HU190481B

HU190481B - Double-walled boring bar with bolted joint

Info

Publication number: HU190481B
Application number: HU412982A
Authority: HU
Inventors: Hermann Beckert
Original assignee: Veb Hydrogeologie,Dd
Priority date: 1981-12-22
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1986-09-29
Also published as: DD217682A3; CS258407B1; CS821082A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Doppelrohrbohrgestaenge mit Gewindeverbindung, das insbesondere bei Rotationsbohrungen nach dem Lufthebebohrverfahren zur Anwendung gelangt. Ziel und Aufgabe bestehen darin, bei optimalem Material- und Fertigungsaufwand ein derartiges Bohrgestaenge konstruktiv so auszubilden, dass im Bereich der Gewindeverbindung bessere mechanische und stroemungstechnische Eigenschaften erreicht und das Aussen- und Innenrohr in die Kraftuebertragung einbezogen werden. Das wird erfindungsgemaess erreicht, indem die Verbinderteile, - Verbinderzapfen und Verbindermuffe -, an den Enden des Innenrohres und die Konterflaechen, in Form von Stuetzringen an den Enden des Aussenrohres angeordnet und beide Rohre im Bereich der Verbinderteile durch Lochschweissung derart miteinander verbunden sind, dass zwischen den Verbinderteilen und der Wandung des Aussenrohres ein durchgehender, ringfoermiger Kanal verbleibt, der einen ungehinderten Luft- oder Spuelungsdurchtritt ermoeglicht. Die so hergestellte kraftschluessige Verbindung gewaehrleistet eine sichere Uebertragung von Dreh- und Schlagkraeften und ermoeglicht die Verwendung normaler duennwandiger Rohre fuer das Aussen- und Innenrohr. Fig. 1The invention relates to a Doppelrohrbohrgestaenge with threaded connection, which is used in particular in rotary bores after Lufthebebohrverfahren used. The aim and task are constructive design with optimum material and manufacturing costs such a Bohrgestaenge so that in the threaded connection better mechanical and fluidic properties achieved and the outer and inner tube are included in the power transmission. This is achieved according to the invention by the connector parts, - connector pin and connector sleeve -, arranged at the ends of the inner tube and the Konterflaechen in the form of support rings at the ends of the outer tube and both tubes are connected in the region of the connector parts by hole welding such that between the connector parts and the wall of the outer tube remains a continuous, ring-shaped channel, which allows an unobstructed air or Spülungsdurchtritt. The strong connection thus produced ensures a safe transmission of turning and impact forces and allows the use of normal thin-walled pipes for the outer and inner tube. Fig. 1

Description

A találmány tárgya duplacsövű fúrórúd csavarkötéssel, amelynek kúpos menettel ellátott, a két koncentrikus cső közül a belső cső végén elrendezett és ezekkel anyagzáróan egyesített összekötőelemeit legalább egy, a két cső közti gyűrűtérbe torkolló tengelyirányú csatornával vannak ellátva az öblitőanyag áthatolása számára, a külső cső pedig a csavarkötést meghatározóan van kialakítva.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a twin-tube drill rod with a screw connection having at least one axial channel extending through the concentric tube at the end of the inner tube and materially sealed therethrough and extending through the outer tube through the outer tube. screw connection is defined decisively.

Az ilyen fúrórudakat különösen a geológiai kutatófúrások esetében lehet jól használni, ahol a gyürütéren át sűrített levegőt juttatnak a fúrólyukba, a kifúrt anyagot pedig ellentétes anyagmozgással a belső csövön átjuttatják ki. De alkalmazhatók folyamatos magkijuttatású kimosási technikát alkalmazó fúrásoknál is laza közökben, amikor az öblítőanyag víz vagy tixotróp folyadék. Alkalmazási lehetőség adódik a mélylyuk-forrásos esetekben is, ahol a sűrített közeg bevezetése a gyürütéren át történhet.Such drill bits are particularly useful for geological exploration wells, where compressed air is introduced into the borehole through the annular space, and the borehole is discharged through the inner tube by counter movement. However, they can also be used in drillings using continuous core application leaching techniques when the rinse aid is water or thixotropic liquid. There is also the possibility of application in deep well source cases where the introduction of the pressurized medium can take place through the annular space.

