DE2311359C3 - Stabilizer for drill strings - Google Patents

Description

Konstruktionen zur Lösung der eingangs beschriebenen Aufgabe hat dazu geführt, daCi bei Fachleuten der Eindruck besteht, daß zwar die Aufgabe der Auswechselbarkeit außerordentlich wünschenswert ist, die bisherigen Lösungen jedoch wegen der vielen ungünstigen Folgen für den Bohrbetrieb praktisch nicht anwendbar sindConstructions to solve the problem described at the beginning has led to the fact that experts in the There is an impression that the task of interchangeability is extremely desirable, the previous ones However, solutions are practically inapplicable because of the many adverse consequences for drilling operations are

Der Erfindung liegt die Aufgabs zugrunde, eine Lösung für einen Stabilisator mit auswechselbaren Führungselemenien zu finden, der eine sichere und feste Verbindung zwischen Führungselementen und Stabili satorkörper gewährleistet und den im Bohrloch auftretenden Beanspruchungen sicher standhältThe invention is based on the task of finding a solution for a stabilizer with replaceable guide elements, which ensures a secure and firm connection between guide elements and stabilizer body and reliably withstands the stresses occurring in the borehole

Die Erfindung geht aus von einem Stabilisator für Bohrgestänge mit einem Grundkörper, der auf seinem Außenumfang eine zylindrische our konische Verbindungsteile aufweist, auf welcher eine Stabilisatorhülse mit einer der Verbindungsfläche entsprechenden Innenfläche befestigt ist. Die Erfindung besteht darin, daß die Stabilisatorhülse auf die Verbindungsfläche des Grundkörpers aufgeschrumpft ist. Dabei ist der Schrumpfsitz so hergestellt, daß die beim Bohren auftretenden Beanspruchungen sicher übertragen werden. Die Kraftübertragung kann durch reibungserhöhende Mittel, z. B. Korrundpulver, zwischen den Verbindungsflächen verbessert werden. The invention is based on a stabilizer for drill rods with a base body which has a cylindrical our conical connecting parts on its outer circumference, on which a stabilizer sleeve is fastened with an inner surface corresponding to the connecting surface. The invention consists in that the stabilizer sleeve is shrunk onto the connecting surface of the base body. The shrink fit is made in such a way that the stresses that occur during drilling are safely transferred. The power transmission can be carried out by means of friction-increasing means, e.g. B. corrundum powder, can be improved between the connecting surfaces.

Bei einer besonderen Ausführungsform i-ut der Stabilisatorkörper im Bereich der Verbindungsfläche mit einem kegelförmigen Innengewinde für die Aufnahme des Meißelgewindes versehen, und zwar derart, daß die Stabilisatorhülse bis an das obere Ende des Meißels heranreicht. Eine solche Anordnung wurde bislang von keiner Stabilisatorbauform mit auswechselbaren Arbeitsteilen erreicht. Über die Grundaufgabe der sicheren und wirksamen Verbindung von Körper und Hülse hinaus ermöglicht diese Entwicklung eine Rationalisierung und eine hohe Anpassungsfähigkeit an verschiedene Betriebszustände. Beispielsweise kann die über dem Bohrmeißel direkt angeordnete Stabilisatorhülse nach Teilabnutzung (Durchmesserverringerung) im höher gelegenen Strangteil weiter benutzt werden, weil für die Strangstabilisatoren die Führingsaufgaben geringer sind, als für den Meißelstabilisator.In a particular embodiment, the stabilizer body is in the area of the connecting surface with a conical internal thread for the receptacle of the chisel thread provided, in such a way that the stabilizer sleeve up to the upper end of the chisel reaches. Such an arrangement has so far not been used by any stabilizer design with interchangeable working parts achieved. About the basic task of the safe and effective connection of body and sleeve In addition, this development enables rationalization and a high degree of adaptability to various Operating states. For example, the stabilizer sleeve arranged directly above the drill bit can move afterwards Partial wear (diameter reduction) in the higher part of the strand can still be used because for the string stabilizers the leadership tasks less than for the chisel stabilizer.

Somit erhält der Meißelstabilisator frühzeitig eine maßhaltige Hülse und garantiert dadurch wirkungsvollere Führungseigenschaften ohne Verzicht auf Wirtschaftlichkeit. In this way, the chisel stabilizer receives a dimensionally accurate sleeve at an early stage and thus guarantees more effective operation Leadership skills without sacrificing profitability.

Neben einer Verbindung der Führungselemente zur Hülse durch Aufschweißen von mit verschleißfesten Belägen versehenen Rippen können Hülse und Rippen auch aus einem Stück gefertigt sein, so daß der Verschleißbelag auf die Hülse direkt aufgebracht werden kann.In addition to a connection of the guide elements to the sleeve by welding on with wear-resistant Linings provided with ribs sleeve and ribs can also be made from one piece, so that the wear lining can be applied directly to the sleeve.

