DD273872A5 - Bohrstangensaeulen zum bohren von austankungen und damit durchzufuehrendes bohrverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bohrstangensaeule zum Bohren von Auslenkungen und ein damit durch einfuehrender Bohrverfahren bei dem die Drehmittel der Auslenkvorrichtung nur der unteren Muffe eine Drehung um einen begrenzten Winkelsektor um die Drehachse gestatten, wobei die geradlinige bzw. die geknickte Konfiguration durch Anschlaege an den Enden dieses Sektors definiert sind,- wobei die Bohrstangensaeule unterhalb der Auslenkvorrichtung und oberhalb des Werkzeugs ein gegen die Waende des Bohrlochs reibendes Organ aufweisen, so dass eine Drehung der Bohrstangensaeule in einer "normalen" Richtung zu einem Reibungsdrehmoment fuehrt, das die untere Muffe in die Anschlagstellung betreffend die fluchtende Konfiguration des Drehsektors bringt, waehrend einer Drehung der Bohrstangensaeule in entgegengesetzter Richtung zu einem Reibungsdrehmoment fuehrt, das diese Muffe in die Anschlagstellung betreffend die geknickte Konfiguration bringt, wobei Mittel vorgesehen sind, um diese Muffe in dieser Anschlagstellung zu halten, solange die Bohrstangensaeule nicht erneut gedreht wird.Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Bohrstangensäule zum Bohren von Auslenkungen und ein damit durchzuführendes Bohrverfahren, wobei die Bohrsäule in jedem Punkt ihrer Länge eine Achse aufweist, und in der Tiefbohrtechnik, insbesondere bei der Förderung von Erdöl oder Gas oder der Fassung von Heilquellen Anwendung findet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Wenn die Umstände es nicht erlauben oder sinnvoll erscheinen lassen, einen unterirdischen Zielort durch ein geradliniges senkrechtes oder schräges Bohrloch zu erreichen, beispielsweise wenn ein unterirdisches Hindernis umgangen werden soll, muß die Neigung oder der Azimutwinkel des Bohrloches an einem in mehr oder minder großer Tiefe liegenden Punkt geändert werden. Für diesen Fall sind also Mittel vorzusehen, mit denen das Bohrgestell umgelenkt werden kann. Außerdem kommt es seihst bei senkrechten Bohrlöchern vor, daß Felsbrocken eine unerwünschte Abweichung der Bohrachse bewirken, die durch · eine bewußte Gegen-Aus-Lenkung wieder korrigiert werden muß. Um die Auslenkung vornehmen zu können, muß zuerst der Neigungswinkel und der Azimutwinkel der Achse des gerade gebohrten Bohrlochabschniits sowie die erreichte Position gemessen werden, wobei letztere Information aus der Bestimmung der Längen, Neigungen und Azimutwinkel aller bereits gebohrten Abschnitte resultiert. Erst dann ist die Ablenkung zu realisieren.

Bestimmt wird hierzu eine Folge von einzelnen geradlinigen Bohrstrecken, die an mindestens einer Stelle axial ausgelenkt sind. Die Auslenkung erfolgt zwischen zwei geradlinigen Bohrstrecken. Während dieser Auslenkung wird ein gekrümmter Bohrlochbereicht gebohrt, dessen Achse die Form eines Kreisbogenabschnitts hat und an geradlinige Bohrlochabschnitte anschließt. Während jedes dieser Bohrschritte wird ein Bohrwerkzeug verwendet, daß den Bohrgrund stirnseitig und eventuell auch nach der Seite a.-greift. Ein Bohrlochmotor befindet sich hinter dem Werkzeug zu dessen Antrieb, wobei seine Achse die Verlängerung der We. kzeugachse bildet. Bohrstangen sind hinter diesem Motor hintereinander angeordnet und bilden einen Bohrstangenzug bis zur Bohrlochmündung, von wo ein unter Druck stehender Bohrschlamm in das Bohrloch gepumpt wird und die Andruckkraft des Werkzeuges gegen den zu bohrenden Felsen gesteuert wird. Außerdem soll von oben gegebenenfalls die ganze Anordnung in Drehung versetzt werden und das Werkzeug und der Motor gehalten werden, wenn letztere in das Bohrloch abgesenkt oder angehoben werden sollen.

