Teleskop-Bohrgestänge

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Teleskop-Bohrgestänge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei Teleskop-Bohrgestängen sind wenigstens zwei koaxiale Gestängeteile bzw. wenigstens ein Gestängeteil und eine sog. Kellystange relativ zueinander axial verschiebbar. Der innerste Gestängeteil bzw. die Kellystange ist dabei an einem Seil aufgehängt. Seine Drehung erhält das Gestänge bei einer zweckmäßigen Ausführung über einen Mitnehmer, der an einen Kraftdrehkopf oder ein entsprechendes Aggregat zur Drehmomenterzeugung anschließbar ist und mit einem Innenprofil in ein Außenprofil des zugehörigen Gestängeteiles eingreift. Die Teile des Gestänges sind so gestaltet, daß außer der Übertragung von Drehmomenten jeweils auch in bestimmten Relativpositionen derselben eine Druckkraft von einem auf den anderen Teil in einer Richtung, nämlich zum Werkzeug hin, übertragen werden kann, um einen Andruck auf das Werkzeug auszuüben. Es sind dabei verschiedene Ausführungen möglich.

[0003] Am oberen oder äußeren Gestängeteil kann die Ausbildung insbesondere so sein, daß ein Außenprofil an diesem Gestängeteil in seiner Längserstreckung an einer oder mehreren Stellen unterbrochen bzw. so gestaltet ist, daß sich Druckaufnahmeflächen ergeben, auf die sich Bereiche des Mitnehmers auflegen können, um eine Andruckkraft auszuüben. In dieser oder ähnlicher Weise lassen sich auch Druckaufnahmeflächen an weiteren Gestängeteilen vorsehen.

[0004] Zur Dämpfung von Stößen, wie sie insbesondere beim Ineinanderschieben der Gestängeteile auftreten, ist zumindest am innersten oder letzten Gestängeteil bzw. einer Kellystange ein Stoßdämpfer vorgesehen. Bei einer einfachen und robusten Ausführung ist dies ein mit einer Druckfeder ausgestatteter Dämpfer. Ein weiterer Stoßdämpfer ist zweckmäßig im oberen Bereich des Teleskop-Gestänges vorhanden.

[0005] Bei einem aus der US-A-3763666 bekannten Teleskop-Bohrgestänge ist jeweils zwischen zwei Gestängeteilen eine Kupplungsvorrichtung vorgesehen, die ein Widerlager am äußeren Gestängeteil, ein Widerlager am inneren Gestängeteil sowie ein in den Freiraum zwischen den beiden Widerlagern durch eine Feder hineinbewegbares Sperrglied aufweist, welches mittels eines durch axiales Verschieben der beiden Gestängeteile relativ zueinander bewegbaren Entriegelungsgliedes aus der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung überführbar ist. Es handelt sich hierbei ausschließlich um ein Kuppeln der Gestängeteile in ausgeschobenem Zustand.

[0006] Soll eine große Bohrtiefe erreicht werden, so wird das betreffende Teleskop-Gestänge nach und nach bis auf seine maximale Länge ausgeschoben. Beim letzten Nachsetzvorgang bleibt dabei die Innenstange mit dem auf der Sohle des Bohrloches stehenden Bohrwerkzeug in ihrer Lage, während sich der nächste, benachbarte Teil des Gestänges und dessen andere Teile durch entsprechende Bewegung des Vorschubantriebs relativ zur Innenstange verschieben. Bei Beginn des sich anschließenden Bohrvorganges erfolgt wiederum ein solcher Eingriff der Gestängeteile untereinander, daß eine Druckkraft über alle Teile bis zur Innenstange und damit zum Werkzeug übertragen werden kann.

