DE1157175B - Sicherheitskopfstueck zum Heben von Schwerstangen und Bohrgestaenge - Google Patents

Description

• Sicherheitskopfstück zum Heben von Schwerstangen und Bohrgestänge Für das Abteufen von Bohrungen auf Erdöl, Erdgas usw. ist es notwendig, von Zeit zu Zeit das auf der Bohrlochsohle arbeitende, allmählich stumpf werdende Werkzeug herauszuziehen und gegen ein scharfes auszuwechseln. Beim Drehbohren, dem sogenannten Rotarybohren, befindet sich dieses Werkzeug am unteren Ende eines langen Rohrstranges, der die Drehbewegung von einer über Tage befindlichen Maschinenanlage überträgt und .zum Zwecke seiner Handhabung aus einzelnen Rohren von gewöhnlich etwa 91n Länge besteht. Diese sind mit Hilfe von beispielsweise vorgeschweißten Verbindungsstücken mit Spezialgewinde miteinander verschraubt. Die Rohre, in der Fachsprache Bohrgestänge genannt, haben aus Gründen der Gewichtsersparnis eine verhältnismäßig geringe Wandstärke. Lediglich die Gewindeverbinder sind aus konstruktiven Gründen dickwandig und haben im allgemeinen einen größeren Außendurchmesser, so daß mit Hilfe von Spezialhebestücken, die unter dieser Erweiterung angreifen, ein Anheben des Gestänges ohne Gefahr des Abgleitens möglich ist.
• Am unteren Ende des Rohrstranges werden aber dickwandige Rohre eingefügt, die - bezogen auf die Längseinheit - sehr viel schwerer sind, weil sie mit ihrem auf dem Bohrwerkzeug lastenden Gewicht den notwendigen Bohrdruck erzeugen und dabei das darüber befindliche Bohrgestänge unter einer Zugbeanspruchung halten sollen. Aus diesem Grunde wählt man auch ihren Außendurchmesser möglichst so groß, daß er nahezu den Durchmesser des Bohrloches erreicht. Sie werden als Schwerstangen bezeichnet.
• Diese Schwerstangen, die ebenfalls gewöhnlich 9 m lang sind und in gleicher Weise wie die Bohrstangen miteinander zu längeren Strängen verschraubt werden, sind in der Regel im Gegensatz zum üblichen Gestänge außen glatt, d. h. ohne äußere Vorsprünge oder Erweiterungen. In besonderen Fällen trifft das aber auch für das Bohrgestänge zu, daß für das Anheben und Beiseitesetzen, das mit Hilfe eines die Stange ringförmig umfassenden und »Elevator« genannten Hebestückes geschieht, ein Kopfstück in das obere Ende dieser Stangz geschraubt werden muß, das oben einen größeren Außendurchmesser als die Stange besitzt. Unter diese Erweiterungen greift der Elevator.
• Die Gewinde, mit denen die einzelnen Stangen zusammengeschraubt sind, sind nahezu immer als kegelförmige Rechtsgewinde ausgeführt. Wird nun eine Bohrstange durch Eingriff in die Gewindeverbindung der nächsttieferen Bohrstange mit dieser verschraubt, so besteht die Gefahr, daß sich das Kopfstück infolge der Reibkräfte an der Berührungsfläche mit dem Elevator löst und herunterfällt. Hierbei können sich nicht nur Sach-, sondern auch Personenschäden ergeben. Ein unvollständiges Lösen kann auch die Tragfähigkeit der Verbindung zwischen Kopfstück und Stange vermindern, so daß das Gewinde abstreift und der gesamte Bohrstrang ins Bohrloch fällt. Derartige Zwischenfälle verursachen neben der Gefahr für das Personal regelmäßig erhebliche Zeiteinbußen für die Weiterführung und zusätzlich kostspielige Aufwendung für den Erfolg der Bohrarbeiten.