Es sei hier angemerkt, daß aus Gründen einfacherer Darstellung von einem im wesentlichen vertikalen Bohrloch ausgegangen wird, aber natürlich kann die Bohrung auch schräg oder horizontal verlaufen.

Die Bohrstangen besitzen Achsen, die die Motorachse verlängern und hintereinander angeordnet sind. Ihre Anzahl nimmt mit der Bohrlochtiefe zu. Die Durchmesser des Motors und der Stangt ι sind geringer als der normale Bohr lurchmesser, der vom Werkzeug erzeugt wird. Die Bohrstangen besitzen eine ausreichende Biegsamkeit, um sich an kurvenföi nige Bohrlochabschnitte anpassen zu können.

Es ist bekannt, gekrümmte Bohrlochabschnitte mit Hilfe einer Auslenkvorrichtung in dem Bohrstangenzug zu realisieren, die an der Oberseite des das Werkzeug antreibenden Motors angebracht ist. Diese Vorrichtung ist ein gekrümmtes Anschlußstück, das die Achse des Werkzeuges bezüglich der Achse der übrigen Gestängesäule neigt. Der Bohrlochmotor kann auch selbst abgeknickt sein. Ein anderes Verfahren zur Auslenkung verwendet exzentrische Stabilisatoren. Ein solcher Stabilisator bildet mindestens einen radialen unsymmetrischen Vorsprung, dessen äußerster Punkt in einem Abstand von der Achse der Säule

liegt, der geringfügig größer als der normale Radius gleich der Hälfte des normalen Bohrlochdurchmeusers ist. Er stützt sich also gegen die Wand des Bohrlochs ab und verschiebt die Achse des Bohrlochmotors gegenüber der Achse des Bohrlochs mit einer elastischen Verbiegung der Säule, so daß die Bohrrichtung des Werkzeugs bezüglich der Achse des bereits gebohrten Bohrlochs winkelrnäßig verschoben wird und der nachfolgend gebohrte Abschnitt die gewünschte Kurvenform erhält. Dor Bohrlochmotor ist im allgemeinen eine Turbine oder ein Moineau-Motor.

Gemäß den bekannten Verfahren wird die ganze Bohrgestängesäule jedesmal angehoben, wenn nach einem gekrümmten Bohrlochabschnitt einen geradlinigon Abschnitt gebohrt wird, um die Auslenkvorrichtung entfernen zu können, nämlich den geknickten Anschluß, den geknickten Motor oder die exzentrischen Stabilisatoren. Gleiches gilt sinngemäß auch jedesmal, wenn eine neue Auslenkung vorgenommen wird, da dann diese Vorrichtung eingebaut werden muß. Die Manöver beim Anheben und Absenken der Bohrgestängesäule umfassen insbesondere die Demontage und die erneute Montage aller Bohrstangen nacheinander. Diese Manöver nehmen einen großen Teil der für die Realisierung einer Auslenkung erforderlichen Zeit in Anspruch, wobei noch die berei'is erwähnten Messungen und die Zeit für die eigentliche Bohrung hinzukommen. Gemäß einem anderen bekannten Verfahren unter Verwendung von oxzentrischen Stabilisatoren wird die Bohrung eines geradlinigen Abschnitts nach einem gekrümmten Abschnitt durch Drohung der Bohrstangensäule erreicht. Das Werkzeug bohrt dann ein Loch mit vergrößertem Durchmesser. Mit dieser Methode vermeidet man zwar das Anheben und Wiederabsenken des ganzen Bohrzuges, aber sie belastet den Motor aufgrund der großen Biegebeanspruchungen. Dieses Verfahren ist beispielsweise in der europaischen Offenlegungsschrift EP-A 0085444 beschrieben. Andare bekannte Verfahren verwenden eine steuerbare Auslenkvorrichtung, insbesondere einen steuerbaren geknickten Anschluß, der einen Abschnitt der Bohrstangensäule oberhalb des Bohrmotors bildet. Eine solche Vorrichtung nimmt aufgrund der Steuerung entweder für gekrümmte Bohrlochabscrnitte eine Knick-Konfiguration orier für geradlinige Bohrabschnitte eine geradlinige Konfiguration ein, die die Geradlinigkeit Jer Bohrstangensäule erhält oder wiederherstellt. Die Vorrichtung besitzt zwei aufeinanderfolgende Muffen, die gegeneinander um eine Drehachse gedreht worden können, wobei diese Drehachse einen gleichen Winkel mit den Achsen der beiden Muffen einschließt. Die Drehung wird entsorechend der US-PS 4 30313B entweder durch axiale Verschiebung des oberen Teils der Säule oder mit Hilfe eines Drehmotors bewirkt, der ein Getriebe antreibt. Nachteil dieser bekannten steuerbaren Auslenkvorrichtungen ist deren Komplexität

