DE3347970C2

DE3347970C2 - Einrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern

Info

Publication number: DE3347970C2
Application number: DE3347970A
Authority: DE
Inventors: George I. Anaheim Calif. Boyadjieff
Original assignee: Varco International Inc
Current assignee: Varco IP Inc
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1983-08-01
Publication date: 1986-11-06
Also published as: DE3327739C2; GB8501645D0; FR2565287A1; NO832774L; GB2152106B; US4449596A; GB8501643D0; JPS6245392B2; FR2531479B1; CA1194855A; FR2565289A1; GB8320648D0; GB2124680B; FR2565289B1; GB2152107B; DE3327739A1; FR2565288B1; GB2152106A; JPS5944487A; NO157630B

Description

Stcucrverbindungen ständig am Drehmomentschlüusel befestigt bleiben, was gestattet, mit dem Drehmomentschlüssel Rohrverbindungen in jeder Höhe in dem Bohrturm herzustellen und zu lösen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein? Sohreinrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil von Fig. 1 zeigt

F fg. 3 eine Seitenansicht nach der linie 3-3 in F i g. 2,

Fig.4 einen Teil von Fig.2 bei zurückgezogenem Hebezeug,

F i g. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 in F i g. 2, F i g. 6 einen Längsschnitt nach der Linie 6-6 in F i g. 5,

F i g. 7—9 Querschnitte nach den Linien 7-7,8-8 bzw. 9-9in Fig.3,

Fig. 10—12 vergrößerte Längsschnitte nach der Linie 10-10 in Fi g. 2, die die Einrichtung in drei .verschiedenen Zuständen zeigen,

Fig. 13A—13E verschiedene Schritte während des Hinzufügens eines Gestängeabschnittes zu dem Bohrgestängestrang und

Fig. 14A—14C mehrere Schritte während des Entfernens eines Gestängeabschnittes von dem Bohrgestänge.

Die Bohreinrichtung 10 in F i g. 1 hat einen Bohrturm 11, der sich von einem Bohrturmboden 12 nach oben erstreckt und ein rohrförmiges Bohrgestänge 13 aufweist, welches aus einer Reihe von Rohrabschnitten gebildet ist, die durch Schraubverbindungen 17 miteinander verbunden sind, und sich längs einer vertikalen Achse 14 nach unten erstreckt und einen Bohrmeißel 15 zum Bohren eines Bohrloches 16 trägt Eine Fangschale '18, tert ist so daß er relativ zu dem nichtdrehbaren Spülkopfkörper 35 drehbar und an diesem abgestützt ist. Die Antriebseinheit 30 enthält einen Wagen 37, der durch die Schienen 28 zur Vertikalbewegung längs der Achse 14 geführt wird und zwei vertikale Gebilde 38 (Fi g. 5) mit U-förmigem Querschnitt aufweist die teilweise um die Schienen 28 angeordnet sind und Rollen 39 an ihren oberen und unteren Enden tragen, mit denen sie die Schienen berühren, um an diesen entlang zu rollen und

to eine Bewegung des Wagens 37 in jeder Richtung, mit Ausnahme der vertikalen Richtung, zu verhindern. Die Gebilde 38 sind durch Teile 40 starr miteinander verbunden. Die Antriebseinheit 30 hat ein Gehäuse 41, das wäh rend des Bohrens an dem Wagen starr befestigt ist und ein kurzes rohrförmiges Obergangsstück 42 (Fig.2), das durch Lager 43 drehbar gelagert ist so daß es relativ zu dem Gehäuse 41 um die Achse 14 drehbar ist Diese Lager dienen auch als Axiallager, die das Gehäuse 41 an

einer Vertikalbewegung relativ zu dem Übergangsstück 42 hindern und das Gehäuse 4! \r.\g_r einen darin enthaltenen Motor 44 an dem Übergangsstück abstützen. Der Motor kann ein elektrisch gespeister Motor sein und das Übergangsstück 42 über Untersetzungsgetriebe und um die Achse 14 relativ zu dem Gehäuse 41 in jeder Richtung in Drehung versetzen, und zwar unter der Steuerung einer Bedienungsperson über eine Fernsteuerkonsole 45 (Fig. 1), die mit dem Motor 44 über eine Leitung 245 verbunden ist und eine biegsame Service schleife 46, die elektrische Kabel und Hydraulikleitun gen enthält welche zu der vertikal beweglichen Antriebseinheit führen. Ein Ende 246 der Schleife 46 ist mit dem Bohrturm vertikal in der Mitte zwischen dem Bohrturmboden und dem oberen Ende des Bohrturms ver- bunden, damit elektrische und hydraulische Verbindungen mit der Antriebseinheit in allen Positionen dersel-

die in dem Bohrturrnboden 12 befestigt ist hat sich Ro- ben hergestellt werden können. Das Gehäuse 41 ist an

nisch nach unten verjüngende Flächen, die mit konischen Flächen von Fangkeilen 19 in Berührung bringbar sind, um das Bohrgestänge zu tragen, während ein Rohrabschnitt zu dem Gestänge hinzugefügt oder von diesem entfernt wird. Das Bohrgestänge 13 wird während des Bohrens durch eine Antriebsvorrichtung 20 gedreht die an dem Haken 26 einer Hebevorrichtung 21 aufgehängt ist, welche einen beweglichen Flaschenzugblock 22 enthält der relativ zu einem Kronenblock 23 durch ein Seil 24, das durch eine Winde 25 gezogen wird, vertikal bewegbar ist Die Vorrichtung 20 trägt an ihrer Unterseite eine Rohrhandhabungsvorrichtung 27 zum Herstellen und Lösen der Schraubverbindungen in dem Bohrgestänge 13 und zum Bewegen von Bohrrohräbschnitten zwischen aktiven und inaktiven Positionen.

