WO2013092911A2 - Futterrohr und adapter zum herstellen einer mechanischen verbindung zwischen einem topdrive und einem futterrohr - Google Patents

Futterrohr und adapter zum herstellen einer mechanischen verbindung zwischen einem topdrive und einem futterrohr Download PDF

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WO2013092911A2
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adapter
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external thread
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Andreas Beck
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Max Streicher Gmbh & Co. Kg Aa
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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
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    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/08—Casing joints
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    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/02—Rod or cable suspensions
    • E21B19/06—Elevators, i.e. rod- or tube-gripping devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
    • E21B3/022—Top drives

Definitions

  • the present invention relates to a casing and an adapter for establishing a mechanical connection between a topdrive (power rotary head) or a lifting device and a casing.
  • the rotary drilling method is used, in which the entire drill string including the drill bit via a rotary drive, which is located above ground, is driven.
  • the drill bit has a larger outer diameter than the pipe string, whereby an annular space is present radially outside of the linkage.
  • this ring tube is lined with casing pipes, also referred to as "casing".
  • FIG. 1 shows a casing 1 according to the prior art. This has a pipe section 2 and a sleeve portion 4 or an integral connector and the like, which are connected to each other in Figure 1 via a threaded connection 6.
  • an external thread 14 is provided on the pipe section 2.
  • the internal thread 10 and the external thread 14 are dimensioned in such a way that an internal thread of a casing and an external thread of an adjacent casing can be screwed together.
  • the object of the present invention is to provide a casing and cooperating means by which a double use of the internal thread in the sleeve portion of the casing is prevented and at the same time a mechanical wear of inner or outer portions of the casing is prevented when applying the rotational force to the casing , This object is solved by the subject matter of claim 1.
  • an adapter for producing a mechanical connection between a top drive and a casing according to claim 5 is provided according to the invention.
  • a casing for lining boreholes comprising: a first external thread at a first axial end portion and a first internal thread at an end portion to the external thread
  • Rotational force on the casing and on the other hand for screwing the next casing with the previous casing be avoided. Due to the provision of a thread, on the one hand, an effective connection can be ensured over a small area section by means of a simple rotary drive.
  • the advantage of the rotationally symmetrical design of the casings is used to the effect that now both a threaded connection for applying the rotational force and a threaded connection to the next casing are used.
  • the inventive design of the casing has the advantage that over the second thread easy handling of the casing is possible.
  • the first internal thread is dimensioned in such a way that it can be screwed to the first external thread.
  • identical casing pipes are screwed together.
  • this does not preclude the use of pipes that take into account the depth of drilling that has been achieved, such as pipes that have a transition between them
  • Outside diameter for example, from 18 5/8 inches to 13 3/8 inches or even further 9 5/8 or 5 1/2 inches is taken into account.
  • the casing is preferably configured in such a way that it has a pipe section with a first external thread and a socket section with a first internal thread and the second thread.
  • the pipe section and the sleeve portion are either integrally formed or these are formed in two parts and preferably bolted together. Of importance is a reliable one
  • an adapter is further provided for producing a mechanical connection between top drive and a casing, this adapter having a first connection device, via which the adapter is mechanically connectable to the top drive, and a second connection device which has a threaded section the adapter with an external thread or a
  • the first connecting device has a third thread which can be connected to the rod shaft of a topdrive. By using a further thread, a secure mechanical power transmission can be ensured.
  • the adapter is preferably designed in such a way that adjacent to the second connecting means on the adapter, a conical portion is formed, via which a casing pipe to the threaded portion, which is formed as an internal thread, is feasible.
  • a conical portion is formed, via which a casing pipe to the threaded portion, which is formed as an internal thread, is feasible.
  • a second connection means has an axial stop adjacent to the female threaded portion, with which a casing in the screwed state in the adapter can be brought into abutment. Through this contact section, the downward force can be transferred from the Topdrive to the casing. The mechanical requirements on the thread can thus be reduced, while still a safe transfer of the force due to the axial stop is present.
  • Thread connection a sealing effect against drilling fluid (Mud) before.
  • the axial stop can be provided with a seal, so that when introduced into the adapter casing seal against drilling fluid is present.
  • the threaded portion is formed as an externally threaded portion on the adapter and the adapter in the radial direction on a seal which produces against an inner wall of the casing tightness to drilling mud (mud).
  • mud drilling mud
  • Threaded portion formed as an externally threaded portion on the adapter and the adapter has at least two opposite guide surfaces, which to the
  • the guide surfaces are formed on respective arm portions extending from a peripheral portion of the adapter provided between the first and second connection means, first into
  • the design of the arm portions further allows the adapter to be first made as a rotationally symmetric component and then the arm portions to be fitted. Thus, the manufacture of the adapter can be facilitated.
  • Figure 1 shows a sectional view of a prior art casing
  • Figure 2 shows a rod shaft, an adapter and a liner according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 3 shows a rod shaft, an adapter and a casing according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a rod shank 42, an adapter 28 and a casing 20 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows an enlarged view around the area of the seal 41.
  • the casing 20 in Figure 2 differs from the casing of Figure 1 according to the prior art in the design of the sleeve portion 22.
  • the end portion of the ear tube 20 which is provided with the end face 12 and the external thread 14 comparable to Figure 1 is not shown.