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, eine Bohrstangensäule zum Bohren von Auslenkungen uid ein damit verbundenes Bohrverfahren zur Anwendung zu bringen, di' es gestattet, aufeinanderfolgende Bohrungen eines gekrümmten und eines geradlinigen Bohrlochs ohne Zeitverlust vornehmen zu können, wobei zugleich das Bohrwerkzeug stets ι inter günstigen Bedingungen betrieben wird. Außerdem soll die steuerbare Auslenkvorrichtung einfacher als die bekannten Vorrichtungen sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrstangensäule zürn Bohren von Auslenkungen und ein damit durchzuführendes Bohrvorfahren, wobei die Bohrsäule in jedem Punkt ihrer Länge eine Achse aufweist, zu schaffen, die es gestattet, mit einem geknickten Gestängeanschluß eine Bohrung herzustellen, bei der die geradlinigen Bohrphasen aus der Drehung eines exzentrischen Stabilisator;: resultiert, wobei beide Operationen in einer Konfiguration ausgeführt werden und Korr6kturauslenkungen unkompliziert vorgenommen werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Drehmittal der Auslenkvorrichtung nur der unteren Muffe eine Drehung um einen begrenzten Winkelsektor um die Drehachse gestat'.en, wobei die geradlinige bzw. die geknickte Konfiguration durch Anschläge an den Enden dieses Sektors definiert sind,

- wobei die Bohrstangensäule unterhalb der Auslenkvorrichtung und oberhalb des Werkzeugs ein gegen die Wände des Bohrlochs reibendes Organ aufweisen, so daß eine Drehung der Bohrstangensäule in einer „normalen" Richtung zu einem Reibungsdrehmoment führt, das die untere Muffe in die Anschlagstellung betreffend die fluchtende Konfiguration des Drehsektors bringt, während eine Drehung der Bohrsäule in entgegengesetzter Richtung zu einem Reibungsdrehmoment führt, das diese Muffe in die Anschlagstellung betreffend die geknickte Konfiguration bringt, wobei Mittel vorgesehen sind, um diese Muffe in dieser Anschlagstein ng zu halten, solange die Bohrstangensäule nicht erneut gedreht wird. Vorzugsweise ist die Auslenkvorrichtur g zwischen dem Motorelement und dem Drehelement angeordnet und wird axial von einer Kupplung durchquert, die die Übr .tragung der Motorbewegung zur Werkzeugwelle sichert, wobei der Motor diese Kupplung in der normalen Drehrichtung antreibt, so daß die Reibung dieser Welle in dem Drehelement die untere Muffe in Anschlag betreffend die geknickte Konfiguration zu bringen bzw. dort zu halten versucht, solange die Bohrstangensäule nicht gedreht wird.

Es ist im Sinne der Erfindung günstig, wenn das gegen die Wände des Bohrlochs reibende Organ, das sich unterhalb der Auslenkvorrichtung und oberhalb des Bohrwerkzeugs befindet, ein Stabilisator ist, um die Bohrstangensäule in der Achse des Bohrlochs zu halten

Es ist eine Ausgestaltung der Erfindung.

