EP2113632B1 - Anschlussvorrichtung zum Bilden einer Fluidzuführung - Google Patents

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EP2113632B1
EP2113632B1 EP08008125A EP08008125A EP2113632B1 EP 2113632 B1 EP2113632 B1 EP 2113632B1 EP 08008125 A EP08008125 A EP 08008125A EP 08008125 A EP08008125 A EP 08008125A EP 2113632 B1 EP2113632 B1 EP 2113632B1
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EP
European Patent Office
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connection device
tool
connection
contact element
stator
Prior art date
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EP08008125A
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English (en)
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EP2113632A1 (de
Inventor
Stefan Michael Finkenzeller
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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Priority to EP08008125A priority patent/EP2113632B1/de
Priority to ZA200902238A priority patent/ZA200902238B/en
Priority to SG200902414-2A priority patent/SG156576A1/en
Priority to AU2009201456A priority patent/AU2009201456B2/en
Priority to KR1020090035759A priority patent/KR101067726B1/ko
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK 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 OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/16—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/18—Anchoring or feeding in the borehole

Definitions

  • the invention relates to a connecting device for forming a fluid supply to a rotating tool, in particular a Erdbohrtechnikzeug, with a rotary feedthrough, which has a rotor which is connectable to the rotatably driven tool, and a stator, wherein the rotor is mounted rotatably relative to the stator, and with a torque arm, which is rotatably connected to the stator and having at least one contact element, according to the preamble of patent claim 1.
  • a generic device is from the EP 0 855 490 A2 known.
  • the contact elements are resiliently mounted and radially adjustable.
  • connection device connects a drilling tool to a drive train, conveying air being conveyed to the rotating drilling tool via fixed supply lines on the drive train.
  • a star-shaped torque arm is provided on the upper part of the connecting device, by means of which the relative to the rotating drilling tool relatively fixed stator is supported with the upwardly extending supply lines relative to the borehole wall.
  • connection device can be used in each case only for the intended drilling tool with the predetermined drilling diameter.
  • the contact pressures of the torque arm on the borehole wall may be too high or too low.
  • the invention has for its object to provide a connection device that is particularly flexible.
  • the connecting device is characterized in that the at least one contact element between a retracted position and a deployed position is movable in which the contact element is extended to the torque support against the retreat position.
  • a basic idea of the invention is to provide a torque arm with extendable contact elements on a rotating tool. Due to the adjustability of the contact elements, the connection device can be used on different tools with different tool diameters. An adaptation of the torque arm takes place in this case by appropriate retraction or extension of the contact elements on the respective tool diameter. Also, when used in boreholes, the contact pressure of the abutment elements on the borehole wall can be changed and adjusted according to the requirements of the material of the borehole wall.
  • the connecting device according to the invention can also be used in boreholes with drill diameters changed in the direction of drilling. Furthermore, it is possible with the connecting device according to the invention to fold the system elements when needed, such as when retracting or extending a drilling tool when no torque support is needed.
  • the connecting device can be fixedly arranged on a tool or a drive train, for example a drill pipe.
  • a connecting strand is provided which on the one hand has a first connecting device to a drive device and on the other hand a second connecting device to the tool and that the torque arm is arranged along the circumference of the connecting strand.
  • the connecting strand can thus serve as a kind of adapter, which is arranged between the tool and the drive device, in particular a drive train or a drill pipe.
  • the connection device can thus be used flexibly on various drilling tools and drill pipes.
  • the connecting means may comprise conventional rotary joints, such as polygonal joints with pin locks, such as those used on known Kelly bars.
  • an axially movable actuator is provided and that a translation device is provided, through which a axial movement of the actuator in a radial movement of the at least one contact element can be implemented.
  • the actuator may in principle be an actuating cylinder, such as a hydraulic or pneumatic cylinder, which is arranged rectified to the rotational or drilling axis of the tool. By this arrangement, there is sufficient free space available over a possible radially directed cylinder arrangement.
  • the actuator is movable by a relative movement of the connecting string relative to the tool and / or the drive means. This can be done in particular by, for example, when a drilling tool is placed through the drill string on the ground or the bottom of the hole. Due to this axial pressure force during drilling, an axial relative movement of the actuator can be generated, so that automatically results in drilling a desired display of at least one contact element.