Die Antriebsvorrichtung 20, die Rohrhandhabungsvorrichtung 27 und diesen zugeordnete Teile sind längs der vertikalen Achse 14 an zwei in gegenseitigem Albstand angeordneten, paraHelen, vertikalen Schienen 28 bewegbar, die sich parallel zu der Achse 14 erstrecken, vorzugsweise einen I-förmigen Querschnitt haben und sich von dem oberen Ende des Bohrturms 11 zu unteren Enden 29 über dem Bohrturmboden 12 erstrecken. Die Antriebsvorrichtung 20 weist einen herkömmlichen Spülkopf 31 auf, der mit dem oberen Ende einer Antriebseinheit 30 verbunden und mit einem Tragbügel 32 an dem Haken 26 aufgehängt ist, welcher seinerseits an dem beweglichen Flaschenzugblock 22 aufgehängt ist Spülflüssigkeit tlieSt über einen Krümmer 33 in den Spülkopf 31 und abwärts durch einen rohrförmigen Schaft 34 des Spülkopfes, der mittels Lagern 36 gehal einem Rahmen 47 starr befestigt der mit dem Wagen 37 verbunden ist so daß es eine Schwenkbewegung um eine vertikale Achse 52 zwischen den mit ausgezogenen Linien bzw. mit unterbrochenen Linien in F i g. 5 dargestellten Positionen durch einen Drehzapfen 48 an dem Wagen, der nach oben in ein Lager 49 in der Unterseite des Rahmens 47 vorsteht und durch einen ausgerichte ten zweiten Drehzapfen 50 ausführen kann, der von dem Rahmen nach oben vorsteht und in einer Büchse 51 an dem Wage drehbar aufgenommen ist. Der Rahmen 47 kann in der mit ausgezogenen Linien dargestellten aktiven Position in F i g. 5 durch Schrauben 53 lösbar gehal- ten werden, die an dem Wagen befestigt sind und um eine vertikale Achse 54 zwischen der in F i g. 5 gezeigten Verriegelungsposition, in der sie in einer Aussparung 253 in einem an dam Rahmen 47 befestigten Teil 55 aufgenommen sind, und einer seitlich verschwenkten, gelösten Position drehbar sind, wobei eine Muf.ter 56 auf der Schraube gegen das Teil 55 schracbbar ist, um den Rahmen und die an diesem angebrachten Teile in deren in F i g. 5 gezeigter Position lösbar zu arretieren. Das obere Ende des Übergangsstückes 42 der Antriebs einheit 30 ist mit dem drehbaren Schaft 34 des Spülkop fes 31 verschraubt, um Spülflüssigkeit aus dem Spülkopf über das Übergangsstück 42 zu dem Bohrgestängestrang zu leiten. Die Rohrhandhabungsvorrichtung 27 hat ein rohrför miges Abtriebsele-nent 57 (F i g. 2), das an der Stelle 58 mit dem Übergangsstück 42 verschraubt ist (so daß es durch dieses antreibbar ist) und ein Außengewinde 59 aufweist (Fig.4), das mit dem Bohrgestänge Ϊ3 zum

^{5 6}

Antreiben desselben verbindbar ist, wobei die Spülflüs- axial bewegt werden. Hydrauliköl wird den Zylindern 85 sigkeit durch einen inneren Durchlaß 60 zu dem Bohr- und 88 über die Serviceschleife 46 zugeführt, um den gestänge 13 fließt Das Abtriebselement 57 hat einen Drehmomentschlüssel zu betätigen und ?n dem Bohroberen Hauptabschnitt 61 und einen unteren, relativ rohr festzuspannen bzw. von diesem zu lösen, indem kurzen, auswechselbaren Abschnitt 62, der mit dem Ab- 5 Steuerelemente an der entfernten Konsole 45 betätigt schnitt 61 durch ein Gewinde 63 verbunden ist (F i g. 12), werden, und um das wahlweise Versorgen der Zylinder das erwünschtermaßen einen größeren Durchmesser 88 mit Druckmittel zu gestatten, um den Abschnitt 73 hat als das Gewinde 59 und die Gewinde der anderen des Drehmomentschlüssels um die Achse 14 relativ zu Verbindungen in dem Bohrgestänge 13 und mit einem dem oberen Abschnitt 71 in der einen oder anderen Drehmoment angezogen wird, das viel größer ist als das, 10 Richtung zu drehen, damit die Verbindung an der Stelle mit dem das Gewinde 59 mit dem Bohrgestänge verbun- 63 hergestellt oder gelöst wird. '-, den wird und die anderen Schraubverbindungen in dem Wenn die Spannelemente des Drehmomentschlüssels | Bohrgestänge hergestellt werden, so daß während der 69 gelöst sind und das Bohrgestänge 13 in Drehung k normalen Handhabung die Verbindungen an dem Ge- versetzt wird, kann der Drehmomentschlüssel 69 durch ' winde 59 und zwischen einem oberen Abschnitt des 15 zwei austauschbare Verschleißteile 97 und 98 zentriert /, Bohrrohres und dem übrigen Teil des Bohrgestänges werden (Fig.8), die an der Oberseite des Körperab- ';·{ gelöst werden können, ohne daß die Teile an der Stelle Schnitts 74 befestigt sind und innere gekrümmte Ober- H 63 gelöst werden. Die Abschnitte 62 und 61 haben äuße- flächen 99 haben, welche mit dem oberen Abschnitt des ''A re zylindrische Oberflächen 64 und 65 mit einem ge- sich drehenden Bohrgestänges in Berührung hringbar U meinsamen Durchmesser, wobei eine ringförmige, nach 20 sind, um dessen Berührung mit irgendeinem anderen ^;/i oben weisende, geneigte Schulter 66 an einem zylindri- Teil des Drehmomentschlüssels zu verhindern und so zu || sehen Flansch 67 an dem Abschnitt 61 gebildet ist Dar- gewährleisten, daß nur die Verschleißteile 97 und 98, g unter hat der Abschnitt 61 einen Kranz von parallelen, aber keine anderen Teile verschleißen. Das Teil 98 ist an I axialen Keilzähnen 68 (F i g. 12). der Backe 81 durch zwei Schrauben 100 beweglich befe- | Durch eine Verbindungsvorrichtung 70 (F i g. 11) ist 25 stigt, die sich vertikal durch die Backe und durch Schiit- h an dem Gehäuse 41 ein Drehmomentschlüssel 69 befe- ze 101 in dem Teil 98 erstrecken, und zwar derart, daß $ stigt, der einen oberen Abschnitt 71 hat (Fig. 7, 11), die Backe81 in ihrer aktiven Gestängeeinspannposition . welcher einen Kranz von axialen, parallelen Keilzähnen (F i g. 1') Ober den Rand 99 des Teils 98 vorstehen und