A bevezetőben említett duplacsövű fúrórudak már régóta ismertek, amelyek lényegében a csavarkötések kialakításában és ezzel az egyik szakaszból a másik szakaszba történő anyagátvezetésben különböznek egymástól.The double-tube drill bits mentioned in the introduction have long been known, which differ essentially in the design of screw joints and hence in the passage of material from one section to another.

A 346 791 sz. osztrák szabadalmi leírás duplacsövű fúrórudak számára kicsavarodás- és ütésálló csőkötést ismertet, amelynek érteimében a menetet hordozó és felfekvő felülettel ellátott összekötő részei a külső cső végein vannak elrendezve, míg a belső cső az összekötő részek belső átmeneténél kialakított vállaknál egymásba dughatok. Az öszszekötö elemek masszív, a gyürűteret a külső és a belső cső között áthidaló alkatrészekként vannak kialakítva, amik az öblítőanyag áthaladási keresztmetszetét több koncentrikus, tengelyirányú furatra szűkítik, ahol a furatok a kúpos menet középső részén elrendezett gyűrűhoronyban végződnek.No. 346,791. The Austrian patent for twin-tube drills discloses a twist and impact resistant pipe joint, in which the connecting portions with the thread bearing and abutment surface are arranged at the ends of the outer pipe, while the inner pipe is joined at the shoulders formed at the inner transition of the connecting portions. The connecting elements are massive, forming the ring space between the outer and inner tubes, which narrow the cross-section of the flushing material to a plurality of concentric axial holes where the holes terminate in a ring groove in the middle of the conical thread.

Ehhez hasonló megoldást ismertet a 3 469 640 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Mind a két megoldást a rendkívül nagy keresztmetszetcsökkenés jellemzi a csavarkötések körzetében az öblítőanyag áthaladása számára, aminek következtében jelentős mértékben megnövekszik a helyi ellenállás és az öblítőáram turublenciája a gyűrűcsatornában, ez pedig hátrányosan hat a fúrási anyag kijuttatására.A similar solution is disclosed in U.S. Patent No. 3,469,640. U.S. Pat. Both of these solutions are characterized by extremely large cross-sectional reductions in the bolt joints region for the passage of the rinse material, which results in a significant increase in local resistance and turbulence of the rinse current in the annular channel, which adversely affects the application of drilling material.

További hátrány mutatkozik abban, hogy az összekötő részek hordozó menete gyűrűhoronnyal van megszakítva és ezzel gyengítve, aminek következtében itt könnyen hajszálrepedések keletkeznek. A sűrített levegőt alkalmazó kijuttató eljárások esetében ráadásul nem kerülhető el a mosóanyag visszafelé történő áramlása, aminek következtében nagy a gyűrűhoronyban a lerakódás veszélye, ez pedig az átmeneti nyílások lezáródásához vezethet.A further disadvantage is that the threading of the connecting portions is interrupted and weakened by an annular groove, which easily results in hairline cracks. In addition, compressed air application procedures do not prevent the detergent from flowing backwards, which results in a high risk of deposition in the annular groove, which can lead to the closing of the transition openings.

Az utóbb említett hátrányokat a 71 736 sz. NDK-beli szabadalmi leírás szerinti megoldás igyekszik elkerülni, a mosóanyag keresztmetszetének erős csökkenése azonban az összekötő részek körzetében továbbra is fennáll.The latter disadvantages are disclosed in U.S. Pat. The solution in the GDR patent attempts to avoid this, but the strong decrease in detergent cross-section in the area of the joints still exists.

Az említett megoldások kizárólag csak a külső csövet vonják be a fúrási folyamat során keletkező erők átvitelébe, aminek következtében megfelelőképpen kell méretezni falvastagságukat, ebből viszont a fúrórúd szakaszok megnövekedett saját tömege adódik.These solutions involve only the outer tube in transmitting the forces generated during the drilling process, which necessitates an appropriate dimensioning of their wall thickness, which in turn results in an increased mass of the drill rod sections.