[0007] Je nach den Gegebenheiten kann es notwendig oder wünschenswert sein, in gewissen Bohrtiefen, die nicht die Ausnutzung der vollen Länge des Teleskop-Gestänges erfordern, mit einem großen Bohr-Andruck zu arbeiten. Bei üblichen Gestängen ist es auch in einem solchen Fall nicht ausgeschlossen, daß die Innenstange unbeabsichtigt freigegeben wird. Die Innenstange ist aber nur begrenzt belastbar, so daß sie einer Druckkraft, die von den übrigen Gestängeteilen noch gut aufgenommen und übertragen werden kann, möglicherweise nicht mehr standhält und beschädigt wird oder sogar knickt, was eine kostspielige Reparatur des Gestänges notwendig machen würde.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Teleskop-Gestänge der erläuterten Art zu schaffen, das bei einem Arbeiten mit erhöhtem Andruck eine unbeabsichtigte Einbeziehung der Innenstange in den Vorgang und damit die Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung der letzteren ausschließt. Die Erfindung strebt dabei auch eine vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung im einzelnen an. Weitere mit alledem in Verbindung stehende Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.

[0009] Das Teleskop-Bohrgestänge gemäß der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die mit einem Stoßdämpfer versehene Innenstange in eingeschobenem Zustand mit dem ihr benachbarten Gestängeteil durch eine außenseitige Kupplungsvorrichtung verbindbar ist, die einen zum Lösen der Verbindung abnehmbaren, im montierten Zustand den Stoßdämpfer der Innenstange übergreifenden und dieser eine begrenzte axiale Beweglichkeit relativ zum benachbarten Gestängeteil belassenden Kupplungsteil aufweist.

[0010] Eine solche Kupplungsvorrichtung ermöglicht es in einfacher Weise, die Innenstange im Bedarfsfall schnell mit dem benachbarten Gestängeteil zu verbinden. Dabei wird die Funktion des Stoßdämpfers nicht beeinträchtigt. Die Vorrichtung ist unkompliziert und leicht zu handhaben.

[0011] Der abnehmbare Kupplungsteil läßt sich ohne weiteres in seiner Gestaltung den Gegebenheiten anpassen. Bei einer zweckmäßigen Ausführung ist er käfigartig ausgebildet.

[0012] Vorteilhaft besteht der abnehmbare Kupplungsteil aus zwei Hälften, die durch Schrauben miteinander verbunden werden können. Dies kann an beiden Teilungsstellen der Fall sein. An einer Seite können die Teile oder Hälften auch scharnierartig aneinander angelenkt sein.

[0013] Bei einer sehr zweckmäßigen Ausführung ist der abnehmbare Kupplungsteil mit einem Kopf am freien Ende des der Innenstange benachbarten Gestängeteiles festlegbar, und es ist im Abstand vom Kopf ein Auflager für wenigstens einen radialen Vorsprung od.dgl. der Innenstange oder eines mit ihr verbundenen Teiles vorgesehen. Der Vorsprung kann insbesondere als geteilter Ring ausgebildet sein.

[0014] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen, aus der zugehörigen Zeichnung und aus den Ansprüchen. Es zeigen:

Fig. 1

ein vierteiliges Teleskop-Bohrgestänge in eingeschobenem Zustand,

Fig. 2

den unteren Teil des Gestänges nach Fig. 1 in einem Zustand, bei dem mit Ausnahme der Innenstange alle Teile ausgeschoben sind (gekuppelte Innenstange),

Fig. 3

die aus dem ihr benachbarten Gestängeteil ausgeschobene (entkuppelte) Innenstange bei dem Gestänge nach Fig. 1,

Fig. 4

eine Ausführung der Kupplungsvorrichtung im einzelnen, halb im Schnitt und halb in Ansicht, bei zusammengeschobenem Gestänge,

Fig. 5

eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung der Kupplungsvorrichtung mit Veranschaulichung eines ausgeschobenen Zustandes,

Fig. 6

eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung der Kupplungsvorrichtung in einem Andruckzustand,

Fig. 7

einen Kupplungsteil in Ansicht bzw. im Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 8,

Fig. 8

einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 7,

Fig. 9 bis 11

den Figuren 4 bis 6 entsprechende Darstellungen dedes Gestänges in entkuppeltem Zustand der Innenstange.

[0015] Wenn in dieser Beschreibung die Angaben "oben" und "unten" verwendet werden, so gilt dies im Hinblick auf die Zeichnung. Zugleich entspricht dies auch den meisten Einsatzfällen des Gestänges selbst.

