EP2738346B1 - Electrical connecting device for wired drill pipes - Google Patents

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EP2738346B1
EP2738346B1 EP20120194531 EP12194531A EP2738346B1 EP 2738346 B1 EP2738346 B1 EP 2738346B1 EP 20120194531 EP20120194531 EP 20120194531 EP 12194531 A EP12194531 A EP 12194531A EP 2738346 B1 EP2738346 B1 EP 2738346B1
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EP
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Grant
Patent type
Prior art keywords
collet
drill pipe
characterized
tripping sub
electrical
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Active
Application number
EP20120194531
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP2738346A1 (en )
Inventor
Bouchra Lamik-Thonhauser
Anton KOTOV
Alexander FINE
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think and vision GmbH
Original Assignee
THINK AND VISION GmbH
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Publication date
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods ; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/028Electrical or electro-magnetic connections

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von zumindest einer elektrischen Daten- und/oder Versorgungsleitung mit elektrischen Anschlüssen eines verdrahteten Bohrrohrs, wenn sich das Bohrrohr nicht im aktiven Bohrbetrieb befindet. The invention relates to a device for connecting at least one electrical data and / or supply line with electrical terminals of a wired drill pipe when the drill pipe is not located in the active drilling operation.
  • Derzeit werden an vielen Bohranlagen einfache Stahlrohre miteinander verschraubt. Currently, steel radiators are bolted together at many drilling rigs. Auf diese Weise entsteht ein meist mehrere Kilometer langes Bohrgestänge, an dessen Ende ein Bohrmeißel befestigt ist. In this way, usually several kilometers long drill pipe, at the end of a drill bit is attached is formed. Im Inneren der Rohre befindet sich eine Spülflüssigkeit (Mud), die vielerlei Funktionen während des Bohrvorgangs erfüllt. Inside the pipes is a rinsing fluid (mud) that fulfills many functions during drilling. Eine dieser Funktionen kann die Übertragung von Daten mittels Druckpulsen sein. One of these functions may be the transmission of data by means of pressure pulses. Da diese Kommunikation aber sehr langsam ist (die Übertragungsrate liegt typischerweise bei 10 Baud), wurden in der Bohrindustrie verstärkte Anstrengungen unternommen, um während des Bohrbetriebs Bohrlochinformation mit höheren Datenübertragungsraten gewinnen zu können. But since this communication is very slow (the transmission rate is typically 10 baud), increased efforts have been made to win during the drilling borehole information at higher data transmission rates in the drilling industry. Aus dem Dokument From document US 6,670,880 US 6,670,880 ist beispielsweise ein Bohrlochübertragungssystem bekannt, das Daten durch eine Vielzahl von Bohrkomponenten eines Bohrstrangs hindurch überträgt. For example, a well known transmission system, which transmits data through a plurality of drilling components of a drill string therethrough. Jede Bohrkomponente ist an ihren beiden Enden mit Enden von anschließenden Bohrkomponenten verbunden. Each Bohrkomponente is connected at both its ends to ends of subsequent drilling components. Ein Koaxialkabel innerhalb einer jeden Bohrkomponente erstreckt sich von Ende zu Ende der Bohrkomponente und wird beim Verbinden der Bohrkomponenten mit den Koaxialkabeln der benachbarten Bohrkomponenten verbunden. A coaxial cable within each Bohrkomponente extends from end to end of Bohrkomponente and is connected upon connection of the drilling components with the coaxial cables of the adjacent drilling components. Während des Bohrens erlaubt ein Drehverbinder die Kommunikation zwischen dem Bohrlochübertragungssystem und an der Oberfläche positionierten Instrumenten. During drilling, a rotary connector allows communication between the wellbore and transmission system positioned on the surface instruments. Es werden auch andere Übertragungsmechanismen verwendet, zB Sonar oder elektrische Ströme über das Erdreich, etc.. Am effizientesten haben sich aber Lösungen erwiesen, die auf einer Verkabelung des Bohrgestänges basieren (elektrische Kabel oder Lichtleiter). It possible to use other transmission mechanisms, such as sonar or electrical currents through the ground, etc .. The most efficient but have proven solutions based on a wiring of the drill pipe (electrical or optical cable).
  • Mittlerweile ist die Erfassung von Daten aus dem Bohrloch während des Bohrvorgangs ein wesentliches Element bei modernen Erdöl-, Erdgas- oder Geothermiebohrungen geworden. Meanwhile, the acquisition of data from the wellbore during the drilling operation has become an essential element in modern oil, gas or geothermal drilling. Diese Art von Datenerfassung wird im Fachjargon als Measurement While Drilling (MWD) oder Logging While Drilling (LWD) bezeichnet. This type of data collection is known in technical jargon as Measurement While Drilling (MWD) or logging while drilling (LWD). Die Datenerfassung ist aber auch für die Konstruktion des Bohrlochs und die anschließende Förderung von Erdöl, Gas oder Warmwasser wichtig. However, the data acquisition is also important for the design of the well and the subsequent production of oil, gas or hot water. Nur durch die Erfassung der jeweiligen relevanten Messgrößen kann eine Bohrung sicher, effizient und ökonomisch betrieben werden. Only by capturing the respective relevant variables a hole can be safely operated efficiently and economically. Je mehr Daten von Untertag zur Verfügung stehen, umso effizienter und sicherer kann der Bohrbetrieb gestaltet werden. The more data from Untertag available, the more efficient and safer drilling operations can be designed. Die Bohrindustrie fordert daher immer dringender eine Übertragung von Daten mit hohen Datenraten (zB 200 kBaud) aus mehreren Kilometern Tiefe. therefore, the drilling industry and more urgent calls a transfer of data at high data rates (for example, 200 kbps) of several kilometers deep. Diese Forderung resultiert in erhöhten Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Untertagmesseinheiten, die wiederum zu einem Anstieg des Stromverbrauchs der Untertagmesseinheiten führt. This requirement results in increased demands on the performance of Untertagmesseinheiten, which in turn leads to an increase in power consumption of Untertagmesseinheiten. Um diesem erhöhten Stromverbrauch Rechnung zu tragen, sollen die Untertagmesseinheiten auch von der Oberfläche aus mit elektrischer Energie (zB mit 200 W) versorgt werden. To this increased power consumption into account, the Untertagmesseinheiten are to be supplied from the surface with electrical energy (eg 200 W).
  • Aus dem Dokument From document WO 2010/141969 A2 WO 2010/141969 A2 ist eine Vorrichtung zum Verbinden von elektrischen Leitungen an miteinander verschraubbaren, im wesentlichen rohrförmigen Verbindungselementen von Gestängerohren bekannt, bei der an einem ersten Verbindungselement ein erstes elektrisches Kontaktelement fest angeordnet ist und an einem zweiten Verbindungselement ein zweites elektrisches Kontaktelement in Drehrichtung des Verbindungselementes verschiebbar angeordnet ist. is screwed together, the substantially tubular connecting elements of drill pipes is known in which, at a first connection element comprises a first electrical contact member is fixed and a second electrical contact element is arranged slidably in the direction of rotation of the connecting element at a second connecting element is a device for connecting electric wires to. Mit dieser Vorrichtung konnte das Problem der elektrischen Verbindung zwischen den Rohren des Bohrgestänges gelöst werden. With this apparatus, the problem of the electrical connection between the pipes of the drill string could be solved. Die elektrische Verbindung hat sich als zuverlässig, einfach und robust bei der mechanischen Verbindung der Rohre (drehende Bewegung) erwiesen und erlaubt die Übertragung von elektrischem Strom und/oder Daten auch bei den im Bohrloch herrschenden rauen Bedingungen, wie hohe Verschmutzung, Vorhandensein von Flüssigkeiten aller Art, hohe Temperaturen und mechanische Erschütterungen. The electrical connection has proven to be reliable, simple and robust in mechanical connection of the tubes (rotating movement) and allows the transmission of electrical power and / or data even when the pressure prevailing in the borehole harsh conditions such as high pollution, presence of fluids of all type, high temperatures and mechanical vibration. Mit einem solcherart aufgebauten Bohrgestänge ist es möglich, zB mithilfe von am Top-Drive angeordneten Schleifringensembles, die als Drehverbinder fungieren, während des Bohrvorgangs elektrischen Strom zu Untertagmesseinheiten einzuspeisen und von diesen Untertagmesseinheiten generierte Daten auszulesen und auszuwerten. With a built in such a drill pipe, it is possible, for example by using arranged on the top drive slip ring ensembles that act as rotary connector to feed during the drilling electricity to Untertagmesseinheiten and read generated by these Untertagmesseinheiten and analyze data.
