial force have positive locking elements.

Vorzugsweise umfassen die Formschlusselemente Anschlagleisten, Verriegelungstaschen und/oder Mitnehmernuten. Insgesamt wird so zwischen den einzelnen Kellystangen eine Drehmoment- und Kraftübertragung wie bei bekannten Welle-Nabe-Verbindungen, erreicht.Preferably, the positive locking elements comprise stop strips, locking pockets and / or driving grooves. Overall, as between the individual Kelly rods a torque and power transmission as in known shaft-hub connections achieved.

Grundsätzlich erfolgt bei den Stangensegmenten aus dem Leichtbaumaterial keine Drehmoment- und Kraftübertragung unmittelbar von einer benachbarten Kellystange, da dies zu besonders hohen Flächenpressungen führt. Derartige Stangensegmente können somit an ihrer Außenseite glattflächig als einfache Rohre ausgebildet sein. Um jedoch eine zuverlässige Teleskopierbarkeit zu erreichen, ist es erfindungsgemäß, dass an dem Stangensegment aus dem Leichtbaumaterial axial verlaufende Führungsleisten vorgesehen sind. Da diese nicht zur direkten Kraftübertragung vorgesehen sind, können die Führungsleisten nachträglich durch geeignete Verbindungseinrichtungen an den Stangensegmenten befestigt werden.Basically, in the bar segments of the lightweight material no torque and power transmission directly from an adjacent Kelly bar, as this leads to particularly high surface pressures. Such rod segments can thus be formed on its outer surface smooth surface as a simple tubes. However, in order to achieve reliable telescoping, it is according to the invention that axially extending guide rails are provided on the rod segment of the lightweight material. Since these are not intended for direct power transmission, the guide rails can be subsequently attached by suitable connecting means to the rod segments.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die äußere Kellystange vollständig aus Metall ausgeführt ist. Bevorzugt ist die äußere Kellystange mit einer Vielzahl von Mitteln zum Übertragen eines Drehmomentes und/oder einer Axialkraft versehen, die auf unterschiedlicher Höhe angeordnet sind. Die äußere Kellystange kann dabei auch über ihre gesamte Länge eine Drehmomentübertragung ermöglichen. Auf diese Weise kann bei den anderen Kellystangen die Anzahl der Mittel zur Drehmomentübertragung bzw. zur Axialkraftübertragung auf zwei beschränkt werden. Beim Ablassen des Kellygestänges muss dann die äußerste Kellystange zunächst auf der entsprechenden Höhe zum Drehantrieb verriegelt werden. Dies kann passiv durch einen Bajonett-Verschluss-ähnlichen Mechanismus erfolgen oder aktiv durch einen vom Drehantrieb ausgehenden Mechanismus. Danach wird das Kellygestänge wieder so abgelassen, dass alle anderen Kellystangen entweder voll oder gar nicht ausgefahren sind. Zudem wird durch eine vollständige Ausführung der äußeren Kellystange auch ein sehr guter passiver Schutz des eingefahrenen Bohrgestänges gewährleistet.A development of the invention is that the outer Kelly bar is made entirely of metal. Preferably, the outer kelly bar is by a variety of means provided for transmitting a torque and / or an axial force, which are arranged at different heights. The outer Kelly bar can also allow over its entire length a torque transmission. In this way, in the other Kelly rods, the number of means for transmitting torque or for axial force transmission can be limited to two. When lowering the Kelly linkage then the outermost Kelly bar must first be locked at the appropriate height to the rotary drive. This can be done passively by a bayonet-type similar mechanism or actively by a rotary drive mechanism. Thereafter, the Kelly linkage is drained again so that all other Kelly rods are either fully or not at all extended. In addition, a very good passive protection of the retracted drill string is ensured by a complete execution of the outer Kelly bar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter beschrieben, welches schematisch in den Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
eine perspektivische Darstellung einer inneren Kelly stange nach der Erfindung und
Fig. 2
eine perspektivische, teilgeschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Bohrgestänges mit der Kellystange von Fig. 1.
The invention will be further described below with reference to a preferred embodiment, which is shown schematically in the drawings. In the drawings show:
Fig. 1
a perspective view of an inner Kelly rod according to the invention and
Fig. 2
a perspective, partially sectional view of a drill pipe according to the invention with the Kelly bar of Fig. 1st

