DE2905214A1 - Abfangkeilanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Abfangkeilanordnungen zum Abstützen eines Bohrrohres, mit mehreren Abfangkeilen, welche durch einen Träger abgestützt sind, der bezüglich einer Abfangschale aufwärts und abwärts bewegbar ist, nit Verriegelungseinrichtungen zum lösbaren Festhalten der Abfangkeile in einer unteren aktiven Position, in welcher sie das Rohr erfassen, und mit nachgebenden Vorrichtungen, die den Träger und die Abfangkeile nach oben drängen, um sie in eine obere zurückgezogene Position zurückzuführen, wenn die Verriegelungseinrxchtungen gelöst sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden un-

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ter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer

Abfangkeilanordnung nach der Erfindung, welche mit gestrichelten Linien die Art der Trennung ihrer beiden Hälften zeigt,

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf die

Abfangkeilanordnung,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt auf der Linie

III-III von Fig. 2, der die Abfangkeilanordnung in einer Hauptbüchse innerhalb eines Drehtisches zeigt,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt auf der Linie

IV-IV von Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt auf der Linie V-V von

Fig. 2, wobei die Abfangkeile in ihren aktiven Positionen verriegelt sind, und

Fig. 6 einen Horizontalschnitt auf der Linie

IV-IV von Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine Abfangkeilanordnung 10 über einer Öffnung 11 in einer Tiefbohrhauptbüchse 12, welche in einer Aussparung 13 in einem Drehtisch 14 angeordnet ist, der sich um die vertikale Achse 15 eines Bohrrohres 16 dreht. Im Gebrauch wird die Abfangkeilanordnung 10 in die Position von Fig. 3 abgesenkt, in welcher eine untere Abfangschale 17 der Abfangkeilanordnung 10 in der Öffnung 11 aufgenommen

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und abgestützt ist.

Ein oberer Abfangkeilträger 18, an dem mehrere Abfangkeile 19 aufgehängt sind, ist zusammen mit den Abfangkeilen relativ zu der Abfangschale 17 auf- und abbewegbar. Der Träger 18 wird durch vier in gegenseitigem Abstand angeordnete, vertikale Führungsanordnungen 20 geführt, welche jeweils eine Schraubenfeder 21 enthalten, die den Träger 18 und die Abfangkeile nachgiebig nach oben in ihre inaktiven Positionen von Fig. 1 und 3 drücken. Der Träger 18 und die Abfangkeile 19 können in den abgesenkten, aktiven Positionen durch ein Verriegelungsteil 22 lösbar festgehalten werden.

Eine Hauptbüchse 12 hat einen oberen, außen viereckigen Teil 23, welcher in Drehantriebsbeziehung in einem oberen, innen viereckigen Teil 24 der Aussparung 13 in dem Drehtisch 14 aufgenommen ist, und einen kreisförmigen Teil 25 mit kleinerem Durchmesser innerhalb einer zylindrischen Bohrung 26 kleineren Durchmessers in dem Drehtisch, wobei die Hauptbüchse 12 in dem Drehtisch durch horizontale Schultern 27 abgestützt ist. Die Abfangschale 17 weist zwei im Querschnitt halbkreisförmige Abschnitte 28 und 29 auf, die sich in einer Vertikalebene 30 treffen. Außen haben die Abschnitte 28 und 29 obere, im wesentlichen zylindrische Teile 31 größeren Durchmessers, die in einer oberen zylindrischen Bohrung 32 größeren Durchmessers der Öffnung 11 aufgenommen sind, und untere, komplementäre zylindrische Flächen 33 kleineren Durchmessers innerhalb eines unteren zylindrischen Teils 34 kleineren Durchmessers der Hauptbüchse 12, wobei die Abfangkeilanordnung 10 in der Hauptbüchse durch horizontale Schultern 35 abgestützt ist. Innen haben die Abschnitte 28 und 29 zwei komplementäre, im Querschnitt halbkreisförmige, sich nach unten verjüngende kegelstumpfförmige Spannflächen 37, die in der abgesenkten, aktiven Position der Abfangkeile, die in Fig. 5 gezeigt ist, konisch