  • Insbesondere für die Erhöhung der Sicherheit des Bohrlochs ist es jedoch auch erforderlich, Energieversorgung für Untertagmesseinheiten bereitzustellen und Daten auszulesen, wenn kein Bohrvorgang durchgeführt wird, sondern das Bohrgestänge ausgebaut (Trip-out) oder durch Zusammensetzen von Rohren eingebaut (Trip-in) wird. but in particular for increasing the safety of the well, it is also necessary to provide power supply for Untertagmesseinheiten and read data when no drilling is performed, but the drill expanded (Trip-out) or built by assembling tubes (Trip-in) is. Gerade in dieser Phase ist es von höchster Wichtigkeit zu wissen, ob sich im Bohrloch sicherheitsrelevante Veränderungen ergeben, wie zB Druckveränderungen, Reibung, Gasblasenbildung, etc.. Especially in this phase it is of paramount importance to know whether there are security-related changes in well, such as changes in pressure, friction, formation of gas bubbles, etc ..
  • Aus dem Dokument From document EP 2 273 058 A2 EP 2273058 A2 sind mit dem Bohrgestänge verbindbare Apparate zur Kommunikation mit einem verdrahteten Bohrrohr während der Tripping-Operation bekannt, die sogenannte Sub-Kopplerköpfe umfassen. are known to comprise so-called sub-coupler heads to the drill string connectable apparatus for communication with a wired drill pipe during the stripping operation. Ein erster Typ des Sub-Kopplerkopfs weist eine gewindelose Oberfläche auf, die beim Einbau in ein verdrahtetes Bohrrohr durch Reib- oder Presspassung eine Rückhaltekraft gegen einen Gewindeabschnitt des Bohrrohrs ausübt. A first type of sub-coupler head has an unthreaded surface which exerts when installed in a wired drill pipe by friction or press-fitting a retaining force against a threaded portion of the drill pipe. Die Reib- oder Presspassung wird durch Spreizen des Sub-Kopplerkopfs erzielt. The friction or interference fit is achieved by spreading the sub-coupler head. Ein Kommunikationselement ist in den Sub-Kopplerkopf eingebettet, um mit einem Rohr-Kommunikationselement kommunikativ zu koppeln, wenn der Sub-Kopplerkopf innerhalb des Aufnahmeendes des verdrahteten Bohrrohrs positioniert ist. A communication element is embedded in the sub-coupler head to couple communicatively coupled to a pipe communication member when the sub-coupler head is positioned within the receiving end of the wired drill pipe. Als Kommunikationselemente werden unter anderem induktive Koppler und Direktverbindungskoppler angeführt. As communication elements, among others, inductive couplers and Direktverbindungskoppler be cited. Als Beispiele für die kommunikative Kopplung werden eine Drahtverbindung, Mud-Puls Telemetrie, elektronische Telemetrie, oder akustische Telemetrie angeführt. As examples of the communicative coupling a wire connection, mud pulse telemetry, electronic telemetry, acoustic telemetry, or may be cited. Das Material des Sub-Kopplerkopfs ist elastisch bzw. deformierbar und weich in Bezug auf das Material des Bohrrohrs, damit das Gewinde des Bohrrohrs nicht beschädigt wird. The material of the sub-coupler head is elastically deformable and soft relative to the material of the drill pipe, so that the thread of the drill pipe is not damaged. In einer alternativen Ausführungsform des Sub-Kopplerkopfs weist seine Oberfläche ein Teilgewinde auf. In an alternative embodiment, the sub-coupler head has its surface at a partial thread. Der Kommunikationsapparat dient nur zur Signalübertragung, nicht aber zur Versorgung von Untertagmesseinheiten mit elektrischer Energie. The communication apparatus is only used for signal transmission, but not for the supply of Untertagmesseinheiten with electrical energy.
  • Das Dokument The document US 7,198,118 US 7,198,118 offenbart einen Kommunikationsadapter zur lösbaren Verbindung mit einer Bohrkomponente außerhalb des aktiven Bohrbetriebs, mit einem Datenübertragungskoppler zur Datenkommunikation mit einem in der Bohrkomponente integrierten Übertragungssystem, einem mechanischen Koppler zur lösbaren Befestigung des Adapters an der Bohrkomponente und einem integralen Dateninterface umfassend einen Bildschirm, eine Messlehre, einen Lautsprecher oder ein Licht. discloses a communication adapter for releasable connection to a Bohrkomponente outside the active drilling operation, with a Datenübertragungskoppler for data communication with an integrated in the Bohrkomponente transmission system, a mechanical coupler for releasably securing the adapter to the Bohrkomponente and an integral data interface comprising a screen, a gauge, a speaker or a light. Der mechanische Koppler umfasst ein Gewinde, oder Magneten, oder Verriegelungsmechanismen, wie zB elastische Clips, oder Klemmen. The mechanical coupler comprises a thread, or magnets, or locking mechanisms, such as elastic clips or clamps. In einer Ausführungsform umfasst der mechanische Koppler Nocken, die um eine Schwenkachse in den Eingriff mit einem Innengewinde der Bohrkomponente schwenkbar sind. In one embodiment, the mechanical coupler cams which are pivotable about a pivot axis into engagement with an internal thread of Bohrkomponente comprises. Der Kommunikationsadapter dient nur zur Signalübertragung, nicht aber zur Versorgung von Untertagmesseinheiten mit elektrischer Energie. The communication adapter is only used for signal transmission, but not for the supply of Untertagmesseinheiten with electrical energy.
  • Die Absicht Energie, Daten und/oder Steuersignale während des Trip-in bzw. Trip-out Betriebs des Bohrlochs in das Bohrgestänge einzuspeisen bzw. daraus auszuspeisen, stößt vor allem auf folgende Schwierigkeiten: The intent of energy, data and / or control signals during the trip in and trip-out feed operation of the well into the drill pipe or auszuspeisen fact comes mainly on the following problems:
    • Das Bohrgestänge ist nicht regulär am Schleifringensemble angeschraubt, das daher nicht zur elektrischen Versorgung und Kommunikation verwendet werden kann. The drill string is not screwed on regular slip ring ensemble, which therefore can not be used for the electrical supply and communication.
    • Elektrische Energieversorgungseinheiten, Datenverarbeitungsgeräte und Steuerungen befinden sich aus Sicherheitsgründen außerhalb des Bohrturms in einem Schaltschrank und müssen über Energieversorgungs-, Status- und Steuerleitungen mit dem Bohrgestänge verbunden werden. Electric power supply units, data processing equipment and control systems are for security reasons outside the drilling rig in a control cabinet and must be connected via power supply, status and control lines to the pipe string.
    • Die Energieversorgungs-, Status- und Steuerleitungen müssen über eine elektromechanische Einheit mit dem Bohrgestänge in Verbindung gebracht werden, die unter den rauen Betriebsbedingungen und unter Einhaltung von Sicherheitsvorschriften wie jenen für die Explosionsschutzzone 1 höchst zuverlässig funktioniert und für das Bedienungspersonal dennoch einfach handhabbar ist, wobei halbautomatisches oder manuelles Verbinden und Trennen möglich sein soll. The utilities, status and control lines must be linked via an electromechanical unit with the drill rod that works very reliably in the harsh operating conditions and in compliance with safety regulations such as those for explosion protection zone 1 and for the operating personnel is nevertheless easy to handle, with semi-automatic or manual connection and disconnection to be possible.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für die oben diskutierten Probleme bei der Einspeisung und Ausspeisung von elektrischer Energie, Daten und/oder Steuersignalen während des Trip-in bzw. Trip-out Betriebs des Bohrlochs in das Bohrgestänge bereitzustellen. The object of the present invention is of providing a solution to the problems discussed above at the feed and offtake of electrical energy, data and / or control signals during the trip or trip-out operation in the borehole into the drill string.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Verbinden von zumindest einer elektrischen Daten- und/oder Versorgungsleitung mit elektrischen Anschlüssen eines verdrahteten Bohrrohrs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a device for connecting at least one electrical data and / or supply line with electrical terminals of a wired drill pipe having the features of claim 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt. Advantageous embodiments of the invention, the description and the drawings are set out in the dependent claims.