  • a clamping device by which the at least one contact element in the retraction position is durable. If, for example, a drilling tool is lifted off the ground or the bottom of the borehole, the clamping device causes a return movement of the bearing elements into the retracted position.
  • the clamping device may preferably have tension springs, which may be designed depending on the arrangement as compression or tension springs.
  • a particularly stable arrangement results according to the invention in that the actuator is arranged annularly on the connecting strand.
  • a further preferred embodiment of the invention results from the fact that the translation device has a lever mechanism.
  • the at least one contact element has a roller body.
  • the roller body is in contact with the environment, in particular a borehole wall.
  • a roller axis of the roller body is preferably directed tangentially to the drilling or longitudinal axis of the tool, so that when moving the torque arm in the axial direction, a rolling movement, however, to achieve the function of a torque support in the circumferential direction, a good support is achieved.
  • first connection means and / or the second connection means is formed as an axially movable rotary joint.
  • the rotary joint can be achieved in a known manner by a polygonal connection, in particular a square connection.
  • An axial securing can be achieved by a bolt directed transversely to the longitudinal or drilling axis, which, however, extends through a slot. The slot extends in the longitudinal or drilling direction. This allows an axial relative movement between the connecting strand and the tool or the drive device.
  • the proposed rotary feedthrough is formed in a basically known manner with a stator and a rotor.
  • the stator may have at least one first line connection for a fluid, which stands still in relation to an environment, for example surrounding ground, and in that the rotor has at least one second line connection which stands still relative to the tool.
  • the line connection of the stator may be a conventional hose or pipe connection for a liquid or a gas in a conventional manner.
  • the stator usually has on its inside an annular channel, which corresponds to a corresponding channel or corresponding openings on the rotor. The arrangement of corresponding seals can thus be a fluid transfer from a stationary to a rotating component.
  • the connecting line to the fluid line is designed as a hollow shaft.
  • the tubular connecting strand By one or more corresponding radial bores in the tubular connecting strand so a line connection can be made from and to the rotor.
  • an inventive connecting device 10 is shown, which along a longitudinal or drilling axis 16 has a tubular connecting strand 12.
  • an annular rotary feedthrough 20 which is also referred to as a rinsing head, and a torque arm 40 along the circumference of the connecting strand 12 is arranged.
  • the connecting strand 12 On its upper side, the connecting strand 12 has a first connecting device 14, which comprises a square hole 17 for connection to a drill string, not shown here. About appropriately transverse transverse bores 13 can be made an axial securing and connection to the drill string via retaining bolts.
  • a correspondingly corresponding square neck 18 is arranged, which has a slot 19 for axial securing.
  • the slot 19 is directed along the longitudinal or drilling axis 16 to receive a transverse pin axially displaceable.
  • the second connecting means 15 is formed as a rotary joint, which allows a connection with an axial mobility to a drilling tool.
  • the rotary feedthrough 20 allows, in a basically known manner, a fluid connection of fluid lines fixed relative to the surroundings, which are connected via a first line connection 26 to an annular stator 24.
  • the sleeve-shaped stator 24 has a central annular channel 27, which is sealed to both axially directed sides via a respective sealing ring 25 and inwardly relative to a sleeve-shaped rotor 24 rotating relative thereto.
  • the rotor 22 has a plurality of transverse radial bores on, which forms a second line connection 28 to the interior of the form of a hollow shaft connecting strand 12.
  • the interior of the hollow connecting string 12 is sealed at the top via a closing element 29, so that the interior of the hollow connecting string 12 can serve as a fluid conduit down to a drilling tool.
  • the torque arm 40 has to support the stator 24 against a borehole wall, not shown, a plurality of plate-shaped contact elements 42, on the inside of each a roller body 43 is rotatably mounted about a roller axis 41.
  • the roller axle 41 is directed tangentially to the longitudinal or drilling axis 16, so that a rolling movement of the torque arm 40 in the direction of the longitudinal or drilling axis 16 can take place.
  • the roller bodies 43 project partially through an opening in the plate-shaped contact elements 42.
  • the abutment elements 42 are mounted on a support ring 47 in a radial direction by means of upper levers 46.