Zur näheren Erläuterung wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen inFor a more detailed explanation, the invention is described with reference to the drawings. These show in

F i g. 1 einen Bohrstrang im Bereich oberhalb des Bohrkopfes,F i g. 1 a drill string in the area above the drill head,

Fi g. 2 einen Schnitt durch einen Stabilisator gemäli der Erfindung,Fi g. Fig. 2 shows a section through a stabilizer the invention,

Fig.3 einen in seine Einzelteile zerlegten Stabilisator nach F i g. 2,3 shows a stabilizer disassembled into its individual parts according to FIG. 2,

Fig.4 eine teilweise geschnittene Ansicht des Meißelstabilisators in Verbindung mit einem Bohrkopf,4 shows a partially sectioned view of the chisel stabilizer in connection with a drill head,

F i g. 5 einen Schnitt durch einen Stabilisator und Darstellung einer Montageeinrichtung,F i g. 5 shows a section through a stabilizer and Representation of an assembly facility,

Fig.6 einen Schnitt durch einen Stabilisator nach F i g. 2, bei dem der Spülungsdurchtritt durch Bohrungen erfolgt.6 shows a section through a stabilizer according to F i g. 2, in which the mud passes through bores.

F i g. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung des unteren Bohrstranges einer Rotary-Bohrausrüstung. Auf der Sohle des Bohrloches ί arbeitet der Bohrmeißel 6, der in das untere Ende des Bohrstranges 2 — dicsogenannte Schwerstange 4 — eingeschraubt ist Der Arbeitsdruck auf die Bohrlochsohle ist im wesentlichen durch das Gewicht der Schwerstangen 4 gegeben. Der obere Teil des Bohrstranges, der meist bedeutend länger ist, dient insbesondere der Übertragung der DrehmomenteF i g. 1 shows a schematic diagram of the lower drill string of rotary drilling equipment. The drill bit 6, which is screwed into the lower end of the drill string 2 - the so-called drill collar 4 - works on the bottom of the borehole ί. The upper part of the drill string, which is usually significantly longer, is used in particular to transmit the torques

ίο und Zuführung der Spülflüssigkeit, die durch den Bohrmeißel austritt und zwischen Bohrgestänge und Bohrlochwandcing wieder nach oben steigt Durch Einfügung von Stabilisatoren 3,5 (und gegebenenfalls weiterer Stabilisatoren) zwischen die einzelnen Schwerstangenabschnitte wird ein Ausbiegen des Stranges 2 vermieden. Die höchsten Ansprüche werden dabei an den oberhalb des Bohrmeißels 6 eingefügten Stabilisator 5 gestellt, da die Richtungsänderung des Bohrloches t bereits nach einem relativ zu den anderen Stabilisatoren 3 geringfügigen Abrieb eintreten kann. Die Stabilisatoren 3, 5 sollen einerseits an der Bohrlochwandung an'iegen, andererseits muß aber dafür gesorgt sein, daß die Spülflüssigkeit ungehindert nach oben gelangen kann. Zu diesem Zweck weisen die Stabilisatoren meist spiralförmig ausgebildete Stabilisatorrippen auf (s. auch 10 in Fi g. 3). Die Kontaktflächen der Stabilisatorrippen müssen äußerst abriebfest sein, dürfen aber möglichst keine Schnittkanten haben, die eine Erweiterung des Bohrloches bewirken können. Auch muß unbedingt vermieden werden, daß Stabilisatorrippen abbrechen und ein Festwerden des Bohrstranges verursachen. Infolge der im Bohrbetrieb auf die Stabilisatoren ausgeübten starken Schlagbeanspruchung neigen gerade die Stabilisatoren mit auswechselbaren Oberflächenteilen dazu, daß sich die verspannten Befestigungsfiächen lokkern. Ein gelockertes und schlagbeanspruchtes Bauteil kann dann nicht nur zum Bruch führen sondern auch den Grundkörper beschädigen. Hier setzt die Erfindung ein, indem die auswechselbare Stabilisatoroberfläehe auf den tragenden Stabilisatorkörper aufgeschrumpft wird und somit nicht nur eine Lockerung unterbindet, sondern darüber hinaus eine Erhöhung der Festigkeit gegen Innendruck des Stabilisatorbereiches unterhalb des Schrumpfsitzes bewirkt.ίο and supply of the flushing liquid, which exits through the drill bit and rises up again between the drill rod and the Bohrlochwandcing. By inserting stabilizers 3.5 (and possibly further stabilizers) between the individual drill collar sections, bending of the string 2 is avoided. The highest demands are made on the stabilizer 5 inserted above the drill bit 6, since the change in direction of the borehole t can already occur after a slight abrasion relative to the other stabilizers 3. The stabilizers 3, 5 should on the one hand rise to the wall of the borehole, but on the other hand it must be ensured that the flushing liquid can reach the top unhindered. For this purpose, the stabilizers mostly have spiral-shaped stabilizer ribs (see also 10 in FIG. 3). The contact surfaces of the stabilizer ribs must be extremely abrasion-resistant, but should not have any cutting edges that could cause the borehole to widen. It is also essential to avoid breaking the stabilizer ribs and causing the drill string to solidify. As a result of the strong impact stress exerted on the stabilizers during drilling, it is precisely the stabilizers with exchangeable surface parts that tend to loosen the tensioned fastening surfaces. A loosened and impact-stressed component can then not only lead to breakage but also damage the base body. This is where the invention comes into play in that the replaceable stabilizer surface is shrunk onto the supporting stabilizer body and thus not only prevents loosening, but also increases the strength against internal pressure of the stabilizer area below the shrink fit.

