WO2015165832A2 - Zangensystem zur verwendung auf einer bohranlage und klemmblock eines solchen zangensystems - Google Patents

Zangensystem zur verwendung auf einer bohranlage und klemmblock eines solchen zangensystems Download PDF

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WO2015165832A2
WO2015165832A2 PCT/EP2015/058996 EP2015058996W WO2015165832A2 WO 2015165832 A2 WO2015165832 A2 WO 2015165832A2 EP 2015058996 W EP2015058996 W EP 2015058996W WO 2015165832 A2 WO2015165832 A2 WO 2015165832A2
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cover plate
drill string
pliers
terminal block
pliers system
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Malte Cordes
Heiko Schmidt
Andre Reuter
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Bentec Gmbh Drilling & Oilfield Systems
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/16—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
    • E21B19/161—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints using a wrench or a spinner adapted to engage a circular section of pipe
    • E21B19/163—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints using a wrench or a spinner adapted to engage a circular section of pipe piston-cylinder actuated

Definitions

  • Pliers system for use on a rig and clamp block of such a collet system
  • the invention relates to a tongs system intended for use on a drilling rig for deep drilling, for example for drilling boreholes on hydrocarbon deposits for oil and gas exploration or for the development of geothermal energy, which in technical terminology is often referred to as "floor hand "or” Iron Roughneck “is called and can also be referred to as auto ⁇ matic rod clamp.
  • a forceps system is described in US 2007/068669 A.
  • the invention also relates to a clamping block of such a forceps system.
  • a generic pliers system is vorgese ⁇ hen when installing and removing the drill string for connecting two drill string elements or for separating two drill string elements, in particular for connecting a drill string element to the drill string or for releasing a drill string element from the drill string.
  • the forceps system is moved by means of a movable arm or the like into an area above the borehole or an area above the so-called mouse hole.
  • the stationary drill pipe element is fixed, for example, as a component of the drill string or due to the placement in the mouse hole.
  • the Be ⁇ scription applies to a drill string, the local resistance results due to its placement in the mousehole and an application of the tong system above the mousehole is read along accordance with any mention of a ⁇ An application of the tong system above the borehole.
  • a pliers system of the type proposed here can also be used at other locations of a drilling rig and generally for any use in connecting or disconnecting one
  • Thread connection of two elements with an at least piecewise round cross section suitable.
  • ER by means of a pliers system comprised of the lower nipper follows in a per se known manner a first fixed gear ⁇ tion of the pliers system in the stationary drill string.
  • ⁇ means of a movable relative to the lower nipper pliers then takes place - also in a conventional manner - either connecting another drill string element with the stationary drill string element or loosening a drill ⁇ rod element from the stationary drill string element.
  • An object of the present invention is accordingly to provide an efficient, low wear and maintenance possible ⁇ ness for positioning the tong system above the stationary drill string component to be indicated.
  • clamping blocks and that at least one clamping block bewegli ⁇ che, for the adjustment of the forceps system relative to the stationary drill string element effective means comprising a Zentrie ⁇ contour contour comprises.
  • the or each means for adjusting the forceps system relative to the stationary Bohrgestfiteele ⁇ ment certain means, so for example a cover plate of the terminal block, as Zentri mecanicskontur a central notch and two lateral lugs on.
  • said means that is, for example, a cover plate of the clamping block, the two lateral lugs in the form of integrally connected to the carrier acting as means lugs on.
  • the dor ⁇ term terminal blocks act as a means for adjusting the pliers system relative to the stationary drill string element.
  • an adjustment is only possible in the direction of the axis along which the two clamping blocks move towards one another, for example in such a way that, when the pliers system is initially positioned too far to the right of the stationary boring rod element an adjustment of the forceps system in the opposite direction ⁇ results.
  • DE 198 12 958 B a drill pipe element is fastened by means of two clamping blocks (clamping jaws). , one of which is stationary and the other axially translationally movable fixed.
  • the clamping blocks / jaws have a contour for engaging the drill string member. The local ones
  • clamping blocks / jaws have no relative to the respective terminal block movable and effective for adjusting a pliers system means. Also in EP 0130450 B is at most the contour, by means of which the local Klemmba ⁇ ckeniseren grip the drill string, effective for adjustment. Here, too, there is a lack of means - in comparison to the approach proposed here - which is movable relative to at least one clamping block and which is effective for adjusting the forceps system relative to the stationary drill rod element, with a centering contour.
  • the terminal block as a means for adjusting the pliers system. Rather, it is provided that at least one terminal block movable, for adjusting the forceps system rela ⁇ tive to the stationary drill string element effective means, namely, for example, a cover plate or an upper and a lower cover plate of the terminal block with a centering contour formed therein of the type described above.
  • Terminal blocks vertical direction is possible.
  • Clamping blocks takes place a centering of the pliers system in Be ⁇ train on the drill string element in the direction of the movement axis of the terminal blocks.
  • ⁇ r michskontur a centering of the pliers system in relation to a direction perpendicular thereto.
  • the centering contour as lateral lugs on one side of the central notch on a long nose with a circular arc-shaped edge contour and a short nose with a circular arc-shaped edge contour, wherein a radius of the arcuate edge contour of the long nose is smaller than the radius the arcuate edge contour of the short nose.
  • the short nose of the centering ⁇ contour faces an opening of the working area of the pliers system.
  • the long nose is thus located in the rear part of the working area of the pliers system.
  • the short nose releases the opening of the forceps system as much as possible.
  • the long nose is with the local more pointed circular arc-shaped edge contour in a position to still detect a drill string element and a subsequent centering ermögli ⁇ chen, when the pliers system has been moved relatively far to the drill string element.
  • the or each means for adjusting the forceps system relative to the stationary drill string member is translatable relative to the clamping block.
  • Such mobility is an alternative to a fundamentally likewise possible rotatory mobility.
  • a trans ⁇ latowitz mobility allows a structurally ver ⁇ like simple design of the terminal block and erleich ⁇ tert thus its production, installation and maintenance.
  • a translational mobility of a cover plate of the terminal block ie an outer part, kon ⁇ structurally comparatively easy to implement, for example by means of a Lineargleit Entry and at least one in the terminal block formed guide contour and a form-fitting engaging in this guide counter contour on or in the cover plate. If such a cover plate, for example on ⁇ basis of wear of the centering contour formed therein, is replaced, it can be removed as a housing cover on the terminal block, so that there is also a simplification of any repair and / or maintenance.
  • each cover plate or any other means for adjusting the forceps system is resiliently mounted, results in an automatic coordination of the adjustment of the forceps system in the direction perpendicular to the direction of movement of the clamping blocks with the adjustment of the forceps system in the direction of movement of the clamping blocks.
  • Terminal blocks in permanent contact with individual portions of the outer surface of the detected portion of Bohrgestfiteele ⁇ ment.
  • the spring force of the resilient mounting of the or each cover plate is chosen so that the intended Jus ⁇ tion of the pliers system relative to the stationary drill string element is possible.
  • each intended for fixing the pliers system in the stationary drill string clamping block two as a means for Justie ⁇ tion of the tong system acting cover plates, so a obe ⁇ re and a lower cover plate, having the beabschreib ⁇ te adjustment of the pliers system can relative to the stationary drill string element also take place when the Bohrge ⁇ rod member is detected in a range of different diameters, because then each cover plate with the local Zentri réelleskontur regardless of the other cover plate and its Zentri réelleskontur corresponding to each detected portion of the drill string element and its outer surface engages the respective diameter.
  • each cover plate has the centering contour in two planes.
  • a sequence of the planes of the Zentri mecanicskontur in the two cover plates of one of the two facing terminal blocks and a sequence of levels of Zentri réelleskontur in the two cover plates of the opposite terminal block is chosen so that a positive engagement of the levels of Zentri réelleskonturen the cover plates of a terminal block in the planes the centering contours of the cover plates of the other terminal block is possible. That way, the two can facing each other clamping blocks are moved together, as would be possible without such a configuration. Despite the Zentri réelleskonturen can therefore be safely gripped by means of the pliers system even a drill string element with a very small diameter.
  • cover plate types are characterized by a realization of the Zentri mecanicskontur in two levels comprising, said sections ineinan ⁇ derrage different cover plates due to these two planes. Due to the exactly two types of cover plates, a simplified manufacture of the pliers system and a simplified storage results.
  • each terminal block on a spring device For movable, resilient mounting of the means or for adjusting the pliers system, in particular a cover plate, each terminal block on a spring device.
  • spring elements within such a spring device come to a respective spring arbor mounted spring elements, for countries In ⁇ game Alternatively layered disc springs or Spiralfe-, into consideration.
  • the several parallel, in particular in the same plane mounted in parallel spring mandrels effect advantageous secure guidance of the cover plate.