  • the upper levers 46 are also pivotally connected to an upper end of lower levers 45, which in turn are supported on an annular actuator 30 and are each articulated thereto.
  • a tensioning device 34 which has two compression springs on each of the lower levers 45, the respective contact element 42 is held in a retracted position, which in FIG Fig. 1 is shown.
  • the actuator 30 When the actuator 30 is moved axially upward, the abutment members 42 are driven radially outwardly with the roller bodies 43 to contact a borehole wall to form a torque support.
  • the compression springs of the tensioning device 34 are tensioned.
  • the axial movement of the actuator 30 is effected by an axial pressing of the connecting strand 12 down to a drilling tool. This pressing results automatically in a drilling operation. In this way it is ensured according to the invention that the torque arm 40 is reliably put into operation during drilling operation.
  • the abutment elements 42 are moved from a retraction position, in which the abutment elements 42 bear against stops 48, moved radially outward into a pitching position and brought into contact with the borehole wall.
  • a highly schematic arrangement of the connecting device 10 according to the invention is shown on a drilling tool 50, which is a cylindrical core drill pipe in the illustrated embodiment.
  • a Kelly linkage or another drill string 11 can be connected in a known manner. This can be provided in a known manner with other support or drilling elements.
  • a hose reeling device 36 can be provided on the drill pipe 11 in an upper region, which allows an extension of the drill pipe 11, a corresponding extension of the fluid lines.
  • the drill pipe 11 can be coupled in a known manner with a drill drive to drive the drilling tool 50 rotationally.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung zum Bilden einer Fluidzuführung an ein drehendes Werkzeug, insbesondere ein Erdbohrwerkzeug, mit einer Drehdurchführung, welche einen Rotor, der mit dem drehend antreibbaren Werkzeug verbindbar ist, und einen Stator aufweist, wobei der Rotor relativ zum Stator drehend gelagert ist, und mit einer Drehmomentstütze, welche drehfest mit dem Stator verbunden ist und mindestens ein Anlageelement aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1.
  • Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der EP 0 855 490 A2 bekannt. Zur Anpassung an einen Bohrlochdurchmesser sind die Anlageelemente federnd gelagert und radial verstellbar.
  • Eine weitere Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 690 13 666 T2 bekannt. Diese bekannte Anschlussvorrichtung verbindet ein Bohrwerkzeug mit einem Antriebsstrang, wobei über feststehende Zuführleitungen am Antriebsstrang Förderluft zu dem drehenden Bohrwerkzeug übertragen wird. Dabei ist eine sternförmige Drehmomentstütze am oberen Teil der Anschlussvorrichtung vorgesehen, durch welche der gegenüber dem drehenden Bohrwerkzeug relativ feststehende Stator mit den nach oben verlaufenden Zuführleitungen gegenüber der Bohrlochwandung abgestützt wird.
  • Diese bekannte Anschlussvorrichtung ist jeweils nur für das vorgesehene Bohrwerkzeug mit dem vorgegebenen Bohrdurchmesser einsetzbar. Zudem können bei bestimmten Anwendungsfällen abhängig vom zu bearbeitenden Bodenmaterial die Anlagedrücke der Drehmomentstütze an der Bohrlochwandung zu hoch oder zu gering sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlussvorrichtung anzugeben, die besonders flexibel einsetzbar ist.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Anschlussvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Anlageelement zwischen einer Rückzugsposition und einer Ausstellposition verfahrbar ist, in welcher das Anlageelement zur Drehmomentabstützung gegenüber der Rückzugsposition ausgefahren ist.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, an einem drehenden Werkzeug eine Drehmomentstütze mit ausstellbaren Anlageelementen vorzusehen. Durch die Ausstellbarkeit der Anlageelemente kann die Anschlussvorrichtung an unterschiedlichen Werkzeugen mit unterschiedlichen Werkzeugdurchmessern eingesetzt werden. Eine Anpassung der Drehmomentstütze erfolgt in diesem Fall durch entsprechendes Ein- bzw. Ausfahren der Anlageelemente auf den jeweiligen Werkzeugdurchmesser. Auch kann bei Einsatz in Bohrlöchern der Anlagedruck der Anlageelemente an die Bohrlochwandung verändert und entsprechend den Anforderungen des Materials der Bohrlochwandung angepasst werden.
  • Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung auch in Bohrlöchern mit sich in Bohrrichtung veränderten Bohrdurchmessern eingesetzt werden. Weiterhin ist es mit der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung möglich, die Anlageelemente bei Bedarf einzuklappen, so etwa beim Ein- oder Ausfahren eines Bohrwerkzeuges, wenn keine Drehmomentabstützung benötigt wird.
  • Grundsätzlich kann die Anschlussvorrichtung fest an einem Werkzeug oder einem Antriebsstrang, etwa einem Bohrgestänge, angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass ein Verbindungsstrang vorgesehen ist, welcher einerseits eine erste Verbindungseinrichtung zu einer Antriebseinrichtung und andererseits eine zweite Verbindungseinrichtung zu dem Werkzeug aufweist und dass die Drehmomentstütze entlang des Umfangs des Verbindungsstranges angeordnet ist. Der Verbindungsstrang kann somit als eine Art Adapter dienen, welcher zwischen dem Werkzeug und der Antriebseinrichtung, insbesondere einem Antriebsstrang oder einem Bohrgestänge angeordnet ist. Die Anschlussvorrichtung kann so flexibel an verschiedenen Bohrwerkzeugen und Bohrgestängen zum Einsatz kommen. Die Verbindungseinrichtungen können herkömmliche Drehverbindungen aufweisen, etwa Mehrkantverbindungen mit Bolzensicherungen, wie sie an bekannten Kellystangen zum Einsatz kommen.
  • Weiter ist es erfingungsgemäß, dass ein axial verfahrbares Stellglied vorgesehen ist und dass eine Übersetzungseinrichtung vorgesehen ist, durch welche eine axiale Bewegung des Stellgliedes in eine radiale Bewegung des mindestens einen Anlageelementes umsetzbar ist. Das Stellglied kann grundsätzlich ein Stellzylinder, etwa ein Hydraulik- oder Druckluftzylinder sein, welcher gleichgerichtet zur Dreh- oder Bohrachse des Werkzeuges angeordnet ist. Durch diese Anordnung besteht gegenüber einer auch möglichen radial gerichteten Zylinderanordnung ein ausreichender Freiraum zur Verfügung.
  • Gegenüber einem energiebetätigten Stellorgan ist es nach der Erfindung besonders bevorzugt, dass das Stellglied durch eine Relativbewegung des Verbindungsstranges gegenüber dem Werkzeug und/oder der Antriebseinrichtung bewegbar ist. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass etwa bei einem Bohrwerkzeug dieses durch das Bohrgestänge auf dem Boden oder dem Bohrlochgrund aufgesetzt wird. Aufgrund dieser axialen Druckkraft beim Bohren kann eine axiale Relativbewegung des Stellgliedes erzeugt werden, so dass sich automatisch im Bohrbetrieb ein gewünschtes Ausstellen des mindestens einen Anlageelementes ergibt.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass eine Spanneinrichtung vorgesehen ist, durch welche das mindestens eine Anlageelement in der Rückzugstellung haltbar ist. Wird so etwa ein Bohrwerkzeug vom Boden oder dem Bohrlochgrund abgehoben, wird durch die Spanneinrichtung ein Rückverfahren der Anlageelemente in die Rückzugsstellung bewirkt. Die Spanneinrichtung kann dabei vorzugsweise Spannfedern aufweisen, welche je nach Anordnung als Druck- oder Zugfedern ausgelegt sein können.
  • Eine besonders stabile Anordnung ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, dass das Stellglied ringförmig an dem Verbindungsstrang angeordnet ist.
  • Insbesondere mit der bevorzugten Ausführungsform, dass mehrere Anlageelemente über den Umfang des Verbindungsstranges verteilt angeordnet sind, ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass sich die Stellkräfte und Rückzugskräfte quer zur Drehachse des Werkzeuges, also in einer radialen Richtung, weitgehend gegenseitig kompensieren. Dies entlastet die Gesamtanordnung.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die Übersetzungseinrichtung einen Hebelmechanismus aufweist. Durch eine entsprechende Anordnung mit einander gelenkig verbundener Hebel können so mit relativ geringen Stellkräften die erwünschten Stellbewegungen und Anlagekräfte erzeugt werden.