  • Sleeve portion 22 has, in addition to the end face 24, which is similar to the end face 8 in Figure 1, following this, an external thread 26, via which the
  • Rotation drive during application of the casing 20 is possible on a previously introduced into the well casing.
  • the adapter 28 is mechanically connectable, which has a conical portion 30, a cylindrical casing connection portion 32, a conical portion 34 and a cylinder portion 36.
  • Casing connection section has on its inner circumference an internal thread 38 which is mechanically connectable to the external thread 26 of the casing 20.
  • the end face 24 of the casing 20 is in contact with an annular abutment portion 40 via which an axial force can be applied by the adapter to the casing.
  • the abutment portion 40 may be provided with a seal 41 which seals in particular in relation to drilling fluid (mud) in the axial direction.
  • a seal against the leakage of drilling fluid may already be due to the threaded connection of male thread 26 and female thread 38.
  • the conical portion 34 which adjoins the casing connecting portion 32, serves to reduce the outer diameter in such a manner that this is adapted to the outer diameter of a rod shank 42, which is mechanically connected to a Topdrive not shown in Figure 2, in conjunction.
  • the rod shaft 42 has a conical threaded portion 44 which is formed as an external thread. This conical threaded portion 44 is in rotational engagement with an internally threaded portion 46 of the adapter 28.
  • a rotational torque is transmitted from the external thread 44 of the rod shaft 42 to the internal thread 46 of the adapter 28.
  • Casing connection portion 32 transmits the torque to the external thread 26 on the sleeve portion 22 of the casing 20.
  • the conical portion 30 of the adapter 28 is used in an approach movement between the adapter 28 and the
  • Casing 20 to guide the end portion of the casing adjacent to the stop surface 24 and finally to allow engagement between the internal thread 38 of the adapter 28 and the external thread 26 of the casing 20.
  • Casing 20 is transmitted, the internal thread 10 of the casing 20 is exposed to no mechanical stress and thus it can be ensured a safe subsequent connection of the next casing with the casing 20.
  • FIG. 3 shows an enlarged view around the region of the sealing section 78.
  • This second embodiment differs from the first embodiment shown in Figure 2 in that instead of the external thread 26 on the casing 20, an internal thread 52 is provided on the casing 50 according to the third embodiment and that instead of the internal thread 38 on the adapter 28 of the first
  • an external thread 56 is provided on the adapter 54 according to the third embodiment.
  • the other structural differences between the first and second embodiments have been found to be advantageous due to this change from the external thread on the casing to the internal thread on the casing in the third embodiment.
  • the casing 50 is corresponding to the third one
  • Embodiment a sleeve portion 58 with end face 60 and internal thread 10 on. Between the threaded connection 6 between the pipe section 2 and the
  • the internal thread 52 is formed on the sleeve portion 58. Between the internal thread 52 and the end face 62 of the pipe section 2, a gap 64 is provided, is prevented by the adapter 54, which is connected to the internal thread 52 of the sleeve portion, with the pipe section 2 interacts.
  • the adapter 54 has, starting from its annular end face 66, a cylinder section 68 on which the external thread 56 is formed.
  • Cylinder section 68 is followed by a conical section 70, through which the
  • the adapter 54 has a
  • Arm portions 74, 76 are preferably formed in pairs on the outer peripheral surface of the cylinder portion 72, each having a radial portion 74a, 76a and an axial portion 74b, 76b.
  • the dimension of the axial sections 74b, 76b in the axial direction of the adapter 54 is selected in such a way that they extend beyond the external threads 56 and also the annular end face 66 of the adapter 54.
  • a seal between the end face 24 and the annular abutment portion 40, optionally also via a seal 41, is made, is in a first embodiment of the second embodiment, the sealing effect due to a sealing portion 78, which preferably has two individual seals 78a, 78b, which is provided on the sleeve portion 58 between the gap 64 and the internal thread 52.
  • a sealing portion 78 which preferably has two individual seals 78a, 78b, which is provided on the sleeve portion 58 between the gap 64 and the internal thread 52.
  • Embodiment the sealing effect already due to the threaded connection between internal thread 52 and external thread 56 are present.
  • a double use of the internal thread 10 can be avoided both for the rotational drive and for engagement with the adjacent casing and can be provided with a rod shaft 42 of a top drive safe and fast coupling.
  • the adapter allows for the provision of a variety of tube diameters on rod shafts 42.
  • the present invention is not limited to the configuration of pipe section 2 with sleeve portion in a separate manner.
  • Sleeve portion may also be integrally formed or via another
  • the investment costs can be reduced because wear of the casing pipes is already avoided in the rotary drive and can secure threaded connection between casings in the borehole is ensured.
  • a casing (20, 50) for lining boreholes comprising: a first external thread (14) at a first axial one
  • Internal thread (10) at the second end portion or to the internal thread (10) at the second - end portion in the axial direction of the casing (50) to the first end portion is formed, wherein the second thread (26, 52) is formed in such a way that over this is a force for screwing and / or loosening the screw of the first external thread (14) of the casing (20, 50) with an internal thread of a second casing can be applied.
  • Such a casing is screwed to another casing, without the need to use the first internal thread.