  • Durch die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung kann zumindest eine elektrische Daten- und/oder Versorgungsleitung mit elektrischen Anschlüssen eines verdrahteten Bohrrohrs verbunden werden, wenn sich das Bohrrohr nicht im aktiven Bohrbetrieb befindet. The inventive connecting device at least one electrical data and / or supply line may be connected with electrical terminals of a wired drill pipe when the drill pipe is not located in the active drilling operation. Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung umfasst: elektrische Anschlüsse, die mit der zumindest einen elektrischen Daten- und/oder Versorgungsleitung galvanisch verbunden und mit den elektrischen Anschlüssen des Bohrrohrs in Kontakt bringbar sind; The connecting device according to the invention comprises electrical terminals to the electrical connections of the drill pipe can be brought at least one electrical data and / or supply line and electrically connected to the contact; ein in ein Aufnahmeende des Bohrrohrs axial einführbares und herausziehbares Axialführungselement; an axially insertable into a receiving end of the drill pipe and pull-out Axialführungselement; und zumindest ein Axialverriegelungselement. and at least one Axialverriegelungselement. Das Axialführungselement und das Axialverriegelungselement sind relativ zueinander zwischen einer Axialverriegelungsstellung und einer Freigabestellung axial verlagerbar, wobei in der Axialverriegelungsstellung das Axialverriegelungselement zum Ineinandergreifen mit dem Bohrrohr konfiguriert ist, und wobei in der Freigabestellung der Eingriff des Axialverriegelungselements in das Bohrrohr gelöst ist. The Axialführungselement and Axialverriegelungselement are axially displaceable relative to one another between a Axialverriegelungsstellung and a release position, wherein in the Axialverriegelungsstellung the Axialverriegelungselement is configured for engagement with the drill pipe, and wherein dissolved in the release position, the engagement of the Axialverriegelungselements in the drill pipe.
  • Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung eignet sich besonders gut zur Verbindung mit den in der oben erwähnten Patentanmeldung The connecting device according to the invention is particularly suitable for connection to the above mentioned in the patent application WO 2010/141969 A2 WO 2010/141969 A2 beschriebenen Verbindungselementen von verdrahteten Bohrrohren, wogegen die Anpassung an Standard-Gewinde von Standard- Bohrrohren kein Ziel der Erfindung ist. Connecting elements of wired drill pipes, whereas the adaptation to standard thread of standard drill pipe is not an objective of the invention described.
  • Eine schnell und sicher herstellbare Verriegelung zwischen der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung und dem Bohrrohr lässt sich erzielen, wenn das Axialverriegelungselement radial beweglich ist, vorzugsweise elastisch radial beweglich ist. A fast and secure locking can be produced between the connecting device according to the invention and the drill pipe can be achieved if the Axialverriegelungselement is radially movable, preferably elastically movable radially.
  • Wenn beim erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung das Axialverriegelungselement in der Freigabestellung radial einziehbar ist, lässt sich die Verbindungsvorrichtung besonders einfach aus dem Bohrrohr herausführen. If the Axialverriegelungselement radially retractable in the inventive connection device in the release position, the connecting device is particularly easy to lead out of the drill pipe. In einer bevorzugten Konstruktion der Erfindung weist das Axialführungselement zumindest eine Vertiefung, vorzugsweise zumindest eine Umfangsnut, auf, in die in der Freigabestellung das Axialverriegelungselement radial einziehbar ist. In a preferred construction of the invention, the Axialführungselement at least one recess, preferably at least one circumferential groove, into which in the release position the Axialverriegelungselement is radially retractable. Eine besonders sichere Handhabung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung lässt sich erzielen, wenn das Axialführungselement zwei axial versetzte Vertiefungen, vorzugsweise Umfangsnuten, aufweist, die zwei unterschiedliche Freigabestellungen definieren. A particularly safe handling of the connecting device according to the invention can be achieved when the Axialführungselement two axially offset recesses, preferably peripheral grooves which define two different release positions. Dabei wird eine erste Freigabestellung durch relative axiale Verlagerung des Axialführungselements zum Axialverriegelungselement in eine erste Richtung eingenommen, und eine zweite Freigabestellung durch relative axiale Verlagerung des Axialführungselements zum Axialverriegelungselement in die Gegenrichtung eingenommen. A first release position occupied by relative axial displacement of the Axialführungselements to Axialverriegelungselement in a first direction, and a second release position occupied by relative axial displacement of the Axialführungselements to Axialverriegelungselement in the opposite direction. Hohe mechanische Stabilität der Verbindung zwischen der Verbindungsvorrichtung und dem verdrahteten Bohrrohr und Schutz gegen Lösen der Verbindung bei Auftreten von Zugkräften erreicht man, wenn in der Axialverriegelungsstellung ein Abschnitt des Axialführungselements ein Widerlager gegen radiales Einziehen des Axialverriegelungselements bildet. High mechanical stability of the connection between the connecting device and the wired drill pipe and protection against release of the connection in the event of tensile forces is achieved when a portion of the Axialführungselements forms an abutment against radial retraction of the Axialverriegelungselements in the Axialverriegelungsstellung.
  • Gute Handhabbarkeit der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung wird erzielt, wenn das Axialverriegelungselement Vorsprünge aufweist, die konfiguriert sind, um in der Axialverriegelungsstellung in Vertiefungen des Bohrrohrs einzugreifen, oder wenn das Axialverriegelungselement Vertiefungen aufweist, die konfiguriert sind, um in der Axialverriegelungsstellung in Vorsprünge des Bohrrohrs einzugreifen. Good handling of the connecting device according to the invention is obtained when the Axialverriegelungselement has projections which are configured to engage the Axialverriegelungsstellung in recesses of the drill pipe, or if the Axialverriegelungselement has depressions that are configured to engage in the Axialverriegelungsstellung in projections of the drill pipe.
  • Bei einer platzsparenden und mechanisch hochverlässlichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ist das Axialverriegelungselement als Klemmhülse ausgebildet, die das Axialführungselement umgibt. In a space-saving and highly reliable mechanical embodiment of the connecting device according to the invention the Axialverriegelungselement is designed as a clamping sleeve which surrounds the Axialführungselement.
  • Um unabsichtliches Lösen der Verbindung mit dem Bohrrohr zu verhindern, kann die Verbindungsvorrichtung, vorzugsweise mittels Federn, in die Axialverriegelungsstellung vorgespannt sein. To inadvertent release of the connection to the drill pipe to prevent the connection device can, preferably by means of springs, be biased to the Axialverriegelungsstellung.
  • Für eine besonders hohe Verlässlichkeit und schnelle Herstellung der elektrischen Verbindung ist in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ein drehbarer Außenkörper vorgesehen, in dem die elektrischen Anschlüsse so konfiguriert sind, dass sie durch Drehbewegung des Außenkörpers mit den elektrischen Anschlüssen des Bohrrohrs in Kontakt bringbar sind. For a particularly high degree of reliability and rapid production of the electrical connection in a preferred embodiment of the connecting device according to the invention, a rotatable outer body is provided, in which the electrical connections are configured such that they can be brought by rotary motion of the outer body with the electrical connections of the drill pipe in contact. Das Vorsehen von Drehgriffen erleichtert die Drehung der Verbindungsvorrichtung für das Bedienpersonal. The provision of knobs facilitates rotation of the connecting device for the operating personnel. Das Vorsehen von Axialgriffen vereinfacht allgemein die manuelle Führung der Verbindungsvorrichtung. The provision of Axialgriffen simplified general, the manual guidance of the connecting device. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Außenkörper und das Axialverriegelungselement in Bezug aufeinander axial im Wesentlichen starr, aber drehbar verbunden. In a preferred embodiment of the invention, the outer body and the Axialverriegelungselement with respect to each other are substantially axially rigid but rotatably connected. Dabei kann die Verbindung mittels eines Zwischenelements realisiert sein, das axial starr mit dem Axialverriegelungselement verbunden ist und an seiner Außenfläche ein Außengewinde aufweist, auf das drehbar ein Innengewinde des Außenkörpers geschraubt ist. It can be realized by means of an intermediate element, the compound which is axially rigidly connected to the Axialverriegelungselement and having on its outer surface an external thread on the rotatable internal threads of the outer body is screwed. Das Axialverriegelungselement und/oder das Zwischenelement können durch ein Drehsperrelement gegen Verdrehen in Bezug auf das Axialführungselement gesichert werden. The Axialverriegelungselement and / or the intermediate element can be secured by a rotation lock member against rotation with respect to the Axialführungselement. Alternativ dazu kann das Zwischenelement Drehsperrelemente zum Eingriff in das Bohrrohr aufweisen. Alternatively, for engagement in the drill pipe, the intermediate member rotation locking elements.