Es ist ein Vorteil, daß die Drehmittel aus einem im wesentlichen rohrförmgigen Drehglied bestehen, das sich in Richtung der Drehachse erstreckt und eine Seitenoberfläche besitzt, die zur Achse drehsymmetrische zylindrische Führungsflächen bildet. Diese Flächen wirken mit der Innenfläche einer der Muffen zusammen, die eine bewegliche Muffe bildet, um die bewegliche Muffe bei ihrer Drehung zu führen. Das Drehglied besitzt außerdem eine Halteschulter, die mit einer Innenschulter der Muffe zusammenwirkt, um deren axiale Verschiebung zu verhindern und sie mit der anderen Muffe in Berührung zu halten, die eine feste Muffe ist. Das Drehglied besitzt schließlich noch Haltemittel und Mittel zur winkelmäßigen Blockierung, um diese Muffe in der festan Muffe zu inmobilisieren. Schließlich besitzt das Drehglied oder die bewegliche Muffe noch einen Indexfinger, der sich

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in einem Winkelsektorausschnitt der beweglichen Muffe bzw. des Drehglieris erstreckt, um die Drehung der unteren M jffe bezüglich der oberen Muffe um einen begrenzten Winkelsektor zu erlauben.

Die vorliegende erfinderische Lösung hat außerdem ein Bohrverfahren mit Auslenkungen zum Gegenstand, bei der dio Bohrstangensäule kontinuierlich in normaler Richtung ausgehend von der Erdoberfläche während der geradlinigen Bohr phasen angetrieben wird, um die unter Muffe im Anschlag gemäß der geradlinigen Konfiguration des Drehsektors zu halten,

- wobei der Übergang von einer geradlinigen Bohrphase auf eine Bohrphase mit Krümmung folgende Verfahrensschrile aufweist:

• kurzzeitigen Antrieb der Bohrstangensäule in entgegengesetzter Orehrichtung ausgehend von der Erdoberfläche, uti die untere Muffe an den Anschlag gemäß der geknickten Konfiguration des Drehsekvors zu bringen,

• und Messung der Winkelposition des unteren Endes der Bohrsäule um ihre Achse und begrenzte Fortsetzung des Drehantriebs der Bohrstangensäule in entgegengesetzter Richtung, damit diese Achse in eine vorgegebene Krümmungsebene gelangt, in der ein gekrümmter Bohrlochabschnitt gebohrt werden soll,

• Bohrung des gekrümmten Bohrlochabschnitts ohne Drohung der Bohrstangensäule, v/obei der Übergang von einer gekrümmten Bohrphase auf eine geradlinige Bohrphase dadurch erfolgt, daß die Drehung der Bohrstangensäule in normaler Richtung wieder aufgenommen wird.

Es ist im weiteren Sinne der Erfindung günstig, wenn beim Übergang auf eine gekrümmte Bohrphase und nach der Phase df;r begrenzten Fortsetzung des Drehant iebs der Bohrstangensäule in umgekehrter Richtung eine Phase vorgesehen ist, in der die Torsion der Säulen aufgehoben wird und in der die Bohrstangensäule in normaler Richtung in Drehung versetzt wird, um ζ j /ermeiden, daß das elastische Torsiondrehmoment, das in der Bohrstangensäule aufgetreten ist, später die Achse der unteren Muffe dazu bringt, die Krümmungsebene zu überschreiten.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind darin zu sehen, daß die Drehmittel nur der unteren Muffe eine Drehung um einen beschränkten Drehwinkelsektor um die Drehachse gestatten und daß die geradlinige bzw. die geknickte Konfigurf tion durch Anschläge an den beiden Enden dieses Sektors definiert sind. Vorteilhaft ist dabei in der konstruktiven Ausführung, wenn die Drehmittel von einem allgemein rohrförmigen Drehglied gebildet werden, das sich entlang der Drehachse erstreckt nnd eine Seitenoberfläche besitzt, die zu dieser Achse drehsymmetrische zylindrische Führungsflächen bildet, welche mit der inneren Oberfläche in einer der beiden Muffen, nämlich der beweglichen Muffe, zusammenwirken, um die Drehbewegung dioser beweglichen Muffe zu führen, wobei das Drehglied außerdem eine Halteschulter besitzt, die mit einer Innenschulter dieser MuFe zusammenwirkt, um deren axiale Verschiebung zu verhindern und sie in Kontakt mit der anderen Muffe, nämlich der festen Muffe, zu halten, wobei dieses Drehglied außerdem Haltemittel und Mittel zur winkelmäßigen Blockierung benutzt, um die feste Muffe zu immobilisieren, μ id wobei dieses Drehglied oder diese bewegliche Muffe schließlich einen Indexfinger aufweist, der sich in einem winkelsektoriormigen Ausschnitt dieser beweglichen Muffe bzw. dieses Drehglieds erstreckt, um die Drehung der unteren Muffe bezüglich der oberen Muffe um einen begrenzten Winkelsektor zu gestatten.