Abstract

Es wird ein Futterrohr (20, 50) zum Auskleiden von Bohrlöchern vorgesehen, wobei dieses aufweist: ein erstes Außengewinde (14) an einem ersten axialen Endabschnitt, ein erstes Innengewinde (10) an einem zum ersten Endabschnitt entgegengesetzt liegenden, zweiten axialen Endabschnitt, und ein zweites Gewinde (26, 52), das entweder in Radialrichtung des Futterrohres (20) entgegengesetzt zum Innengewinde (10) am zweiten Endabschnitt oder zu dem Innengewinde (10) am zweiten Endabschnitt in Axialrichtung des Futterrohrs (50) zum ersten Endabschnitt versetzt ausgebildet ist, wobei das zweite Gewinde (26, 52) in einer solchen Weise ausgebildet ist, dass über dieses eine Kraft zum Verschrauben und/oder Lösen der Verschraubung des ersten Außengewindes (14) des Futterrohrs (20, 50) mit einem Innengewinde eines zweiten Futterrohres aufbringbar ist. Ein derartiges Futterrohr ist mit einem anderen Futterrohr verschraubbar, ohne dass das erste Innengewinde verwendet werden muss.

Description

Beschreibung
FUTTERROHR UND ADAPTER ZUM HERSTELLEN EINER MECHANISCHEN VERBINDUNG ZWISCHEN EINEM TOPDRIVE UND EINEM FUTTERROHR
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Futterrohr und einen Adapter zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen einem Topdrive (Kraftdrehkopf) oder einer Hebevorrichtung und einem Futterrohr.
Bei einem Einbringen von Bohrlöchern, insbesondere zur Erdölgewinnung, gelangt bevorzugt das Rotary-Bohrverfahren zum Einsatz, bei dem der gesamte Bohrstrang einschließlich des Bohrmeißels über einen Rotationsantrieb, der sich über Tage befindet, angetrieben wird. Der Bohrmeißel hat dabei einen größeren Außendurchmesser als das Rohrgestänge, wodurch radial außerhalb des Gestänges ein Ringraum vorliegt. Damit ein Zusammenbrechen des Bohrlochs verhindert wird, wird dieser Ringrohr mit Futterrohren ausgekleidet, die auch als„casing" bezeichnet werden.
Figur 1 zeigt ein Futterrohr 1 nach dem Stand der Technik. Dieses weist einen Rohrabschnitt 2 und einen Muffenabschnitt 4 oder einen Integralverbinder und ähnliches auf, die in Figur 1 über eine Gewindeverbindung 6 miteinander verbunden sind.
Benachbart zur Stirnfläche 8 des Muffenabschnittes 4 weist dieser ein Innengewinde 10 auf. Benachbart zur Stirnfläche 12 am Rohrabschnitt 2, die zur Stirnfläche 8 am
Muffenabschnitt 4 entgegengesetzt liegt, ist ein Außengewinde 14 am Rohrabschnitt 2 vorgesehen. Das Innengewinde 10 und das Außengewinde 14 sind in einer solchen Weise dimensioniert, dass ein Innengewinde eines Futterrohres und ein Außengewinde eines benachbarten Futterrohres mit einander verschraubt werden können.
Im Hinblick auf die Stütz- und Abdichtungsfunktion der Futterrohre innerhalb des Bohrloches ist es wichtig, dass eine sichere Gewindeverbindung zwischen benachbarten Futterrohren vorliegt. Es ist denkbar, dass das Innengewinde 10 mit einem Top-drive gekoppelt wird und dann das Außengewinde 14 auf das untere, benachbarte Futterrohr gesetzt wird und anschließend ein Antrieb des Top-drives erfolgt. Die Kraftübertragung des
Rotationsantriebs erfolgt vom Top-drive über das Innengewinde 10 auf das Futterrohr 1. Aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen bei Bohranlagen ist eine Mehrfachnutzung des Gewindes von Futterrohren im Hinblick auf eine Verschraubung nicht vertretbar und es wurde nach sinnvollen Möglichkeiten für das Aufbringen einer Rotationskraft auf ein Futterrohr im Hinblick auf das Verschrauben mit dem benachbarten Futterrohr gesucht. Insbesondere bestehen hohe Anforderungen an eine dauerhafte Dichtheit der
Casingverbindungen.
Aus der Druckschrift US 7752945 B2 ist eine Verbindungseinrichtung mit zwei in Axialrichtung beabstandeten Kränzen von Spreizelementen bekannt. Diese zwei Kränze von Spreizelementen werden von der Seite des Muffenabschnitts des Futterrohres in diesen eingebracht. Beim Aufbringen einer Rotationskraft gelangen die Spreizelemente mit dem Innenumfang des Futterrohres in Anlage und es kann ein Rotationsantrieb zum Futterrohr erfolgen, ohne dass das Innengewinde 10 mechanisch beansprucht wird. Von Nachteil ist bei dieser Lösung, dass aufgrund der Berührung zwischen den
Spreizelementen und dem Innenumfang des Futterrohres ein mechanischer Verschleiß an der Innenfläche des Futterrohres auftritt.