  • Eine weitere besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das mindestens eine Anlageelement einen Rollenkörper aufweist. Der Rollenkörper steht dabei in Kontakt mit der Umgebung, insbesondere einer Bohrlochwandung. Eine Rollenachse des Rollenkörpers ist dabei vorzugsweise tangential zur Bohr- oder Längsachse des Werkzeuges gerichtet, so dass bei Bewegen der Drehmomentstütze in Achsrichtung eine Abrollbewegung erfolgt, jedoch zum Erreichen der Funktion einer Drehmomentabstützung in Umfangsrichtung eine gute Abstützung erreicht wird.
  • Eine effektive Betätigung der ausstellbaren Anlageelemente ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, dass die erste Verbindungseinrichtung und/oder die zweite Verbindungseinrichtung als eine axial bewegbare Drehverbindung ausgebildet ist. So kann die Drehverbindung in bekannter Weise durch eine Mehrkantverbindung, insbesondere eine Vierkantverbindung erreicht werden. Eine axiale Sicherung kann durch einen quer zur Längs- oder Bohrachse gerichteten Bolzen erreicht werden, welcher jedoch durch ein Langloch durchragt. Das Langloch erstreckt sich dabei in Längs- oder Bohrrichtung. Dies ermöglicht eine axiale Relativbewegung zwischen dem Verbindungsstrang und dem Werkzeug bzw. der Antriebseinrichtung.
  • Die vorgesehene Drehdurchführung ist in grundsätzlich bekannter Weise mit einem Stator und einem Rotor ausgebildet. Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass der Stator für ein Fluid mindestens einen ersten Leitungsanschluss aufweist, welcher gegenüber einer Umgebung, etwa umgebenden Boden, still steht, und dass der Rotor mindestens einen zweiten Leitungsanschluss aufweist, welcher gegenüber dem Werkzeug still steht. Der Leitungsanschluss des Stators kann in herkömmlicher Weise ein üblicher Schlauch- oder Rohranschluss für eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Der Stator weist in der Regel an seiner Innenseite einen ringförmigen Kanal auf, welcher mit einem entsprechenden Kanal oder entsprechenden Öffnungen am Rotor korrespondiert. Durch die Anordnung entsprechender Dichtungen kann so eine Fluidübertragung von einem stillstehenden auf ein rotierendes Bauteil erfolgen.
  • Dabei ist es vorzugsweise nach der Erfindung vorgesehen, dass der Verbindungsstrang zur Fluidleitung als Hohlwelle ausgebildet ist. Durch eine oder mehrere entsprechende Radialbohrungen im rohrförmigen Verbindungsstrang kann so ein Leitungsanschluss von und zum Rotor hergestellt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung;
    Fig. 2
    eine schematische Teilquerschnittsanordnung der Anschlusseinrichtung von Fig. 1; und
    Fig. 3
    eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrich- tung mit Bohrwerkzeug.
  • Gemäß den Figuren 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung 10 dargestellt, welche entlang einer Längs- oder Bohrachse 16 einen rohrförmigen Verbindungsstrang 12 aufweist. Im mittleren Bereich des Verbindungsstranges 12 ist eine ringförmige Drehdurchführung 20, welche auch als Spülkopf bezeichnet wird, sowie eine Drehmomentstütze 40 entlang des Umfanges des Verbindungsstranges 12 angeordnet.
  • An seiner Oberseite weist der Verbindungsstrang 12 eine erste Verbindungseinrichtung 14 auf, welche ein Vierkantloch 17 zur Verbindung mit einem hier nicht dargestellten Bohrgestänge umfasst. Über entsprechend quer gerichtete Querbohrungen 13 kann eine axiale Sicherung und Verbindung mit dem Bohrgestänge über Haltebolzen erfolgen. Am unteren Ende des Verbindungsstranges 12 ist ein entsprechend korrespondierender Vierkantstutzen 18 angeordnet, welcher zur Axialsicherung ein Langloch 19 aufweist. Das Langloch 19 ist längs der Längs- oder Bohrachse 16 gerichtet, um einen Querbolzen axial verschiebbar aufzunehmen. Auf diese Weise ist die zweite Verbindungseinrichtung 15 als eine Drehverbindung ausgebildet, welche eine Verbindung mit einer axialen Bewegbarkeit zu einem Bohrwerkzeug ermöglicht.