  • Für eine automatische oder zumindest halbautomatische Verbindung der Verbindungsvorrichtung mit einem Bohrrohr ist vorgesehen, dass der Außenkörper mittels eines Motors und optional eines Getriebes drehbar ist, wobei die Verbindungsvorrichtung vorzugsweise mit Aktuatoren zur automatischen Zufuhr zum und Wegfuhr vom Bohrrohr ausgestattet ist. For an automatic or at least semi-automatic connection of the connection device with a drill pipe is provided that the outer body by means of a motor and optionally a gear rotatably, wherein the connecting device is preferably provided with actuators for automatically feeding to and drove away from the drill pipe.
  • Aus Sicherheitsgründen wird weiters ein Kontaktdetektorschalter vorgeschlagen, der detektiert, ob die elektrischen Anschlüsse der Verbindungsvorrichtung mit den elektrischen Anschlüssen des Bohrrohrs in Kontakt sind. For safety reasons, a contact detecting switch is proposed furthermore that detects whether the electrical connections of the connection device with the electrical connections of the drill pipe are in contact.
  • Um zu verhindern, dass sich die elektrischen Leitungen zu sehr verwinden und dadurch brechen oder ihre Isolierung beschädigt wird, sieht die Erfindung auch vor, dass die zumindest eine elektrische Leitung mittels einer Drehausgleichsvorrichtung in einem Kabelstrang aus der Verbindungsvorrichtung herausgeführt ist. In order to prevent the electrical leads to very twist and break or their insulation is damaged, the invention also provides that the at least one electric line is led out by means of a rotation balancing device in a harness from the connecting device.
  • Um beispielsweise an gelagerten Bohrrohren Messungen durchzuführen, ist es zweckmäßig, die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung als Handgerät auszubilden, wobei an die zumindest eine elektrische Daten- und/oder Versorgungsleitung zumindest ein Gerät zum Ein- und Ausspeisen von Daten-, Status- und/oder Prüfsignalen und zur Auswertung von ausgespeisten Signalen angeschlossen ist, wobei das Gerät vorzugsweise ein Benutzerinterface aufweist. To carry out, for example on stored drill pipe measurements, it is expedient to design the connection device according to the invention as a handheld device, wherein the at least one electrical data and / or supply line, at least a device for switching in and feed out of data, status and / or test signals and is connected to the evaluation of outflows signals, the apparatus preferably has a user interface.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. The invention will now be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings.
    • Fig. 1 Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Bohranlage mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung. shows a section of a drilling rig with an inventive connecting device.
    • Fig. 2 Fig. 2 zeigt die Verbindung der Verbindungsvorrichtung 2 mit einem Drehverbinderkörper und einem verdrahteten Bohrrohr. showing the connection of the connecting device 2, with a rotary connector body and a wired drill pipe.
    • Fig. 3 Fig. 3 und and Fig. 4 Fig. 4 zeigen eine Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung in perspektivischer Darstellung, jeweils teilweise aufgeschnitten. show an embodiment of the connection device in perspective view, each partly cut open.
    • Fig. 5 Fig. 5 zeigt eine Anordnung aus einem Axialverriegelungselement und einem Zwischenelement in der Verbindungsvorrichtung. shows an arrangement of a Axialverriegelungselement and an intermediate element in the connecting device.
    • Fig. 6 bis Fig. 11 Fig. 6 to Fig. 11 erläutern den Vorgang des Verbindens der Verbindungsvorrichtung mit dem Bohrrohr. explain the process of connecting the connecting device with the drill pipe.
    • Fig. 12 und Fig. 13 Fig. 12 and Fig. 13 erläutern den Vorgang des Lösens der Verbindung der Verbindungsvorrichtung mit dem Bohrrohr. explain the process of releasing the connection of the connecting device to the drill pipe.
    • Fig. 14 Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung mit einem motorischen Antrieb. shows an embodiment of the connection device with a motor drive.
    • Fig. 15 Fig. 15 zeigt eine Ausrüstung der Verbindungsvorrichtung mit Geräten zur automatischen Platzierung. shows an equipment of the connecting device with devices for automatic placement.
  • Fig. 1 Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Bohranlage für Erdöl-, Erdgas- oder Geothermiebohrungen, bei der am verkabelten Bohrstrang angeordnete Messeinheiten über die Verkabelung mit elektrischer Energie und Steuersignalen versorgt werden und von den Messeinheiten über den verkabelten Bohrstrang Daten an Übertag befindliche Steuerungs- und Auswertegeräte geschickt werden. shows a section of a drilling rig for oil, gas or geothermal drilling, are in arranged on the wired drill string measuring units supplied via the wiring with electric power and control signals and control and evaluation devices located from the measuring units via the wired drill string data to Day-time to be sent. Die Datenübertragung findet auch statt, wenn kein Bohrvorgang durchgeführt wird, sondern, wie hier dargestellt, das Bohrgestänge ausgebaut (Trip-out) oder durch Zusammensetzen von Rohren eingebaut (Trip-in) wird. The data transfer also takes place when no drilling is performed, but, as shown here, the drill expanded (Trip-out) or built by assembling tubes (Trip-in) is. In In Fig. 1 Fig. 1 erkennt man einen Greifer 1, der das oberste verkabelte Bohrrohr 6 eines verkabelten Bohrgestänges hält. one recognizes a gripper 1, which holds the topmost wired drill pipe 6 of a wired drill pipe. Das obere Ende, das sogenannte "Box-End", des verkabelten Bohrrohrs 6 ist mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Verbinden von elektrischen Daten- und/oder Versorgungsleitungen, die in einem flexiblen Kabelstrang 18 angeordnet sind, mit elektrischen Anschlüssen des verdrahteten Bohrrohrs 6 verbunden. The upper end, the so-called "box end" of the wired drill pipe 6 is connected with an inventive device 2 for connecting electrical data and / or supply lines are arranged in a flexible harness 18, with electrical terminals of the wired drill pipe 6 , Das verdrahtete Bohrrohr 6 ist vorzugsweise ein Bohrrohr mit einem in The wired drill pipe 6 is preferably a drill pipe with an in WO 2010/141969 A2 WO 2010/141969 A2 beschriebenen Verbindungselement. Connecting element described. Der flexible Kabelstrang 18 mündet in ein Kabelgehäuse 5, das an einem Drehverbinderkörper 3 fixiert ist. The flexible harness 18 terminates in a cable housing 5 which is fixed to a rotary connector body. 3 Vom Kabelgehäuse 5 führen die elektrischen Leitungen in einen verkabelten Montagekörper 4 weiter, von wo aus sie zu entfernt von der Bohranlage befindlichen Steuerungs-, Auswertungs- und Energieversorgungsgeräten weiterlaufen. the electrical lines leading from the cable housing 5 in a wired mounting body 4 on, from where they continue to be remotely located from the rig control, evaluation and power supply devices. Durch diese Anordnung ist es möglich, im Bohrstrang befindliche elektrische Schaltungen zu steuern und mit Energie zu versorgen. By this arrangement, it is possible to control electrical circuits located in the drill string and to be supplied with energy. Während des Bohrbetriebs der Bohranlage wird die Verbindungsvorrichtung 2 in einer Halterung 11 geparkt, so dass sie weder den Bohrbetrieb stört, noch beschädigt werden kann, bei nachfolgenden Tripping-Operationen aber sofort wieder zur Verfügung steht. During drilling of the drilling rig, the connecting device 2 is parked in a holder 11 so that it does not interfere with the drilling operation may damage yet, but is in subsequent stripping operations immediately available. Während des Bohrbetriebs ist der verkabelte Montagekörper 4 direkt mit dem verkabelten Bohrrohr 6 verbunden. During the drilling operation the wired mounting body 4 is connected directly to the wired drill pipe. 6