Vorteilhaft hat sich gezeigt, uaß die erfindungsgemäße Lösung es erlaubt, einen geknickten Anschluß und zugleich das Verfahren zu verwenden, nach dem die geradlinige Bohrphase aus der Drehung eines exzentrischen Stabilisators resultiert, und dies ohne die bekannten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Es ist außerdem möglich, jede der beiden Operationen in dor Konfiguration durchzuführen, die hierzu am besten geeignet ist. Besonders bei Korrekturauslenkungen, wie sie einleitend erwähnt wurden, sind diese Vorteile von Bedeutung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: das untere Ende eines Bohrloches mit einer Bohrstangensäule in geradliniger Konfiguration im Schnitt; Fig. 2: eine analoge Darstellung nach Fig. 1 während einer gekrümmten Bohrphase, d.h., in der geknickten Konfiguration; Fig. 3: in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit IM aus Fig. 1 im Schnitt durch eine Ebene, die dio Achse der Bohrstangensäule

einschließt, wobei das Drehglied nicht geschnitten dargestellt ist; Figuren 4 und 5: zwei Ansichten desselben Bereiches der Säule wie Fig.3 im Schnitt durch zwei Ebenen, die zur Achse der Säule senkrecht verlaufen und in Fig.3 mit IV-IV bzw. V-V markiert sind.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird der untere Teil einer im allgemeinen zylindrischen und drehsymmetrischen Bohrstangensäule von der Erdoberfläche aus mit geringer Geschwindigkeit, beispielsweise 80 Umdrehungen pro Minute, in einer Richtung angetrieban, die man als Normalrichtung definieren kann, so daß insbesondere das Absenken der Säule mit fortschreitender Bohrtiefe des Werkzeuges 51 erleichtert wird.

Ein Bohrschlamm wird in den Bohrstangerszug von der Erdoberfläche aus hineingedrückt. Er durchquert nacheinander von oben nach unten

- einen Tiefbohrmotor, oder genauer gesagt, ein aktives Element 50, das ein Bohrwerkzeug 51 in Drehung versetzt und hierzu seine Energie aus dem Druck de j Bohrschlamms entnimmt. Der Motor kann vorzugsweise ein an sich bekannter Moineau-Motor sein. Er kann beispielsweise wie das Werkzeug 50 mit 300 Umdrehungen pro Minute rotieren;

- eine rohrförmige Auslenkvorrichtung (1,2), die sich in Fig. 1 in geradliniger Konfiguration befindet, d. h., die Form eines geradlinigen, zur Säule koaxialen Rotors besitzt und keinerlei Auslenkung bei dieser Bchrphase erzeugt;

- ein Drehelement 30 (Kartusche), um die axialen Kräfte des Motors 50 und des Werkzeugs 51 zu tragen und zugleich deren Drehung mit großer Geschwindigkeit zu erlauben;

- einen Stabilisator 31 mit Rippen, die in axial-radialen Ebenen liegen und radial vorstehen, um die Säule in der Achse des Lochs zu halten;

- und das eigentliche Bohrwerkzeug 51.

Das Bezugszeichen 60 betrifft die Gesamtheit des Motors mit dem eigentlichen aktivan Motorelement 51, der Drehkartusche 30 und dem Stabilisator 31.

Der aus dem Werkzeug 51 austretende Bohrschlamm steigt wie üblich rund um die Bohrstangensäule wieder bis zur Oberfläche auf und reißt das steinige Bohrgut mit nach oben.