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sich nach unten verjüngende Außenflächen 36 an den Abfangkeilen 19 erfassen. Oberhalb der Flächen 37 enthalten die Abfangschalensegmente 28 und 29 kreisförmig versetzte Aussparungen 38 größeren Durchmessers, die äußere, sich konisch verjüngende Wände 39 aufweisen, welche mit oberen, sich konisch verjüngenden Spannflächen 40 an den Abfangkeilen, die einen größeren Durchmesser als die Außenflächen 36 an den Abfanakeilen haben, in Berührung bringbar sind. Jeder Abfangkeil hat eine kreisförmige Ausdehnung, die der der zugehörigen Aussparung 38 eng entspricht, damit er in dieser fest eingespannt und eine Drehbewegung von der Abfangschale auf die Abfangkeile übertragen werden kann. In der inaktiven Position von Fig. 3 sind die Flächen 40 höher als die Abfangschalensegmente und die unteren Teile kleineren Durchmessers der Abfangkeile befinden sich innerhalb der Aussparungen 38, so daß die Abfangkeile relativ weit von dem Bohrrohr 16 entfernt sind. Die Innenflächen 41 der Abfangkeile erstrecken sich im wesentlichen zylindrisch mit demselben Durchmesser wie die Außenfläche des Bohrrohres und weisen Zähne (Fig. 6) zum festen Ergreifen und Abstützen des Bohrrohres auf.

Bei dem Träger 18 handelt es sich um eine horizontale Plattenkonstruktion, die eine zentrale kreisförmige Öffnung zum Aufnehmen des Bohrrohres 16 enthält und vorzugsweise aus zwei im Querschnitt halbkreisförmigen Abschnitten 43 und 44 besteht, die sich an Flächen 4 5 in der Ebene 30 treffen. Diese Abschnitte sind lösbar, aber starr durch horizontale, parallele Stifte 45 und 46 aneinander befestigt, die in fluchtenden Bohrungen 47 in Ansätzen 48 an den Enden der Abschnitte 43 und 44 gehalten sind. Handgriffe 49 erleichtern das Einführen und Herausziehen der Stifte und verhindern eine Axialbewegung in einer Richtung, während Splinte 50., die sich durch entgegengesetzte Enden der Stifte erstrecken, diese gegen ein Herausziehen in der entgegengesetz-

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ten Richtung lösbar festhalten.

An dem Träger 18 ist ein Betätigungsring 51 starr gehaltert, welcher sich kreisförmig um die Achse 15 erstreckt und in radialem äußerem Abstand von der Platte 18 angeordnet ist und aus einer starren Metallstange besteht. Der Ring 51 ist aus Abschnitten aufgebaut, die in der Ebene 30 trennbar sind, und zwar aus einem ersten halbkreisförmigen Abschnitt 52, der starr an dem Abschnitt 44 befestigt ist, und aus zwei weiteren Abschnitten 53 und 54, die durch den Abschnitt 43 gehaltert sind und zwischen sich eine Unterbrechung 55 aufweisen. Die Abschnitte 52, 53 und 54 sind mit den Trägerabschnitten 43 und 44 mit Hilfe von zwei parallelen Befestigungsteilen 56 und 57 verbunden, die an jedem Abfangkeil vorgesehen sind und deren äußere Enden an Stellen 58 mit dem entsprechenden Ringsegment verschweißt sind, während ihre inneren Enden an Stellen 59 an dem entsprechenden Plattensegment 43 oder 44 angeschweißt sind. Direkt unterhalb des Plattenabschnittes 43 oder 44 weist jedes Paar Befestigungselemente 56, 57 horizontal fluchtende Löcher 60 auf, durch die sich ein horizontaler Stift 61 zum drehbaren Befestigen einer Auffangkeilaufhängelenkereinheit 62 an der oberen Platte erstreckt. Ein solcher Lenker ist für jeden Auffangkeil vorgesehen und an seinem oberen Ende mit dem Träger 18 so verbunden, daß er eine Relativdrehbewegung um eine zweite horizontale Achse 64 ausführen kann, die sich parallel zu der Achse 6 3 erstreckt. Diese Achsen 63 und 64 sind zu Kreisen tangential, deren Mittelpunkte auf der Achse 15 liegen, und gestatten, die Abfangkeile relativ zu der Achse 15 nach innen und außen zu schwenken. Durch jede Lenkereinheit 62 ist der entsprechende Stift 61 hindurchgeführt und jede Lenkereinheit ist mit einem Rohr 65 versehen, das eng um diasen Stift paßt und an seinen entgegengesetzten Enden mit zwei parallelen, nach unten abstehenden Armen 66 verschweißt ist, welche an

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ihren unteren Enden mit dem zugeordneten Abfangkeil 19 durch einen Stift 67 verbunden sind. Jeder Stift 61 hat einen Handgriff 70 an einem Ende und ein Loch an seinem entgegengesetzten Ende, das einen Splint 71 zum lösbaren Festhalten des Stiftes und der Abfangkeile an dem Träger aufnimmt.