  • Disc springs as a spring element can be known to absorb great force in a small space.
  • Fig. 6 is a plan view of a pliers ⁇ for adjusting the system to the drill string certain relatively ⁇ deck plate of a terminal block,
  • Fig. 10 is a side view of second terminal blocks, each with two thereon and translationally movable cover plates and
  • FIG. 1 and FIG. 2 show isometric views of an embodiment of an exemplary pliers system 10, which is intended for use on the so-called "drill floor" of a self-piercing drill and for sinking boreholes on hydrocarbons. Substance deposits for oil and gas exploration or for the development of geothermal energy certain drilling rig is provided.
  • the illustration in Figure 3A, 3B shows the pliers system 10 according to Figure 1 and Figure 2 in a plan view.
  • the forceps system 10 is part of a device commonly referred to as "floorhand” or “iron roughneck”, for example.
  • a device in general, and especially the pliers system 10 are used during installation and removal of drill string elements 12, inter alia, for screwing a drill pipe element 12 with the drill string or Lö ⁇ sen a drill string element 12 from the drill string.
  • the Bohrge ⁇ rod elements 12 are connected during installation in a conventional manner by screwing.
  • Each BohrgestSheele- element 12 has for this in a conventional manner at one end in the terminology also referred to as a "box" ⁇ designated sleeve with an internal thread and at the other end in such a sleeve and the local internal thread screwed thread, the in technical terminology also referred to as "pin" on.
  • the connection point is also referred to in the technical terminology as Toolj ointtrennstelle and is not specifically highlighted in Dar ⁇ position.
  • the forceps system 10 includes a lower nipper 14 and a
  • the two pliers 14, 16 are rotationally movable relative to one another by means of a drive unit 18 shown here as a hydraulic cylinder, so that a drill pipe element 12 can be released from the drill string by means of the pliers system 10 or a drill pipe element 12 can be connected to the drill string.
  • the lower nipper 14 engages below the Toolj ointtrennstelle and engages the Bohrge ⁇ rod element 12, which the upper end of the drill string and so that the stationary drill pipe element 12 forms.
  • Upper nipper 16 engages above the Toolj ointtrennstelle and engages accordingly that drill pipe element 12, which is detached from the drill string or connected to the drill string.
  • the clamp system 10 has four clamping blocks 20, 22, 24, 26, namely two facing / opposing clamping blocks 20, 22 in the lower nipper 14 and each two facing / opposite terminal blocks 24, 26 in the upper nipper 16.
  • the movement of each clamping block 20-26 takes place by means of a drive unit 28 likewise shown here as a hydraulic cylinder.
  • the two clamp blocks 20, 22 of the lower nipper 14 is shown in a plan view without the surrounded ⁇ de clamp system 10 is that by means of the Zan ⁇ gene system 10 and comprised thereby Clamping blocks 20, 22 a handling of drill pipe elements 12 of different diameters is possible. It is also shown that the clamping blocks 20, 22 have a profiled handle side, where ⁇ at the handle side of each terminal block 20, 22 facing the handle side of the oppositely disposed clamping block 20, 22 is. The profiling is translationally on the terminal block 20, 22 movable cover plates 30, 32nd
  • the two cover plates 30, which are visible in the plan view shown in the illustrations in Figure 4 and Figure 5 on the lower tongs 14 terminal block pair 20, 22 are the upper cover plates 30 of the respective terminal block 20, 22.
  • a lower cover plate 32 is for Example shown in the illustration in Figure 7.
  • the profiling in the cover plates 30, 32 defines an inscribed prism 34, as shown for clarity only in the right-hand illustration of FIG.
  • the profiling of each individual cover plate 30, 32 can be described by a central or substantially central notch and in each case a nose 36, 38 located on the right and left thereof.
  • one of the two lugs 36, 38 is longer than the other lug 36, 38 and the cover plates 30, 32 of the facing clamping blocks 20, 22 are oriented, each having two long lugs 36 and two short lugs 38 facing each other.
  • the profiling and the lateral lugs 36, 38 cause a when moving together two facing each other
  • Drill rod element 12 centered ( Figure 5). If the stationary drill pipe element 12, for example in the mouse hole, is still movable to a certain extent, it may also be apparent that the relative movement of the clamp system 10 and drill pipe element 12 is essentially a movement of the drill pipe element 12. Even then, the result is the mentioned centering.
  • the centering takes place independently of a respective diameter of the drill string element 12, as is likewise illustrated in the illustrations in FIG. 4 and FIG.
  • the profile or contour of the cover ⁇ plates 30, 32 may be referred to as corresponding Zentri réellesprofil or Zentri réelleskontur.
  • the components of the Zentri réelleskontur namely the two lugs 36, 38 - in particular, but not exclusively two lugs in one embodiment as a long nose 36 and short nose 38 - are integrally connected to the cover plate 30, 32.
  • the clamping blocks 20, 22 are retracted under the support structure of the forceps system 10 or at least substantially below the support structure, so that the opening 44 of the forceps system 10 is released as far as possible, as shown by the illustration is shown in Figure 3B with the local outbreak from the support structure.
  • the pliers system 10 can be so far approach ⁇ Bohrge ⁇ rod elements 12 with a very large diameter ⁇ drive that their detection is possible.
  • the short lugs 38 do not hinder the approach of the forceps system 10 to the drill string and the respectively uppermost drill string element 12 there.
  • the long lugs 36 cause other hand, that a detection of a BohrgestSheelements 12 and a subsequent centering is still possible even if the clamp system 10 has already been moved up basically too far to the drill string and the local top Ge ⁇ stSheelement 12th Then the drill string element 12 is located in a rear portion of the working area facing away from the opening 44 and can still be detected there by the long lugs 36.
  • the long lugs 36 differ from the short lugs 38 not only in their length measured, for example, along the longitudinal extension of the cover plate 30, 32, but also in terms of their contour.
  • the shorter length of the short lugs 38 results in the illustrated embodiment a larger compared to the long nose 36 diameter of a circular arc-shaped edge contour of the local tip. Accordingly, the long nose 36 runs - pointed to - By ⁇ diameter of the edge contour of the local peak to the smaller.
  • Each lug 36, 38 can detect and center a drill pipe element 12 with its lateral surface facing the center longitudinal axis 40 of the cover plate 30, 32.
  • the effective length d1, d2 of these side surfaces begins at the apex of the respective tip and is therefore greater in the long nose 36 than in the short nose 38, as shown by way of illustration in FIG.
  • FIG. 7 and FIG. 8 show, from different viewing directions, isometric views of an embodiment of a clamping block 20 without the upper cover plate
  • the terminal block 20 has on its handle side the already mentioned grip surface 42 (knife). By means of a translato ⁇ step movement of the terminal block 20 within the Zangensys ⁇ tems 10 comes the gripping surface 42 for engaging the Jardinober- surface of a means of the cover plates 30, 32 and of the local Zentri mecanicsprofils centered BohrgestSheelements 12.
  • the uppermost drill string 12 of the drill string by means of a translational movement of the two clamping blocks 20, 22 of the lower jaw 14 gripped and fixed. Due to the case taking place centering of the drill pipe element 12, namely the centering of the lower jaw 14 with the two
  • the pliers system 10 is suitable gela ⁇ siege, for example hanging on a rotary and / or translationally movable arm.
  • the suspension is executed that even with a stopped after an initial movement arm the adjustment / centering of the gun system 10 is still possible. For example, an articulated suspension in two parallel axes is considered.
  • a guide bearing formed in a (front) section of the clamping block 20 facing the gripping surface 42 can be seen in the form of two lateral guide grooves 46 for a translationally displaceable mounting of the upper cover plate 30.
  • a lubricating groove 48 is formed in a surface of the clamping block 20, on which the cover plate 30 then slides along the guide grooves 46.
  • the mounting of the lower cover plate 32 is identical and the cover plates 30, 32 have a corresponding positive locking contour for slidable cooperation with the guide grooves 46, as shown in the illustration in FIG.
  • a spring device for resilient mounting of the cover plate 30 is behind the guide bearing in the same plane then a spring device.
  • the resilient mounting is realized by means of a plurality of spring mandrels 54 arranged in parallel and fixed on one side to the spring clamp plate 52 and movable relative to the abutment 50.
  • spring springs which are not shown here and which are alternately stacked on each spring arbor 54 are telescoping springs.
  • the position shown in Figure 7 and Figure 8 of the spring clamp 52 corresponds to a maximum over the gripping surface of the clamping block ⁇ 20 protruding cover plate 30. In this position, the cover plate 30 is completely rebounded. This position is the unloaded position of the cover plate 30 and, accordingly, the position of the cover plate 30 during the initial collapse of the clamping blocks 20, 22.