[0016] Die Darstellung des zusammengeschobenen vierteiligen Teleskop-Gestänges in Fig. 1 läßt folgende Elemente erkennen: einen im wesentlichen als Rundrohr ausgebildeten äußeren Gestängeteil 1, einen Mitnehmer 5, der an einen nicht gezeigten Kraftdrehkopf od.dgl. anschließbar ist und sowohl ein Drehmoment als auch eine Druckkraft auf das Gestänge ausüben kann, eine im Bereich des oberen Endes des äußeren Gestängeteiles 1 angeordnete Mitnehmer-Einheit 6, ein Gabelstück 7 mit Anschluß für ein Seil 8, eine insgesamt mit der Zahl 11 bezeichnete Kupplungsvorrichtung und den unteren Endbereich einer den innersten Teil des Gestänges bildenden Innenstange mit Anschlußstück 9 für ein Werkzeug.

[0017] Die zur Übertragung von Drehmoment und Andruckkräften vom Mitnehmer 6 auf die Gestängeteile und von einem auf den anderen Gestängeteil dienenden Elemente sind nicht dargestellt. Sie können von bekannter Ausbildung sein.

[0018] Fig. 2 zeigt einen Teil des Teleskop-Gestänges in einem Zustand, bei dem die Innenstange 4 mit einem ihr unmittelbar benachbarten und zu ihr koaxialen nächsten Gestängeteil 3 durch die Kupplungsvorrichtung 11 verbunden ist und beide Gestängeteile 3, 4 aus einem nächstanschließenden Gestängeteil 2 ausgeschoben sind. Der Gestängeteil 2 ist dabei seinerseits aus dem äußeren Gestängeteil 1 ausgeschoben. Aus Fig. 2 ist auch ersichtlich, daß das Gabelstück 7 mit dem Anschluß für das Seil 8 am oberen Ende der Innenstange 4 angebracht ist.

[0019] Bei dem in Fig. 2 gezeigten Zustand des Teleskop-Gestänges, bei dem also die Innenstange 4 nicht ausgefahren ist, kann mit erhöhtem Andruck gearbeitet werden, ohne die Innenstange zu gefährden.

[0020] In Fig. 3 ist die Kupplung zwischen den Gestängeteilen 4 und 3 gelöst, so daß die Innenstange 4 durch Nachlassen des Seiles 8 auch aus dem benachbarten Gestängeteil 3 ausgeschoben werden konnte. Mit der Zahl 10 ist ein Stoßdämpfer im Bereich des unteren Endes der Innenstange 4 bezeichnet. Im gekuppelten Zustand, wie ihn die Figuren 1 und 2 zeigen, wird der Stoßdämpfer 10 von einem Teil der Kupplungsvorrichtung 11 übergriffen.

[0021] Eine vorteilhafte Ausführung der Kupplungsvorrichtung 11 wird nachstehend anhand der Figuren 4 bis 8 im einzelnen erläutert.

[0022] Am unteren Ende des der Innenstange 4 benachbarten Gestängeteiles 3 ist ein Ring 12 mit einer umlaufenden Nut 13 befestigt. In die letztere greift ein radial nach innen gerichteter Bund 14 am Kopf 15 eines abnehmbaren Kupplungsteiles 16 ein. Der letztere ist bei dem gezeigten vorteilhaften Ausführungsbeispiel käfigartig ausgebildet, wie auch aus Fig. 7 hervorgeht. Er besteht aus zwei mittels Scharniers oder auf andere geeignete Weise gelenkig miteinander verbundenen Hälften 16a, 16b, so daß er in auseinandergeklapptem Zustand um die betreffenden Teile des Gestänges herumgelegt werden kann. Die beiden Hälften werden dann durch Schrauben 17 miteinander verspannt.

[0023] Der Kupplungsteil 16 weist im Anschluß an den Kopf 15 einen mit Öffnungen 18 versehenen Wandbereich 19 auf, der unten in einem ringförmigen Ansatz 20 mit einer inneren Schulterfläche 20a endet.