Der gleiche Teil der Bohrstangensöule ist in Fig. 2 in der geknickten Konfiguration dargestellt, in der ein gekrümmter Bohrlochabschnitt gebohrt werden soll.

In Fig.3 ist eine Auslenkvorrichtung in ihrer geradlinigen Konfiguration dargestellt. Sie besitzt:

- eine untere Muffe 1, deren unteros Ende so gestaltet ist, daß sie koaxial die Drehkartusche 30 aufnehmen kann, während der obere Teil so gestaltet ist, daß er ein Drehglied 3 aufnehmen kann,

- eine obere Muffe 2, deren oberes linde so gestaltet ist, daß sie koaxial das aktive Motorelement 50 aufnehmen kann, und deren unterer Teil so gestaltet ist, daß er das Drehglied 3 aufnehmen kann,

- das rohrförmige Drehglied 3, das eine Innenschulter 5, einen Indexfinger 6 und ein Gewinde 7 am oberen Ende besitzt,

- eine Blockiermutter 4, die mit dem Gewinde 7 zusammenwirkt, um die beiden Muffen 1 und 2 zwischen der Schulter 5 und dieser Mutter gegeneinanderzudrücken,

- und Dichtungcringe 52, um zu verhindern, daß der Bohrschlamm zwischen die reibenden Oberflächen gelangt.

Die Seite 8 der Mjffe 1 und die Seite 9 der Muffe 2 sind ebene Flächen, die aufeinanderliegen. Sie sind schräg bezüglich der gemeinsamen Achse 10,10A der äußeren Oberflächen 11 und 12 dieser Muffen. Ihre Ebene schneidet die Achse 10 in einem Punkt 0 und ist geringfügig bezüglich der im Punkt 0 zur Achse 10 senkrechten Ebene versetzt. Ihre durch den Punkt 0 verlaufende Achse ist zugleich die Drehachse des Drehgliods 3 und schließt einen sehr geringen Winkel A mit der Achse 10 ein, z. B. zwischen

Der Anschluß ist zur Verwendung bereit, wenri die Mutter 4 auf dem Drehglied 3 blockiert ist und seine Seite 15 und die Schulter 5 ohne Spiel auf die entsprechenden Gegenflächen an den Muffen 1 und 2 anliegen. Der Indexfinger 6 des Drehgliedes 3 liegt an den Flächen 21 und 22 der Muffe 2 an.

Während der Drehung des Drehglieds verschiebt sich der Indexfinger zwischen den Anschlägen 23 und 24 eines winkelsektorförmigen Auschnittes in der Muffe 1. Der Drehwinkel definiert den oben erwähnten Winkelsektor.

Bei einer geradlinigen Bohrung wird die Muffe 2 in Richtung der Zeiger einer Uhr in Dre'.iung versetzt, was die „normale" Drehrichtung darstellt. Die Muffe 1, die mit der Drehkartusche 30 verbunden ist, die ihrerseits mit dem Stabilisator 31 versehen ist, wird durch die Reibung des Stabilisators 31 im Bohrloch verlangsamt.

Die Drehung der Muffe 2 führt zur Drehung des Drehglieds 3 über den Indexfinger 6. Letzterer gelangt somit an den Anschlag 24 des Winkelsektors in der Muffe. Diese Lage entspricht der Koinzidenz zwischen den Achsen 10 und 10 A.

Wird die Bohrstangensäule einige Umdrehungen in Gegenrichtung gedreht, dann widersetzt sich die Reibung des Stabilisators 31 im Bohrloch dieser Bewegung. Die Muffe 2 versetzt also das Drehglisd 3 in Drehung und der Indexfinger G kommt in Kontakt mit dem Anschlag 23. Diese relative Winkelverschiebung erfolgt um die schräge Achse 14 des Drehglieds 3 und unter relativem Gleiten der Seiten 8 und 9 aufeinander. Aufgrund dieser Drehung um den Winkel R fallen die Achsen 10 und 10A nicht mehr zusammen, sondern schließen vielmehr einen Winkel Dein

D=2AsinR/2

Wenn beispielsweise die Anschläge 23 und 24 so bereitet sind, daß R = 60°, dann ergibt sich D = A.