  • the cover plate 30 For actuation by means of the spring device, the cover plate 30 on its inside a web plate 56 ( Figure 9).
  • the lower cover plate 32 is identical in this respect.
  • the spring clamp plate 52 rests against the web plate 56 and in the position of the spring clamp plate 52 shown in FIG. 7 remains between the spring device and the spring clamp plate 52 as its foremost part on the one hand and the guide slide with the lateral guide grooves 46 on the other hand
  • Gap which he ⁇ leaves at least the inclusion of the web plate 56 ⁇ .
  • the spring devices for the resilient mounting of the upper and lower cover plates 30, 32 allow an independent translational displacement of the two cover plates 30, 32 and thus an independent compression of each cover plate 30, 32. This is useful, provided that with the terminal blocks 20th , 22 detected portion of Bohrgestfiteele ⁇ element 12 is located in the region of a transition from a normal diameter of the drill string member 12 to an increased diameter in the region of the Tooljoints.
  • the independent fe ⁇ -promoting storage of the cover plates 30, 32 then ensures that each cover plate 30, 32 continuously remains and upon moving the Klemmblö ⁇ blocks 20, 22 in contact with the drill string 12 in order to adjust the pliers system 10 effectively sam is.
  • each cover plate 30, 32 has the Zentrie ⁇ approximated contour in two levels and that a sequence of levels of Zentri mecanicskontur in the two cover plates 30, 32 of the two terminal blocks 20 and a sequence of levels of Zentri réelleskontur in the two cover plates 30 , 32 of the opposite terminal block 22 allows a positive engagement of the planes of Zentri réelleskontur.
  • the thus achieved possibility of further collapse of the clamping blocks 20, 22 allows handling of drill pipe elements 12 with a very small
  • the cover plates 30, 32 require only cover plates of a first and a second cover plate type, because a cover plate 30, as in one of the terminal blocks 20 as upper cover plate 30 functions, is at the opposite terminal block 22 as the lower cover plate 32 usable and vice versa.
  • FIG. 11 and Figure 12 show - partially cut - the two clamping blocks 20, 22 of the lower jaw 14 in a fixed to a drill pipe element 12 Konfigura ⁇ tion.
  • the cover plates 30, 32 are compressed according to the diameter of the drill pipe member 12 respectively detected, so that the gripping surfaces 42 of the two clamping blocks 20, 22 abut against the outer peripheral surface of the drill pipe element 12.
  • the sprung state of the cover plates 30, 32 can be seen at the position of the web plate 56 relative to the guide bearing in front in the direction of the grip surface 42 with the guide grooves 46 formed therein.
  • the illustration in Figure 12 shows a maximum or substantially maximum springing configuration of the cover plates 30, 32.
  • a pliers system 10 for connecting a drill pipe element 12 with an often stationary drill string element 12 or for separating a drill pipe element from another drill pipe element 12, wherein the Zangensys ⁇ tems At least one clamping block 20, 22 movable, for the adjustment of the forceps system 10 relative to the stationary drill string member 12 effective means 30, 32 with a Centering contour comprises, wherein the or each for adjusting the pliers system 10 relative to the fixed drill rod member 12 certain means 30, 32 as Zentri proceedingsskontur a central notch and two lateral
  • Noses 36, 38 in particular in the form of two integral with the acting as a carrier of Zentriansskontur means connected lugs 36, 38, and a terminal block 20, 22 as Be ⁇ part of such a forceps system 10th

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Abstract

Die Erfindung ist ein Zangensystem zum Verbinden eines Bohrgestängeelements (12) mit einem oftmals ortsfesten Bohrgestängeelement (12) oder zum Trennen eines Bohrgestängeelements von einem anderen Bohrgestängeelement (12), wobei das Zangensystem zumindest zwei einander zugewandte und zum Fixieren des Zangensystems an dem ortsfesten Bohrgestängeelement (12) bestimmte Klemmblöcke (20, 22) umfasst und wobei zumindest ein Klemmblock (20, 22) bewegliche, zur Justierung des Zangensystems relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement (12) wirksame Mittel (30, 32) mit einer Zentrierungskontur umfasst, sowie ein Klemmblock (20, 22) als Bestandteil eines solchen Zangensystems.

Description

Beschreibung
Zangensystem zur Verwendung auf einer Bohranlage und Klemmblock eines solchen Zangensystems
Die Erfindung betrifft ein zur Verwendung auf einer Bohranlage für Tiefbohrungen, zum Beispiel zum Abteufen von Bohrungen auf Kohlenwasserstoff-Lagerstätten zur Erdöl- und Erdgasexplorati- on oder zum Erschließen von Geothermie, vorgesehenes Zangen- System, das in der Fachterminologie oftmals auch als „Floor- hand" oder „Iron Roughneck" bezeichnet wird und auch als auto¬ matische Gestängezange bezeichnet werden kann. In der US 2007/ 068669 A ist ein solches Zangensystem beschrieben. Die Erfindung betrifft auch einen Klemmblock eines solchen Zangensys- tems .
Ein gattungsgemäßes Zangensystem ist beim Ein- und Ausbauen des Bohrgestänges zum Verbinden zweier Bohrgestängeelemente oder zum Trennen zweier Bohrgestängeelemente, insbesondere zum Verbinden eines Bohrgestängeelements mit dem Bohrstrang bzw. zum Lösen eines Bohrgestängeelements vom Bohrstrang vorgese¬ hen. Dafür wird das Zangensystem mittels eines beweglichen Arms oder dergleichen in einen Bereich über dem Bohrloch oder einen Bereich über dem sogenannten mouse hole bewegt. Dort erfolgt ein Verbinden eines Bohrgestängeelements mit einem ortsfesten Bohrgestängeelement oder ein Trennen eines Bohrge¬ stängeelements von einem ortsfesten Bohrgestängeelement. Das ortsfeste Bohrgestängeelement ist zum Beispiel als Bestandteil des Bohrstrangs oder aufgrund der Platzierung im mouse hole ortsfest. Im Interesse einer besseren Lesbarkeit - aber ohne
Verzicht auf eine weitergehende Allgemeingültigkeit - wird die nachfolgende Beschreibung anhand eines als Bestandteil des Bohrstrangs ortsfesten Bohrgestängeelements und einer Verwen¬ dung des Zangensystems über dem Bohrloch fortgesetzt. Die Be¬ schreibung gilt gleichermaßen für ein Bohrgestängeelement, dessen Ortsfestigkeit sich aufgrund von dessen Platzierung im mouse hole ergibt und eine Anwendung des Zangensystems über dem mouse hole ist entsprechend bei jeder Erwähnung einer An¬ wendung des Zangensystems über dem Bohrloch mitzulesen. Grundsätzlich ist ein Zangensystem der hier vorgeschlagenen Art auch an anderen Stellen einer Bohranlage verwendbar und allge- mein für jede Verwendung beim Verbinden oder Trennen einer
Gewindeverbindung zweier Elemente mit einem zumindest stückweise runden Querschnitt geeignet.
Mittels einer von dem Zangensystem umfassten Unterzange er- folgt in an sich bekannter Art und Weise zunächst eine Fixie¬ rung des Zangensystems am ortsfesten Bohrgestängeelement. Mit¬ tels einer relativ zur Unterzange beweglichen Oberzange erfolgt sodann - in ebenfalls an sich bekannter Art und Weise - entweder das Verbinden eines weiteren Bohrgestängeelements mit dem ortsfesten Bohrgestängeelement oder das Lösen eines Bohr¬ gestängeelements vom ortsfesten Bohrgestängeelement.
Dabei ist eine exakte Positionierung des Zangensystems über dem ortsfesten Bohrgestängeelement wichtig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht entsprechend darin, eine effiziente, verschleiß- und wartungsarme Möglich¬ keit zum Positionieren des Zangensystems über dem ortsfesten Bohrgestängeelement anzugeben.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Zan¬ gensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Klemm- block mit den Merkmalen des zweiten unabhängigen Anspruchs gelöst. Dazu ist bei einem Zangensystem zum Verbinden eines Bohrgestängeelements mit einem ortsfesten Bohrgestängeelement oder zum Trennen eines Bohrgestängeelements von einem ortsfes- ten Bohrgestängeelement vorgesehen, dass das Zangensystem zu¬ mindest zwei einander zugewandte und zum Fixieren des Zangen¬ systems an dem ortsfesten Bohrgestängeelement bestimmte
Klemmblöcke umfasst und dass zumindest ein Klemmblock bewegli¬ che, zur Justierung des Zangensystems relativ zu dem ortsfes- ten Bohrgestängeelement wirksame Mittel mit einer Zentrie¬ rungskontur umfasst. Dabei weist das oder jedes zur Justierung des Zangensystems relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeele¬ ment bestimmte Mittel, also zum Beispiel eine Deckplatte des Klemmblocks, als Zentrierungskontur eine zentrale Kerbe und zwei seitliche Nasen auf. Mittels der seitlichen Nasen gelingt während der Zentrierung die Relativbewegung des Zangensystems zum ortsfesten Bohrgestängeelement derart, dass sich das Bohr¬ gestängeelement zum Abschluss der Zentrierung im Bereich der zentralen Kerbe befindet. Bei einer besonderen Ausführungsform weist das besagte Mittel, also zum Beispiel eine Deckplatte des Klemmblocks, die beiden seitlichen Nasen in Form von einstückig mit dem als Träger fungierenden Mittel verbundenen Nasen auf. Bei der eingangs genannten US 2007/068669 A fungieren die dor¬ tigen Klemmblöcke als Mittel zur Justierung des Zangensystems relativ zum ortsfesten Bohrgestängeelement. Damit ist eine Justierung nur in Richtung der Achse, entlang derer sich die beiden Klemmblöcke aufeinander zu bewegen, möglich, zum Bei- spiel derart, dass bei einer anfänglichen Positionierung des Zangensystems zu weit rechts von dem ortsfesten Bohrge- stängeelement eine Justierung des Zangensystems in Gegenrich¬ tung resultiert.