  • Fig. 2 Fig. 2 zeigt die Verbindung der Verbindungsvorrichtung 2 mit einem Drehverbinderkörper 3 und dem verdrahteten Bohrrohr 6 in Vergrößerung. showing the connection of the connecting device 2, with a rotary connector body 3 and the wired drill pipe 6 in enlargement. Der Drehverbinderkörper 3 ist mittels Schrauben 21 auf einer geteilten Buchse 13 montiert, die am verkabelten Montagekörper 4 mittels Rohrschellen 12 festgehalten wird. The rotary connector body 3 is mounted by screws 21 on a split jack 13, which is held on the mounting body 4 by means of wired pipe clamps 12th Ein elektrisches Kabel 16 ist für die Verbindung des Drehverbinderkörpers 3 mit dem verdrahteten Bohrstrang während des Bohrbetriebs zwischen der geteilten Buchse 6 hindurchgeführt. An electrical cable 16 is passed for connecting the rotary connector body 3 with the wired drill string during the drilling operation between the split jack. 6 Oberhalb des elektrischen Drehverbinderkörpers 3 ist eine Kabelgehäuselagerung 9 drehbar auf der geteilten Buchse 13 montiert. Above the rotating electric connector body 3, a cable housing support 9 is rotatably mounted on the split jack. 13 Ein Synchronisierungselement 14 verbindet die Kabelgehäuselagerung 9 und den Drehverbinderkörper 3 drehfest in Bezug aufeinander, so dass sie sich nur gemeinsam relativ zum verkabelten Montagekörper 4 drehen können. A synchronization element 14 connects the cable housing support 9 and the rotary connector body 3 rotatably relative to each other so that they can only rotate relative to the mounting body 4 cabled together. Von der Kabelgehäuselagerung 9 erstreckt sich ein stabförmiger Halter 10 radial nach außen. From the cable storage housing 9, a rod-shaped retainer 10 extends radially outwardly. Am Halter 10 sind die Halterung 11 für die Verbindungsvorrichtung 2 und das Kabelgehäuse 5 fixiert. On the holder 10, the holder 11 for the connection device 2 and the cable housing 5 are fixed. Eine elektrische Eingangsleitung 23 und eine elektrische Ausgangsleitung 17 führen über ein nicht dargestelltes Schleifringensemble im Inneren des Drehverbinderkörpers 3 aus dem Drehverbinderkörper 3 heraus in das Kabelgehäuse 5 hinein und von dort in den flexiblen Kabelstrang 18, der mittels Steckverbinder 15 an das Kabelgehäuse 5 angeschlossen ist. An electrical input lead 23 and an electrical output line 17 leading via an unillustrated slip ring ensemble inside the rotary connector body 3 of the rotary connector body 3 out into the cable housing 5 into and from there into the flexible wire harness 18, which is connected to the cable housing 5 by means of connectors 15 °. Die elektrische Eingangsleitung 23 und die elektrische Ausgangsleitung 17 stehen während der Umbauarbeiten (Tripping-Operationen) über die Verbindungsvorrichtung 2 mit dem verdrahteten Bohrrohr 6 in galvanischer Verbindung. The electrical input line 23 and the electrical output line 17 are provided during construction work (Tripping operations) via the connecting device 2 to the wired drill pipe 6 in galvanic connection. Während der Umbauarbeiten ist das Ende des verkabelten Montagekörpers 4 mit einer Schutzkappe 26 geschützt. During construction work, the end of the wired mounting body 4 is protected with a protective cap 26th Damit sich der flexible Kabelstrang 18 bei Benutzung der Verbindungsvorrichtung 2 nicht verdrillt, mündet der flexible Kabelstrang 18 mittels eines Steckverbinders 41 in einer Drehausgleichsvorrichtung 8 der Verbindungsvorrichtung 2. Thus, the flexible wire harness 18 is not twisted in use, the connecting device 2, the flexible wire harness 18 opens by means of a connector 41 in a rotary compensating device 8 of the connecting device second
  • Fig. 3 Fig. 3 und and Fig. 4 Fig. 4 zeigen eine Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung 2 in perspektivischer Darstellung, jeweils teilweise aufgeschnitten. show an embodiment of the connecting device 2 in a perspective view, partially cut away, respectively. Die Verbindungsvorrichtung 2 weist einen im Wesentlichen kegelstumpfförmigen Außenkörper 31 auf, von dem sich zur leichteren Handhabung ein Axialgriff 39 zur manuellen Axialführung der Verbindungsvorrichtung 2 beim Einführen in das Bohrrohr und drei Drehgriffe 38 zur manuellen Drehung des Außenköpers 31 erstrecken. The connecting device 2 has a substantially frusto-conical outer body 31, from which extend for ease of handling an axial handle 39 for manual axial guidance of the connecting device 2 during insertion into the drill pipe and three rotary handles 38 for manual rotation of the outer Köpers 31st Der Außenkörper 31 ist so konfiguriert, dass er Schutz gegen das Eindringen von Bohr-Mud bietet, und er ist auch explosionsgeschützt konstruiert. The outer body 31 is configured so that it provides protection against the ingress of drilling mud, and he is also designed explosion-proof. Weiters erstreckt sich vom Außenkörper 31 in drehbarer Weise die bereits oben erklärte Drehausgleichsvorrichtung 8, an der der Steckverbinder 41 zu sehen ist. Furthermore, the already above-explained rotary compensating device 8 to which the connector 41 is seen extending from the outer body 31 in a rotatable manner. An der vorderen, dem Bohrrohr zugewandten Stirnfläche des Außenkörpers 31 ist ein Kontaktdetektorschalter 25 angeordnet (siehe insbesondere Detail D in At the front, facing the drill pipe end face of the outer body 31, a contact detecting switch 25 is arranged (see in particular detail in D Fig. 4 Fig. 4 ), der detektiert, ob die elektrischen Anschlüsse 35 der Verbindungsvorrichtung 2 mit den elektrischen Anschlüssen des Bohrrohrs in Kontakt gebracht worden sind. ), Which detects whether the electrical connections have been brought 35 of the connecting device 2 to the electrical connections of the drill pipe in contact. Die elektrischen Anschlüsse 35 können als Standard-Elektrobuchsen ausgeführt sein, die in der vorderen Stirnfläche des Außenkörpers 31 münden, und die elektrischen Anschlüsse des Bohrrohrs erstrecken sich axial in Form von Kontaktstiften. The electrical connections 35 may be embodied as a standard electrical sockets which open in the front end surface of the outer body 31, and the electrical connections of the drill pipe extending axially in the form of contact pins. Von den elektrischen Anschlüssen 35 verlaufen elektrische Leitungen 42 durch das Innere der Verbindungsvorrichtung 2 zum Steckverbinder 41. Innerhalb des Außenkörpers 31 sind in koaxialer Ausrichtung zu diesem von außen nach innen ein Zwischenelement 34, ein Axialverriegelungselement 33 in Form einer Klemmhülse und ein Axialführungselement 32 angeordnet. Of the electrical terminals 35 electrical lines run 42 through the interior of the connecting device 2 to the connector 41. Within the outer body 31 are in coaxial alignment on this from outside to inside an intermediate element 34, a Axialverriegelungselement 33 in the form of a clamping sleeve and a Axialführungselement 32.
  • Das Axialverriegelungselement 33 dient dazu, die Verbindungsvorrichtung 2 in Axialrichtung im Bohrrohrs zu fixieren. The Axialverriegelungselement 33 serves to fix the connecting device 2 in the axial direction of the drill pipe. Zu diesem Zweck sind das Axialführungselement 32 und das Axialverriegelungselement 33 relativ zueinander zwischen einer Axialverriegelungsstellung und einer Freigabestellung axial verlagerbar, wobei das Axialverriegelungselement 33 in seinem vorderen Bereich in eine Vielzahl von elastisch radial beweglichen Zungen 33b unterteilt ist, die an ihren freien Enden Vorsprünge 33a zum Ineinandergreifen mit dem Bohrrohr aufweisen. For this purpose the Axialführungselement 32 and the Axialverriegelungselement 33 are axially displaced relative to each other between a Axialverriegelungsstellung and a release position, wherein the Axialverriegelungselement is divided 33 in its front region in a plurality of resiliently radially movable tongues 33b, 33a at their free ends projections for have engagement with the drill pipe. In der Axialverriegelungsstellung sind die Zungen 33b radial ausgefahren, in der Freigabestellung radial eingezogen, wie weiter unten im Detail erläutert wird. In the Axialverriegelungsstellung the tongues are extended 33b radially retracted radially in the release position, as will be explained in detail below. Das Axialführungselement 32 weist zwei durch einen stegförmigen Abschnitt 32b voneinander getrennte Vertiefungen in Form von Umfangsnuten 32a, 32c auf, die in zwei unterschiedlichen Freigabestellungen die Vorsprünge 33a des Axialverriegelungselements 33 aufnehmen. The two Axialführungselement 32 comprises by a web-shaped portion 32b to separate wells in the form of circumferential grooves 32a, 32c which receive the projections 33a of the Axialverriegelungselements 33 in two different opening positions.