  • Die Drehdurchführung 20 ermöglicht in grundsätzlich bekannter Weise eine Fluidverbindung von relativ zur Umgebung feststehenden Fluidleitungen, welche über einen ersten Leitungsanschluss 26 an einem ringförmigen Stator 24 angeschlossen werden. Der hülsenförmige Stator 24 weist einen mittigen Ringkanal 27 auf, welcher zu beiden axial gerichteten Seiten über je einen Dichtungsring 25 und nach innen gegenüber einen relativ dazu drehenden, hülsenförmigen Rotor 24 abgedichtet ist. Auf axialer Höhe des Ringkanales 27 weist der Rotor 22 eine Vielzahl von quer gerichteten Radialbohrungen auf, welche einen zweiten Leitungsanschluss 28 zum Innenraum des als Hohlwelle ausgebildeten Verbindungsstranges 12 bildet. Der Innenraum des höhlen Verbindungsstranges 12 ist nach oben über ein Verschlusselement 29 abgedichtet, so dass der Innenraum des hohlen Verbindungsstranges 12 als Fluidleitung nach unten zu einem Bohrwerkzeug dienen kann. Eine drehende Lagerung des Stators 24 gegenüber dem fest mit dem Verbindungsstrang 12 gekoppelten Rotor 22 erfolgt in grundsätzlich bekannter Weise über Drehlager 23.
  • Die Drehmomentstütze 40 weist zur Abstützung des Stators 24 gegenüber einer nicht dargestellten Bohrlochwandung mehrere plattenförmige Anlageelemente 42 auf, an deren Innenseite jeweils ein Rollenkörper 43 drehbar um eine Rollenachse 41 gelagert ist. Die Rollenachse 41 ist tangential zur Längs- oder Bohrachse 16 gerichtet, so dass eine Abrollbewegung der Drehmomentstütze 40 in Richtung der Längs- oder Bohrachse 16 erfolgen kann. Hierzu ragen die Rollenkörper 43 teilweise durch eine Öffnung in den plattenförmigen Anlageelementen 42 hindurch.
  • Die Anlageelemente 42 sind mittels oberer Hebel 46 in einer radialen Richtung ausstellbar an einem Stützring 47 gelagert. Die oberen Hebel 46 sind weiterhin gelenkig mit einem oberen Ende von unteren Hebeln 45 verbunden, welche sich wiederum auf einem ringförmigen Stellglied 30 abstützen und mit diesem jeweils gelenkig verbunden sind.
  • Über eine Spanneinrichtung 34, welche an jedem der unteren Hebeln 45 je zwei Druckfedern aufweist, wird das jeweilige Anlageelement 42 in einer Rückzugsstellung gehalten, welche in Fig. 1 dargestellt ist. Wird das Stellglied 30 axial nach oben bewegt, so werden die Anlageelemente 42 mit den Rollenkörpern 43 radial nach außen gefahren, um zum Bilden einer Drehmomentabstützung in Kontakt mit einer Bohrlochwandung zu gelangen. Bei diesem radialen Ausstellvorgang in eine Ausstellposition werden die Druckfedern der Spanneinrichtung 34 gespannt. Die Axialbewegung des Stellgliedes 30 wird dabei durch ein axiales Andrücken des Verbindungsstranges 12 nach unten an ein Bohrwerkzeug bewirkt. Dieses Andrücken ergibt sich in einem Bohrbetrieb automatisch. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass im Bohrbetrieb zuverlässig die Drehmomentstütze 40 in Betrieb gesetzt wird. Hierdurch werden die Anlageelemente 42 von einer Rückzugsosition, bei der die Anlageelemente 42 an Anschlägen 48 anliegen, radial nach außen in eine Anstellposition gefahren und in Kontakt mit der Bohrlochwandung gebracht.
  • Bei Beendigung des Bohrbetriebes und einem axialen Anheben des Verbindungsstranges 12 mit dem Bohrwerkzeug wird die Axialkraft gelöst und das ringförmige Stellglied 30 wird durch die Spanneinrichtung 34 zurück in die untere Ausgangsstellung gedrückt. Hierdurch gelangen die Anlageelemente 42 wieder zurück in die Rückzugsstellung gemäß Fig. 1.