Gleiches gilt für die im Rahmen der Recherchen des Deutschen Patent- und Markenamtes zu der zugrunde liegenden deutschen Patentanmeldung ermittelte DE 198 12 958 B sowie die EP 0 130 450 B. Bei der DE 198 12 958 B wird ein Bohrgestängeelement mittels zweier Klemmblöcke (Spannbacken) , von denen einer ortsfest und der andere axial translatorisch beweglich ist, fixiert. Die Klemmblöcke/Spannbacken weisen eine Kontur zum Angreifen an dem Bohrgestängeelement auf. Die dortigen
Klemmblöcke/Spannbacken weisen aber keine relativ zu dem jeweiligen Klemmblock bewegliche und zur Justierung eines Zangensystems wirksamen Mittel auf. Auch bei der EP 0 130 450 B ist allenfalls die Kontur, mittels derer die dortigen Klemmba¬ ckeneinheiten das Bohrgestängeelement greifen, zur Justierung wirksam. Auch hier fehlt damit - im Vergleich zu dem hier vorgeschlagenen Ansatz - ein relativ zu zumindest einem Klemmblock bewegliches und zur Justierung des Zangensystems relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement wirksames Mittel mit einer Zentrierungskontur.
Bei dem hier vorgeschlagenen Ansatz fungiert nicht oder zumindest nicht alleine der Klemmblock als Mittel zur Justierung des Zangensystems. Vielmehr ist vorgesehen, dass zumindest ein Klemmblock bewegliche, zur Justierung des Zangensystems rela¬ tiv zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement wirksame Mittel, nämlich zum Beispiel eine Deckplatte oder eine obere und eine untere Deckplatte des Klemmblocks mit einer darin gebildeten Zentrierungskontur der oben beschriebenen Art, umfasst. Damit ist eine Justierung des Zangensystems, insbesondere eines Zan¬ gensystems mit jeweils genau zwei einander zugewandten Klemm- blocken, auch in einer Richtung quer zur Bewegungsachse der Klemmblöcke möglich. Durch die Beweglichkeit ist eine Anpas¬ sung an die Position und/oder die Bewegung der Klemmblöcke möglich .
Der Vorteil des hier vorgeschlagenen Konzepts besteht vor al¬ lem darin, dass mittels der von zumindest einem Klemmblock umfassten und dort beweglich angeordneten Zentrierungskontur eine im Folgenden mitunter auch nur als Zentrierung bezeichne te Justierung des Zangensystems relativ zu einem ortsfesten Bohrgestängeelement auch in einer zur Bewegungsachse der
Klemmblöcke senkrechten Richtung möglich ist. Beim Zusammenfahren der einander zugewandten und zum Fixieren des Zangensystems an dem ortsfesten Bohrgestängeelement bestimmten
Klemmblöcke erfolgt eine Zentrierung des Zangensystems in Be¬ zug auf das Bohrgestängeelement in Richtung auf die Bewegungs achse der Klemmblöcke. Gleichzeitig erfolgt mittels der Zent¬ rierungskontur eine Zentrierung des Zangensystems auch in Bezug auf eine dazu senkrechte Richtung. Im Ergebnis wird eine vollständige Zentrierung des Zangensystems relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement erreicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstands des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbstän¬ digen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist.
Bei einer Ausführungsform des Zangensystems weist die Zentrie- rungskontur als seitliche Nasen auf einer Seite der zentralen Kerbe eine lange Nase mit einer kreisbogenförmigen Randkontur und eine kurze Nase mit einer kreisbogenförmigen Randkontur auf, wobei ein Radius der kreisbogenförmigen Randkontur der langen Nase kleiner ist als der Radius der kreisbogenförmigen Randkontur der kurzen Nase. Die kurze Nase der Zentrierungs¬ kontur ist einer Öffnung des Arbeitsbereichs des Zangensystems zugewandt. Die lange Nase befindet sich damit im hinteren Teil des Arbeitsbereichs des Zangensystems. Die kurze Nase gibt damit die Öffnung des Zangensystems so weit wie möglich frei. Die lange Nase ist mit der dortigen spitzeren kreisbogenförmigen Randkontur in der Lage, ein Bohrgestängeelement auch dann noch zu erfassen und eine nachfolgende Zentrierung zu ermögli¬ chen, wenn das Zangensystem bereits relativ weit an das Bohrgestängeelement herangefahren wurde.
Bei einer nochmals weiteren Ausführungsform des Zangensystems ist das oder jedes zur Justierung des Zangensystems relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement bestimmte Mittel relativ zum Klemmblock translatorisch beweglich. Eine solche Beweg- lichkeit kommt alternativ zu einer grundsätzlich ebenfalls möglichen rotatorischen Beweglichkeit in Betracht. Eine trans¬ latorische Beweglichkeit ermöglicht eine konstruktiv ver¬ gleichsweise einfache Ausführung des Klemmblocks und erleich¬ tert damit dessen Herstellung, Montage und Wartung.
Bei einer Ausführungsform des Zangensystems mit translatorisch beweglichen Mitteln zur Justierung des Zangensystems fungiert als ein derartiges Mittel zumindest eine translatorisch beweg¬ liche Deckplatte des Klemmblocks. Die Verwendung einer solchen Deckplatte als Mittel zur Justierung des Zangensystems hat den Vorteil, dass eine translatorische Beweglichkeit einer Deck- platte des Klemmblocks, also eines außen liegenden Teils, kon¬ struktiv vergleichsweise einfach realisierbar ist, zum Beispiel mittels einer Lineargleitführung und zumindest einer im Klemmblock gebildeten Führungskontur und einer formschlüssig in diese eingreifenden Führungsgegenkontur an oder in der Deckplatte. Sofern eine solche Deckplatte, zum Beispiel auf¬ grund von Verschleiß der darin gebildeten Zentrierungskontur, auszuwechseln ist, kann diese wie ein Gehäusedeckel am Klemmblock entnommen werden, so dass sich damit auch eine Vereinfachung eventueller Reparatur- und/oder Wartungsmaßnahmen ergibt.
Indem die oder jede Deckplatte oder jedes sonstige Mittel zur Justierung des Zangensystems federnd gelagert ist, resultiert eine selbsttätige Koordination der Justierung des Zangensys- tems in der zur Bewegungsrichtung der Klemmblöcke senkrechten Richtung mit der Justierung des Zangensystems in Richtung der Bewegung der Klemmblöcke. Nach einer ersten Erfassung des ortsfesten Bohrgestängeelements mittels der Zentrierungskontur in der oder jeder Deckplatte bleibt die Zentrierungskontur auch beim weiteren Zusammenfahren der einander zugewandten
Klemmblöcke in dauerhaftem Kontakt mit einzelnen Abschnitten der Außenfläche des erfassten Abschnitts des Bohrgestängeele¬ ments. Je mehr sich dabei die Klemmblöcke einander nähern und damit auch eine Justierung des Zangensystems in Richtung der Bewegung der Klemmblöcke erfolgt, desto mehr weicht die oder jede federnd gelagerte Deckplatte zurück, bis es schließlich zu einem Kontakt der Griffflächen der Klemmblöcke mit der Au- ßenfläche des erfassten Abschnitts des Bohrgestängeelements kommt und das dann relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeele¬ ment justierte Zangensystem an dem Bohrgestängeelement fixiert wird. Die Federkraft der federnden Lagerung der oder jeder Deckplatte ist dabei so gewählt, dass die beabsichtigte Jus¬ tierung des Zangensystems relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement möglich ist.