72 enthält, die vertikal in Eingriff mit den Keilzähnen 68 das Gestänge 13 berühren kann. Wenn die Backe 81

des Abtriebselements 57 bewegbar und aus diesem Ein- 30 nach rechts zurückgezogen ist (F i g. 10), wird durch An- 1

griff herausbewegbar sind, und einen unteren Abschnitt lage von Teilen 102 des Teils 98 in zwei Schultern 202 ,

73 (F i g. 1 ΐχ der um das obere Verbindungsende eines an dem Körperabschnitt 75 die Bewegung des Teils 98 oberen Abschnitts des Bohrgestänges 13 angeordnet ist, nach rechts begrenzt, während der Kolben 83 und die um diesen lösbar einzuspannen. Der Abschnitt 73 des Backe 81 sich weiter weit genug bewegen, um die Drehmomentschlüssels 69 hat einen starren Körper, der 35 Spannelemente 82 über den Rand 99 des Teils 98 hinaus aus zwei Abschnitten 74 und 75 besteht, die durch Stifte nach rechts zurückzuziehen (F i g. 10), so daß der Rand 76 und 77 lösbar miteinander verbunden sind und ge- 99 das sich drehende Gestänge 13 führen kann, während meinsam einen Durchlaß 78 bilden, der das Bohrgestän- die Spannelemente 82 vor einer Berührung mit ihm gege 13 aufnimmt, eine Backe 79, die Spannelemente 80 schützt sind. Das Verschleißteil 97 ist an der Backe 79 trägt, welche mit dem oberen Ende eines Bohrgestänge- 40 durch zwei Schrauben 200 befestigt (F i g. S), die sich ■/.; abschnitts in Berührung bringbar sind, und eine zweite vertikal durch die Backe und durch Schlitze 201 erstrek-Backe 81, die Spannelemente 82 hat, welche mit der ken, welche in dem Teil 97 gebildet sind und eine Bewegegenüberliegenden Seite des Bohrgestänges in Beruh- gung des Verschleißteils 97 relativ zu der Backe nach ■: rung bringbar sind (F i g. 9). Ein Kolben 83 ist innerhalb links und nach rechts gestatten. Federn 203 drücken in :_ϊ; einer Zylinderkammer 85 in dem Abschnitt 72 zu der 45 entgegengesetzten Richtungen gegen das Verschleißteil * Achse 14 hin- und von derselben wegbewegbar und ist 97 und Schultern 204 an dem Körperabschnitt 74, um 'ί mit der Backe 81 durch Schrauben 86 verbunden, um die das Verschleißteil 97 relativ zu dem Körperabschnitt 74 ; Backe 81 hydraulisch auf die Backe 79 zu und von der- nach rechts zu drücken und die Backe 79 in die in ΐί selben wegzubewegen, um das Bohrgestänge einzu- Fig. 10 gezeigte Position zu drängen, um das Bohrge- }; spannen bzw. freizugeben. Die Spannelemente 80 und so stange während des Bohrens zu zentrieren, wobei aber „; 82 haben Zähne, die ein Drehmoment auf das einge- das Verschleißteil 97 in die zurückgezogene Stellung in |f spannte Bohrgestänge 13 ausüben können. Der Ab- F i g. 11 nach links über die Spannelemente 80 hinaus .?< schnitt 73 wird um die Achse 14 relativ zu dem Ab- bewegbar ist, wenn das Gestänge durch die Spannele- fj schnitt 71 durch Kolben-Zylindervorrichtungen 87 mente 80 und 82 des Drehmomentschlüssels einge- φ (F i g. 7) gedreht, deren Zylinder 88 mit dem Körperab- 55 spannt wird. Die Schrauben 100 und 200 können außer- Jsf schnitt 75 durch Drehzapfen 89 verbunden sind, die eine dem die Glockenabschnitte 96 an den Backen 79 und 81 ||; geringfügige Relativschwenkbewegung um vertikale durch Verlängerung durch die Schlitze 101 und 102 in ig Achsen 90 gestatten, und deren Kolben Kolbenstangen Flanschteilen 97a und 98a der Abschnitte 96 beweglich |» 91 haben, die durch Stifte 92 mit ösen 93 mit dem Kör- festhalten, um eine Bewegung der Teile 97a und 98a, und i% perabschnitt 71 verbunden sind, um eine Relativ- 60 von deren Glockenteilen 96 auf dieselbe Weise wie die ei schwenkbewegung zu gestatten. Eine Schutzvorrich- Teile 97 und 98 zu gestatten, wobei das Teil 97 durch S; tung 95 steht rechtwinkelig von dem Körperabschnitt ihm zugeordnete Federn, die den Federn 203 entspre- £ 75 vor. Zwei konische Glockensegmente 96, die von chen, nach rechts gedruckt werden kann. £; dem Körper 74 des Drehmomentschlüssels 69 nach un- Die Verbindungsvorrichtung 70 hat ein starres, sich f; ten vorstehen (F i g. 10—12), bilden einen sich nach un- 65 vertikal erstreckendes Teil 103 (F i g. 3) mit einem gega- s ten erweiternden inneren Trichter zum Zentrieren des belten oberen Anschlußteil 104, der durch einen Stift ψ, oberen Endes eines Bohrgestängeabschnitts, wenn die- 105 an einem zylindrischen Teil 106 des Gehäuses 41 & ser und der Drehmomentschlüssel relativ zueinander befestigt ist (Fig.4). Der Stift 105 erstreckt sich durch ||