  • In Fig. 3 ist eine stark schematisierte Anordnung der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung 10 an einem Bohrwerkzeug 50 gezeigt, welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein zylindrisches Kernbohrrohr ist. An der oberen ersten Verbindungseinrichtung 14 kann in bekannter Weise ein Kellygestänge oder ein anderes Bohrgestänge 11 angeschlossen werden. Dieses kann in bekannter Weise mit weiteren Stütz- oder Bohrelementen versehen sein. In bevorzugter Weise kann an dem Bohrgestänge 11 in einem oberen Bereich eine Schlauchaufrolleinrichtung 36 vorgesehen werden, welche bei einer Verlängerung des Bohrgestänges 11 eine entsprechende Verlängerung der Fluidleitungen ermöglicht. Das Bohrgestänge 11 kann in bekannter Weise mit einem Bohrantrieb gekoppelt werden, um das Bohrwerkzeug 50 drehend anzutreiben.

Claims (11)

  1. Anschlussvorrichtung zum Bilden einer Fluidzuführung an ein drehendes Erdbohrwerkzeug (50) zum Bohren eines Bohrloches, mit einer Drehdurchführung (20), welche einen Rotor (22), der mit dem drehend antreibbaren Werkzeug (50) verbindbar ist, und einen Stator (24) aufweist, wobei der Rotor (22) relativ zu dem Stator (24) drehend gelagert ist, und mit einer Drehmomentstütze (40), welche drehfest mit dem Stator (24) verbunden ist und mindestens ein Anlageelement (42) aufweist, welches zur Drehmomentabstützung an eine Bohrlochwandung anlegbar ist,
    wobei das mindestens eine Anlageelement (42) zwischen einer Rückzugsposition, in welcher keine Drehmomentabstützung gegeben ist und einer Ausstellposition verfahrbar ist, in welcher das Anlageelement (42) zur Drehmomentabstützung gegenüber der Rückzugsposition ausgefahren ist, dadurch gekennzeichnet,
    dass ein axial verfahrbares Stellglied (30) vorgesehen ist, und
    dass eine Übersetzungseinrichtung vorgesehen ist, durch welche eine axiale Bewegung des Stellgliedes (30) in eine radiale Verfahrbewegung des mindestens einen Anlageelement (42) umsetzbar ist.
  2. Anschlussvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Verbindungsstrang (12) vorgesehen ist, welcher einerseits eine erste Verbindungseinrichtung (14) zu einer Antriebseinrichtung und andererseits eine zweit Verbindungseinrichtung (15) zu dem Werkzeug aufweist und
    dass die Drehmomentstütze (40) entlang des Umfangs des Verbindungsstranges (12) angeordnet ist.
  3. Anschlussvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Stellglied (30) durch eine Relativbewegung des Verbindungsstranges (12) gegenüber dem Werkzeug (50) und/oder der Antriebseinrichtung bewegbar ist.
  4. Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Spanneinrichtung (34) vorgesehen ist, durch welche das mindestens eine Anlageelement (42) in der Rückzugsstellung haltbar ist.
  5. Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Stellglied (30) ringförmig an dem Verbindungsstrang (12) angeordnet ist.
  6. Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Anlageelemente (42) über den Umfang des Verbindungsstranges (12) verteilt angeordnet sind.
  7. Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Übersetzungseinrichtung (44) einen Hebelmechanismus aufweist.
  8. Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Anlageelement (42) einen Rollenkörper (43) aufweist.
  9. Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Verbindungseinrichtung (14) und/oder die zweite Verbindungseinrichtung (15) als eine axial bewegbare Drehverbindung ausgebildet ist/sind.
  10. Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Stator (24) für ein Fluid mindestens einen ersten Leitungsanschluss (26) aufweist, welcher gegenüber einer Umgebung still steht, und
    dass der Rotor (22) mindestens einen zweiten Leitungsanschluss (28) aufweist, welcher gegenüber dem Werkzeug (50) still steht.
  11. Anschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Verbindungsstrang (12) zur Fluidleitung als Hohlwelle ausgebildet ist.
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