[0024] Die Innenstange 4 ist durch einen Bolzen 21 mit einem Mitnehmerstück 22 verbunden, an dem sich der Anschluß 9 für ein Werkzeug befindet (der Verbindungsschaft eines solchen ist lediglich strichpunktiert angedeutet) und das zugleich über einen Ringteil 23 eine Abstützung für eine als Druckfeder wirkende Schraubenfeder 24 des Stoßdämpfers 10 bildet. Das andere Ende der Feder 24 liegt an einem auf der Innenstange 4 verschiebbaren Ringkörper 25 an.

[0025] In eine Ringnut 26 des Mitnehmerstückes 22 ist ein geteilter Anschlagring 27 eingelegt, dessen Hälften durch eine Schraube 28 miteinander verbunden sind. An der diametral gegenüberliegenden Stelle können die beiden Ringhälften scharnierartig aneinander angelenkt oder auch durch eine Schraube verbunden sein. Auf dem Anschlagring 27 sitzt ein Distanzstück 29, das beim Hindurchschieben des Gestänges durch den Mitnehmer 6 (in Fig. 1 nach oben) an dem letzteren zur Anlage kommen kann und dadurch den Verschiebeweg begrenzt.

[0026] Bei dem in Fig. 4 gezeigten Zustand ist das Gestänge zusammengeschoben, wie es auch in Fig. 1 der Fall ist. Der Anschlagring 27 liegt dabei auf der inneren Schulterfläche 20a des Ansatzes 20 des Kupplungsteiles 16 auf. Die Innenstange 4 kann sich deshalb nicht weiter aus dem benachbarten Gestängeteil 3 ausschieben. Das gleiche gilt für den Zustand nach Fig. 5, wo angedeutet ist, daß sich die Gestängeteile 1, 2 und 3 relativ zueinander verschoben haben. Die Innenstange 4 behält ihre lage relativ zu dem Gestängeteil 3 bei. In Fig. 6 ist ein Arbeitszustand gezeigt, bei dem mit hohem Andruck gebohrt werden kann. Die Feder 24 des Stoßdämpfers 10 ist hierbei zusammengedrückt. Demzufolge hat der Anschlagring 27 nun Abstand von der Schulterfläche 20a.

[0027] Die Figuren 9 bis 11 veranschaulichen entsprechende Zustände, wie sie in den Figuren 4 bis 6 gezeigt sind, nun aber bei gelöster Kupplung zwischen der Innenstange 4 und dem benachbarten Gestängeteil 3. Der Kupplungsteil 16 ist dabei also abgenommen. Besonders Fig. 10 läßt erkennen, daß die Innenstange 4 nun frei ist und sich beim Nachlassen des Seiles 8, an dem sie hängt, aus dem benachbarten Gestängeteil 3 ausschieben kann. In Fig. 3 ist der sich ergebende Endzustand gezeigt.

Ansprüche

1. Teleskop-Bohrgestänge mit einer den innersten Gestängeteil bildenden, einen Anschluß (9) für ein Werkzeug aufweisenden Innenstange (4) und wenigstens einem weiteren, zur Innenstange (4) koaxialen Gestängeteil (3), wobei die Gestängeteile mit Mitteln zur Drehmomentübertragung und zur Übertragung einer Druckkraft in Richtung auf das Werkzeug-Anschluß-Ende der Innenstange (4) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Stoßdämpfer (10) versehene Innenstange (4) in eingeschobenem Zustand mit dem ihr benachbarten Gestängeteil (3) durch eine außenseitige Kupplungsvorrichtung (11) verbindbar ist, die einen zum Lösen der Verbindung abnehmbaren, im montierten Zustand den Stoßdämpfer (10) der Innenstange (4) übergreifenden und der Innenstange (4) eine begrenzte axiale Beweglichkeit relativ zum benachbarten Gestängeteil (3) belassenden Kupplungsteil (16) aufweist.

2. Teleskop-Bohrgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abnehmbare Kupplungsteil (16) käfigartig ausgebildet ist.

3. Teleskop-Bohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abnehmbare Kupplungsteil (16) aus durch Schrauben (17) miteinander verbindbaren Teilen (16a, 16b) besteht.