Löcher in Gebilden 104 und 106 und wird gegen Lösen von denselben durch eine Schraube 108 festgehalten, die sich durch eine Nase 107 an dem Stift erstreckt. Das untere Ende des Teils 103 ist mit dem Kolben 109 einer Kolben-Zylindervorrichtung 110 verbunden (Fig. 11), deren Zylinder 111 an seinem unteren Ende mit dem Teil 75 des Drehmomentschlüssels 69 starr verbunden ist. nie Stange 112 des Kolbens 109 ist an einer Stelle HS mit einer Schraube 114 vercjhraubt, deren oberes Ende, das einen großen Durchmesser aufweist, an einer Stelle 115 mit einem Teil 116 verschraubt ist, welches an dem Teil 103 befestigt ist Die Zufuhr von unter Druck stehendem Hydrauliköl zu dem oberen Ende des Zylinders 111 drückt den Zylinder nach oben, um die Keilzähne 72 an dem Teil 71 mit den Keilzähnen 68 an dem Abtriebselement 57 in Eingriff zu bringen und die Drehung des Abtriebselements 57 relativ zu dem Teil 71 zu verhindern. Ein um die Stange 112 angeordnetes Rohr 117 begrenzt die Aufwärtsbewegung des Drehmomentschlüssels 69 dadurch, daß sie an ihren entgegengesetzten Enden an dem Zylinder 111 und an einem Flansch 214 an dem Teil 114 in der in F i g. 11 gezeigten Position anliegt, in der die Keilzähne nur teilweise ineinandergreifen. In dieser Position wird durch die Spannelemente 80 und 82 des unteren Abschnitts 73 des Drehmomentschlüssels 69 der obere Abschnitt des Bohrgestänges 19 erfaßt und eingespannt Wenn das Rohr 117 entfernt wird (Fig. 12), kann die Kolben-Zylindervorrichtung 110 den Drehmomentschlüssel 69 weit genug nach oben bewegen, damit die Keilzähne 68 und 72 vollständig ineinandergreifen und die Spannelemente des unteren Drehmomentschlüsselabschnitts 73 positionieren, damit er den Abschnitt 62 berührt, so daß der Drehmomentschlüssel die Verbindung 63 zwischen den Abschnitten 61 und 62 herstellen oder lösen kann.

Ein herkömmliches Hebezeug 118 unterhalb des Drehmomentschlüssels 69 ist an einem Tragteil 119 der Verbindungsvorrichtung 70 oberhalb des Drehmomentschlüssels an zwei Gliedern 120 aufgehängt und weist zwei Hälften 121 und 122 auf, die durch einen Stift 123 gelenkig verbunden sind, so daß sie eine Relativdrehbewegung um die vertikale Achse des Stiftes zwischen einer Schließstellung, in der sie einen Bohrgestängeabschnitt umschließen, und einer offenen Stellung, in der das Hebezeug quer an das Bohrgestänge 13 und von diesem wegbewegt werden kann, ausführen können (Fig.4). Eine Verriegelungsvorrichtung 124 (Fig.3) hält die beiden Hälften lösbar geschlossen. Die Abschnitte 121 und 122 haben komplementäre halbkreisförmige Schultern, die gemeinsam eine im wesentlichen ringförmige, nach oben weisende Verbundschulter 125 bilden, wenn das Hebezeug 118 geschlossen ist, wobei die Schulter 125 sich entsprechend einer ringförmigen unteren Fläche 126 eines Anschlußendes des Bohrgestänges 13 nach oben erweitert, um das Bohrgestänge an dem Hebezeug aufzuhängen. Schleifen 127 an den Hebezeughälften sind an diametral gegenüberliegenden Stellen mit Schleifen 128 der Glieder 120 verbunden, und lösbare Verschlußelemente 129 erstrecken sich über die äußeren Seiten der Schleifen 127, um die Verbindung aufrechtzuerhalten. Schleifen 130 an den oberen Enden der Glieder sind mit Schleifen 131 an dem Tragteil 119 verbunden, die durch lösbare Bügel 132 geschlossen sind (F i g. 4).

Das Hebezeug 118 und das Tragteil 119 sind zwischen den Positionen nach den F i g. 2 und 4 vertikal beweglich geführt und an einer Drehbewegung durch zwei Dreharretiervorrichtungen 133 gehindert, die Teil der Ver bindungsvorrichtung 70 sind und sich vertikal längs paralleler vertikaler Achsen 134 auf entgegengesetzten Seiten der Achse 14 erstrecken. Jede Vorrichtung 133 hat einen vertikalen Zylinder 135, der zentrisch um eine der s Achsen 134 angeordnet und in einem von zwei vertikalen zylindrischen Durchlässen 136 in dem Teil 119 verschiebbar aufgenommen ist. Ringflansche 137 an den Zylindern 135 begrenzen die Abwärtsbewegung des Teils 119 in der Position nach Fig.2. Ein Kolben 138,