  • Das Axialverriegelungselement 33 ist in Bezug auf das Zwischenelement 34 axial starr montiert, so dass die Axialbewegung des Axialverriegelungselements 33 und des Zwischenelements 34 gemeinsam erfolgen, wodurch das Zwischenelement 34 nicht die radiale Bewegung der Zungen 33b behindern kann. The Axialverriegelungselement 33 is mounted with respect to the intermediate member 34 axially rigid, so that the axial movement of the Axialverriegelungselements 33 and the intermediate member take place together 34, whereby the intermediate element 34 can not 33b impede the radial movement of the tongues. Mittels eines Sägezahngewindes 37, umfassend ein Außengewinde 34c auf der Umfangsfläche des Zwischenelements 34 und ein Innengewinde 31a auf der Innenfläche des Außenkörpers 31, sind das Zwischenelement 34 und der Außenkörper 31 so miteinander verbunden, dass das Zwischenelement 34, das Axialverriegelungselement 33 und der Außenkörper 31 gemeinsam axial in Bezug auf das Axialführungselement 32 bewegt werden, wenn der Außenkörper 31 axial bewegt wird. By means of a buttress thread 37, comprising an external thread 34c on the peripheral surface of the intermediate member 34 and a female screw 31a on the inner surface of the outer body 31, the intermediate member 34 and the outer body 31 are joined together so that the intermediate member 34, Axialverriegelungselement 33 and the outer body 31 are moved together axially in relation to the Axialführungselement 32 when the outer body is moved axially 31st Bei einer Drehbewegung des Außenkörpers 31 in Bezug auf das Axialverriegelungselement 33 ist der Außenkörper 31 jedoch axial in Bezug auf das Axialverriegelungselement 33 beweglich. During a rotary movement of the outer body 31 with respect to the Axialverriegelungselement 33 of the outer body 31 is axially movable with respect to the Axialverriegelungselement 33, however. Mittels zweier Federn 36 wird die Anordnung aus Zwischenelement 34, Axialverriegelungselement 33 und Außenkörper 31 in eine solche axiale Stellung gegenüber dem Axialführungselement 32 vorgespannt, dass sich die Verbindungsvorrichtung 2 in der Verriegelungsstellung befindet, in der die Vorsprünge 33a des Axialverriegelungselements 33 auf dem Stegabschnitt 32b des Axialführungselements 32 aufliegen. By means of two springs 36, the assembly of intermediate element 34, Axialverriegelungselement 33 and outer body 31 is biased in such an axial position relative to the Axialführungselement 32, that the connection device 2 is in the locking position, in which the projections 33a of the Axialverriegelungselements 33 on the web portion 32b of the Axialführungselements 32 rest. Die beiden Federn 36 üben von entgegengesetzten Richtungen jeweils gleiche Federkräfte aus, wodurch sich ein Kräftegleichgewicht einstellt, das die relative Axialstellung ergibt. The two springs 36 exert from opposite directions from each of the same spring forces, resulting in an equilibrium of forces is established, which results in the relative axial position.
  • Das Zwischenelement 34 dient zur radialen Fixierung der Verbindungsvorrichtung 2 im Bohrrohr. The intermediate member 34 serves for the radial fixation of the connecting device 2 in the drill pipe. Dazu weist das Zwischenelement 34 an seiner vorderen Stirnfläche eine Abfolge an Vorsprüngen 34a und Vertiefungen 34b auf, die mit gegengleich geformten Vertiefungen und Vorsprüngen einer Schutzhülse im Bohrrohr ineinandergreifen. For this purpose, the intermediate member 34 at its front end face a series of protrusions 34a and depressions 34b, which engage against similarly shaped recesses and projections of a protective sleeve in the drill pipe. Um zu verhindern, dass sich das Axialverriegelungselement 33 und das Zwischenelement 34 in Bezug auf das Axialführungselement 32 verdrehen, ist ein Drehblockierstift 43 vorgesehen. In order to prevent that the Axialverriegelungselement 33 and the intermediate member rotate with respect to the Axialführungselement 32 34, a rotation-blocking pin 43 is provided. Durch diese Konstruktion sind im Verbindungszustand zwischen der Verbindungsvorrichtung 2 und dem Bohrrohr das Axialverriegelungselement 33 und das Zwischenelement 34 radial und axial in Bezug auf das Bohrrohr fixiert. By this construction are the Axialverriegelungselement 33 and the intermediate member 34 radially and axially fixed with respect to the drill pipe in the connection state between the connecting device 2 and the drill pipe.
  • Fig. 5 Fig. 5 zeigt die Anordnung aus Axialverriegelungselement 33 und Zwischenelement 34. In dieser Figur sind die Vielzahl an Zungen 33b mit Vorsprüngen 33a des Axialverriegelungselements 33 und die stirnseitigen Vorsprünge 34a und Vertiefungen 34b des Zwischenelements 34 besonders gut zu sehen. shows the arrangement of Axialverriegelungselement 33 and intermediate member 34. In this figure, the plurality of tabs 33b with projections 33a of the Axialverriegelungselements 33 and the front-side projections 34a and depressions 34b of the intermediate member 34 are particularly well visible. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Außengewinde 34c an der Außenfläche des Zwischenelements 34 zeichnerisch nicht dargestellt, aber durch das Bezugszeichen 34c symbolisiert. For clarity, the external thread 34c on the outer surface of the intermediate member 34 is not shown in the drawing, but symbolized by the reference numeral 34c.