In Fig.2 ist ein Stabilisator gemäß der Erfindung mit einem Stabilisatorkörper 8, einer mit Stabilisatorrippen 10 versehenen Hülse 11 und einem Anschlußkörper 12 dargestellt. Das obere Ende des Stabilisatorkörpers 8 ist mit einem kegelförmigen Gewinde 7 (Innengewinde) für die Verbindung mit einem entsprechenden Außengewinde des Gestängerohres bzw. einer Schwerstange versehen. Das untere Ende des Stabilisatorkörpers 8 weist ein kegelförmiges Außengewinde 13 für die Verbindung mit dem entsprechend ausgebildeten Innengewinde eines Anschlußkörpers 12, z. B. einer weiteren Schwerstange oder eines Zwischenstückes auf.In Fig.2 a stabilizer according to the invention with a stabilizer body 8, one with stabilizer ribs 10 provided sleeve 11 and a connecting body 12 is shown. The top of the stabilizer body 8 has a conical thread 7 (internal thread) for connection with a corresponding one External thread of the drill pipe or a drill collar. The lower end of the stabilizer body 8 has a conical external thread 13 for the connection with the correspondingly designed Internal thread of a connection body 12, for. B. another drill collar or an intermediate piece on.

Zwischen dem Außengewinde 13 und dem zylindrischen Teil des Stabilisatorkörpers 8 ist ein konischerBetween the external thread 13 and the cylindrical part of the stabilizer body 8 is a conical

oder zylindrischer Bereich 14 vorgesehen, desen Übergang zum zylindrischen Bereich 9 zur Vermeidung von Kerbspannungen gut gerundet ausgebildet ist. Auf dem z. B. konischen Bereich 14 ist die mit den Stabilisatorrippen versehene Hülse 11 auswechselbar aufgeschrumpft. Zu diesem Zweck ist die Hülse 11 an ihrei Innenseite in einer entsprechenden Weise konisch ausgebildet, während die Außenseite im wesentlicher einen über die Achslänge gleichmäßigen Außendurchor cylindrical area 14 is provided, its transition is formed well rounded to the cylindrical area 9 to avoid notch stresses. On the z. B. conical region 14, the sleeve 11 provided with the stabilizer ribs is exchangeably shrunk on. For this purpose, the sleeve 11 is conical on its inside in a corresponding manner, while the outside essentially has a uniform outside diameter over the length of the axis

messer hat. Der Durchtritt für die Spülflüssigkeit kann dabei durch die beschriebenen Stabilisatorrippen, also unterbrochenen Außenflächen oder durch große durchgehende Bohrungen einer Hülse glatter Außenfläche erzielt werden. Die Aufschrumpfung kann durch thermische Erweiterung der Hülse oder vorzugsweise durch hydraulische Maßnahmen geschehen. Die obere Stirnseite der Hülse 11 ist so an den Körper 8 angepaßt, daß die Hülse 11 auf dem konischen Bereich 14 eine definierte Lage hat. Die erforderliche Abdichtung gegen einen Durchtritt der Spülflüssigkeit geschieht bereits durch die Schrumpfverbindung von Konus und Hülse 11 infolge der hohen Schrumpfspannungen im konischen Bereich. Zur Abdichtung der Verbindung zwischen Stabilisatorkörper 8 und Anschlußkörper 12 sind die untere Stirnseite der Hülse 11 und die obere Stirnseite des Anschlußkörpers 12 so bemessen, daß sie gegeneinanderdrückende Schultern bilden, die durch den Verbindungsdruck eine Abdichtung ergeben, wie es im Prinzip der Gewindeverbindungen für Tiefbohrgestänge entspricht.knife has. The passage for the rinsing liquid can be through the stabilizer ribs described, that is interrupted outer surfaces or through large through holes in a sleeve with a smooth outer surface be achieved. The shrinking can be achieved by thermal expansion of the sleeve or preferably done by hydraulic measures. The upper end face of the sleeve 11 is adapted to the body 8, that the sleeve 11 has a defined position on the conical area 14. The necessary waterproofing the shrink connection between cone and cone prevents the flushing liquid from penetrating Sleeve 11 due to the high shrinkage stresses in the conical area. To seal the connection between the stabilizer body 8 and the connecting body 12 are the lower end face of the sleeve 11 and the upper one The end face of the connection body 12 dimensioned so that they form shoulders pressing against one another, which through the connection pressure result in a seal, as is the case in the principle of threaded connections for deep drilling rods is equivalent to.

Die Schrumpfung der Hülse kann auch dadurch bewirkt werden, daß die Hülse aus Teilschalen gebildet wird, die durch Längsnähte miteinander verschweißt werden. Die durch die Schweißung erzeugten Schrumpfspannungen befestigen die Hülse auf dem Grundkörper. Die für den Bohrbetrieb sicherste und zugleich einfachste Lösung ist jedoch die hydraulische Aufschrumpfung. Der Anschlußkörper 12 kann ein gesondertes Gestängerohr sein, es kann aber auch zusammen mit den Stabilisatorkörpern 8 und der Hülse 11 den eigentlichen Stabilisator 8, U, 12 bilden, der in den Bohrstrang eingebaut wird.The shrinkage of the sleeve can also be brought about in that the sleeve is formed from partial shells which are welded together by longitudinal seams. The ones generated by the weld Shrinkage stresses attach the sleeve to the base body. The safest and most reliable for drilling operations At the same time, however, the simplest solution is hydraulic shrinking. The connection body 12 can be a separate one Be drill pipe, but it can also be used together with the stabilizer bodies 8 and the sleeve 11 form the actual stabilizer 8, U, 12 which is built into the drill string.