A külső és a belső cső közötti anyagzáró összeköttetést alkalmazó duplacsövű fúrórudat mutat a 4 243 252 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás duplacsövű fúrórudak számára. Ezek esetében rendkívül kompakt szerkezetről van szó, ahol a kúpos menettel ellátott és a belső cső végére hegesztett összekötő részek egyúttal a külső cső centírozását is megoldják és a külső csővel furatokban elhelyezett, a kerület mentén elosztott hegesztési helyek útján szilárdan össze van kötve. Ezek a külső és a belső cső közötti gyűrűteret szintén áthidaló összekötő részek a mosóanyag átengedése számára hosszanti nutokkal vannak ellátva, amelyeknek áteresztő keresztmetszete technológiai okokból van korlátozva. Ezek a nut-alakú öblítőcsatornák a menetes részek közelében elhelyezett gyűrű alakú csatornával vannak összeköttetésben, amelynek vezető keresztmetszete az összekötő menet legnagyobb átmérője által korlátozva van és ezzel meghatározó szerepű a külső cső belső átmérője számára is. Ez az elrendezés szintén jelentős hidraulikus ellenállást okoz az öblítőcsatornában és semmiképpen sem alkalmas arra, hogy megakadályozza a mosóanyag visszajutása miatti lerakódást a sűrített levegőt alkalmazó fúrási eljárások esetében. Szükségessé teszi azt is, hogy a külső cső homlokfelületét alkalmazzák érintkező felületként a kúpos menetes kötés szabályozása számára, aminek következtében megfelelő falvastagságra van szükség a saját tömeg és a duplacsövű fúrórúd külső méreteinek kárára. Az ilyen duplacsövű fúrórudak gyártása is költséges és kedvezőtlen paraméterei miatt a fúrólyukak átmérőinek további csökkentése és a geológiai kutatófúrások feltáró költségeinek a csökkentése szempontjából nem elfogadhatóak.A double-tube drill rod having a material-tight connection between the outer and inner tubes is shown in U.S. Patent No. 4,243,252. U.S. Pat. These are extremely compact structures, whereby the conical threaded and welded end portions of the inner tube also center the outer tube and are firmly connected by peripheral welding locations in the boreholes. These connecting portions, also bridging the annular space between the outer and inner tubes, are provided with longitudinal nuts for permeation of the detergent, the permeability of which is limited for technological reasons. These nut-shaped flushing channels are connected to an annular channel located near the threaded portions, the leading cross-section of which is limited by the largest diameter of the connecting thread and thus plays a crucial role in the inner diameter of the outer tube. This arrangement also causes significant hydraulic resistance in the flushing canal and is in no way intended to prevent the build-up of detergent deposits in drilling processes using compressed air. It also requires that the outer surface of the outer tube be used as a contact surface for controlling the tapered thread connection, which requires an appropriate wall thickness to the detriment of its own weight and the external dimensions of the double-tube drill rod. Due to its costly and unfavorable parameters, the production of such double-barrel drill bits is also unacceptable in terms of further reducing the diameter of the boreholes and reducing the exploration costs of geological exploration wells.

A találmánnyal megoldandó feladat most máraz ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölése mellett olyan duplacsövű fúrórúd kialakítása, amelynek kisebb a saját tömege, a külső mérete, jobbak viszont a mechanikai és áramlástechnikai tulajdonságai, kisebbek az előállítási költségei és a fúrási folyamat technológiai és gazdasági javítását teszi lehetővé.The object of the present invention is now to overcome the disadvantages of the known prior art by providing a double-tube drill bit which has a lower mass, external size, better mechanical and flow properties, lower production costs and technological and economic improvement of the drilling process.