Man sieht aus der obigen Formel, daß der Auslenkwinkel D des Anschlusses von der Wahl der beiden Variablen A, nämlich dem Neigungswinkel des Drehglieds, und R, nämlich dem Drehsektor, abhängt.

Da die beiden Achsen 10 und 10A nicht mehr zusammenfallen, sind die beiden die Bewegung übertragenden Wellen 40 und 41, die in den beiden Muffen 2 und 3 geführt sind, nicht mehr in Flucht. Daher liegt der geknickte Anschluß in Höhe beispielsweise einer universalen Kardankupplurg, die die Übertragung des Drehmoments vom Motorelement 50 auf das Werkzeug 51 bewirkt und zugleich Relativneigungen der beiden Wellen 40 und 41 des Motorelements bzw. der Drehkartusche zuläßt. In dieser Konfiguration ermöglicht der Winkel zwischen den beiden Muffen nach der Orientierung durch die klassischen Mittel die Ausführung eines gekrümmten Bohrlochs.

Es sei hier bemerkt, daß die volumetrischen Motoren vom Moineau-Typ bosonders für derartige Anschlüsse geeignet sind, aber auch die Verwendung von Turbinenmotoren ist ohne weiteres möglich.

Sobald die Auslenkphase durchgeführt und kontrolliert ist, ermöglicht die direkte Drehung der Garnitur den Übergang in die geradlinige Konfiguration unter geeigneten Bedingungen.

Claims (5)

1. Bohrstangensäule zum Bohren von Auslenkungen, wobei die Säule in jedem Punkt ihrer Länge eine Achse besitzt und

- ein drehbares Bohrwerkzeug, auf einer Werkzeugwelle am unteren Ende der Säule sitzt und dessen Achse zugleich die die örtliche Achse der Säule bildet,

- ein aktives Motorelement eines Bohrmotors, mit dem das Werkzeug in rasche Umdrehung bezüglich der Achse der Säule gebracht werden kann,

- ein Drehelement für diesen Motor, das zwischen dem Motorelement und dem Werkzeug sitzt und die Werkzeugwelle trägt, um dem Werkzeug eine axiale Druckkraft von der Säule zu übertragen und zugleich die Drehung des Werkzeugs zuzulassen,

·- eine steuerbare Auslenkvorrichtung vorhanden ist, die eine geknickte Konfiguration, in der die Säule örtlich geknickt wird, um einen gekrümmten Bohrlochabschnitt herzustellen, und eine geradlinige Konfiguration annehmen kann, um die Geradlinigkeit der Säule wiederherzustellen und einen geradlinigen Bohrlochabschnitt zu erzeugen,

- eine Folge von Bohrstangen, um eine axiale Druckkraft auf das Drehelement auszuüben und um eine langsame Drehung der ganzen Säule ausgehend von der Erdoberfläche zu ermöglichen, aufweist,

- wobei die Auslenkvorrichtung eine untere Muffe aufweist, die einen Abschnitt der Bohrsäule oberhalb des Werkzeuges bildet und eine Achse besitzt, die örtlich die Achse der Säule ist und gleich der Werkzeugachse ist,

- sowie weiter eine obere Muffe aufweist, die einen Abschnitt der Bohrsäule oberhalb der unteren Muffe bildet und eine Achse besitzt, die örtlich die Achse dieser Säule bildet, wobei Drehmittel vorgesehen sind, die die beiden Muffen (1, 2) miteinander verbinden und eine Drehachse besitzen, die um einen kleinen gleichen Winkel bezüglich der beiden Achsen der beiden Muffen geneigt ist und die beiden Muffen gegeneinander festhält, ohne jedoch die Drehung der unteren Muffe bezüglich der oberen Muffe um die Drehachse zu behindern, wobei in einer „geradlinigen" Konfiguration der unteren Muffe die beiden Achsen zueinander fluchten, während in einer „geknickten" Konfiguration der unteren Muffe ein Auslenkwinkel; D = 2 A ein ⁿ/2 zwischen den Achsen der beiden Muffen erzeugt wird, wobei die Drehmittel einen freien Durchlaß im Inneren der Säule zumindest für den Bohrschlamm lassen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmittel (3) der Auslenkvorrichtung nur der unteren Muffe (1) eine Drehung um einen begrenzten Winkelsektor (R) um die Drehachse gestatten, wobei die geradlinige bzw. die geknickte Konfiguration (24 bzw. 23) durch Anschläge an den, Enden dieses Sektors definiert sind,