Die in den Fig. 1 und 2 schematisch gezeigte Ausführungsform der Erfindung stellt ein einfaches teleskopierbares Bohrgestänge 10 mit einer ersten, inneren Kellystange 20 und einer zweiten äußeren Kellystange 40 dar. Die innere Kellystange 20 ist aus drei rohrförmigen Segmenten aufgebaut, einem oberen Segment 22, einem unteren Segment 24 und einem dazwischenliegenden mittleren Segment 26. Im oberen Segment 22 und im unteren Segment 24 sind jeweils mehrere Mittel 27 zur Drehmoment- und Axialkraftübertragung entlang des Umfangs angeordnet.The embodiment of the invention shown schematically in Figs. 1 and 2 illustrates a simple telescoping drill pipe 10 having a first, inner Kelly bar 20 and a second outer Kelly bar 40. The inner Kelly bar 20 is constructed of three tubular segments, an upper segment 22, a lower segment 24 and an intermediate intermediate segment 26. In the upper segment 22 and in the lower segment 24 are each a plurality of means 27 for torque and axial force transmission along the circumference.

Das untere Segment 24 weist hierzu axialverlaufende Anschlagleisten 28 auf, welche jeweils an ihren beiden Enden zu einer Seite hin durch Axialanschläge 30a, 30b begrenzt wird. Durch die Anschlagleiste 28 und die beiden angrenzenden und zueinander beabstandeten Axialanschläge 30a, 30b wird eine Verriegelungstasche 32 gebildet, in welche ein Mitnehmer der angrenzenden Kellystange aufgenommen werden kann. In Umfangsrichtung sind die beiden Axialanschläge 30a, 30b von der nächsten Anschlagleiste 28 definiert beabstandet, wobei eine Ausnehmung 31 zum axialen Durchgang des Mitnehmers gebildet ist.The lower segment 24 has for this purpose axially extending stop strips 28, which is bounded at each of its two ends to one side by axial stops 30a, 30b. By the stop bar 28 and the two adjacent and spaced-apart axial stops 30a, 30b, a locking pocket 32 is formed, in which a driver of the adjacent Kelly bar can be accommodated. In the circumferential direction, the two axial stops 30a, 30b spaced from defined by the next stop bar 28, wherein a recess 31 is formed for the axial passage of the driver.

Am oberen Segment 22 ist das Mittel 27 zur Drehmoment- und Kraftübertragung in entsprechender Weise ausgebildet, wobei jedoch nur ein einzelner Axialanschlag 30c am unteren Ende der Anschlagleiste 28 angeordnet ist. Das obere Segment 22 und das untere Segment 24 mit den daran ausgebildeten Anschlagleisten 28 und Axialanschlägen 30 sind aus einem Stahlwerkstoff gefertigt, welcher die notwendige Festigkeit insbesondere für die Anschlagleiste 28 und die Axialanschläge 30 bei der Kraftübertragung zwischen den einzelnen Kellystangen 20, 40 gewährleistet.At the upper segment 22, the means 27 for torque and force transmission is formed in a similar manner, but only a single axial stop 30c at the lower end of the stop bar 28 is arranged. The upper segment 22 and the lower segment 24 with the stop strips 28 formed thereon and axial stops 30 are made of a steel material which ensures the necessary strength, in particular for the stop bar 28 and the axial stops 30 during the power transmission between the individual kelly bars 20, 40.

Hingegen ist das mittlere Segment 26 zur Gewichtseinsparung aus einem Leichtbauwerkstoff, insbesondere einem kohlefaserverstärkten Kunststoff, gefertigt. Das rohrförmige mittlere Segment 26 ist über geeignete Verbindungseinrichtungen an seinen beiden freien Enden mit dem oberen Segment 22 bzw. dem unteren Segment 24 fest verbunden. An der Außenseite des mittleren Segmentes 26 können axialverlaufende Führungsleisten 34 befestigt werden, welche jedoch nicht der Drehmomentübertragung sondern zur geführten Teleskopierung dienen.By contrast, the middle segment 26 for weight saving made of a lightweight material, in particular a carbon fiber reinforced plastic manufactured. The tubular central segment 26 is fixedly connected at its two free ends to the upper segment 22 and the lower segment 24 via suitable connecting means. On the outside of the central segment 26 axially running guide rails 34 can be attached, which are not used for torque transmission but for guided telescoping.