  • Nachfolgend wird anhand der Subsequently, on the basis of Figuren 6 bis 11 Figures 6 to 11 der Vorgang des Verbindens der Verbindungsvorrichtung 2 mit dem Bohrrohr 6 und anhand der the operation of connecting the connecting device 2 to the drill pipe 6 and on the basis of Figuren 12 und 13 Figures 12 and 13 das anschließende Lösen dieser Verbindung erklärt. the subsequent release of this compound explained. Fig. 6 Fig. 6 zeigt das anfängliche Einführen des Außenkörpers 31 in einen konischen Aufnahmeraum 71 des Box-End 70 des verdrahteten Bohrrohrs 6, wobei das Detail A eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts von shows the initial insertion of the outer body 31 in a conical receiving space 71 of the box-end 70 of the wired drill pipe 6, wherein the detail A is an enlarged view of a detail of Fig. 11 Fig. 11 zeigt. shows. Das Bohrrohr 6 weist elektrische Anschlüsse 73 (Stifte) zur galvanischen Verbindung mit den elektrischen Anschlüssen 35 (Buchsen) der Verbindungsvorrichtung 2 auf. The drill pipe 6 has electrical terminals 73 (pins) for electrical connection to the electrical terminals 35 (sockets) of the connecting device second Im Box-End 70 ist ein hülsenförmiges Verbindungselement 72 angeordnet, das eine der Verbindungsvorrichtung 2 zugewandte ringförmige Nase 72a, eine hinter der Nase 72a ausgebildete ringförmige Vertiefung 72b sowie eine konische Zentrierfläche 72c aufweist. In the box-end 70, a sleeve-shaped connecting element 72 is arranged, which one of the connection device 2 facing annular protrusion 72a, a protrusion 72a formed behind the annular recess 72b, and a conical centering surface 72c has. Beim axialen Einführen der Verbindungsvorrichtung 2 unter Zuhilfenahme des Axialgriffs 39 wird das verjüngte vordere Ende des Axialführungselements 2 durch die Zentrierfläche 72 axial zentriert. During the axial insertion of the connecting device 2 under the assistance of the Axialgriffs 39, the tapered front end of the Axialführungselements 2 by the centering surface 72 is axially centered. Durch die oben erläuterte Vorspannung mittels der Federn 36 (siehe zB By the above-mentioned bias means of the springs 36 (see for example, Fig. 4 Fig. 4 ) befindet sich die Verbindungsvorrichtung 2 in der Verriegelungsstellung, in der die Vorsprünge 33a des Axialverriegelungselements 33 auf dem stegförmigen Abschnitt 32b des Axialführungselements 32 aufliegen. ), The connecting device 2 is in the locking position, in which rest the projections 33a of the Axialverriegelungselements 33 on the ridge-shaped portion 32b of the Axialführungselements 32nd Dadurch stoßen die Vorsprünge 33a beim Einführen der Verbindungsvorrichtung 2 gegen die Nase 72a des Verbindungselements 72 des Bohrrohrs 6 an, wodurch die weitere axiale Bewegung des Axialverriegelungselements 33 zunächst verhindert wird. 33a thereby abut the projections during insertion of the connecting device 2 against the lug 72a of the connector 72 of the drill pipe 6, causing the further axial movement of Axialverriegelungselements 33 is initially prevented. Sehr wohl kann sich aber das Axialführungselement 32 weiter in axialer Richtung in das Bohrrohr 6 hineinbewegen, wodurch sich der stegförmige Abschnitt 32b des Axialführungselements 32 von den Vorsprüngen 33a wegbewegt und stattdessen die zweite Umfangsnut 32c des Axialführungselements 32 in Ausrichtung mit den Vorsprüngen 33a gelangt, siehe Well but the Axialführungselement may further into scroll 32 in the axial direction in the drill pipe 6, whereby the web-shaped portion is moved away 32b of Axialführungselements 32 of the projections 33a and, instead, the second circumferential groove passes 32c of Axialführungselements 32 in alignment with the projections 33a, see Fig. 7 Fig. 7 . , Die Umfangsnut 32c bietet der Zunge 33b mit ihren Vorsprüngen 33a den notwendigen Freiraum für eine elastische radiale Bewegung nach innen, indem die Nase 72a die Vorsprünge 33a nach innen drückt, siehe The circumferential groove 32c provides the tongue 33b with their projections 33a the necessary space for an elastic radial movement inwardly by the protrusion 72a, the projections 33a presses inwardly, see Fig. 8 Fig. 8 . , Dadurch kann sich das Axialverriegelungselement 33 weiter axial vorwärts bewegen, wobei die Vorsprünge 33a unter der Nase 72a hindurchgleiten und in die Vertiefung 72b des Verbindungselements 72 gelangen. Characterized the Axialverriegelungselement 33 may move further axially forward with the projections 33a to slide through below the nose 72a and into the recess 72b of the connecting member 72nd Die Vertiefung 72b bietet einen Freiraum für die Vorsprünge 33a, wodurch sich die Zungen 33b wieder in ihre radiale Ausgangsstellung zurückbewegen können, siehe The depression 72b provides a space for the projections 33a, whereby the tongues can move back into their radial initial position 33b again, see Fig. 9 Fig. 9 . , Wenn nun die axiale Einführungsbewegung des Verbindungselements 2 aufhört, so bewegt sich aufgrund der Vorspannung durch die Federn 36 das Axialführungselement 32 etwas zurück in seine Gleichgewichtsstellung, in der wieder der stegförmige Abschnitt 32b ein Widerlager für die Vorsprünge 33a darstellt, so dass diese an einer radialen Bewegung nach innen gehindert werden, wodurch die Verriegelungsstellung eingenommen wird, siehe Now, when the axial insertion movement of the connecting element 2 ceases, the Axialführungselement 32 moves due to the bias of the springs 36 somewhat back in its equilibrium position in which the back 32b represents the web-shaped portion forms an abutment for the projections 33a, so that these radial at a are prevented from movement inwardly whereby the locking position is assumed, see Fig. 10 Fig. 10 . ,
  • Nun wird mittels der Drehgriffe 38 der Außenkörper 31 der Verbindungsvorrichtung 2 gedreht, so dass die elektrischen Anschlüsse 35 (Buchse) der Verbindungsvorrichtung 2 mit den elektrischen Anschlüssen 73 (elektrische Kontaktstifte) des Bohrrohrs 6 axial in Ausrichtung gelangen, siehe Now, 31 of the connecting device 2 by means of the knobs 38 of the outer body is rotated so that the electrical terminals 35 (female) 73 (electrical contact pins) of the drill pipe 6 reach the connecting device 2 to the electrical terminals axially in alignment, see Fig. 11 Fig. 11 und Detail A von and detail of A Fig. 11 Fig. 11 . , Die Fixierung des Außenkörpers 31 in seiner Axialposition (gegen den Federdruck von Druckplatten im Inneren des Bohrrohrs 6) wird mittels des Sägezahngewindes 37 vorgenommen. The fixing of the outer body 31 in its axial position (against the spring pressure of printing plates in the interior of the drill pipe 6) is carried out by means of the buttress 37th Diese Position mit galvanisch verbundenen elektrischen Anschlüssen 35, 73 stellt die Arbeitsposition der Verbindung des Verbindungselements 2 mit dem Bohrrohr 6 während der Umbauarbeiten dar. This position with electrically connected electrical terminals 35, 73 represents the working position of the connection of the connecting element 2 to the drill pipe 6 is during construction work.
  • Um die Verbindung zwischen dem Bohrrohr 6 und der Verbindungsvorrichtung 2 zu lösen, werden die oben beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge vorgenommen. The connection between the drill pipe 6 and the connecting device 2 to solve the above-described operations in reverse order are made. Das heißt, dass zunächst durch Drehung des Außenkörpers 31 in die Gegenrichtung seine axiale Fixierung gelöst werden muss. That is, first of its axial fixation has to be achieved by rotation of the outer body 31 in the opposite direction. Durch die Lösung der axialen Fixierung des Außenkörpers erfolgt eine Unterbrechung des galvanischen Kontakts der elektrischen Anschlüsse 35, 73. Durch Ziehen am Axialgriff 39 bewegt sich das Axialführungselement 32 axial in Bezug auf das Axialverriegelungselement 33 nach außen, da das Axialverriegelungselement 33 an einer Axialbewegung gehindert ist, weil seine Vorsprünge 33a gegen die Nase 72a des Verbindungselements 72 des Bohrrohrs stoßen. Through the solution for the axial fixing of the outer body to interrupt the galvanic contact of the electrical terminals 35, 73 is effected by pulling on the axial handle 39, the Axialführungselement 32 moves axially with respect to the Axialverriegelungselement 33 to the outside since the Axialverriegelungselement 33 is prevented from axial movement because its projections 33a abut the nose 72a of the connector 72 of the drill pipe. Durch die Relativverlagerung zwischen Axialführungselement 32 und Axialverriegelungselement 33 gelangt die erste Umfangsnut 32a des Axialführungselements 32 in Ausrichtung mit den Vorsprüngen 33a des Axialverriegelungselements 33, siehe Due to the relative displacement between Axialführungselement Axialverriegelungselement 32 and 33, the first circumferential groove passes 32a of the Axialführungselements 32 in alignment with the projections 33a of the Axialverriegelungselements 33, see Fig. 12 Fig. 12 . , Jetzt können die Vorsprünge 33a von der Nase 72 radial nach innen in die Umfangsnut 32a gedrückt werden, siehe Now, the projections 33a are pushed by the nose 72 radially inwardly into the circumferential groove 32a, see Fig. 13 Fig. 13 , wodurch sich die Verriegelung des Axialverriegelungselements 33 löst und dieses ebenfalls ungehindert axial nach außen bewegt werden kann. , Which disengages the locking of the Axialverriegelungselements 33 and this can also be freely moved axially outward.
  • Die bisher beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 2 ist für die manuelle Bedienung durch Bedienpersonal an der Bohranlage vorgesehen. The embodiment of the connecting device 2 of the invention described so far is provided for manual operation by the operating personnel on the rig. Es ist jedoch auch möglich, die Verbindungsvorrichtung 2 für den halbautomatischen oder vollautomatischen Betrieb auszurüsten. However, it is also possible to equip the connecting device 2 for semi-automatic or fully automatic operation.