Eine Alternative ist in der Druckschrift DE 60 2005 006 198 T2 offenbart. Es erfolgt eine Kraftübertragung vermittels Greifelementen auf eine Außenfläche des Futterrohres. Auch hier ist eine mechanische Beanspruchung der Außenfläche des Futterrohres zu verzeichnen. Die mechanischen Eigenschaften des eingebrachten Futterrohres
verschlechtern sich dadurch.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Futterrohr und mit diesem zusammenwirkende Einrichtungen vorzusehen, durch die eine Doppelnutzung des Innengewindes im Muffenabschnitt des Futterrohres verhindert wird und gleichzeitig ein mechanisches Verschleißen von Innen- oder Außenabschnitten des Futterrohres beim Aufbringen der Rotationskraft auf das Futterrohr verhindert wird. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.
Ferner wird erfindungsgemäß ein Adapter zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen einem Topdrive und einem Futterrohr entsprechend Anspruch 5 vorgesehen.
Erfindungsgemäße Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird ein Futterrohr zum Auskleiden von Bohrlöchern vorgesehen, wobei dieses aufweist: ein erstes Außengewinde an einem ersten axialen Endabschnitt und ein erstes Innengewinde an einem zum Endabschnitt dem Außengewinde
entgegengesetzt liegenden zweiten axialen Endabschnitt. An diesem Futterrohr ist ein zweites Gewinde angebracht, das entweder in Radialrichtung des Futterohres
entgegengesetzt zum Innengewinde am zweiten Endabschnitt oder zu dem Innengewinde am zweiten Endabschnitt in Axialrichtung des Futterrohres zum Endabschnitt mit dem Außengewinde versetzt ausgebildet ist, wobei das zweite Gewinde in einer solchen Weise ausgebildet ist, dass über dieses eine Kraft zum Verschrauben und/oder Lösen der Verschraubung des ersten Außengewindes des Futterrohres mit einem Innengewinde eines zweiten Futterrohres aufbringbar ist. Mit einer derartigen Gestaltung kann eine Doppelnutzung eines Gewindes, genauer gesagt einerseits zum Aufbringen der
Rotationskraft auf das Futterrohr und andererseits zum Verschrauben des nächsten Futterrohres mit dem vorherigen Futterrohr, vermieden werden. Aufgrund des Vorsehens eines Gewindes kann einerseits ein effektives Herstellen der Verbindung über einen kleinen Flächenabschnitt durch einen einfachen Rotationsantrieb sichergestellt werden. Darüber hinaus wird der Vorteil der rotationssymmetrischen Ausgestaltung der Futterrohre dahingehend genutzt, dass nun sowohl eine Gewindeverbindung für das Aufbringen der Rotationskraft als auch eine Gewindeverbindung zum nächsten Futterrohr eingesetzt werden. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Futterrohres den Vorteil, das über das zweite Gewinde ein einfaches Handling des Futterrohres möglich ist.
Entsprechend der Erfindung wird bevorzugt, wenn das erste Innengewinde in einer solchen Weise dimensioniert ist, dass es mit dem ersten Außengewinde verschraubbar ist. Auf diese Weise sind baugleiche Futterrohre miteinander verschraubbar. Dieses schließt jedoch nicht aus, dass auch Rohre zum Einsatz gelangen, die der erreichten Bohrtiefe Rechnung tragen, wie zum Beispiel Rohre, über die ein Übergang zwischen dem
Außendurchmesser beispielsweise von 18 5/8 Zoll auf 13 3/8 Zoll oder auch weiter 9 5/8 oder 5 1/2 Zoll Rechnung getragen wird.
Das Futterrohr ist bevorzugt in einer solchen Weise ausgestaltet, dass dieses einen Rohrabschnitt mit einem ersten Außengewinde und einen Muffenabschnitt mit einem ersten Innengewinde und dem zweiten Gewinde aufweist. Durch das Vorsehen eines Muffenabschnitts kann dem notwendigen erhöhten Außendurchmesser beim Vorsehen des Innengewindes besser Rechnung getragen werden und gleichzeitig
verfahrenstechnisch günstig ein Rohrabschnitt mit gleichmäßigem Innen- und
Außendurchmesser vorgesehen werden.
Erfindungsgemäß sind entsprechend einer Ausführung der Rohrabschnitt und der Muffenabschnitt entweder einstückig ausgebildet oder sind diese zweiteilig ausgebildet und bevorzugt mit einander verschraubt. Von Bedeutung ist eine zuverlässige
mechanische Verbindung zwischen diesen Abschnitten. Bei der Wahl zwischen der einstückigen und zweiteiligen Ausgestaltung wird speziellen Umständen bei der
Bohrlochgestaltung Rechnung getragen.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Adapter zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen Topdrive und einem Futterrohr vorgesehen, wobei dieser Adapter eine erste Verbindungseinrichtung aufweist, über die der Adapter mit dem Top-drive mechanisch verbindbar ist, und eine zweite Verbindungseinrichtung aufweist, die einen Gewindeabschnitt hat, über den der Adapter mit einem Außengewinde oder einem
Innengewinde eines Futterrohres lösbar verbindbar ist. Das Vorsehen eines derartigen Adapters gestattet es, dass bei der Verwendung von Futterrohren mit einem zusätzlichen Gewinde für das Aufbringen der Rotationskraft vom Topdrive ein herkömmlicher Stab- Shaft zum Einsatz gelangen kann, über den die Rotationskraft vom Topdrive aufbringbar ist. Der Adapter stellt dabei einerseits die Verbindung zum Stab-Shaft und andererseits die Verbindung zu dem zusätzlichen Gewinde am Futterrohr her. Im Ergebnis ermöglicht die Verwendung eines Adapters den Einsatz von abgeänderten Futterrohren unter Beibehaltung der Stab-Shaft-Struktur nach dem Stand der Technik.