to der in jedem Zylinder 135 vertikal bewegbar ist (Fig. 10), hat eine nach oben vorstehende Stange 139 mit einem gegabelten Teil 140 (F i g. 4), der durch einen Stift 141 an dem Ringteil 106 des Gehäuses 41 befestigt ist. Das Abtriebselement 57 erstreckt sich vertikal durch einen zentralen Durchlaß 142 in dem Teil 119, der einen unteren zylindrischen Teil 143 hat, in welchem der erweiterte Teil 67 an dem Abtriebselement 57 beweglich aufgenommen und eingeschlossen ist, und einen oberen kreisförmigen Teil 144 mit kleinerem Durchmesser, in welchem der obere, außen zylindrische und einen kleineren Durchmesser aufweisende Teil 65 des oberen Abschnittes des Abtriebselements 57 aufgenommen ist. Eine Ringbüchse 145, die an dem Teil 119 angebracht ist, umschließt eng das Abtriebselement 57, um dieses dreh bar zu lagern und das Führen des Tragteils 119 bei dessen Vertikalbewegung zu unterstützen. Eine nach unten weisende, ringförmige, geneigte Schulter 146 an dem Teil 119 ist mit der entsprechend geneigten Schulter 66 an dem Abtriebselement 57 in Berührung bring- bar, um das Tragteil 119 und das an ihm aufgehängte Hebezeug 118 zu tragen, wenn das gesamte Gewicht des Bohrgestänges 13 durch das Hebezeug 118 getragen wird. Zu anderen Zeiten, beispielsweise wenn nur ein Bohrgestängeabschnitt, der von dem Bohrgestänge 13 gelöst ist, durch das Hebezeug 118 getragen wird, wird die Schulter 146 durch eine Reihe von Tellerfedern 147 (Fig. 10), die um die Kolbenstangen 139 oberhalb der Kolben 138 innerhalb der Zylinder 135 angeordnet sind und die Zylinder relativ zu den Kolben in die in F i g. 11 gezeigte Position nachgiebig nach oben drücken, oberhalb der Schulter 66 gehalten. Das Tragteil 119 und das Hebezeug 118 sowie der Bohrgestängeabschnitt sind dann an dem Gehäuse 41 der Antriebseinheit 30 durch die Dreharretiervorrichtungen 133 nachgiebig aufge hängt Wenn sich die Bohreinheit abwärts zu einer Stelle in der Nähe des Bohrturmbodens bewegt, bewegen sich das Hebezeug 118 und der Drehmomentschlüssel 69 zunehmend axial näher zueinander hin, so daß sich beide so nahe wie möglich bis in die Höhe des Bohrturmbo dens bewegen können (vgl. F i g. 4). Dadurch wird der Bereich der Vertikalbewegung der Bohreinheit maximiert und außerdem das Lösen der Bohreinheit von dem Bohrgestänge 13 nahe genug bei dem Bohrturmboden und den Fangkeilen 19 ermöglicht, um das Verwinden des Bohrgestänges während des Hersteilens oder L6-sens einer Verbindung zu vermeiden. Zum automatischen Aüfeinanderzubewegen des Hebezeugs 118 und des Drehmomentschlüssels 69 hat die Einrichtung ein flexibles Seil 148 mit Teilen 149 mit ösen 150 an seinen

eo Enden, die durch Bolzen an dem Tragteil 119 an diametral gegenüberliegenden Stellen befestigbar sind (F i g. 2). Von einem der TeUe 149 aus erstreckt sich das Seil 148 an der Stelle 152 nach oben, dann um eine Seilscheibe 153, die an dem Gehäuse 41 drehbar um eine horizontale Achse 154 befestigt ist, dann horizontal an der Stelle 155 und um eine Seilscheibe 156 (F i g. 6), die an dem Rahmen 47 drehbar um eine normalerweise vertikale Achse 157 befestigt ist (Fig. 5X danach hori-

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zontal an einer Stelle 1S8, dann um eine Seilscheibe 159, Nachdem die Schraubverbindung gelöst worden ist, die an dem Rahmen 47 drehbar um eine normalerweise wird die Druckmittelzufuhr zu den verschiedenen Teivertikale Achse 160 befestigt ist, dann um eine Seilschei- len des Drehmomentschlüssels 69 und zu dessen Kolbe 161, die an dem Gehäuse 41 drehbar um eine hori- ben-Zylindervorrichtung 110 unterbrochen, um den zontale Achse 162 befestigt ist, und schließlich an der 5 Drehmomentschlüssel aus seinem Eingriff mit der Keil-Stelle 163 abwärts zu dem zweiten Teil 149. verzahnung 68 zu lösen und nach unten abzusenken und

Wenn der Motor 44 nach unten über die Position den Spanneingriff des unteren Abschnitts des Drehmo-

nach F i g. 1 hinausbewegt wird, berührt der Teil 158 des mentschlüssels 69 an dem oberen Abschnitt des Bohrge-

Seils 148 ein stationäres Teil 164, das sich in der Mitte stänges 13 zu lösen. Der Motor 44 wird dann eingeschal-

zwischen den beiden Schienen 28 befindet und an einem io tet, um das Abtriebselement 57 schnell in derartiger

Element 167 befestigt ist, welches von einem starren Richtung zu drehen, daß das Abtriebselement von dem

Teil 165 vorsteht, das an seinen Enden mit Teilen 166 Bohrgestänge 13 losgeschraubt wird. Bei offenem He-

verbunden ist, die mit den Schienen verschweißt sind bezeug 118 wird dann die Antriebsvorrichtung 20 durch

(F i g. 5). Der mittlere Teil des Seils ist in einer halbkreis- die Winde und die Hebevorrichtung 21 aus der Position

förmigen Rille 168 in dem Teil 164 aufgenommen und 15 gemäß Fig. 13A durch die mit ausgezogenen Linien

wird dadurch an einer Abwärtsbewegung gehindert, dargestellte Position gemäß Fig. 13B in die mit unter-

wenn der Motor 44 und die übrigen Teile ihre Abwärts- brochenen Linien dargestellte erhöhte Position in dieser

bewegung fortsetzen, was zur Folge hat, daß die Seilen- Figur oberhalb des oberen Endes 160 eines Bohrgestäh-

den 152 und 163 aufwärts zu den Seilscheiben 153 und geabschnitts 13a in einem Gestell 161 an der Seite des