Indem bei einer speziellen Ausführungsform des Zangensystems jeder zum Fixieren des Zangensystems an dem ortsfesten Bohrgestängeelement bestimmte Klemmblock zwei als Mittel zur Justie¬ rung des Zangensystems fungierende Deckplatten, also eine obe¬ re und eine untere Deckplatte, aufweist, kann die beabsichtig¬ te Justierung des Zangensystems relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement auch dann erfolgen, wenn das Bohrge¬ stängeelement in einem Bereich mit unterschiedlichen Durchmessern erfasst wird, weil dann jede Deckplatte mit der dortigen Zentrierungskontur unabhängig von der anderen Deckplatte und deren Zentrierungskontur an den jeweils erfassten Abschnitt des Bohrgestängeelements und dessen Außenfläche entsprechend dem jeweiligen Durchmesser angreift.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Zangensystems weist jede Deckplatte die Zentrierungskontur in zwei Ebenen auf. Eine Abfolge der Ebenen der Zentrierungskontur in den beiden Deckplatten eines der beiden einander zugewandten Klemmblöcke sowie eine Abfolge der Ebenen der Zentrierungskontur in den beiden Deckplatten des gegenüberliegenden Klemmblocks ist dabei so gewählt, dass ein formschlüssiger Eingriff der Ebenen der Zentrierungskonturen der Deckplatten eines Klemmblocks in die Ebenen der Zentrierungskonturen der Deckplatten des anderen Klemmblocks möglich ist. Auf diese Weise können die beiden einander zugewandten Klemmblöcke weiter zusammengefahren werden, als dies ohne eine solche Ausgestaltung möglich wäre. Trotz der Zentrierungskonturen kann demnach mittels des Zangensystems auch noch ein Bohrgestängeelement mit einem sehr kleinen Durchmesser sicher gegriffen werden.
Bei einer nochmals weiteren Ausführungsform des Zangensystems mit zwei Klemmblöcken mit jeweils zwei Deckplattentypen als Mittel zur Justierung des Zangensystems fungieren bei dem ers¬ ten Klemmblock als obere Deckplatte eine Deckplatte eines ers¬ ten Deckplattentyps sowie als untere Deckplatte eine Deckplat¬ te eines zweiten Deckplattentyps. Bei dem zweiten, gegenüberliegend angeordneten Klemmblock fungieren als obere Deckplatte eine Deckplatte des zweiten Deckplattentyps sowie als untere Deckplatte eine Deckplatte des ersten Deckplattentyps. Jeweils zwei der insgesamt vier Deckplatten sind also identisch und in gleicher Ebene sind einander jeweils unterschiedliche Deck¬ platten zugewandt. Die dabei zur Anwendung kommenden Deckplattentypen zeichnen sich durch eine Realisierung der Zentrierungskontur in zwei Ebenen aus, wobei aufgrund dieser beiden Ebenen unterschiedliche Deckplatten abschnittsweise ineinan¬ dergreifen. Aufgrund der genau zwei Deckplattentypen resultiert eine vereinfachte Herstellung des Zangensystems sowie eine vereinfachte Lagerhaltung.
Zur beweglichen, federnden Lagerung des oder der Mittel zur Justierung des Zangensystems, insbesondere einer Deckplatte, weist jeder Klemmblock eine Federvorrichtung auf. Bei einer besonderen Ausführungsform des Zangensystems fungieren ein am Klemmblock fixiertes Widerlager, eine am Widerlager federnd gelagerte Federstemmplatte und mehrere parallel angeordnete und einseitig an der Federstemmplatte fixierte sowie relativ zum Widerlager bewegliche Federdorne als Federvorrichtung. Als Federelemente innerhalb einer solchen Federvorrichtung kommen an jeweils einem Federdorn angebrachte Federelemente, zum Bei¬ spiel wechselsinnig geschichtete Tellerfedern oder Spiralfe- dern, in Betracht. Die mehreren parallel, insbesondere in gleicher Ebene parallel angebrachten Federdorne bewirken vorteilhaft eine sichere Führung der Deckplatte. Tellerfedern als Federelement können bekanntlich auf kleinem Bauraum große Kraft aufnehmen.
Der hier vorgestellte Ansatz wurde bisher am Beispiel eines kompletten Zangensystems beschrieben. Die Neuerung konzentriert sich aber auf einen Klemmblock oder mehrere gleichartige Klemmblöcke in einem solchen Zangensystem. Damit ist die Erfindung insgesamt auch ein Klemmblock mit Mitteln zur Verwendung in einem Zangensystem wie hier und im Folgenden beschrieben .
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch Abänderungen und Modifikationen möglich, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Arbeitsverfahren betreffen .
Es zeigen
Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3A, 3B
eine Ausführungsform eines gegenständlichen Zangensystems in unterschiedlichen Ansichten,
Fig. 4 und Fig. 5
Momentaufnahmen beim Erfassen eines Bohrgestängeelements mittels zweier von dem Zangensystem umfasster Klemmblöcke und beim Fixieren an dem Bohrgestängeelement,
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine zum Justieren des Zangen¬ systems relativ zu dem Bohrgestängeelement bestimmte Deck¬ platte eines Klemmblocks,
Fig. 7 und Fig. 8
unterschiedliche Ansichten eines Klemmblocks,
Fig. 9 perspektivische Ansichten einer Deckplatte des
Klemmblocks ,
Fig. 10 eine Seitenansicht zweiter Klemmblöcke mit jeweils zwei daran befindlichen und translatorisch beweglichen Deckplatten sowie
Fig. 11 und Fig. 12
die beiden Klemmblöcke in einer an einem Bohrgestängeele¬ ment fixierten Konfiguration.
Die Darstellungen in Figur 1 und Figur 2 zeigen aus unterschiedlichen Blickrichtungen isometrische Ansichten einer Ausführungsform eines gegenständlichen Zangensystems 10, das zur Verwendung auf dem sogenannten Drillfloor einer selbst nicht dargestellten und zum Abteufen von Bohrungen auf Kohlenwasser- Stoff-Lagerstätten zur Erdöl- und Erdgasexploration oder zum Erschließen von Geothermie bestimmten Bohranlage vorgesehen ist. Die Darstellung in Figur 3A, 3B zeigt das Zangensystem 10 gemäß Figur 1 und Figur 2 in einer Draufsicht.
Das Zangensystem 10 ist Teil einer in der üblichen Fachterminologie zum Beispiel als „Floorhand" oder „Iron Roughneck" bezeichneten Vorrichtung. Eine solche Vorrichtung insgesamt und speziell das Zangensystem 10 dienen beim Ein- und Ausbauen von Bohrgestängeelementen 12 unter anderem zum Verschrauben eines Bohrgestängeelements 12 mit dem Bohrstrang bzw. zum Lö¬ sen eines Bohrgestängeelements 12 vom Bohrstrang. Die Bohrge¬ stängeelemente 12 werden beim Einbau in an sich bekannter Art und Weise durch Verschrauben verbunden. Jedes Bohrgestängeele- ment 12 weist dafür in an sich bekannter Art und Weise an einem Ende eine in der Fachterminologie auch als „box" bezeich¬ nete Muffe mit einem Innengewinde und am anderen Ende ein in eine solche Muffe und das dortige Innengewinde eindrehbares Gewinde, das in der Fachterminologie auch als „pin" bezeichnet wird, auf. Die Verbindungsstelle wird in der Fachterminologie auch als Toolj ointtrennstelle bezeichnet und ist in der Dar¬ stellung nicht speziell hervorgehoben.
Das Zangensystem 10 umfasst eine Unterzange 14 und eine
Oberzange 16. Die beiden Zangen 14, 16 sind mittels einer hier als Hydraulikzylinder gezeigten Antriebseinheit 18 relativ zueinander rotatorisch beweglich, so dass mittels des Zangensystems 10 ein Bohrgestängeelement 12 vom Bohrstrang gelöst werden oder ein Bohrgestängeelement 12 mit dem Bohrstrang ver- bunden werden kann. Die Unterzange 14 greift unterhalb der Toolj ointtrennstelle an und greift dabei dasjenige Bohrge¬ stängeelement 12, welches das obere Ende des Bohrstrangs und damit das ortsfeste Bohrgestängeelement 12 bildet. Die
Oberzange 16 greift oberhalb der Toolj ointtrennstelle an und greift entsprechend dasjenige Bohrgestängeelement 12, welches vom Bohrstrang gelöst oder mit dem Bohrstrang verbunden wird.