F i g. 3 zeigt die drei Teile 8,11,12 des Stabilisators 3 oder 5 gemäß F i g. 1 in Explosionsdarstellung, wobei die vorgefertigte Hülse 11, mit Stabilisatorrippen 10 versehen, zwischen dem Stabilisatorkörper 8 und dem Anschlußkörper 12 sichtbar ist.F i g. 3 shows the three parts 8, 11, 12 of the stabilizer 3 or 5 according to FIG. 1 in an exploded view, the prefabricated sleeve 11, with stabilizer ribs 10 provided, between the stabilizer body 8 and the connecting body 12 is visible.

In F i g. 4 ist ein mit einer auswechselbaren Hülse 11 versehener besonderer Stabilisatorkörper 15 direkt mit dem Rollenmeißel 6 verschraubt. Die Stabilisatorkörper sind so bemessen, daß sie als Gestängeteil mit den üblichen Werkzeugen einsetzbar sind und den Anforderungen für eventuelle Fangarbeiten Rechnung tragen.In Fig. 4 is one with an exchangeable sleeve 11 provided special stabilizer body 15 is screwed directly to the roller bit 6. The stabilizer body are dimensioned so that they can be used as a rod part with the usual tools and meet the requirements for possible fishing work.

Fig.5 zeigt eine Einrichtung zum Aufschrumpfen der Hülse 11 auf den konischen Bereich 14 des Stabilisatorkörpers 8. Sie ermöglicht. Hülsen 11 auf den Stabilisatorkörper 8 aufzubringen und von diesem abzuziehen, ohne daß die Stabilisatoren in Werkstätten gebracht werden müssen. Die Einrichtung besteht aus einem hydraulischen Montagewerkzeug 16, das auf den Zapfen 13 des Stabilisatorgrundkörpers 8 aufgeschraubt wird. Für den Fall des Meißelstabilisators wird in das Muffengewinde des Grundkörpers 15 zuvor ein Doppelzapfen 17 eingeschraubt. Das hydraulische Montagewerkzeug besitzt einen Grundkörper 18, der in der beschriebenen Weise mit dem Stabilisatorgrundkörper 8 verbunden wird, nachdem zuvor die Stabilisatorhülse 11 von Hand auf die Verbindungsfläche 14 aufgeschoben wurde. Auf dem Grundkörper des Montagewerkzeuges 18 ist ein Zylinder 19 axial beweglich angebracht, dessen Stirnseite gegen die freie Schulterflache der Hülse 11 drücken kann. Dieser Zylinder stellt vorzugsweise einen Doppelzylinder dar, dessen Kolbenflächen in ihrer Ausführung unterschiedlich sind, um so eins einfachere hydraulische Schaltung zu realisieren. Beim Aufschrumpfen der Stabilisatorhülse 11 wird der Zylinder in beiden Druckräumen über Schlauchleitungen 20 mit der Pumpeneinheit 21 druckbeaufschlagt gleichzeitig wird über die Schlauchleitung 23 ein hydraulischer Druck zwischen Stabilisatorhülse 11 unc Verbindungsfläche 14 aufgebracht. Dichtringe 22 an den Enden der Stabilisatorhülse 11 verhindern ein Entweichen des Druckmediums. Die Axialkraft des Montagewerkxeugs und der Druck im Innenraum der Stabilisatorhülse sind so aufeinander abgestimmt, daß ein Aufschicben der Hülse sicher gewährleistet ist. Zur Si-5 shows a device for shrinking on the sleeve 11 on the conical area 14 of the stabilizer body 8. It allows. Sleeves 11 on the stabilizer body 8 to apply and subtract from this without the stabilizers brought into workshops Need to become. The device consists of a hydraulic assembly tool 16, which is on the Pin 13 of the stabilizer base body 8 is screwed on. In the case of the chisel stabilizer will A double pin 17 is previously screwed into the socket thread of the base body 15. The hydraulic The assembly tool has a base body 18, which in the manner described with the stabilizer base body 8 is connected after the stabilizer sleeve 11 has previously been pushed onto the connecting surface 14 by hand would. A cylinder 19 is axially movable on the base body of the assembly tool 18 attached, its front side against the free shoulder surface the sleeve 11 can press. This cylinder is preferably a double cylinder, the piston surfaces of which are different in their design in order to realize a simpler hydraulic circuit. When the stabilizer sleeve 11 is shrunk on, the cylinder is in both pressure chambers via hose lines 20 is pressurized with the pump unit 21 at the same time via the hose line 23 is a hydraulic Pressure is applied between stabilizer sleeve 11 and connection surface 14. Sealing rings 22 on the ends of the stabilizer sleeve 11 prevent escape of the print medium. The axial force of the assembly tool and the pressure in the interior of the stabilizer sleeve are matched to each other in such a way that it is reliably guaranteed that the sleeve can be postponed. To the Si

ίο cherung ausreichender Haftkräfte sind zuvor reibungserhöhende Mittel auf die Kontaktflächen aufgebracht worden. Nachdem die Hülse 11 ihre vorgesehene Position durch Anschlagen gegen Schulter 9 erreicht hat wird der Druck im Innenraum der Hülse über den Ventilsteuerblock 24 abgelassen. Damit ist der vorgesehene Schrumpfsitz erzielt. Durch Umschalten am Ventilblock 24 wird vor der Demontage des Hydraulikwerkzeuges 16 der Zylinder 19 zurückgefahren. Der mit der Hülse versehene Stabilisatorkörper ist damit einsatzbe-ίο Ensuring sufficient adhesive forces are previously friction-increasing Agent has been applied to the contact surfaces. After the sleeve 11 is in its intended position by striking against shoulder 9, the pressure in the interior of the sleeve is via the valve control block 24 drained. The intended shrink fit is thus achieved. By switching on the valve block 24, the cylinder 19 is retracted before the hydraulic tool 16 is dismantled. The one with the Stabilizer body provided with a sleeve is therefore ready for use.