161 gezogen werden und so das Tragteil 119 aufwärts zu 20 Bohrturms angehoben. Das Hebezeug 118 wird dann

dem Gehäuse 41 in die Position in F i g. 4 zurückziehen, herüber in eine Position um den oberen Teil des Gestän-

oder, anders ausgedrückt, die Abwärtsbewegung des geabschnitts 13a unmittelbar unterhalb von dessen ver-

Tragteils 119 und des Hebezeugs 118 aufhalten, wäh- dicktem oberen Anschlußende geschwenkt und um den

rend der Drehmomentschlüssel 69 und die mit ihm ver- Gestängeabschnitt geschlossen, woraufhin die Winde

bundenen Teile ihre Abwärtsbewegung in Positionen 25 betätigt wird, um das Hebezeug 118 und die mit diesem

nahe dem Hebezeug 118 fortsetzen. Die Seilscheiben verbundenen Teile nach oben zu ziehen, wobei der Ge-

156 und 159 können so befestigt sein, daß sie körperlich stängeabschnitt 13a durch das Hebezeug angehoben

um parallele horizontale Achsen 169 schwenkbar sind, und diesem gestattet wird, in eine Position direkt ober-

um das Seil richtig zu erfassen, wenn dessen Teile zwi- halb des oberen Endes des Bohrgestänges 13 zu schwen-

schen dem Teil 164 und den Seilscheiben 156 und 159 30 ken. Die Hebevorrichtung 21 wird dann abgesenkt, um

aus der horizontalen Lage in eine mehr vertikale Lage das untere Ende des aufgehängten Gestängeabschnitts

übergehen. Während eines Bohrvorganges werden, 13a in Bodenhöhe in das obere Ende des Bohrgestänges

während Spülflüssigkeit durch den motorgetriebenen 13 zu stecken (F i g. 13C), woraufhin die Antriebsvor-

Schaft 42, das Abtriebselement 57 und das Bohrgestän- richtung 20 und die Gestängehandhabungsvorrichtung

ge 13 nach unten gepumpt wird, diese Elemente durch 35 abgesenkt werden, wie es in F i g. 13D dargestellt ist, bis

den Motor 44 in Drehung versetzt, um das Bohrloch 16 das Gewinde 59 des Abtriebselements 57 in dem oberen

zu bohren. Diese gesamte Einrichtung ist an dem Bohr- Muffenende des Gestängeabschnitts 13a aufgenommen

turm durch den beweglichen Fiaschenzugblock 22 und ist Der Motor 44 wird eingeschaltet, um das Abtriebs-

das Seil 24 aufgehängt, wobei die Winde 25 Seil abgibt, element 57 schnell zu drehen, wodurch es in das obere

um die Antriebsvorrichtung 20 und das Bohrgestänge 13 40 Ende des Gestängeabschnitts 13a schnell eingedreht

abzulassen, wenn sich der Bohrmeißel vorwärtsbewegt wird, und dann das untere Muffenende des 'Sestängeab-

Das Hebezeug 118 ist in der Relativposition gemäß den Schnitts 13a in das Bohrgestänge 13 einzudrehen, wobei

F i g. 2 und 3 aufgehängt, bis es sich dem Bohrturmbo- diese Drehung ausreichendes Drehmoment entwickelt,

den nähen, wobei in diesem Zeitpunkt das Seil 148 das um die Verbindungen an beiden Enden des Gestängeab-

Teil 164 berührt, und das Hebezeug 118 im wesentlichen 45 Schnitts 13a mit richtigem Drehmoment herzustellen

in dieser Position hält, während die übrigen Teile ihre (F i g. 13E). Die Antriebsvorrichtung 20 wird dann etwas

Abwärtsbewegung in die Stellung gemäß F i g. 4 fortset- angehoben, um das Entfernen der Fangkeile 19 zu ge-

zen. Das Bohrpersonal setzt dann die Fangkeile 19 an statten, wodurch das Bohrgestänge für die Drehung

dem oberen Teil des oberen Abschnitts des Bohrgestän- durch die Antriebsvorrichtung 20 freigegeben wird, da-

ges 13, um das Bohrgestänge mittels der Fangkeile auf- 50 mit das Bohren fortgesetzt werden kann,

zuhängen. Ein Gestängeabschnitt wird durch das umgekehrte

Das Zirkulieren der Spülflüssigkeit wird unterbro- Verfahren entfernt (F i g. 14A— 14C). Die Antriebsvorchen, und das Abtriebselement 57 wird von dem Bohr- richtung 20 kann zuerst durch den beweglichen FIagestänge 13 durch Betätigen der Steuervorrichtungen schenzugblock angehoben werden, während die Spülan der Konsole 45 gelöst, um zuerst Druckmittel der 55 flüssigkeitszirkulation und die Drehung aufrechterhal-Kolben-Zylindervorrichtung 110 so zuzuführen, daß der ten werden, um das Bohrloch 16 auszuräumen. Wenn die Drehmomentschlüssel 69 in die Position gemäß F i g. 11 Antriebsvorrichtung 20 die Position gemäß F i g. 14A angehoben wird, wobei die Keilzähne 72 und 68 in ge- erreicht, in der das untere Ende des zu entfernenden genseitigen Eingriff kommen, und um dann Druckmittel Gestängeabschnitts sich unmittelbar oberhalb des der Zylinderkammer 85 zuzuführen, was zur Folge hat, eo Bohrturmbodens befindet, werden die Fangkeile 19 gedaß der untere Abschnitt des Drehmomentschlüssels 69 setzt, um das Bohrgestänge 13 unmittelbar unterhalb den oberen Abschnitt des Bohrgestänges 13 einspannt dieses Gestängeabschnitts aufzuhängen, woraufhin die-Druckmittel wird dann der Kolben-Zylindervorrichtung ser Gestängeabschnitt von dem Bohrgestänge 13 durch 87 zugeführt, um den Abschnitt 71 des Drehmoment- Zangen oder andere Ausrüstung gelöst und dann schnell Schlüssels 69 relativ zu dessen unterem Abschnitt 73 zu 65 herausgedreht wird. Die Verbindung zwischen dem zu drehen, wodurch das Bohrgestänge 13 und das Ab- entfernenden Gestängeabschnitt und dem Abtriebseletriebselement 57, die bis dahin fest miteinander ver- ment 57 wird dann gelöst, indem der Drehmomentschraubt sind, voneinander losgeschraubt werden. schlüssel 69 benutzt wird, wobei zuerst der Drehmo-