An dem Adapter wird bevorzugt, wenn die erste Verbindungseinrichtung ein drittes Gewinde aufweist, das mit dem Stab-Shaft eines Topdrives verbindbar ist. Durch die Verwendung eines weiteren Gewindes kann eine sichere mechanische Kraftübertragung sichergestellt werden.
Der Adapter ist bevorzugt in einer solchen Weise ausgestaltet, dass benachbart zur zweiten Verbindungseinrichtungen am Adapter ein konischer Abschnitt ausgebildet ist, über den ein Futterrohr zu dem Gewindeabschnitt, der als Innengewinde ausgebildet ist, führbar ist. Somit wird aufgrund der mechanischen Ausgestaltung des Adapters ein Anbringen des Futterrohres am Topdrive erleichtert. Darüber hinaus lässt sich über die Führung an den konischen Flächen die Einbringzeit für die Futterrohre verringern.
Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn bei dem
erfindungsgemäßen Adapter eine zweite Verbindungseinrichtung einen Axialanschlag benachbart zum Innengewindeabschnitt aufweist, mit dem ein Futterrohr in dem in den Adapter geschraubten Zustand in Anlage bringbar ist. Durch diesen Anlageabschnitt lässt sich die abwärts gerichtete Kraft vom Topdrive auf das Futterrohr übertragen. Die mechanischen Anforderungen an das Gewinde können somit reduziert werden, während dennoch ein sicheres Übertragen der Kraft aufgrund des Axialanschlages vorliegt.
Vorzugsweise liegt bei an dem Adapter angebrachtem Futterrohr durch die
Gewindeverbindung eine Abdichtwirkung gegen Bohrspülung (Mud) vor.
Darüber hinaus kann der Axialanschlag mit einer Dichtung versehen sein, so dass bei in den Adapter eingebrachtem Futterrohr eine Abdichtung gegen Bohrspülung vorliegt.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Gewindeabschnitt als ein Außengewindeabschnitt am Adapter ausgebildet und weist der Adapter in Radialrichtung eine Dichtung auf, die gegen eine Innenwand des Futterrohres Dichtheit gegenüber Bohrspülung (Mud) herstellt. Entsprechend einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der
Gewindeabschnitt als ein Außengewindeabschnitt am Adapter ausgebildet und weist der Adapter zumindest zwei entgegengesetzte Führungsflächen auf, die zu dem
Außengewinde in Radialrichtung des Adapters weisen und über die eine Außenfläche eines Muffenabschnitts eines Futterrohres in einer solchen Weise führbar ist, dass der Gewindeabschnitt mit einem Innengewinde im Muffenabschnitt des Futterrohres verschraubbar ist. Derartige Führungsflächen ermöglichen somit ein erleichtertes
Aufbringen des Futterrohres auf den Adapter, der sich am Stab-Shaft des Topdrives befindet. Darüber hinaus können durch die Führungsflächen ein Verkanten beim Ansetzen des Innengewindes auf das Außengewinde vermieden werden und somit ein schnelleres Herstellen der Schraubverbindung zwischen Adapter und Futterrohr vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß wird ferner bevorzugt, wenn die Führungsflächen an jeweiligen Armabschnitten ausgebildet sind, die sich von einem Umfangsabschnitt des Adapters, der zwischen der ersten und zweiten Verbindungseinrichtung vorgesehen ist, zuerst in
Radialrichtung und dann in Axialrichtung des Adapters in Richtung des Gewindeabschnitts sich erstrecken. Durch die Ausbildung derartiger Armabschnitte kann auch für das
Außengewinde am Adapter ein sicheres Anbringen des Futterrohres an diesem
abgesichert werden. Die Gestaltung der Armabschnitte ermöglicht es ferner, dass der Adapter zuerst als ein rotationssymmetrisches Bauteil hergestellt wird und anschließend die Armabschnitte aufgesetzt werden. Somit kann die Herstellung des Adapters erleichtert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der:
Figur 1 eine Schnittansicht eines Futterrohres nach dem Stand der Technik zeigt,
Figur 2 einen Stab-Shaft, einen Adapter und ein Futterrohr entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt und Figur 3 einen Stab-Shaft, einen Adapter und ein Futterrohr entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Stab-shafts 42, eines Adapters 28 und eines Futterrohres 20 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel. In Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht um den Bereich der Dichtung 41 gezeigt.
Das Futterrohr 20 in Figur 2 unterscheidet sich von dem Futterrohr aus Figur 1 entsprechend dem Stand der Technik in der Ausgestaltung des Muffenabschnitts 22. In Figur 2 ist der Endabschnitt des Futterohres 20, der mit der Stirnfläche 12 und dem Außengewinde 14 vergleichbar mit Figur 1 versehen ist, nicht dargestellt. Der
Muffenabschnitt 22 weist zusätzlich zur Stirnfläche 24, die ähnlich der Stirnfläche 8 in Figur 1 ist, im Anschluss an diesen ein Außengewinde 26 auf, über das der
Rotationsantrieb beim Aufbringen des Futterrohres 20 auf ein bereits in das Bohrloch eingebrachtes Futterrohr möglich ist.