  • Fig. 14 Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung 2, die mit einem motorischen Antrieb zur Drehung des Außenkörpers 31 versehen ist. shows an embodiment of the connection device 2, which is provided with a motor drive for rotation of the outer body 31st Ein Motor 53 dreht den Außenkörper 31 in Bezug auf das Axialführungselement 32 über ein Getriebe, umfassend ein Ritzel 51 an der Antriebswelle des Motors 53 und einen Zahnkranz 52 auf der Außenfläche des Außenkörpers 31. Mittels Axialantrieben 50, die zB als hydraulische oder pneumatische Zylinder-Kolben-Systeme oder als Gewindespindeln realisiert sind, wird die axiale Bewegung des Außenkörpers 31 in Bezug auf das Axialführungselement 32 gesteuert. A motor 53 rotates the outer body 31 with respect to the Axialführungselement 32 via a transmission comprising a pinion 51 on the drive shaft of the motor 53 and a sprocket 52 on the outer surface of the outer body 31 by means Axialantrieben 50, for example as a hydraulic or pneumatic cylinder piston systems are implemented or as a threaded spindle, the axial movement of the outer body 31 is controlled in relation to the Axialführungselement 32nd Die Antriebe 50 sitzen auf einer Drehausgleichsvorrichtung 40, an der auch der Steckverbinder 41 befestigt ist. The actuators 50 sitting on a rotating adapter device 40 to which the connector is mounted also 41st Auch bei dieser Ausführungsform ist ein elektrischer Detektorschalter 54 vorgesehen, der detektiert, ob der Außenkörper 31 in eine korrekte Winkelausrichtung zum Bohrrohr gedreht wurde, in der eine galvanische Verbindung zwischen den elektrischen Anschlüssen der Verbindungsvorrichtung und des Bohrrohrs stattfindet. Also in this embodiment, an electrical detector switch 54 is provided which detects whether the outer body has been rotated 31 in a correct angular orientation relative to the drill pipe, in which an electrical connection between the electrical terminals of the connecting device and the drill pipe takes place. In dieser korrekten Winkelausrichtung erfolgt die finale Fixierung des Außenkörpers 31 durch die Axialantriebe 50. In this correct angular orientation of the final fixing of the outer body 31 is performed by the axial drives 50th
  • Fig. 15 Fig. 15 zeigt eine Ausrüstung der Verbindungsvorrichtung 2 mit Geräten zur automatischen Platzierung der Verbindungsvorrichtung 2 am Bohrrohr 6, während es von einem Greifer 1 gehalten wird. shows an equipment of the connecting device 2 with equipment for the automatic placement of the connecting device 2 on the drill pipe 6 while being held by a gripper. 1 Dazu ist die Verbindungsvorrichtung 2 in einem Gehäuse 63 untergebracht, das über Aktuatorarme 61, 62 am Halter 10 montiert ist, wobei der Halter 10 über die Kabelgehäuselagerung 9 am Drehverbinderkörper 3 fixiert ist. For this purpose, the connecting device 2 is housed in a housing 63 mounted on actuator arms 61, 62 on the holder 10, the holder 10 is fixed on the cable housing support 9 on the rotary connector body. 3 Vom Drehverbinderkörper 3 erstreckt sich der verkabelte Montagekörper 4. Die Aktuatorarme 61, 62 werden von Aktuatoren 60 in dreidimensionaler Bewegung zum Bohrrohr 6 zugeführt und weggeführt. From the rotary connector body 3, the mounting body extends wired 4. The actuator arms 61, 62 are supplied to actuators 60 in three-dimensional motion to the drill pipe 6 and led away. Das Gehäuse 63 hat ein konisches offenes Ende, das das Aufsetzen am Bohrrohr 6 in zentrierter Ausrichtung erleichtert. The housing 63 has a tapered open end which facilitates placing on the drill pipe 6 in a centered orientation. Selbstverständlich können auch Abstandsmesser zur genaueren Platzierung verwendet werden. Of course, distance meter can be used for more precise placement.

Claims (17)

  1. A device (2) for connecting at least one electrical data and/or supply line (17, 23) to electrical sockets (73) of a wired drill pipe (6), if the drill pipe is not in the active drilling operation, in which the tripping sub (2) comprises:
    electrical sockets (35) which are galvanically connected to the at least one electrical data and/or supply line (17, 23) and can be brought into contact with the electrical sockets (73) of the drill pipe (6),
    a collet blocking plug (32) axially insertable into and removable from a receiver end of the drill pipe (6), and
    at least one collet (33),
    characterized in that
    the collet blocking plug (32) and the collet (33) are axially displaceable relative to each other between a locking position and a release position, wherein, in the locking position, the collet (33) is configured to interlock with the drill pipe and wherein, in the release position, the engagement of the collet (33) with the drill pipe is undone.
  2. A tripping sub according to claim 1, characterized in that the collet (33) is radially movable, preferably radially movable in an elastic way.
  3. A tripping sub according to claim 2, characterized in that the collet (33) is radially retractable in the release position.
  4. A tripping sub according to claim 3, characterized in that the collet blocking plug (32) has at least one indentation, preferably at least one peripheral groove (32a, 32c), into which the collet (33) is radially retractable in the release position.
  5. A tripping sub according to claim 4, characterized in that the collet blocking plug (32) has two indentations, preferably peripheral grooves (32a, 32c), which are spaced apart from each other axially and define two different release positions, wherein a first release position is taken by a relative axial displacement of the collet blocking plug toward the collet (33) in a first direction, and a second release position is taken by a relative axial displacement of the collet blocking plug (32) toward the collet (33) in the opposite direction.
  6. A tripping sub according to any of claims 2 to 5, characterized in that, in the locking position, a section (32b) of the collet blocking plug (32) forms an abutment against radial retraction of the collet (33).
  7. A tripping sub according to any of the preceding claims, characterized in that the collet (33) has projections (33a) which are configured to join in indentations (72b) of the drill pipe (6) in the locking position or that the collet has indentations which are configured to join in projections of the drill pipe in the locking position.
  8. A tripping sub according to any of the preceding claims, characterized in that the collet (33) is designed as a clamping sleeve surrounding the collet blocking plug (32).
  9. A tripping sub according to any of the preceding claims, characterized in that it is prestressed into the locking position, preferably by means of centering springs (36).
  10. A tripping sub according to any of the preceding claims, characterized by a rotary external body (31) in which the electrical sockets (35) are configured such that they can be brought into contact with the electrical sockets of the drill pipe (6) by a rotary movement of the external body (31), the tripping sub (2) preferably being equipped with rotation handles (38) and/or axial running handles (39).
  11. A tripping sub according to claim 10, characterized in that the external body (31) and the collet (33) are axially connected with regard to each other in an essentially rigid, but rotatable way, wherein the connection is preferably implemented by means of a rotation blocking plug (34) which is axially connected to the collet (33) in a rigid way and, on its outer surface, has an external thread (34c) onto which an internal thread (31a) of the external body (31) is screwed in a rotatable way.
  12. A tripping sub according to claim 11, characterized in that the collet (33) and/or the rotation blocking plug (34) is/are secured against twisting with regard to the collet blocking plug (32) by a rotation blocking element (43).
  13. A tripping sub according to claim 11, characterized in that the rotation blocking plug (34) comprises rotation blocking elements (34a, 34b) for join in the drill pipe (6).
  14. A tripping sub according to any of claims 10 to 13, characterized in that the external body (31) is rotatable by means of a motor (53) and optionally a gear (51, 52), with the tripping sub (2) preferably being equipped with actuators (60) for an automatic supply to and take away from the drill pipe (6).
  15. A tripping sub according to any of the preceding claims, characterized by an electrical detection switch (25, 54) which detects whether the electrical sockets (35) of the tripping sub (2) are in contact with the electrical sockets of the drill pipe (6).
  16. A tripping sub according to any of the preceding claims, characterized in that the at least one electrical cable is guided out of the tripping sub (2) in a loom of cables (18) by means of a rotation compensator device (8, 40).
  17. A tripping sub according to any of the preceding claims, characterized in that it is designed as a handheld device, wherein at least one device for feeding and discharging data, status and/or test signals and for evaluating discharged signals is connected to the at least one electrical data and/or supply line, the device preferably having a user interface.
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