ίο reit.ίο ride.

Zur Demontage einer Hülse wird das gleiche Hydraulikwerkzeug eingesetzt. Hierbei wird der Vorschubzylinder 19 bis zur Schulter der Hülse It vorgefahren. Über den Ventilsteuerblock 24 werden die bei-The same hydraulic tool is used to dismantle a sleeve. This is where the feed cylinder 19 moved up to the shoulder of the case It. Via the valve control block 24, the two

Ϊ5 den Zylinderräume über eine Drosselstrecke kurzgeschlossen, während über die Leitung 23 der Innenraum der Stabilisatorhülse 11 druckbeaufschlagt wird. Bei Erreichen eines bestimmten Druckes löst sich die Hülse 11 von ihrer konischen Verbindungsfläche selbsttätigΪ5 short-circuited the cylinder chambers via a throttle section, while the interior of the stabilizer sleeve 11 is pressurized via the line 23. Upon reaching a certain pressure releases the sleeve 11 from its conical connecting surface automatically

und schlagartig, wobei über die Drosselstrecke der geschlossene Zylinderraum eine wirksame Dämpfung bietet. Nach dem Lösungsvorgang lassen sich sowohl Montagewerkzeug als auch Hülse leicht lösen. Eine neue Stabilisatorhülse kann nun — wie vorher beschrieben — auf den Körper aufgebracht werden.and suddenly, with the closed cylinder chamber providing effective damping over the throttle section. After the solving process, both the assembly tool and the sleeve can be easily loosened. One The new stabilizer sleeve can now be applied to the body as previously described.

Die Pumpeneinheit 21 beinhaltet außer dem Steuerblock 24 einen Druckverteiler 25, ein Kontrollmanometer 26, einen Druckverhäitnisregler 27, der für eine Abstimmung zwischen Axialkraft und Druck im Hülseninnenraum benötigt wird, ein Druckbegrenzungsventil 28, Vorratstank und Höchstdruckverbindungsschläuche.The pump unit 21 also includes the control block 24 a pressure distributor 25, a control manometer 26, a pressure ratio regulator 27, which is for a vote between axial force and pressure in the sleeve interior is required, a pressure relief valve 28, Storage tank and high pressure connection hoses.

F i g. 6 zeigt einen Stabilisator, dessen Hülse für den Spülungsdurchtritt mit achsparallelen Bohrungen versehen ist Die gesamte Mantelfläche kann mit verschieißfestem Material belegt werden.F i g. 6 shows a stabilizer, the sleeve of which is provided with axially parallel bores for the passage of the mud is The entire surface area can be covered with wear-resistant material.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile besiehen insbesondere darin, daß das Aufschrumpfen einer neuen Stabilisatorhülse nicht in einer Werkstatt, sondern vorzugsweise auf der Bohranlage selbst bewerkstelligt werden kann. Statt einer Vielzahl kompletter Stabilisatoren für verschiedene Anwendungen genügen wenige Körper und Hülsen, die auf Lager gehalten werden müssen. Die Transport- und Vorhaltungskosten lassen sich wesentlich verringern, da die Hülsen nur den Bruchteil des Gewichtes eines vollständigen Stabilisators ausmachen. Eine aufgeschrumpfte Hülse verbessert 2:ugleich die mechanischen Eigenschaften des damit ausgerüsteten Stabilisatorgrundkörpers. Während nämlich bei einer z. B. aufgeschraubten und zusätzlich durch Kontern festgeklemmten Hülse der das Drehmoment auf den Bohrmeißel übertragende Querschnitt geschwächt ist und aus Abdichtungsgründen scharfe Schultern vorgesehen werden müssen, wird hier die Festigkeit des drehmomentübertragenden Querschnitts durch den fest aufgeschrumpften Ring (Hülse 11) verbessert. Außerdem ermöglicht die mit dem Aufschrumpfen verbundene Dichtung die Ausbildung des Grundkörpers in abgerundeten Schulterüber-The advantages that can be achieved with the invention are in particular that the shrinking on a new stabilizer sleeve not done in a workshop, but preferably on the drilling rig itself can be. Instead of a large number of complete stabilizers for various applications, they are sufficient few bodies and sleeves to be kept in stock. The transport and storage costs can be significantly reduced, since the sleeves are only a fraction of the weight of a complete stabilizer turn off. A shrunk-on sleeve improves 2: at the same time the mechanical properties of the thus equipped stabilizer base body. While at a z. B. screwed on and in addition by locking the clamped sleeve, the cross section which transfers the torque to the drill bit is weakened and sharp shoulders must be provided for sealing reasons here the strength of the torque-transmitting cross-section through the firmly shrunk-on ring (Sleeve 11) improved. In addition, the seal associated with the shrink-fitting enables the formation of the main body in rounded shoulder over

gangen und damit eine Vermeidung starker Kerbwirkung. and thus an avoidance of strong notch effects.