Jeder obere Plattenabschnitt 43, 44 ist an dem entsprechenden Abfangschalensegment 28 bzw. 29 durch zwei Verbindereinheiten 20 befestigt. Jede Einheit 20 enthält ein außen zylindrisches, vertikales Rohr 72, das an dem entsprechenden Abschnitt 43 bzw. 44 starr befestigt ist, und zwar durch Anschweißen einer horizontalen Scheibe 73 an das Rohr und durch Einspannen dieser Scheibe an der Platte 43 bzw. 44 zwischen einer Schulter 74 an einer vertikalen Stange 75 und der unteren Fläche 76 der Platte. Ein Schaft 77 kleineren Durchmessers der Stange 75 erstreckt sich nach oben durch Löcher in der Scheibe 73 und der Platte 43 bzw. 44 und ist mit Gewinde versehen und mit einer Mutter 78 verschraubt, um die Teile zusammenzuhalten. Das Rohr 72 und die Stange 75 sind zu einer einzelnen Achse 79 der betreffenden Führungseinheit konzentrisch und beide erstrecken sich abwärts durch eine vertikale Bohrung 80 in dem entsprechenden Abfangschalensegment 28 bzw. 29. Eine zylindrische Bundbüchse 81, die in dem oberen Teil der Bohrung 80 festgehalten ist, nimmt das Rohr 72 verschiebbar und teleskopisch auf, um das Rohr und die obere Platte 43 bzw. 44 so zu führen, daß sie nur eine direkte Vertikalbewegung ausführen können. Das Rohr 72 und die mit ihm verbundene obere Platte werden durch eine vertikale Schraubenfeder 21 nach oben gedrückt, die radial zwischen dem Rohr 72 und der Stange 75 angeordnet ist und sich abwärts über das untere Ende des Rohres 72 hinaus und durch eine Verlängerung 83 kleineren Durchmessers der Bohrung erstreckt. An ihrem unteren Ende 84 stützt sich die Feder 21 nach unten hin an einer unteren Platte 85 ab, welche an

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der Unterseite des Abfangschalensegments durch einen Kopf 86 an· der Stange 75 befestigt ist. Der obere Teil 80 größeren Durchmessers der Bohrung ist selbstverständlich lang genug, um das Rohr 72 in der unteren aktiven Position der Abfangkeile aufzunehmen. Die vier Schraubenfedern 21 sind gemeinsam so stark, daß sie das Gewicht des Trägers 18 und sämtlicher mit ihm verbundener Abfangkeile und anderer Teile leicht überwinden können und somit den Träger und die Abfangkeile normalerweise in ihrer mit ausgezogenen Linien in Fig. 3 dargestellten oberen, zurückgezogenen Position halten. Vorzugsweise ist die abwärts gerichtete Kraft, die erforderlich ist, um die Kraft der Federn zu überwinden, relativ groß, um sicherzustellen, daß keine zufällige Abwärtsbewegung der Abfangkeile erfolgt, und liegt erwünschtermaßen wenigstens um etwa 445 N und für beste Ergebnisse um ungefähr 1780 N über und oberhalb der Schwerkraft, die sich aus dem Gewicht des Trägers und der mit ihm verbundenen Teile ergibt. Die Betätigungskraft kann dann durch einen oder mehrere Arbeiter ausgeübt werden, die auf dem Ring 51 stehen und durch ihr Gewicht den Träger und die Abfangkeile nach unten bewegen.