- wobei die Säule unterhalb der Auslenkvorrichtung und oberhalb des Werkzeuges (51) ein gegen die Wände des Bohrlochs reibendes Organ (31) aufweist, so daß eine Drehung der Bohrsäule in einer „normalen" Richtung zu einem Reibungsdrehmoment führt, daß die untere Muffe (1) .n die Anschlagstellung betreffend die fluchtende Konfiguration (24) des Drehsektors bringt, während eine Drehung der Bohrstangensäule in entgegengesetzter Richtung zu einem Reibungsdrehmoment führt, daß diese Muffe in die Anschlagstellung der geknickten Konfiguration bringt, wobei Mittel vorgesehen sind, um diese Muffe in dieser Anschlagstellung zu halten, solange die Säule nicht erneut gedreht wird.

2. Bohrstangensäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkvorrichtung zwischen dem Motorelement (50) und dem Drehelement (30) angeordnet ist und axial von einer Kupplung (40) durchquert wird, die die Übertragung der Motorbewegung zur Werkzeugwelle (41) sichert, wobei der Motor diese Kupplung in der normalen Drehrichtung antreibt, so daß die Reibung dieser Welle in dem Drehelement (30) die untere Muffe (1) in Anschlag betreffend die geknickte Konfiguration (23) zu bringen bzw. dort zu halten versucht, solange die Säule nicht gedreht wird.

3. Bohrstangensäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen die Wände des Bohrlochs reibende Organ, das sich unterhalb der Auslenkvorrichtung (1,2,3) und oberhalb des Bohrwerkzeugs (51) befindet, «in Stabilisator (31) ist, um die Säule in der Achse des Bohrlochs zu halten.

4. Bohrverfahren zum Bohren von Auslenkungen mit einer Bohrstangensäule, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstangensäule kontinuierlich in „normaler" Richtung ausgehend von der Erdoberfläche während der geradlinigen Bohrphasen angetrieben wird, um die untere Muffe im Anschlag gemäß der geradlinigen Konfiguration des Drehsektors zu halten, wobei der Übergang von einer geradlinigen Bohrphase auf eine Bohrphase mit Krümmung erfolgt und einen kurzzeitigen Antrieb der Bohrstangensäule in entgegengesetzter Drehrichtung ausgehend von der Erdoberfläche, um die untere Muffe an den Anschlag gemäß der geknickten Konfiguration (23) des Drehsektors zu bringen erfolgt und eine Messung der Winkelposition des unteren Endes der Bohrsäule um ihre Achse (10) und begrenzte Fortsetzung des Drehantriebs eier Bohrstangensäule in entgegengesetzter Richtung, damit diese Achse in eine vorgegebene Krümmungsebene gelangt, vorgenommen wird, in der ein gekrümmter Bohrlochabschnitt gebohrt werden soll, wonach eine Bohrung des gekrümmten Bohrlochabschnitts ohne Drehung der Bohrstangensäule, wobei der Übergang von einer gekrümmten Bohrphase auf eine geradlinige Bohrphase dadurch erfolgt, daß die Drehung der Bohrstangensäule in normaler Richtung wieder aufgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang auf eine gekrümmte Bohrphase und nach der Phase der begrenzten Fortsetzung des Drehantriebs der Bohrstangensäuie in umgekehrter Richtung eine Phase vorgesehen ist, in der die Torsion der Säulen aufgehoben wird und in der die Bohrstangensäule in normaler Richtung in Drehung versetzt wird, um zu vermeiden, daß das elastische Torsionsdrehmoment, das in der Bohrstangensäule aufgetreten ist, später die Achse (10) der unteren Muffe dazu bringt, die Krümmungsebene zu überschreiten.