Mit dem Futterrohr 20 ist der Adapter 28 mechanisch verbindbar, der einen konischen Abschnitt 30, einen zylindrischen Futterrohrverbindungsabschnitt 32, einen konischen Abschnitt 34 und einen Zylinderabschnitt 36 aufweist. Der
Futterrohrverbindungsabschnitt weist an seinem Innenumfang ein Innengewinde 38 auf, das mit dem Außengewinde 26 des Futterrohres 20 mechanisch verbindbar ist. In dem Zustand, in dem das Futterrohr 20 mit dem Adapter 28 mechanisch fest verbunden ist, steht die Stirnfläche 24 des Futterrohres 20 mit einem ringförmigen Anlageabschnitt 40 in Anlage, über den eine Axialkraft vom Adapter auf das Futterrohr aufbringbar ist.
Optional kann der Anlageabschnitt 40 mit einer Dichtung 41 versehen sein, die eine Abdichtung insbesondere in Bezug auf Bohrspülung (Mud) in Axialrichtung vornimmt. Alternativ dazu kann eine Abdichtung gegenüber dem Austreten von Bohrspülung bereits aufgrund der Gewindeverbindung von Außengewinde 26 und Innengewinde 38 vorliegen.
Der konische Abschnitt 34, der sich an den Futterrohrverbindungsabschnitt 32 anschließt, dient zum Verringern des Außendurchmessers in einer solchen Weise, dass dieser an den Außendurchmesser eines Stab-Shafts 42, der mit einem in Figur 2 nicht dargestellten Topdrive mechanisch in Verbindung steht, angepasst ist. Der Stab-Shaft 42 weist einen konischen Gewindeabschnitt 44 auf, der als ein Außengewinde ausgebildet ist. Dieser konische Gewindeabschnitt 44 steht mit einem Innengewindeabschnitt 46 des Adapters 28 in Rotationseingriff.
Durch eine Ausgestaltung des Adapters 28 entsprechend dem ersten
Ausführungsbeispiel wird ein Rotationsdrehmoment vom dem Außengewinde 44 von dem Stab-Shaft 42 auf das Innengewinde 46 des Adapters 28 übertragen. Vom
Zylinderabschnitt 36, in dem der Innengewindeabschnitt 46 ausgebildet ist, wird das Drehmoment zum konischen Abschnitt 34 und dann weiter zum
Futterrohrverbindungsabschnitt 32 übertragen. Das Innengewinde 38 am
Futterrohrverbindungsabschnitt 32 überträgt das Drehmoment auf das Außengewinde 26 am Muffenabschnitt 22 des Futterrohres 20. Der konische Abschnitt 30 des Adapters 28 dient dazu, bei einer Annäherungsbewegung zwischen dem Adapter 28 und dem
Futterrohr 20 den Endabschnitt des Futterrohres benachbart zur Anschlagfläche 24 zu führen und schließlich einen Eingriff zwischen dem Innengewinde 38 des Adapters 28 und dem Außengewinde 26 des Futterrohres 20 zu ermöglichen.
Da das Drehmoment vom Stab-Shaft 42 über das Außengewinde 26 auf das
Futterrohr 20 übertragen wird, ist das Innengewinde 10 des Futterrohres 20 keiner mechanischen Beanspruchung ausgesetzt und es kann somit ein sicheres anschließendes Verbinden des nächsten Futterrohres mit dem Futterrohr 20 sichergestellt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, herkömmliche Stab- Shaft-Ausgestaltungen zu verwenden und dennoch modifizierte Futterrohre mit dem Außengewinde 26 zum Einsatz zu bringen.
Darüber hinaus besteht der Vorteil bei der Verwendung von Adaptern wie dem Adapter 28 im ersten Ausführungsbeispiel von Figur 2 darin, dass auch verringerten Durchmessern bei anschließend einzubringenden Futterrohren Rechnung getragen wird und lediglich Adapter mit anderen Ausgestaltungen verwendet werden müssen, ohne dass eine Änderung am Stab-Shaft 42 vorgenommen werden muss. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben. In Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht um den Bereich des Dichtabschnitts 78 gezeigt.
Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel darin, dass statt des Außengewindes 26 am Futterrohr 20 ein Innengewinde 52 am Futterrohr 50 entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist und dass statt des Innengewindes 38 am Adapter 28 des ersten
Ausführungsbeispiels ein Außengewinde 56 am Adapter 54 entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Die sonstigen konstruktiven Unterschiede zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel haben sich als vorteilhaft aufgrund dieser Änderung vom Außengewinde am Futterrohr zum Innengewinde am Futterrohr beim dritten Ausführungsbeispiel herausgestellt.