• Zweck der Erfindung ist es, das Rechtsgewinde am Kopfstück daran zu hindern, sich bei einer Linksdrehung unabsichtig loszuschrauben. Zwar sind Sicherungen in großer Zahl bekannt, die beispielsweise das Lösen einer Schraube oder einer Mutter mit Erfolg verhindern, diese Hilfsmittel sind aber für den hier vorgesehenen Zweck nicht oder unzureichend anwendbar, weil sie nicht beliebig oft und wiederholt am gleichen Stück gebraucht werden können, unzulässige Verformungen der Gewindegänge oder der Stirnflächen verursachen oder Veränderungen daran notwendig machen und zeitraubende wie auch erschwerende Handhabungen erfordern.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem an sich bekannten Kopfstück mit Muffengewinde zur Verschraubung mit einer Bohrstange. In diesem Kopfstück ist konzentrisch eine Spindel angeordnet. Die Spindel läuft an ihrem unteren Ende in einen Konus aus, welcher sich fest gegen einen als Sitz wirkenden Absatz der Bohrstangeninnenwand legt, so daß die Spindel durch Reibungsschluß an einer Relativdrehung gegenüber dem Kopfstück gehemmt ist. Zur Befestigung in dem Kopfstück ist die Spindel weiterhin mit einem Gewinde versehen, welches eine größere Steigung als das Muffengewinde aufweist.
• Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt. Hierin ist 1 das obere Ende einer Bohrstange mit dem Muffengewinde 2, das nach dem Entfernen des Kopfstückes 3 mit dem Gewindezapfen der nächsten Stange zu verschrauben sein würde. Das Kopfstück 3 hat eine ringförmige Berührungsfläche 4 mit dem in der Zeichnung nur teilweise angedeuteten Elevator 5, der die Last trägt und an einem nicht mehr gezeigten Kranhaken hängt.
• Damit bei einer Drehung der Stange 1 sich das Gewinde 2 infolge der Reibung an der Berührungsfläche 4 mit dem stillstehenden Elevator 5 nicht lösen kann, ist in dem Kopfstück 3 die Spindel 6, die aus praktischen Gründen hohlgebohrt ist, konzentrisch mit Hilfe des Gewindes 7 eingeschraubt. Wesentlich ist, daß dieses Gewinde 7 eine größere Steigung als das Hauptgewinde 2 hat.
• Wird zunächst dasKopfstück3mitderBohrstange 1 ohne wesentlichen Kraftaufwand verschraubt und dann der konische Teil 8 der Spindel 6 gegen den Absatz 9 in der Stangenbohrung geschraubt, so wird, versucht man das Hauptgewinde 2 des Kopfstückes 3 durch Linksdrehen zu lösen, die durch die Reibung am Konus 8 festgehaltene Spindel 6 sich infolge der größeren Steigung des Gewindes 7 fester gegen den Sitz 9 drücken. Hierbei tritt ein Verklemmen der Gewinde 2 und 7 gegeneinander und entsprechend ihrer Steigungsdifferenz ein, die Verbindung ist somit selbsthemmend und erst dann zu lösen, wenn die Spindel 6 zur Aufhebung des Reibschlusses am. Konus 8 durch Linksdrehen gelöst wird. Ein unbeabsichtigtes Lösen des Kopfstückes im Gewinde 2 ist nach dem Festschrauben des Konus 8 unmöglich, so daß ohne Gefahr die Bohrstange 1 mittels ihres am unteren Ende befindlichen Gewindes mit der nächsttieferen Stange verschraubt werden kann.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Sicherheitskopfstück zum Heben von Schwerstangen und Bohrgestänge, bestehend aus einem an sich bekannten Kopfstück (3) mit Muffengewinde (2) zur Verschraubung mit einer Bohrstange (1) und einer konzentrisch darin angeordneten Spindel (6), die an ihrem unteren Ende in einen Konus (8) ausläuft, welcher sich fest gegen einen als Sitz wirkenden Absatz (9) der Bohrstangeninnenwand legt, und die mit einem Gewinde (7) versehen ist, welches eine größere Steigung als das M,uffengewinde (2) aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (6) hohlgebohrt ist.
3. 3. Vorrichtung zur Verhinderung des unbeabsichtigten Lösens einer Gewindeverbindung nach Anspruch 1 und 2, bestehend aus einer Spindel (6), die mit dem einen Gewindeverbindungsteil (3) durch ein Gewinde verbunden ist, welches eine größere Steigung als das Gewinde zwischen den beiden Teilen hat und die an dem anderen Gewindeverbindungsteil (1) durch einen Konus (8) reibungsschlüssig fixiert ist, so daß eine Relativdrehung gegenüber diesem Teil verhindert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 594 429.