Zur Fixierung des jeweiligen Bohrgestängeelements 12 und zur Übertragung der beim Betätigen des Gewindes erforderlichen Kraft weist das Zangensystem 10 vier Klemmblöcke 20, 22, 24, 26, nämlich je zwei einander zugewandte / einander gegenüber- liegende Klemmblöcke 20, 22 in der Unterzange 14 und je zwei einander zugewandte / gegenüberliegende Klemmblöcke 24, 26 in der Oberzange 16 auf. Die Bewegung jedes Klemmblocks 20-26 erfolgt mittels einer hier ebenfalls als Hydraulikzylinder gezeigten Antriebseinheit 28.
Die nachfolgende Beschreibung befasst sich mit den Klemmblö¬ cken 20, 22 der Unterzange 14. Grundsätzlich kommt aber auch in Betracht, dass die Klemmblöcke 24, 26 der Oberzange 16 ge¬ nauso wie die Klemmblöcke 20, 22 der Unterzange 14 ausgeführt sind und entsprechend ist eine solche Variante des Zangensys¬ tems 10 bei der nachfolgenden Beschreibung stets mitzulesen.
Die Darstellungen in Figur 4 und Figur 5 zeigen zur Erläuterung der hier vorgeschlagenen Neuerung die beiden Klemmblöcke 20, 22 der Unterzange 14 in einer Draufsicht ohne das umgeben¬ de Zangensystem 10. Gezeigt ist dabei, dass mittels des Zan¬ gensystems 10 und der davon umfassten Klemmblöcke 20, 22 eine Handhabung von Bohrgestängeelementen 12 unterschiedlicher Durchmesser möglich ist. Gezeigt ist darüber hinaus, dass die Klemmblöcke 20, 22 eine profilierte Griffseite aufweisen, wo¬ bei die Griffseite jedes Klemmblocks 20, 22 der Griffseite des gegenüberliegend angeordneten Klemmblocks 20, 22 zugewandt ist. Die Profilierung befindet sich dabei in translatorisch am Klemmblock 20, 22 beweglichen Deckplatten 30, 32.
Die beiden Deckplatten 30, die bei der in den Darstellungen in Figur 4 und Figur 5 gezeigten Draufsicht auf das zur Unterzange 14 gehörige Klemmblockpaar 20, 22 sichtbar sind, sind die oberen Deckplatten 30 des jeweiligen Klemmblocks 20, 22. Eine untere Deckplatte 32 ist zum Beispiel in der Darstellung in Figur 7 gezeigt.
Die Profilierung in den Deckplatten 30, 32 definiert ein eingeschriebenes Prisma 34, wie dies zur Verdeutlichung nur in der rechten Darstellung von Figur 4 gezeigt ist. Die Profilierung jeder einzelnen Deckplatte 30, 32 lässt sich durch eine mittige oder im Wesentlichen mittige Kerbe und jeweils eine rechts und links davon befindliche Nase 36, 38 beschreiben. Bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist eine der beiden Nasen 36, 38 länger als die andere Nase 36, 38 und die Deckplatten 30, 32 der einander zugewandten Klemmblöcke 20, 22 sind so orientiert, das jeweils zwei lange Nasen 36 und zwei kurze Nasen 38 einander zugewandt sind.
Die Profilierung und die seitlichen Nasen 36, 38 bewirken, dass ein beim Zusammenfahren zweier einander zugewandter
Klemmblöcke 20, 22 erfasstes Bohrgestängeelement 12 in Bezug auf eine Mittellängsachse 40 (Figur 5) der Klemmblöcke 20, 22 zentriert wird. Dies wird beim Vergleich der Darstellungen in Figur 4 und Figur 5 deutlich. Gezeigt sind dort jeweils Mo¬ mentaufnahmen beim Erfassen (Figur 4) eines Bohrgestängeele- ments 12, wobei beim Zusammenfahren der Klemmblöcke 20, 22 eine Justierung des gesamten Zangensystems 10 in Bezug auf das Bohrgestängeelement 12 erfolgt, so dass schließlich eine Mit- tellängsachse 40 der Klemmblöcke 20, 22 mit dem Zentrum des Bohrgestängeelements 12 fluchtet oder zumindest im Wesentli¬ chen fluchtet. Diese Relativbewegung wird im Folgenden auch als Zentrieren bezeichnet. Nach dem Zusammenfahren der Klemm- blocke 20, 22 ist das Zangensystem 10 über dem ortsfesten
Bohrgestängeelement 12 zentriert (Figur 5) . Wenn das ortsfeste Bohrgestängeelement 12, zum Beispiel im mouse hole, noch in gewissem Umfang beweglich ist, kann sich auch ergeben, dass die Relativbewegung von Zangensystem 10 und Bohrgestängeele- ment 12 im Wesentlichen eine Bewegung des Bohrgestängeelements 12 ist. Auch dann ist das Ergebnis die erwähnte Zentrierung.
Die Zentrierung erfolgt unabhängig von einem jeweiligen Durchmesser des Bohrgestängeelements 12, wie dies ebenfalls in den Darstellungen in Figur 4 und Figur 5 veranschaulicht ist. Auf¬ grund der Zentrierung befindet sich das jeweils erfasste Bohr¬ gestängeelement 12 schließlich vor einer mittig in der Front¬ seite jedes Klemmblocks 20, 22 befindlichen Grifffläche 42 (Figur 7, 8), die in der Fachterminologie mitunter auch als Messer bezeichnet wird. Das Profil oder die Kontur der Deck¬ platten 30, 32 kann entsprechend auch als Zentrierungsprofil oder Zentrierungskontur bezeichnet werden. Die Bestandteile der Zentrierungskontur, nämlich die beiden Nasen 36, 38 - insbesondere, aber nicht ausschließlich zwei Nasen in einer Ausführungsform als lange Nase 36 und kurze Nase 38 - sind dabei einstückig mit der Deckplatte 30, 32 verbunden.
Zur Erläuterung des Vorteil der Gestaltung der Deckplatten 30, 32 mit langen und kurzen Nasen 36, 38 wird auf die Darstellung des Zangensystems 10 in Figur 3A verwiesen. Anhand der dort gezeigten Draufsicht auf das Zangensystem 10 wird erkennbar, dass die kurze Nasen 38 eine Öffnung 44 des Arbeitsbereichs des Zangensystems 10 so weit wie möglich freigeben. Gezeigt ist in der Darstellung in Figur 3 eine Momentaufnahme mit bei¬ nahe zusammengefahrenen, also beinahe maximal ausgefahrenen Klemmblöcken 20, 22.
Im eingefahrenen Zustand (Figur 3B) sind die Klemmblöcke 20, 22 unter die Tragkonstruktion des Zangensystems 10 oder zumindest im Wesentlichen unter die Tragkonstruktion zurückgezogen, so dass die Öffnung 44 des Zangensystems 10 so weit wie mög- lieh freigegeben ist, wie dies anhand der Darstellung in Figur 3B mit dem dortigen Ausbruch aus der Tragkonstruktion gezeigt ist. Damit kann das Zangensystem 10 auch an Bohrge¬ stängeelemente 12 mit sehr großem Durchmesser so weit herange¬ fahren werden, dass deren Erfassung möglich ist. Jedenfalls behindern die kurzen Nasen 38 das Heranfahren des Zangensystems 10 an den Bohrstrang und das dortige jeweils oberste Bohrgestängeelement 12 nicht.
Die langen Nasen 36 bewirken demgegenüber, dass eine Erfassung eines Bohrgestängeelements 12 und eine spätere Zentrierung auch dann noch möglich ist, wenn das Zangensystem 10 im Grunde bereits zu weit an den Bohrstrang und das dortige oberste Ge¬ stängeelement 12 herangefahren wurde. Dann befindet sich das Bohrgestängeelement 12 in einem von der Öffnung 44 abgewandten hinteren Abschnitt des Arbeitsbereichs und kann von den langen Nasen 36 auch dort noch erfasst werden.
Die langen Nasen 36 unterscheiden sich dabei von den kurzen Nasen 38 nicht nur in ihrer zum Beispiel entlang der Längser- Streckung der Deckplatte 30, 32 gemessenen Länge, sondern auch hinsichtlich ihrer Kontur. Die kürzere Länge der kurzen Nasen 38 ergibt sich bei der dargestellten Ausführungsform durch einen im Vergleich zur langen Nase 36 größeren Durchmesser einer kreisbogenförmigen Randkontur der dortigen Spitze. Entsprechend läuft die lange Nase 36 - mit dem kleineren Durch¬ messer der Randkontur der dortigen Spitze - spitzer zu. Jede Nase 36, 38 kann mit ihrer zur Mittellängsachse 40 der Deck¬ platte 30, 32 gewandten Seitenfläche ein Bohrgestängeelement 12 erfassen und zentrieren. Die wirksame Länge dl, d2 dieser Seitenflächen beginnt beim Scheitelpunkt der jeweiligen Spitze und ist daher bei der langen Nase 36 größer als bei der kurzen Nase 38, wie dies zur Veranschaulichung in der Darstellung in Figur 6 gezeigt ist.