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iiienuchiüsset angehoben wird, wie erläutert, und dann betätigt wird, um das obere Ende des zu entfernenden Gestängeabschnitts einzuspannen und dann eine ReIativdrehuiig der Abschnitte 71 und 73 des Drehmomentschlüssels hervorzurufen, damit ein Drehmoment in einer Richtung ausgeübt wird, in der das AbtrieL/selement 57 von dem Gestängeabschnitt losgeschraubt wird. Das Abtriebselement 57 wird dann aus dem Gestängeabschnitt schnell herausgedreht, indem es unter Verwendung des Motors 44 schnell gedreht wird. Das Hebezeug 118 wird um den Gestängeabschnitt unterhalb des oberen verdickten Anschlußendes desselben geschlossen, und das Abtriebselement 57 wird dann schnell aus dem Gestängeabschnitt herausgedreht, indem der Motor 44 eingeschaltet wird, um das Abtriebselement 57 υ schnell zu drehen, wodurch der Gestängeabschnitt zurückbleibt, der an dem Hebezeug 118 aufgehängt ist (Fig. HB). Die Winde wird betätigt, um die Antriebsvorrichtung 20 anzuheben, was bewirkt, daß das Hebezeug !18 den freien Gestängeabschnitt von dem Bohrgestänge 13 abhebt, wobei der Gestängeabschnitt dann in die Posit.an gemäß F i g. 14C geschwenkt wird, um in dem Gestell gelagert zu werden. Das Hebezeug 118 wird entriegelt und von dem Gestängeabschnitt entfernt und die Vorrichtung wird dann abgesenkt, um das Abtriebselement 57 in den nächsten Abschnitt des Bohrgestänges 13 zu stecken, wobei das Abtriebselement durch den Motor 44 mit genug Drehmoment schnell in diesen Abschnitt eingedreht wird, um das Bohrgestänge 13 zum Entfernen des nächrten Gestängeabschnitts hoch genug anzuheben, usw.

Wenn der Abschnitt 62 des Abtriebselements 57 von dem oberen Abschnitt 61 entfernt werden soll, um das Auswechseln des Abschnitts 62 zu gestatten, wenn dessen Gewinde 29 verschlissen ist, wird die Rohrbuchse 117 aus ihrer normalen Position um die Kolbenstange 112 entfernt Zum Ermöglichen dieses Entfernens ist die Büchse längs ihrer Achse geschlitzt und wird durch Schrauben an dem Zylinder 111 festgehalten. Bei entfernter Büchse 117 kann die Kolben-Zylindervorriclitung 110 betätigt werden, um den Drehmomentschlüssel 69 nach oben in die Position gemäß F i g. 12 zu ziehen, in der die Keilzähne 72 mit den Keilzähnen 68 in vollem Eingriff sind. Die Spannelemente der Backen 79 und 100 werden dann durch den Kolben 83 gegen den Abschnitt 62 des Abtriebselements 57 gepreßt, um den Abschnitt 62 einzuspannen und gegen Drehung festzuhalten, während das Teil 71 durch die Kolben-Zylindervorrichtuag 87 gedreht wird, um den Abschnitt 61 relativ zu dem Abschnitt 62 in Losschraubrichtung zum Entfernen des so Abschnitts 62 von dem Abschnitt 61 zu drehen. Die Teile können durch umgekehrte Betätigung der Teile wieder miteinander verbunden werden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 auf dieses Drehmoment ausübbar ist, und kraltbetä-Patentansprüche: tigte Vorrichtungen (87) zum Drehen der Teile (72, 73) des Drehmomentschlüssels (69) relativ zueinan-