Die Konstruktion eines Stabilisators aus einem Stabilisatorkörper und einer aufschrumpfbaren, die Festigkeit des Verbundkörpers erhöhenden Hülse, erlaubt zugleich eine wirkungsvollere Richtungsstabilisierung des Bohrmeißels. Während nämlich bisher die auf den Bohrmeißel folgenden Stabilisatoren einen gewissen Abstand vom Rollen- oder Diamantmeißel haben mußten, können jetzt auswechselbare Stabilisatorhülsen direkt an den Bohrmeißel anschließen. Dies war bislang nur für spezielle Diamantbohrmeißel möglich, doch war dort die Verbindung nur durch Verzahnung sichergestellt. The construction of a stabilizer from a stabilizer body and a shrinkable one, the strength of the composite body increasing sleeve, at the same time allows a more effective directional stabilization of the Drill bit. While so far namely the following stabilizers on the drill bit a certain Distance from the roller or diamond chisel, replaceable stabilizer sleeves can now be used directly connect to the drill bit. Up to now this was only possible for special diamond bits, but it was there the connection is only ensured by interlocking.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen auch darin, daß für Bohrlöcher, die unterschiedliche Durchmesser haben, gleiche Grundkörper 8, 12 verwendet werden können, die mit Hülsen für den jeweiligen Außendurchmesser geeignet bestückt werden. Für solche Fälle benötigte man bisher ein Lager von Stabilisatoren eben dieser unterschiedlichen Durchmesser, v/obei die bereites erwähnten Transport- und Vorhaltungsnachteile auftreten, was bei dem hohen Gewicht der Stabilisatoren und weiten Transportwegen besonders aufwendig und teuer ist.The advantages that can be achieved with the invention are also that for boreholes that are different Have diameter, the same base body 8, 12 can be used with sleeves for the respective Outside diameter can be fitted appropriately. Up to now, a stock of stabilizers has been required for such cases It is precisely these different diameters, with the aforementioned transport and storage disadvantages occur, which is particularly important given the heavy weight of the stabilizers and long transport routes is laborious and expensive.

Durch die Entwicklung wird ein System ermöglicht, das neben einer nur geringen Anzahl gleicher Stabilisatorkörper 8, 12 eine Vielzahl relativ leichter Stabüisatorhüisen 111 verschiedener Außendurchmesser vorsieht. Hierbei wird eine erhöhte Wirtschaftlichkeit dadurch sichergestellt, daß alle Hülsen austauschbar sind.The development enables a system that, in addition to only a small number of the same stabilizer bodies 8, 12 provides a large number of relatively light stabilizer sleeves 111 of different outside diameters. In this case, increased economic efficiency is ensured by the fact that all sleeves are exchangeable.

was insbesondere dann von Bedeutung, ist, wenn eine nur geringfügig im Durchmesser abgenutzte Hülse des Meißelstabilisators gegen eine neue ausgetauscht wird, um eine besonders wirkungsvolle Meißelstabilisierung sicherzustellen, während die ausgetauschte, teilverschlissene Hülse zu weiterer Nutzung als Strangstabilisator durchaus eingesetzt werden kann.which is particularly important when a sleeve of the Chisel stabilizer is exchanged for a new one to provide a particularly effective chisel stabilization ensure, while the replaced, partially worn sleeve for further use as a strand stabilizer can definitely be used.

Die erzielbaren Vorteile durch die Erfindung bestehen bei der Anwendung als Meißelstabilisator auch darin, daß durch den definierten Schrumpfsitz der Stabilisatorhülse U der gewindetragende Bereich des Grundkörpers 15 nach Einschraubuni! des MeiBels und dem während des Bohrens auftretenden Innendruckes ein festigkeitsmäßig günstigeres Verhalten zeigt, als ein Körper mit gleichen Außenabmessungen wie der Schrumpfverband.The advantages that can be achieved by the invention also exist when used as a chisel stabilizer in that, through the defined shrink fit of the stabilizer sleeve U, the thread-bearing area of the Base body 15 after screwing in! of the bit and the internal pressure occurring during drilling shows a more favorable behavior in terms of strength than a body with the same external dimensions as the Shrink bandage.

Der laut Erfindung vorgesehene Sichrumpfmtz verhindert absolut sicher eine axiale Verschiebung der Hülse und damit ein Nachschrauben des Zwischenstükkes 12, welches sonst zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Gewindeverbindung führtThe provided according to the invention Sichrumpfmtz prevents an axial displacement of the sleeve and thus re-screwing of the intermediate piece is absolutely certain 12, which would otherwise damage or destroy the threaded connection

Durch den definierten Sitz der Stabilisatorhülse U auf dem Stabilisatorkörper 8 vermeidet das erfindungsgemäße System ein Aufschweißen der Führungsele-The defined seat of the stabilizer sleeve U on the stabilizer body 8 avoids the inventive System a welding on of the guide element

2s mente auf den Körper und jede Art von unsicheren Verschraubungen.2s mente on the body and any kind of unsafe Screw connections.