Die Darstellungen in Figur 7 und Figur 8 zeigen aus unterschiedlichen Blickrichtungen isometrische Ansichten einer Aus- führungsform eines Klemmblocks 20 ohne die obere Deckplatte
30. Der Klemmblock 20 weist auf seiner Griffseite die bereits erwähnte Grifffläche 42 (Messer) auf. Mittels einer translato¬ rischen Bewegung des Klemmblocks 20 innerhalb des Zangensys¬ tems 10 kommt die Grifffläche 42 zur Anlage an der Außenober- fläche eines mittels der Deckplatten 30, 32 und des dortigen Zentrierungsprofils zentrierten Bohrgestängeelements 12. Das jeweils oberste Bohrgestängeelement 12 des Bohrstrangs wird mittels einer translatorischen Bewegung der beiden Klemmblöcke 20, 22 der Unterzange 14 gegriffen und fixiert. Aufgrund der dabei erfolgenden Zentrierung des Bohrgestängeelements 12, nämlich der Zentrierung der Unterzange 14 mit den beiden
Klemmblöcken 20, 22 relativ zu dem im Bohrloch ortsfesten Bohrstrang, erfolgt eine Ausrichtung des Zangensystems 10 ins¬ gesamt über dem Bohrloch und relativ zum ortsfesten Bohrge- stängeelement 12. Das Zangensystem 10 ist dafür geeignet gela¬ gert, zum Beispiel hängend an einem rotatorisch und/oder translatorisch beweglichen Arm. Die Aufhängung ist dabei der- art ausgeführt, dass auch bei einem nach einer anfänglichen Bewegung stillgesetzten Arm die Justierung/Zentrierung des Zangensystems 10 noch möglich ist. Dafür kommt zum Beispiel eine in zwei parallelen Achsen gelenkige Aufhängung in Be- tracht.
Aufgrund der für die Darstellung entfernten oberen Deckplatte 30 ist in den Figuren 7 und 8 ein in einem zur Grifffläche 42 gewandten (vorderen) Abschnitt des Klemmblocks 20 gebildetes Führungslager in Form zweier seitlicher Führungsnuten 46 für eine translatorisch verschiebliche Lagerung der oberen Deckplatte 30 erkennbar. In einer Fläche des Klemmblocks 20, auf der die Deckplatte 30 dann entlang der Führungsnuten 46 gleitet, ist eine Schmiernut 48 gebildet. Die Lagerung der unteren Deckplatte 32 ist identisch ausgeführt und die Deckplatten 30, 32 weisen eine entsprechende Formschlusskontur zum verschieblichen Zusammenwirken mit den Führungsnuten 46 auf, wie dies in der Darstellung in Figur 9 gezeigt ist. Zur federnden Lagerung der Deckplatte 30 befindet sich hinter dem Führungslager in gleicher Ebene anschließend eine Federvorrichtung. Diese umfasst ein am Grundkörper des Klemmblocks 20 fixiertes Widerlager 50 sowie eine daran federnd gelagerte Federstemmplatte 52. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die federnde Lagerung mittels mehrerer parallel angeordneter und einseitig an der Federstemmplatte 52 fixierter sowie relativ zum Widerlager 50 beweglicher Federdorne 54 realisiert. Als Federelemente fungieren zum Beispiel hier nicht gezeigte und an jeweils einem Federdorn 54 wechselsinnig geschichtete Tel- lerfedern. Alternativ kommen als Federelemente auch an jeweils einem Federdorn 54 angebrachte Spiralfedern in Betracht. Die in Figur 7 und Figur 8 gezeigte Position der Federstemmplatte 52 entspricht einer maximal über die Grifffläche des Klemm¬ blocks 20 hinausragenden Deckplatte 30. In dieser Position ist die Deckplatte 30 vollständig ausgefedert. Diese Position ist die unbelastete Position der Deckplatte 30 und entsprechend die Position der Deckplatte 30 beim anfänglichen Zusammenfahren der Klemmblöcke 20, 22.
Zur Betätigung mittels der Federvorrichtung weist die Deckplatte 30 auf ihrer Innenseite ein Stegblech 56 (Figur 9) auf. Die untere Deckplatte 32 ist insoweit identisch ausgeführt.
Die Federstemmplatte 52 liegt am Stegblech 56 an und bei der in Figur 7, Figur 8 gezeigten Position der Federstemmplatte 52 bleibt zwischen der Federvorrichtung und der Federstemmplatte 52 als deren vorderstem Teil einerseits sowie dem Führungsla- ger mit den seitlichen Führungsnuten 46 andererseits ein
Spalt, welcher zumindest die Aufnahme des Stegblechs 56 er¬ laubt .
Wenn beim Zusammenfahren zweier innerhalb des Zangensystems 10 gegenüberliegend angeordneter Klemmblöcke 20, 22 diese in Kon¬ takt mit einem Bohrgestängeelement 12 kommen, ergibt sich die¬ ser Kontakt zunächst mit der Zentrierungskontur der Deckplat¬ ten 30, 32. Die Darstellungen in Figur 4 sind eine Momentaufnahme eines solchen ersten Kontakts. Beim weiteren Zusammen- fahren der Klemmblöcke 20, 22 der Unterzange 14 gleitet der jeweils erfasste Abschnitt des Bohrgestängeelements 12 an der langen Nase 36 oder an der kurzen Nase 38 in Richtung auf die Kerbe der Zentrierungskontur. Wenn das erfasste Bohrgestängeelement 12 zum Beispiel als Bestandteil des Bohrstrangs ortsfest ist, bewegt sich dabei das Zangensystem 10 relativ zu dem Bohrgestängeelement 12. Spätestens wenn die Lage des Zangensystems 10 über dem Bohr¬ loch so angepasst ist, dass sich der erfasste Abschnitt des Bohrgestängeelements 12 in der Kerbe der Zentrierungskontur befindet, also eine Zentrierung des Zangensystems 10 relativ zu dem Bohrgestängeelement 12 erreicht ist, weichen die Deck¬ platten 30, 32 unter fortwährendem Kontakt mit dem Bohrgestängeelement 12 beim weiteren Zusammenfahren der Klemmblöcke 20, 22 zurück. Aufgrund der von der Federvorrichtung ausgeübten Kraft ist dabei gewährleistet, dass die erreichte Justie- rung des Zangensystems 10 über dem Bohrloch bestehen bleibt. Bei eingefederten Deckplatten 30, 32 kommen die einander gegenüberliegenden Griffflächen 42 der Klemmblöcke 20, 22 der Unterzange 14 zum Eingriff mit dem erfassten Abschnitt des Bohrgestängeelements 12 und das Zangensystem 10 ist an dem mit dem Bohrstrang verbundenen Bohrgestängeelement 12 fixiert.
Die Federvorrichtungen für die federnde Lagerung der oberen und der unteren Deckplatte 30, 32 erlauben dabei eine unabhängige translatorische Verschieblichkeit der beiden Deckplatten 30, 32 und damit auch ein unabhängiges Einfedern jeder Deckplatte 30, 32. Dies ist sinnvoll, sofern sich der mit den Klemmblöcken 20, 22 erfasste Abschnitt des Bohrgestängeele¬ ments 12 im Bereich eines Übergangs von einem normalen Durchmesser des Bohrgestängeelements 12 zu einem erhöhten Durchmes- ser im Bereich des Tooljoints befindet. Die unabhängige fe¬ dernde Lagerung der Deckplatten 30, 32 gewährleistet dann, dass jede Deckplatte 30, 32 beim Zusammenfahren der Klemmblö¬ cke 20, 22 fortwährend in Kontakt mit dem Bohrgestängeelement 12 bleibt und damit zur Justierung des Zangensystems 10 wirk- sam ist. Die Darstellung in Figur 10 zeigt die beiden Klemmblöcke 20, 22 ohne das umgebende Zangensystem 10 in einer Seitenansicht. Erkennbar ist dabei, dass jede Deckplatte 30, 32 die Zentrie¬ rungskontur in zwei Ebenen aufweist und dass eine Abfolge der Ebenen der Zentrierungskontur in den beiden Deckplatten 30, 32 eines der beiden Klemmblöcke 20 sowie eine Abfolge der Ebenen der Zentrierungskontur in den beiden Deckplatten 30, 32 des gegenüberliegenden Klemmblocks 22 einen formschlüssigen Eingriff der Ebenen der Zentrierungskontur erlaubt. Dies ermög- licht, insbesondere im Bereich der langen Nasen 36 (vgl. auch Fig. 9) ein weiteres Zusammenfahren der Klemmblöcke 20, 22, als dies ohne eine solche Ausgestaltung der Zentrierungskontur möglich wäre. Die damit erreichte Möglichkeit eines weiteren Zusammenfahrens der Klemmblöcke 20, 22 erlaubt eine Handhabung auch von Bohrgestängeelementen 12 mit einem sehr kleinen
Durchmesser. Dennoch werden bei der gezeigten Ausführungsform der Deckplatten 30, 32 nur Deckplatten eines ersten und eines zweiten Deckplattentyps benötigt, denn eine Deckplatte 30, wie sie bei einem der Klemmblöcke 20 als obere Deckplatte 30 fun- giert, ist bei dem gegenüberliegenden Klemmblock 22 als untere Deckplatte 32 verwendbar und umgekehrt.