A találmány továbbfejlesztése értelmében most már a belső cső végein szilárdan elrendezett, menetet hordozó összekötő elemek a külső csővel kinyúló hegesztőcsapok segítségével össze vannak kötve, a külső cső végein pedig széles felfekvö felületű támasztógyűrük és védőgyürűk vannak elrendezve.In accordance with the further development of the invention, threaded connecting members are now firmly arranged at the ends of the inner tube by means of welding pins projecting to the outer tube, and at the ends of the outer tube there are spaced support rings and protective rings.

Az igy kialakított csavarkötés a fúrási folyamat során keletkező erőknek a külső, valamint a belső csőre történő biztos átvitelét és a szokásos vékony falú csövek alkalmazását teszi lehetővé. Annak következtében, hogy a menetet hordozó összekötő részek érintkező felület nélkül vannak kialakítva, ezeket is kis külső átmérőjűre lehet készíteni, aminek következtében csökken a csövek külső átmérője, a fúrólyuk mérete és a duplacsövű fúrórudak tömege is.The screw connection thus formed allows for a safe transfer of the forces generated during the drilling process to the outer and inner tubes and the application of conventional thin-walled tubes. Due to the fact that the threaded connecting parts are formed without a contact surface, they can also be made to a small outer diameter, which results in a reduction of the outer diameter of the pipes, the borehole size and the weight of the double-tube drill rods.

A találmány további részleteit kiviteli példa kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással mutatjuk be. A rajzon azFurther details of the invention will be illustrated with reference to the accompanying drawing in connection with an exemplary embodiment. In the drawing it is

190 481190,481

1. ábra a találmány szerinti duplacsövű fúrórúd egyik hosszanti metszete, aFigure 1 is a longitudinal sectional view of the double-tube drill bit according to the invention, a

2. ábra az 1. ábrán jelölt keresztmetszet.Figure 2 is a cross-sectional view shown in Figure 1.

Ahogy a rajzon látható, a duplacsövű fúrórúd két, egymással koncentrikus 1 és 2 csövének alsó és ⁵felső végén egymásba csatlakozó, kúpos menettel ellátott csatlakozói vannak és eme menetes összeköttetés körzetében hegesztés útján egymással oldhatatlanul össze vannak kötve. A menetet hordozó összekötő részek, a 3 karmantyú és 4 csonk a belső ¹⁰2 cső végein, valamint a K jelölésű felfekvő felület 5 támasztógyűrű és 6 védőgyűrű formájában a 3 karmantyútól és a 4 csonktól különválasztott módon a külső 1 cső végein hegesztéssel vannak szilárdan rögzítve. A külön kialakított K felfekvő felület ¹⁵következtében az összekötő részek kis átmérője válik lehetségessé. Ezáltal a külső 1 cső és a belső 2 cső összefüzése után a 3 karmantyú külső átmérője és a külső 1 cső belső átmérője, valamint az összekötő 4 csonk csapátméröje és a 6 védögyürü ²⁰belső átmérője között átmenő, gyűrű alakú 7 csatorna marad, ami a mosóközeg jórészt zavartalan áthatolását teszi lehetővé a duplacsövű fúrórúd egymáshoz kapcsolt szakaszai között. A külső 1 cső erőátvivő összekötése a belső 2 csővel hegesz- ²⁵tett 8 csapok segítségével történik, amik a kerület mentén elosztott 9 furatokban vannak elrendezve.As shown, two concentric with one another and one pipe 2 and the bottom ⁵ at the upper end of the double-tube boring bar, are equipped with tapered thread connections interlocking connector and these are connected detachably with each other by welding, threaded connection region connected. The threaded couplings, the sleeve 3 and the flange 4 are fixedly welded to the ends of the inner tube ¹⁰ and the bearing surface K in the form of a support ring 5 and a protective ring 6 separated from the sleeve 3 and the flange 4 at the ends of the outer tube 1. The contact surface ¹⁵ formed separately K due to small diameter of the connecting portions becomes possible. Thus, after joining the outer tube 1 and the inner tube 2, an annular channel 7 remains between the outer diameter of the sleeve 3 and the inner diameter of the outer tube 1 and the tap diameter of the connecting piece 4 and the inner diameter ²⁰ of the protective ring. it provides a largely seamless passage through the interconnected sections of the double-barrel drill rod. The outer tube 1 by means of force-transmitting connecting pins 8 of the inner tube 2 is made by welding ^25, which are arranged distributed holes 9 in the circumferential direction.