Durch die dargestellte Montageeinrichtung ist das Auswechseln von Hülsen selbst unter den außerordentlich rauhen Betriebsbedingungen am Bohrturm in kur-Due to the assembly device shown, the replacement of sleeves is extraordinary even among the rough operating conditions at the derrick in short

30 zer Zeit möglich.30 zer time possible.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen »9 687/284 6 sheets of drawings »9 687/284

Claims (13)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Stabilisator für Bohrstränge, mit einem Grundkörper, der auf seinem Außenumfang eine zylindrische oder konische Verbindungsfläche aufweist, auf welcher eine Stabilisatorhülse mit einer der Verbindungsfläche entsprechenden Innenfläche befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatorhülse (11) auf die Verbindungsfläche (14) des Grundkörpers (8) aufgeschrumpft ist1. Stabilizer for drill strings, with a base body, which has a cylindrical or conical connecting surface on its outer circumference which attaches a stabilizer sleeve to an inner surface corresponding to the connecting surface is, characterized in that the stabilizer sleeve (11) on the connecting surface (14) the base body (8) is shrunk on 2. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsfläche (14) eine reibungserhöhende Oberfläche aufweist.2. Stabilizer according to claim 1, characterized in that the connecting surface (14) has a friction-increasing one Has surface. 3. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatorhülse (11) einen Gewindebereich in der Innenbohrung des Grundkörpers (8,15) umschließt, der zum Anschluß von Bohrwerkzeugen an dem Stabilisator vorgesehen ist, wobei die Stabilisatorhülse (11) bis an eine Schulter des Bohrwerkzeugs geführt ist.3. Stabilizer according to claim 1, characterized in that the stabilizer sleeve (11) has a threaded area encloses in the inner bore of the base body (8, 15), which is used to connect drilling tools is provided on the stabilizer, the stabilizer sleeve (11) up to a shoulder of the Drilling tool is performed. 4. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) eines im Bereich eines Bohrmeißels angeordneten Stabilisators mit den Hülsen (11) von im Bereich der Bohrrohre angeordneten Stabilisatoren austauschbar ist.4. Stabilizer according to claim 1, characterized in that the sleeve (11) is one in the region of a Drill bit arranged stabilizer with the sleeves (11) of arranged in the region of the drill pipes Stabilizers is interchangeable. 5. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatorhülse (11) hydraulisch aufgeschrumpft ist.5. Stabilizer according to claim 1, characterized in that the stabilizer sleeve (11) is hydraulic has shrunk. 6. Stabilisator nach den Ansprüchen 1 bis 5, mit einer konischen Verbindungsfläche zwischen Grundkörper und Hülse, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom konischen zum zylindrischen Beich des Stabilisatorkörpers (8) als Schulter stetigen Verlaufs ausgebildet ist.6. Stabilizer according to claims 1 to 5, with a conical connecting surface between Base body and sleeve, characterized in that the transition from the conical to the cylindrical Beich the stabilizer body (8) is designed as a shoulder with a steady course. 7. Stabilisator nach einem der Ansprüche J, 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Stirnseite der Hülse (11) als Konterschulter gegen die Schulter des anschließenden Bohrgestänges ausgebildet ist.7. Stabilizer according to one of claims J, 2 and 4 to 6, characterized in that the lower end face of the sleeve (11) acts as a counter shoulder against the shoulder of the subsequent drill pipe is formed. 8. Stabilisator nach den Ansprüchen 1 und 2 sowie 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Zwischenstück (12) aufweist, zwischen dem und dem Grundkörper (8) die Hülse (U) angeordnet ist.8. Stabilizer according to claims 1 and 2 and 4 to 7, characterized in that it is an intermediate piece (12), between which and the base body (8) the sleeve (U) is arranged. 9. Stabilisator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Hülse (U) mit geschlossenen Rillen zur Aufnahme von Dichtringen (22) versehen ist.9. Stabilizer according to claim 5, characterized in that the inner wall of the sleeve (U) with closed Grooves for receiving sealing rings (22) is provided. 10. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatorhülse thermisch aufgeschrumpft ist.10. Stabilizer according to claim 1, characterized in that the stabilizer sleeve is thermally has shrunk. 11. Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus getrennten Schalen zusammengeschweißt ist.11. Stabilizer according to one of claims 1 to 4 and 6 to 8 and 10, characterized in that the Sleeve is welded together from separate shells. 12. Stabilisator nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einem konzentrischen Hohlzylinder (29) besteht, der mit axialen Bohrungen (30) zum Spülungsdurchlaß versehen ist.12. Stabilizer according to claim 1 to 11, characterized characterized in that the sleeve consists of a concentric hollow cylinder (29) with axial Bores (30) is provided for the flushing passage. 13. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbindungsflächen (14) von Grundkörper (8) und Stabilisatorhülse (11) ein reibungserhöhendes Mittel, insbesondere Korundpulver, vorgesehen ist.13. Stabilizer according to claim 1, characterized in that between the connecting surfaces (14) of the base body (8) and stabilizer sleeve (11) a friction-increasing agent, in particular Corundum powder, is provided. Die Erfindung betrifft einen Stabilisator für Bohrstränge. The invention relates to a stabilizer for drill strings. Stabilisatoren stellen Führungselemente des Bohrsfranges dar und werden vorzugsweise im unteren Abschnitt des Bohrstranges, der aus Schwerstangen gebildet wird, eingesetzt Zur Erzielung hoher Bohrgeschwindigkeiten sind hohe axiale Belastungen des Bohrwerkzeugs erforderlich. Diese werden im allgemeinen durch Schwerstangen aufgebracht Im druekbelasteten Bereich oberhalb des Werkzeuges neigen die Schwerstangen zum Ausknicken. Dieses kann erfolgreich durch Verwendung von Stabilisatoren verhindert werden. Durch Ausknicken werden unbeabsichtigte Richtungsänderungen oder Versetzungen der Bohr-Stabilizers provide guide elements for the drill string and are preferably formed in the lower portion of the drill string made up of drill collars is used to achieve high drilling speeds high axial loads on the drilling tool are required. These are in general applied by drill collars. In the area exposed to pressure above the tool, the Collar to buckle. This can be successfully prevented by using stabilizers will. Buckling prevents unintentional changes in direction or displacements of the drilling lochachse hervorgerufen. Üblicherweise werden im Bohrstrang mehrere Stabilisatoren in bestimmten Abständen angeordnet. Die Stabilisatoren haben Führungselemente, die sich im Kontakt mit der Bohrlochwand befinden und demzufolge einem relativ hohen Verschleiß ausgesetzt sind. Obwohl man für diese Führungselemente hochabriebfeste Materialien verwendet ist unter der hohen Beanspruchung im Bohrloch die Lebensdauer gering. Dies gilt im besonderen für den Stabilisator, der unmittelbar über dem Werkzeug angeordnet ist; hier werden erhöhte Anforderungen an die Führungsaufgabe des Stabilisators gestellt. Während für Stabilisatoren im Bohrstrang (Strangstabilisatoren) durchaus ein Durchmesserverschleiß bis 4 mm vertretbar ist, bevor die Führungselemente ersetzt werden müssen, ist dies für den Stabilisator oberhalb des Bohrwerkzeugs (Meißelstabilisator) ein zu hoher Wert. Eine Erneuerung der Abriebflächen bedingt einen Transport der schweren Stabilisatorkörper über meist zu weite Entfernungen in Spezialwerkstätten. Neben Reparaturkosten entstehen daher erhebliche Kosten für Transport und Ersatzvorhaltung.hole axis caused. Usually there are several stabilizers spaced apart in the drill string arranged. The stabilizers have guide elements that are in contact with the borehole wall are located and are therefore exposed to a relatively high level of wear. Although one for these leadership elements The use of highly abrasion-resistant materials is the service life under the high stress in the borehole small amount. This applies in particular to the stabilizer, which is arranged directly above the tool is; here increased demands are placed on the management task of the stabilizer. While for Stabilizers in the drill string (string stabilizers) a diameter wear of up to 4 mm is justifiable before the guide elements need to be replaced, this is for the stabilizer above the drilling tool (Chisel stabilizer) too high a value. A renewal of the abrasion surfaces requires a transport the heavy stabilizer bodies over mostly too long distances in special workshops. In addition to repair costs therefore there are considerable costs for transport and replacement storage. Aus den genannten Gründen sind viele Versuche unternommen und viele Möglichkeiten angegeben worden, die Verschleißteile an den Stabilisatoren auswechseibar zu gestalten. Etliche Konstruktionen wurden verworfen, weil sie den sehr hohen dynamischen Beanspruchungen nicht standhielten. Die Sicherheit des Bohrloches ist durch Bruchstücke stark gefährdet, weil diese Fangarbeiten im Bohrloch bedingen und in ungünstigen Fällen eine sehr kostenaufwendige Ablenkung des Bohrloches erforderlich machen. Einige bisher bekannte Lösungen sehen eine Austauschbarkeit der Stabilisatorelemente vor, z. B. durch Verschraubung in schwalbenschwanzartigen Führungen oder anderen formschlüssigen Paßsitzen, ferner durch Anbringung einer vorgefertigten Stabilisatorhülse auf einem mit Außengewinde versehenen Stabilisatorkörper. Weitere Lösungen mit auswechselbaren Hülsen spannen die Stabilisatorhülse zwischen zwei als Schultern ausgebildete Dichtflächen, wobei die Hülse über ein Innengewinde zusätzlich verschraubt ist. Nachteile dieser Lösungen liegen in dem konstruktiv bedingten Spiel zwischen Hülse und Körper, das erforderlich ist, um ein Aufschrauben überhaupt zu ermöglichen. Beim Einsatz dieser Werkzeuge treten Verschleißerscheinungen zwischen Hülse und Körper auf, die nach Austausch der Hülse den Sitzcharakter beeinträchtigen.For the reasons mentioned, many attempts have been made and many possibilities have been given, to make the wear parts on the stabilizers exchangeable. Quite a few constructions were made discarded because they could not withstand the very high dynamic loads. The security of the The borehole is endangered by fragments because this entails trapping work in the borehole and in unfavorable conditions Cases require a very expensive deflection of the borehole. Some so far known solutions provide an interchangeability of the stabilizer elements, for. B. by screwing in dovetail-like guides or other form-fitting fits, also by attachment a prefabricated stabilizer sleeve on a stabilizer body provided with an external thread. Other solutions with interchangeable sleeves stretch the stabilizer sleeve between two shoulders formed sealing surfaces, the sleeve being additionally screwed via an internal thread. Disadvantages of this Solutions lie in the design-related play between the sleeve and body, which is required to a To allow unscrewing at all. When these tools are used, there are signs of wear and tear Sleeve and body, which affect the seat character after replacing the sleeve. Wieder andere Konstruktionen sehen vor, die Hülse mit dem Körper derart zu verschweißen, daß ein Aus· wechseln der Hülse nur in einer Spezialwerkstatt erfolgen kann, womit die Vorteile der austauschbaren Stabilisatorhülse weitgehend aufgehoben sind. Die Vielfalt der dargelegten Mangel bekannter Vorschläge undStill other constructions provide for the sleeve to be welded to the body in such a way that an changing the sleeve can only be done in a special workshop, thus taking advantage of the exchangeable stabilizer sleeve are largely repealed. The diversity of the presented lack of well-known proposals and