4. Teleskop-Bohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abnehmbare Kupplungsteil (16) aus scharnierartig aneinander angelenkten Teilen (16a, 16b) besteht.

5. Teleskop-Bohrgestänge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abnehmbare Kupplungsteil (16) mit einem Kopf (15) am freien Ende des der Innenstange (4) benachbarten Gestängeteiles (3) festlegbar ist und im Abstand vom Kopf (15) ein Auflager (20, 20a) für wenigstens einen Vorsprung (27) der Innenstange (4) aufweist.

6. Teleskop-Bohrgestänge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung der Innenstange (4) als geteilter Ring (27) ausgebildet ist.

Claims

1. Telescopic drill string with an inner rod (4), having a connection (9) for a tool, forming the innermost portion of the string and at least one further string portion (3), coaxial with the inner rod (4), wherein the string portions are provided with means for transmitting torque and for transmitting a compressive force in the direction of the tool connection end of the inner rod (4), characterised in that, in the inserted state, the inner rod (4), provided with a shock absorber (10), is connectable to the adjacent string portion (3) by an external coupling device (11) having a coupling portion (16) which, in the assembled state, overlaps the shock absorber (10) and allows the inner rod (4) limited axial mobility relative to the adjacent string portion (3), and which is detachable in order to release the connection.

2. Telescopic drill string according to claim 1, characterised in that the detachable coupling portion (16) is cage-like.

3. Telescopic drill string according to one of claims 1 and 2, characterised in that the detachable coupling portion (16) consists of portions (16a, 16b) which are connectable to one another by means of bolts (17).

4. Telescopic drill string according to one of claims 1 to 3, characterised in that the detachable coupling portion (16) consists of portions (16a, 16b) which are coupled to one another in the manner of a hinge.

5. Telescopic drill string according to one of claims 1 to 4, characterised in that a head (15) of the detachable coupling portion (16) is fixable to the free end of the string portion (3) adjacent to the inner rod (4) and, at a distance from the head (15), has a support (20, 20a) for at least one projection of the inner rod (4).

6. Telescopic drill string according to claim 5, characterised in that the projection of the inner rod (4) is designed as a split ring (27).

Revendications

1. Tige de forage télescopique comprenant une barre intérieure (4) constituant la partie de la tige la plus intérieure, présentant une connexion (9) pour un outil, et au moins une autre partie de tige (3) coaxiale à la barre intérieure (4), les parties de tige étant munies de moyens pour la transmission d'un couple de rotation et pour la transmission d'une force de pression en direction de l'extrémité-connexion-outil de la barre intérieure (4), caractérisée par le fait que la barre intérieure (4) munie d'un absorbeur de chocs (10) est apte à être reliée, à l'état engagé, avec la partie de tige (3) qui lui est adjacente par un dispositif d'accouplement (11) extérieur, lequel comporte une pièce d'accouplement (16) pouvant être enlevée pour libérer la liaison, recouvrant à l'état monté l'absorbeur de chocs (10) de la barre intérieure (4) et laissant à la barre interne (4) une capacité de déplacement axial limitée relativement à la partie de tige (3) adjacente.

2. Tige de forage télescopique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la pièce d'accouplement (16) démontable est agencée sous forme d'une cage.

3. Tige de forage télescopique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la pièce d'accouplement (16) démontable se compose de pièces (16a, 16b) pouvant être reliées l'une à l'autre par des vis (16).

4. Tige de forage télescopique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la pièce d'accouplement (16) démontable se compose de pièces (16a, 16b) articulées l'une à l'autre à la manière d'une charnière.

5. Tige de forage télescopique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la pièce d'accouplement (16) démontable peut être fixée avec une tête (15) contre l'extrémité libre de la partie de tige (3) adjacente à la barre intérieure (4) et qu'elle présente, à distance de la tête (15), un support (20, 20a) pour au moins une saillie (27) de la barre intérieure (4).

6. Tige de forage télescopique selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la saillie de la barre intérieure (4) est agencée sous la forme d'une bague fendue (27).

Zeichnung