Genauer gesagt weist das Futterrohr 50 entsprechend dem dritten
Ausführungsbeispiel einen Muffenabschnitt 58 mit Stirnfläche 60 und Innengewinde 10 auf. Zwischen der Gewindeverbindung 6 zwischen dem Rohrabschnitt 2 und dem
Muffenabschnitt 58 und der Stirnfläche 60 ist das Innengewinde 52 am Muffenabschnitt 58 ausgebildet. Zwischen dem Innengewinde 52 und der Stirnfläche 62 des Rohrabschnitts 2 ist ein Zwischenraum 64 vorgesehen, durch den verhindert wird, dass der Adapter 54, der mit dem Innengewinde 52 des Muffenabschnitts verbunden ist, mit dem Rohrabschnitt 2 in Wechselwirkung tritt.
Der Adapter 54 weist ausgehend von seiner ringförmigen Stirnfläche 66 einen Zylinderabschnitt 68 auf, an dem das Außengewinde 56 ausgebildet ist. An den
Zylinderabschnitt 68 schließt sich ein konischer Abschnitt 70 an, durch den der
Verringerung des Außendurchmessers auf den des Stab-Shafts 42 Rechnung getragen wird. Im Anschluss an den Zylinderabschnitt 68 weist der Adapter 54 einen
Zylinderabschnitt 72 auf, in dem das Innengewinde 46 ausgebildet ist, das mit dem
Außengewinde 44 des Stab-Shafts 42 in Eingriff bringbar ist. An der Außenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 72 sind vorzugsweise paarweise Armabschnitte 74, 76 ausgebildet, von denen jeder einen Radialabschnitt 74a, 76a und einen Axialabschnitt 74b, 76b aufweist. Die Abmessung der Axialabschnitte 74b, 76b in Axialrichtung des Adapters 54 ist in einer solchen Weise gewählt, dass diese sich über die Außengewinde 56 und auch die ringförmige Stirnfläche 66 des Adapters 54 hinaus erstrecken. Durch diese Armabschnitte 74, 76 wird ermöglicht, dass der Außenumfang des Muffenabschnitts 58 des Futterrohres 50 an Führungsflächen 74c, 76c der Armabschnitte 74, 76 geführt werden und somit ein schneller Rotationseingriff des Innengewindes 52 des Muffenabschnitts 58 mit dem Außengewinde 56 des Adapters 54 möglich ist.
Während im ersten Ausführungsbeispiel eine Abdichtung zwischen der Stirnfläche 24 und dem ringförmigen Anlageabschnitt 40, optional auch über eine Dichtung 41 , vorgenommen wird, liegt bei einer ersten Ausgestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels die Dichtwirkung aufgrund eines Dichtabschnitts 78, der bevorzugt zwei Einzeldichtungen 78a, 78b hat, vor, der am Muffenabschnitt 58 zwischen dem Zwischenraum 64 und dem Innengewinde 52 vorgesehen ist. Alternativ dazu kann auch beim zweiten
Ausführungsbeispiel die Dichtwirkung bereits aufgrund der Gewindeverbindung zwischen Innengewinde 52 und Außengewinde 56 vorliegen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung von Adapter und Futterrohr
entsprechend dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel kann eine Doppelnutzung des Innengewindes 10 sowohl für den Rotationsantrieb als auch für den Eingriff mit dem benachbarten Futterrohr vermieden werden und kann ein sicheres und schnelles Koppeln mit einem Stab-Shaft 42 eines Topdrives vorgesehen werden. Darüber hinaus ermöglicht der Adapter das Vorsehen einer Vielzahl an Rohrdurchmessern an Stab-Shafts 42.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausgestaltung von Rohrabschnitt 2 mit Muffenabschnitt in getrennter Weise beschränkt. Der Rohrabschnitt 2 und der
Muffenabschnitt können auch einstückig ausgebildet sein oder über eine andere
Verbindungsart als eine Schraubverbindung miteinander verbunden sein.
Mit der vorliegenden Erfindung können die Investitionskosten gesenkt werden, da ein Verschleiß der Futterrohre bereits beim Rotationsantrieb vermieden wird und kann eine sichere Gewindeverbindung zwischen Futterrohren im Bohrloch sichergestellt wird.
Darüber hinaus wird auch der mechanische Verschleiß von Innen- oder Außenflächen des Rohrabschnitts 2 der Futterrohre vermieden.
Es wird somit ein Futterrohr (20, 50) zum Auskleiden von Bohrlöchern vorgesehen, wobei dieses aufweist: ein erstes Außengewinde (14) an einem ersten axialen
Endabschnitt, ein erstes Innengewinde (10) an einem zum ersten Endabschnitt
entgegengesetzt liegenden, zweiten axialen Endabschnitt, und ein zweites Gewinde (26, 52), das entweder in Radialrichtung des Futterrohres (20) entgegengesetzt zum
Innengewinde (10) am zweiten Endabschnitt oder zu dem Innengewinde (10) am zweiten - Endabschnitt in Axialrichtung des Futterrohrs (50) zum ersten Endabschnitt versetzt ausgebildet ist, wobei das zweite Gewinde (26, 52) in einer solchen Weise ausgebildet ist, dass über dieses eine Kraft zum Verschrauben und/oder Lösen der Verschraubung des ersten Außengewindes (14) des Futterrohrs (20, 50) mit einem Innengewinde eines zweiten Futterrohres aufbringbar ist. Ein derartiges Futterrohr ist mit einem anderen Futterrohr verschraubbar, ohne dass das erste Innengewinde verwendet werden muss.