A kifelé való tömítettség növelése érdekében a külső 1 cső felső végén elrendezett 5 támasztógyűrű körbenfutó 10 horonnyal van ellátva 11 körgyűrű ³⁰befoglalása számára.In order to increase the tightness towards the outside of the support ring 5 arranged round runner 11 is provided for annulus ³⁰ includes another groove 10 at the upper end of the outer tube first

A találmány szerint előállított duplacsövű fúrórudak számára a szokványos vékony falú csöveket lehet felhasználni mind a külső 1 cső, mind pedig a belső 2 cső számára, hiszen mindkét 1 és 2 cső ³⁵egyaránt részt vesz az erőátvitelbe. A gyengítetlen menetes összeköttetést a 3 karmantyútól és a 4 csonktól különválasztott, a külső 1 csövön kialakított K felfekvő felülettel a fúrási folyamat során fellépő mindenféle erő biztos átvitelét teszi lehetővé. A külső 1 cső és a 3 karmantyú, valamint a 4 csonk közötti menetes összeköttetés konstrukciós kialakítása miatt a létrejövő gyűrű alakú 7 csatornában nem jöhet létre elzáródás még a sűrített levegőt alkalmazó fúrási eljárások esetében fellépő lerakódás következtében sem.For double barreled boring bars of this invention in conventional thin-walled pipes can be used both for the outer tube 1 and in the inner tube 2, since both 1 and 2 tube ³⁵ are both engaged in the power transmission. The unscrewed threaded connection makes it possible to reliably transmit all the forces occurring during the drilling process to the bearing surface K formed on the outer pipe 1 and separated from the sleeve 3 and the flange 4. Due to the construction of the threaded connection between the outer tube 1 and the sleeve 3 and the nipple 4, the resulting annular channel 7 does not become obstructed, even due to deposition in compressed air drilling processes.

A találmány szerinti konstrukciós megoldás kis sajáttömegű és külső méretű duplacsövű fúrórúd kialakítását teszi lehetővé, amely meglehetősen szilárd és egyszerű felépítésű, és ennek következtében technológiailag költségkímélő. A kedvező műszaki paraméterek lehetővé teszik, hogy a lehető legjobb fúrókészüléket és tartozékokat válasszuk ki, ennek következtében pedig a fúrási folyamatot gazdaságosabban valósítsuk meg.The construction according to the invention enables the construction of a double-barrel drill bit with a low weight and an outer size, which is rather solid and simple in construction and consequently technologically cost-effective. The favorable technical parameters allow us to choose the best drilling equipment and accessories and, consequently, to make the drilling process more economical.

Másik kiviteli alak esetében lehetőség van arra is, hogy a találmány szerinti duplacsövű fúrórúd csavarkötését hengeres menettel lássuk el, amivel még tovább lehet csökkenteni a fúrórúd átmérőjét.In another embodiment, it is also possible to provide the screw connection of the double-tube drill rod according to the invention with a cylindrical thread which can further reduce the diameter of the drill rod.

Claims

The twin-tube drill rod has a screw connection having conical threads, at the ends of the inner tube, which are conically threaded, and have at least one axial channel extending into the annular space between the two tubes and defining the outer tube It is characterized in that the threaded coupling elements firmly arranged at the ends of the inner tube (2) are connected by welded pins (8) extending to the outer tube (1), and at the ends of the outer tube (1) with a wide contact surface ( K) support rings (5) and protective rings (6) are provided.

1 page drawing

Published by the National Office of Inventions Published by: Holt Zoltán Head of Department Picked up by the Printing Industry (878179/09) 88-1280 - Dabasi Nyomda, Budapest - Dabas Chief Executive Officer: Csaba Bálint Director