Hierzu sind an der Innenseite der äußeren Kellystange 40 entsprechend angeordnete Axialführungselemente 42 mit darin eingebrachten Führungsnuten vorgesehen, in welche die Führungsleisten 34 eingreifen. Weiterhin ist an der Innenseite der äußeren Kellystange 40 zur Drehmomentübertragung mindestens ein Mitnehmer 44 angeordnet. Durch Absenken oder Anheben der inneren Kellystange 20 mittels eines nicht dargestellten Kellyseiles gelangt der Mitnehmer 44 durch die Ausnehmung 31 in den Bereich der Verriegelungstasche 32 am unteren Segment 24 der inneren Kellystange 20. Durch Kontakt mit der Anschlagleiste 28 bzw. den Anschlagflächen des unteren Axialanschlages 30a oder des oberen Axialanschlages 30b kann eine Drehmoment- bzw. Axialkraftübertragung zwischen den beiden angrenzenden Kellystangen 20, 40 erfolgen. An der inneren Kellystange 20 ist eine nicht dargestellte Werkzeugaufnahme vorgesehen. Das erfindungsgemäße Kellygestänge ist nicht nur zur Aufnahme von Bohr- und Fräswerkzeugen sondern auch für andere Bodenbearbeitungswerkzeuge, etwa Greifern, geeignet.For this purpose, on the inside of the outer Kelly bar 40 correspondingly arranged axial guide elements 42 are provided with guide grooves introduced therein, in which the guide rails 34 engage. Furthermore, at least one driver 44 is arranged on the inside of the outer Kelly bar 40 for torque transmission. By lowering or raising the inner Kelly rod 20 by means of a Kelly rope, not shown, the driver 44 passes through the recess 31 in the region of the locking pocket 32 on the lower segment 24 of the inner Kellystange 20. By contact with the stop bar 28 and the abutment surfaces of the lower axial stop 30a or the upper axial stop 30b a torque or axial force transmission between the two adjacent Kelly rods 20, 40 take place. On the inner Kellystange 20 a tool holder, not shown, is provided. The kelly linkage according to the invention is suitable not only for receiving drilling and milling tools but also for other soil cultivation tools, such as grippers.

Claims (11)

  1. Telescopable boring rod mechanism with at least two mutually displaceable Kelly rods (20, 40), which are equipped with means (27) for transmitting a torque to the adjacent Kelly rod (20, 40),
    characterized in that
    at least one of the Kelly rods (20) is constructed from at least two rod segments (22, 24, 26), which are made from different materials.
  2. Telescopable boring rod mechanism according to claim 1,
    characterized in that
    a material of the rod segments (26) is a lightweight construction material, particularly carbon fibre-reinforced plastic.
  3. Telescopable boring rod mechanism according to claim 1 or 2,
    characterized in that
    torque transmission means (27) are constructed on one rod segment (22, 24), which is made from a steel material.
  4. Telescopable boring rod mechanism according to one of the claims 1 to 3,
    characterized in that
    the upper end and/or the lower end of the Kelly rod (20) on a rod segment (22, 24) is made from a steel material.
  5. Telescopable boring rod mechanism according to one of the claims 1 to 4,
    characterized in that
    the rod segments (22, 24, 26) are constructed in tubular manner with an annular cross-section.
  6. Telescopable boring rod mechanism according to one of the claims 1 to 5,
    characterized in that
    the rod segments (22, 24) have means for transmitting an axial force to adjacent Kelly rods (40).
  7. Telescopable boring rod mechanism according to one of the claims 1 to 6,
    characterized in that
    the torque transmission means and/or axial force transmission means have interlocking members.
  8. Telescopable boring rod mechanism according to claim 7,
    characterized in that
    the interlocking members comprise beads (28), locking pockets (32) and/or driving slots.
  9. Telescopable boring rod mechanism according to one of the claims 1 to 8,
    characterized in that
    axially directed guide rails (34) are provided on the lightweight construction material rod segment (20).
  10. Telescopable boring rod mechanism according to one of the claims 1 to 9,
    characterized in that
    the outer Kelly rod (40) is made entirely of metal.
  11. Telescopable boring rod mechanism according to one of the claims 1 to 10,
    characterized in that
    the outer Kelly rod (40) has a plurality of means for transmitting a torque and/or an axial force and which are located at different heights.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE513116T1 (en) 2009-04-24 2011-07-15 Bauer Maschinen Gmbh KELLY ROD ARRANGEMENT
ATE532940T1 (en) 2009-06-19 2011-11-15 Bauer Spezialtiefbau EXTENSION FOR A DRILL PIPE
CN102322229B (en) * 2011-06-23 2014-02-26 北京市三一重机有限公司 Righting mechanism, drilling rod structure and engineering machine using same
CN102322228B (en) * 2011-06-23 2014-03-19 北京市三一重机有限公司 Centralizer and drill rod and engineering machine applying same
EP3025009B1 (en) * 2013-10-07 2018-10-03 Halliburton Energy Services, Inc. Quick connect for wellbore tubulars
CN103939029B (en) * 2014-04-08 2017-01-25 袁振宇 Expansion coupling for screw pile machine
US10195662B2 (en) 2014-06-25 2019-02-05 Halliburton Energy Services, Inc. Insulation enclosure incorporating rigid insulation materials
RU2573721C1 (en) * 2014-08-11 2016-01-27 Закрытое акционерное общество "Геомаш-центр" Telescopic drill string
US9856704B2 (en) * 2014-09-22 2018-01-02 Schlumberger Technology Corporation Telescoping slip joint assembly
EP4219884A1 (en) * 2014-11-04 2023-08-02 Halliburton Energy Services, Inc. Latchable casing while drilling systems and methods
RU2689001C1 (en) * 2015-10-14 2019-05-23 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Extending device, drilling head and method
BE1024400B1 (en) * 2016-07-15 2018-02-13 Michel Van De Wiele Nv Device for cutting pile threads on a weaving machine
EP3287588B1 (en) * 2016-08-24 2019-05-22 BAUER Maschinen GmbH Machine tool and method for machining a soil
RU172470U1 (en) * 2016-11-30 2017-07-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" Telescopic drill pipe
CN110778280A (en) * 2019-10-09 2020-02-11 大庆市汇成科技开发有限公司 Carbon fiber hollow heating rod column
EP3882398B1 (en) * 2020-03-17 2023-08-23 BAUER Maschinen GmbH Drilling rod and method for retrofitting a kelly bar assembly
DE102020208439B4 (en) 2020-07-06 2023-08-03 EMDE Bohrtechnik Nentershausen GmbH Drill Rod, Kelly Drill Pipe and Method
CN113356288B (en) * 2021-07-06 2023-04-28 中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司 Soil layer pile foundation correction method
US20230340839A1 (en) 2022-04-22 2023-10-26 Caterpillar Inc. Pulldown apparatus