Futterrohr
Rohrabschnitt
Muffenabschnitt
Gewindeverbindung
Stirnfläche
Innengewinde
Stirnfläche
Außengewinde
Futterrohr
Muffenabschnitt
Stirnfläche
Außengewinde
Adapter
konischer Abschnitt
Futterrohrverbindungsabschnitt konischer Abschnitt
Zylinderabschnitt
Innengewinde
ringförmiger Anlageabschnitt
Dichtung
Stab-Shaft
konischer Gewindeabschnitt
Innengewindeabschnitt
Futterrohr
Innengewinde
Adapter
Außengewinde
Muffenabschnitt
Stirnfläche
Stirnfläche Zwischenraum ringförmige Stirnfläche
Zylinderabschnitt konischer Abschnitt
Zylinderabschnitt
Armabschnitta Radialabschnittb Axialabschnittc Führungsfläche
Armabschnitta Radialabschnittb Axialabschnittc Führungsfläche
Dichtabschnitta,b Dichtung

Claims

Ansprüche
1. Futterrohr (20, 50) zum Auskleiden von Bohrlöchern mit
einem ersten Außengewinde (14) an einem ersten axialen Endabschnitt,
einem ersten Innengewinde (10) an einem zum ersten Endabschnitt entgegengesetzt liegenden, zweiten axialen Endabschnitt,
gekennzeichnet durch ein zweites Gewinde (26, 52), das
-entweder in Radialrichtung des Futterrohres (20) entgegengesetzt zum
Innengewinde (10) am zweiten Endabschnitt
-oder zu dem Innengewinde (10) am zweiten Endabschnitt in Axialrichtung des
Futterrohrs (50) zum ersten Endabschnitt versetzt
ausgebildet ist, wobei das zweite Gewinde (26, 52) in einer solchen Weise
ausgebildet ist, dass über dieses eine Kraft zum Verschrauben und/oder Lösen der
Verschraubung des ersten Außengewindes (14) des Futterrohrs (20, 50) mit einem
Innengewinde eines zweiten Futterrohres aufbringbar ist.
2. Futterrohr nach Anspruch 1 , wobei das erste Innengewinde (10) in einer solchen Weise dimensioniert ist, dass es mit dem ersten Außengewinde (14) verschraubbar ist
3. Futterrohr nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Futterrohr (20, 50) einen
Rohrabschnitt (2) mit dem ersten Außengewinde (14) und einen Muffenabschnitt (22, 58) mit dem ersten Innengewinde (10) und dem zweiten Gewinde (26, 52) aufweist
4. Futterrohr nach Anspruch 3, wobei der Rohrabschnitt (2) und der Muffenabschnitt (22, 58) einstückig ausgebildet sind oder der Rohrabschnitt (2) und der Muffenabschnitt (22, 58) zweiteilig ausgebildet sind und diese miteinander verschraubt (6) sind
5. Adapter (28, 54) zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen einem Top-drive und einem Futterrohr (20, 50), vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer ersten Verbindungseinrichtung (46), über die der Adapter mit dem Top-drive mechanisch verbindbar ist, und einer zweiten Verbindungseinrichtung mit einem Gewindeabschnitt (38, 56), über den der Adapter mit einem Außengewinde (26) oder einem Innengewinde (52) des Futterohrs (20, 50) lösbar verbindbar ist.
6. Adapter nach Anspruch 5, wobei die erste Verbindungseinrichtung ein drittes Gewinde (46) aufweist, das mit einem Stab-Shaft (42) des Topdrives verbindbar ist
7. Adapter nach Anspruch 5 oder 6, wobei benachbart zur zweiten
Verbindungseinrichtung am Adapter (28, 54) ein konischer Abschnitt (30) ausgebildet ist, über den ein Futterrohr (20) zu dem Gewindeabschnitt (38), der als Innengewinde ausgebildet ist, führbar ist.
8. Adapter nach Anspruch 7, wobei die zweite Verbindungseinrichtung einen
Axialanschlag (24) benachbart zum Innengewindeabschnitt (38) aufweist, mit dem das Futterrohr (20) in dem in den Adapter (28) geschraubten Zustand in Anlage bringbar ist.
9. Adapter nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Gewindeabschnitt (56) als ein Außengewinde ausgebildet ist und der Adapter (54) zumindest zwei entgegengesetzte Führungsflächen (74c, 76c) aufweist, die zu dem Außengewinde in Radialrichtung des Adapters (54) weisen und über die eine Außenfläche eines Muffenabschnitt (58) eines Futterrohrs (50) in einer solchen Weise führbar ist, dass der Gewindeabschnitt (56) mit einem Innengewinde (52) am Muffenabschnitt (58) des Futterrohrs (50) verschraubbar ist.
10. Adapter nach Anspruch 9, wobei die Führungsflächen (74c, 76c) an jeweiligen Armabschnitten (74, 76) ausgebildet sind, die sich von einem Umfangsabschnitt des Adapters (54), der zwischen der ersten und zweiten Verbindungseinrichtung (46, 56) befindet, zuerst in Radialrichtung (74a, 76a) und dann in Axialrichtung (74b, 76b) des Adapters (54) in Richtung des Gewindeabschnitts (56) erstrecken
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