Die Darstellungen in Figur 11 und Figur 12 zeigen - teilweise geschnitten - die beiden Klemmblöcke 20, 22 der Unterzange 14 in einer an einem Bohrgestängeelement 12 fixierten Konfigura¬ tion. Die Deckplatten 30, 32 sind entsprechend dem Durchmesser des jeweils erfassten Bohrgestängeelements 12 eingefedert, so dass die Griffflächen 42 der beiden Klemmblöcke 20, 22 an der Außenumfangsfläche des Bohrgestängeelements 12 anliegen. Damit ist die Fixierung des Zangensystems 10 insgesamt an dem Bohr¬ gestängeelement 12 erreicht. Den eingefederten Zustand der Deckplatten 30, 32 erkennt man an der Position des Stegblechs 56 relativ zu dem in Richtung auf die Grifffläche 42 davor liegenden Führungslager mit den darin gebildeten Führungsnuten 46. Die Darstellung in Figur 12 zeigt eine maximal oder im Wesentlichen maximal eingefederte Konfiguration der Deckplat- ten 30, 32. Die Darstellung in Figur 11 mit dem dort erfassten Bohrgestängeelement 12 mit kleinerem Durchmesser zeigt eine im Vergleich dazu weniger weit eingefederte Konfiguration der Deckplatten 30, 32. Nach dem Fixieren der Klemmblöcke 20, 22 an dem Bohrgestängeelement 12 nehmen die Deckplatten 30, 32 und deren Zentrierungskontur an dem weiteren Bewegungsablauf beim Festziehen oder beim Lösen der Gewindeverbindung nicht mehr teil, zumindest nicht an der Übertragung der dabei wirkenden Momente, die einzig über die Griffflächen 42 übertragen werden .
Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier vorgelegten Beschreibung lassen sich kurz wie folgt zusammenfassen: Angegeben werden ein Zangensystem 10 zum Verbinden eines Bohrgestängeelements 12 mit einem oftmals ortsfesten Bohrge- stängeelement 12 oder zum Trennen eines Bohrgestängeelements von einem anderen Bohrgestängeelement 12, wobei das Zangensys¬ tems 10 zumindest zwei einander zugewandte und zum Fixieren des Zangensystems 10 an dem ortsfesten Bohrgestängeelement 12 bestimmte Klemmblöcke 20, 22 umfasst, wobei zumindest ein Klemmblock 20, 22 bewegliche, zur Justierung des Zangensystems 10 relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement 12 wirksame Mittel 30, 32 mit einer Zentrierungskontur umfasst, wobei das oder jedes zur Justierung des Zangensystems 10 relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement 12 bestimmte Mittel 30, 32 als Zentrierungskontur eine zentrale Kerbe und zwei seitlichen
Nasen 36, 38 aufweist, insbesondere in Form zweier mit dem als Träger der Zentrierungskontur fungierenden Mittel einstückig verbundener Nasen 36, 38, sowie ein Klemmblock 20, 22 als Be¬ standteil eines solchen Zangensystems 10.
Bezugszeichenliste
10 Zangensystem
12 Bohrgestängeelement
14 Unterzange
16 Oberzange
18 Antriebseinheit
20-26 Klemmblock
28 Antriebseinheit
30 (obere) Deckplatte
32 (untere) Deckplatte
34 Prisma
36 (lange) Nase
38 (kurze) Nase
40 Mittellängsachse
42 Grifffläche
44 Öffnung (des Zangensystems)
46 Führungsnut
48 Schmiernut
50 Widerlager
52 Federstemmplatte
54 Federdorn
56 Stegblech

Claims

Patentansprüche 1. Zangensystem (10) zum Verbinden eines Bohrgestängeele¬ ments (12) mit einem ortsfesten Bohrgestängeelement (12) oder zum Trennen eines Bohrgestängeelements von einem ortsfesten Bohrgestängeelement (12)
wobei das Zangensystems (10) zumindest zwei einander zu- gewandte und zum Fixieren des Zangensystems (10) an dem orts¬ festen Bohrgestängeelement (12) bestimmte Klemmblöcke (20, 22) umfasst ,
wobei zumindest ein Klemmblock (20, 22) bewegliche, zur Justierung des Zangensystems (10) relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement (12) wirksame Mittel (30, 32) mit einer Zentrierungskontur umfasst und
wobei das oder jedes zur Justierung des Zangensystems (10) relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement (12) be¬ stimmte Mittel (30, 32) als Zentrierungskontur eine zentrale Kerbe und zwei seitlichen Nasen (36, 38) aufweist.
2. Zangensystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Zentrierungskontur als seitliche Nasen (36, 38) auf einer Seite der zentralen Kerbe eine lange Nase (36) mit einer kreisbogen- förmigen Randkontur und eine kurze Nase (38) mit einer kreis¬ bogenförmigen Randkontur aufweist, wobei ein Radius der kreisbogenförmigen Randkontur der langen Nase (36) kleiner ist als der Radius der kreisbogenförmigen Randkontur der kurzen Nase (38) .
3. Zangensystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das oder jedes zur Justierung des Zangensystems (10) relativ zu dem ortsfesten Bohrgestängeelement (12) bestimmte Mittel (30, 32) relativ zum Klemmblock (20, 22) translatorisch beweglich ist.
4. Zangensystem (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei als zur Justierung des Zangensystems (10) relativ zu dem ortsfes¬ ten Bohrgestängeelement (12) wirksame Mittel (30, 32) zumin¬ dest eine translatorisch bewegliche Deckplatte (30, 32) des Klemmblocks (20, 22) fungiert.
5. Zangensystem (10) nach Anspruch 4, wobei die oder jede Deckplatte (30, 32) federnd gelagert ist.
6. Zangensystem (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei jeder zum Fixieren des Zangensystems (10) an dem ortsfesten Bohrge- stängeelement (12) bestimmte Klemmblock (20, 22) zwei als Mit¬ tel zur Justierung des Zangensystems (10) fungierende Deck¬ platten (30, 32) aufweist.
7. Zangensystem (10) nach Anspruch 6, wobei jede Deckplatte (30, 32) die Zentrierungskontur in zwei Ebenen aufweist, wobei eine Abfolge der Ebenen der Zentrierungskontur in den beiden Deckplatten (30, 32) eines Klemmblocks (20, 22) sowie eine Abfolge der Ebenen der Zentrierungskontur in den beiden Deckplatten (30, 32) eines gegenüberliegenden Klemmblocks (20, 22) einen formschlüssigen Eingriff der Ebenen der Zentrierungskontur erlaubt.
8. Zangensystem (10) nach Anspruch 7, mit zwei Deckplattentypen, wobei bei einem ersten Klemmblock (20) als obere Deck- platte (30) eine Deckplatte eines ersten Deckplattentyps sowie als untere Deckplatte (32) eine Deckplatte eines zweiten Deck¬ plattentyps fungiert und wobei bei einem zweiten, dem ersten Klemmblock (20) gegenüberliegend angeordneten Klemmblock (22) als obere Deckplatte (30) eine Deckplatte des zweiten Deck¬ plattentyps sowie als untere Deckplatte (32) eine Deckplatte des ersten Deckplattentyps fungiert.
9. Zangensystems (10) nach einem der vorangehenden Ansprü¬ che, wobei der oder jeder Klemmblock (20, 22) zur beweglichen Lagerung des oder der Mittel (30, 32) zur Justierung des Zangensystems (10) eine Federvorrichtung (50, 52, 54) umfasst.
10. Zangensystem (10) nach Anspruch 9, wobei als Federvorrichtung (50, 52, 54) ein am Klemmblock (20, 22) fixiertes Widerlager (50), eine am Widerlager (50) federnd gelagerte Federstemmplatte (52) und mehrere parallel angeordnete und einseitig an der Federstemmplatte 52 fixierte sowie relativ zum Widerlager (50) bewegliche Federdorne (54) fungieren und wobei als Federelemente an jeweils einem Federdorn (54) wech¬ selsinnig geschichtete Tellerfedern fungieren.
11. Klemmblock (20, 22) mit Mitteln (30, 32) zur Verwendung in einem Zangensystems (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche .
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