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2624549A (en) * 1947-03-24 1953-01-06 Oakie G Wallace Method and means of rotary drilling
US3306078A (en) * 1965-02-19 1967-02-28 James D Hughes Rotary drill shock absorber
US3517760A (en) * 1968-03-22 1970-06-30 Delmag Maschinenfabrik Telescopic drill rods for soil drilling equipments
US3501173A (en) * 1968-04-10 1970-03-17 Shell Oil Co Tubular connector for lightweight marine conductor pipe
US4054040A (en) * 1974-02-21 1977-10-18 A-Z International Tool Company Telescoping torque transmission apparatus
US4256179A (en) * 1979-10-15 1981-03-17 International Oil Tools, Inc. Indexing tool for use in earth borehole drilling and testing
DE3142722C2 (en) * 1981-10-28 1983-10-13 Christensen, Inc., 84115 Salt Lake City, Utah Mechanical guillotine shears
GB2108900B (en) * 1981-11-12 1985-07-24 Edwin E Conley Fibre-reinforced sucker rod
DE8714200U1 (en) * 1987-10-24 1988-03-10 Ing. Guenter Klemm, Spezialunternehmen Fuer Bohrtechnik, 5962 Drolshagen, De
IT1220730B (en) * 1988-03-25 1990-06-21 Imt Srl TELESCOPIC PERFORATION AUCTION PACK WITH AUTOMATIC ENGAGEMENT RACKS FOR TRANSMITTING AXIAL FORCES IN BOTH DIRECTIONS AND WITH CLAMPING ELEMENTS FOR CONTIGUE AUCTIONS
US5236018A (en) * 1988-06-24 1993-08-17 Tao Nenryo Kogyo Kabushiki Kaisha Boring casing for boring machines
DE8816167U1 (en) * 1988-12-30 1989-02-23 Wirth Maschinen- Und Bohrgeraete-Fabrik Gmbh, 5140 Erkelenz, De
DE4038424C1 (en) * 1990-12-01 1992-04-09 Ing. Guenter Klemm Bohrtechnik Gmbh, 5962 Drolshagen, De Kelly borehole drilling arrangement - involves telescopically nested pipes connected to drill head
US6710600B1 (en) * 1994-08-01 2004-03-23 Baker Hughes Incorporated Drillpipe structures to accommodate downhole testing
US5787981A (en) * 1996-03-19 1998-08-04 Taylor; William T. Oil field converting axial force into torque
CA2184665C (en) * 1996-09-03 2000-09-19 William Ray Wenzel Shock tool for use in directional drilling

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Publication number Publication date
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