1. Einrichtung zur Herstellung von Bohrlöchern, der, und daß die Verbindungsvorrichtung (66, 70,

mit einer Antriebsvorrichtung (20), die ein mit dem 5 119, 120, 133) eine kraftbetätigte Einheit (110) aufoberen Ende eines Bohrgestänges (13) verbindbares weist, mittels welcher der Drehmomentschlüssel (69) Abtriebselement (57) und einen Motor (44) zum Dre- an der Antriebsvorrichtung (20) aufgehängt und der hen des Abtriebselements (57) aufweist und mit dem Drehmomentschlüssel (69) zwischen . den aktiven Bohrgestänge (13) auf- und abbewegbar ist, mit ei- und inaktiven Stellungen auf- und abbewe^ar ist
nem kraftbetätigten Drehmomentschlüssel (69) am io 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, unteren Ende der Antriebsvorrichtung (20) zum dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebselement Ausüben eines Drehmoments in entgegengesetzter (57) einen oberen Abschnitt (61) hat, der jenen Teil Richtung auf das Abtriebselement (57) und das (68) des Abtriebselements (57) trägt, welcher mit Bohrgestänge (13), mit einem Hebezeug (118) am dem Teil (72) des Drehmomentschlüssels (69) verunteren Ende der Antriebsvorrichtung (20) zum Er- 15 bindbar ist, und einen unteren Abschnitt (62), der fassen und Aufhängen eines Abschnitts des Bohrge- mittels Gewinde mit dem oberen Abschnitt (61) und stänges (13) unterhalb des Drehmomentschlüssels mit dem Bohrgestänge (13) verbindbar ist, wobei der (69) und mit einer Verbindungsvorrichtung (66, 70, Drehmomentschlüssel (69) in zwei verschiedene ak-119, 120, 133) zum Befestigen des Drehmoment- tive Stellungen relativ zu dem Abtriebselement (57) schlüsseis {69) und des Hebezeugs (118) an der An- 20 bewegbar ist, in deren einer das Bohrgestänge von triebsvorr^htung (20) zur Auf- und Abwärtsbewe- dem unteren Abschnitt (62) des Abtriebselements gung mit dieser und zum Aufhängen des Hebezeugs (57) und in deren anderer dieser untere Abschnitt (118) und eines Abschnitts des Bohrgestänges (13) an (62) von dem oberen Abschnitt (61) des Abtriebseleder Antriebsvorrichtung (20), dadurch ge- ments (57) abschraubbar ist
kennzeichnet, daß der Drehmomentschlüssel 25

(69) durch die Verbindungsvorrichtung (66, 70,119,

120,133) gegen Drehung mh dem Abtriebselement
(57) und dem Bohrgestänge (13) festgehalten ist,

wenn das Abtriebselement (57) und das Bohrgestän- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Ober-

ge (13) zum Bohren einer Drehbewegung unterwor- 30 begriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art
fen sind, und daß der Drehmomentschlüssel (69) und Bei solchen bekannten Bohreinrichtungen (US-PS

das Abtriebselement (57) mit Teilen (72, 68) verse- 39 15 244; The Oil and Gas Journal, 3. Dezember 1979, hen sind, die zwischen aktive Stellungen, in denen Seite 18; World Oil, April 1979, Seite 257) läuft der sie ineinandergreifen u.id eine Relativdrehung zwi- Drehmomentschlüssel beim Bohren mit dem Abtriebsschen einem Abschnitt (71) de: örehmomentschlüs- 35 element und dem Bohrgestänge um. Das ist nachteilig, sels (69) und dem Abtriebselement (57) blockieren, weil sich Unwuchtprobleme und eine Gefährdung des und inaktiven Stellungen relativbewegbar sind, in Bedienungspersonals und der Bohreinrichtung selbst erweich letzteren das Abtriebselement (57) zur kraft- geben können und weil der umlaufende Drehmomentbetätigten Drehung relativ zu dem Drehmoment- schlüssel im Betrieb für das Bedienungspersonal nicht schlüssel (69) für das Bohren freigegeben ist 40 ohne weiteres zugänglich ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Es sind weitere ähnliche Bohreinrichtungen dieser zeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung (66, 70, Art bekannt, bei denen aber das Hebezeug (US-PS 119, 120, 133) eine kraftbetätigte Vorrichtung (110) 3126 063) bzw. der Drehmomentschlüssel (US-PS aufweist zum Auf- und Abbewegen des Drehmo- 34 04 741) nichtander Antriebsvorrichtung aufgehängt mentschlüssels (69) relativ zu dem Abtriebselement 45 ist, wobei in letzterem Fall das Hebezeug zwar an der (57) zwischen den aktiven und inaktiven Stellungen. Antriebsvorrichtung angebracht ist in einigen Betriebs-

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet zuständen dieses Hebezeug jedoch entfernt und statt durch eine kraftbetätigte Vorrichtung (110), mittels dessen eine Zusammenschraubvorrichtung mit der Anwelcher der Drehmomentschlüssel (169) an der An- triebsvorrichtung verbunden wird,
triebsvorrichtung (20) aufhängbar und der Drehmo- so Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohreinrichtung mentschlüssel (69) relativ zu dem Abtriebselement der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß Un-(57) zwischen den aktiven und inaktiven Stellungen wuchtprobleme und eine Gefährdung des Bedienungsauf-und abbewegbar ist. personals durch den Drehmomentschlüssel beim nor-

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch malen Bohrbetrieb nicht auftreten,
gekennzeichnet daß die kraftbetätigte Vorrichtung 55 Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im 4110) eine Kolben-Zylindervorrichtung aufweist. Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Merkmale gelöst

dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (72, 68) des Bei der Bohreinrichtung nach der Erfindung ist der

Drehmomentschlüssels (69) und des Abtriebsele- Drehmomentschlüssel beim normalen Bohrbetrieb

ments (57) Keilzähne bzw. -nuten sind, die in und ω drehfrei gehalten, dreht sich also nicht mit dem Ab-

außer Eingriff miteinander bewegbar sind. triebselement der Antriebsvorrichtung mit. Unwucht-

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- probleme und eine Gefährdung für das Bedienungspcrzeichnet, daß die Teile (68,72) des Abtriebselements sonal aufgrund des Drehmomentschlüssels sind dadurch (57) und des Drehmomentschlüssels (69) keilver- beim normalen Bohrbetrieb beseitigt Außerdem kann zahnt und durch vertikale Relativbewegung in und 65 bei der Bohreinrichtung nach der Erfindung der nichtaußer Eingriff bewegbar sind, daß der Drehmoment- umlaufende Drehmomentschlüssel ständig so ausgerichschlüssel (69) einen weiteren Teil (73) aufweist, mit- tet werden, daß er für das Bedienungspersonal leicht tels welchem das Bohrgestänge (13) erfaßbar und zugänglich ist. Weiter können sämtliche Antriebs- und