Das Verriegelungsteil 22 hat die in Fig. 4 gezeigte Konfiguration und ist mit dem Abfangschalensegment 28 um eine horizontale Achse 88 schwenkbar verbunden, und zwar mittels eines Drehzapfens 89, welcher sich durch das Verriegelungsteil 22 und durch zwei von dem Abfangschalensegment 28 abstehende ösen 90 erstreckt. Ein Betätigungsarm 91 des Verriegelungsteils 22 steht radial nach außen vor und trägt eine bogenförmig gekrümmte Stange 92, welche an der Stelle der Unterbrechung 55 in dem Ring 51 aufgenommen ist und eine Fortsetzung dieses Ringes in der unteren, aktiven Position der Abfangkeile bildet. Eine Feder 93 innerhalb eines Hohlraums in dem Verriegelungsteil 22 drückt einen Stift gegen die äußere Fläche des Abfangschalensegments 28 und wirkt auf diese Weise einer Drehbewegung des Verriegelungs-

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"sils 22 im Gegenuhrzeigersinn (gemäß der Darstellung in Fig„ 5» entgegen. Ein Teil 94 des Verriegelungsteils 22 hat einen nach innen vorstehenden Hakenteil mit einer nach unten weisenden Schulter 95, die vorzugsweise etwas geneigt ist und im verriegelten Zustand an einer nach oben weisenden, vorzugsweise horizontalen Schulter 96 an der Platte in Anlage ist, um den Träger und die Abfangkeile in der Position von Fig. 5 zu verriegeln. Das Verriegelungsteil kann durch Abwärtsbewegen des Betätigungsringsegments 92, das durch einen Arbeiter mit dem Fuß betätigt werden kann, gelöst werden.

Wenn das Werkzeug in Gebrauchsstellung gebracht wird, werden die beiden Hälften der Abfangkeilanordnung gesondert in Positionen an dem Rohr bewegt und dann durch Einführen der Verbinderstifte 45 und 46 in die beiden oberen Platten aneinander befestigt. Die Abfangschale 17 wird dann in die Hauptbüchse 12 abgesenkt und durch dieselbe abgestützt. Die Schraubenfedern 82 halten den Abfangkeilträger und die an ihm befestigten Abfangkeile normalerweise in ihren oberen, zurückgezogenen Positionen, in welchen das Bohrrohr 16 ohne Berührung mit den Abfangkeilen frei nach oben und unten bewegt werden kann. Zum Abstützen des Bohrgestänges durch die Äbfangkeilanordnung 10 drücken die Arbeiter den Ring 51 nach unten, erwünschtermaßen, indem sie auf diesen Ring treten, wie es an der Stelle 97 in Fig. 3 gezeigt ist, um den Träger und die Abfangkeile nach unten zu bewegen und einen Rand 98 der oberen Platte 18 mit einer Spannfläche 99 des Verriegelungsteils 22 in einer Weise in Berührung zu bringen, daß zuerst der obere Teil des Verriegelungsteils nach außen bewegt und ihm dann gestattet wird, nach innen in seine Verriegelungsstellung von Fig. 5 zurückzukehren. In diesem Zustand sind die Abfangkeile mit dem Bohrrohr in Spannberührung, so daß, wenn das Bohrrohr dann zur Abwärtsbewegung gelöst wird, die Abfangkeile noch fester nach unten und nach innen an dem Rohr festgekeilt werden, um des-

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sen gesamtes Gewicht sicher zu tragen. Die Abfangkeilanordnung 10 kann sich mit dem Drehtisch 14 und der Hauptbüchse 12 drehen, um das aufgehängte Rohr entsprechend zu drehen und eine Verbindung zu lösen oder herzustellen. Wenn das Bohrrohr 16 wieder vertikal bewegt werden soll, drückt ein Arbeiter das Teil 92 des Verriegelungsteils 22 nach unten, um die Verriegelung zu lösen und die Aufwärtsbewegung des Trägers und der Abfangkeile durch die Kraft der Schraubenfedern 82 zu gestatten.

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Claims (12)

Patentansprüche :

1. Abfangkeilanordnung mit einer Tragvorrichtung, die auf einem Tiefbohrdrehtisch abstützbar und mit diesem gemeinsam drehbar ist, und mit einem Träger, der an der Tragvorrichtung aufwärts und abwärts relativbewegbar angebracht ist und Abfangkeile trägt, welche mit dem Träger bewegbar sind und innere Rohrspannflächen sowie äußere Keilflächen haben, gekennzeichnet durch Verriegelungseinrichtungen zum lösbaren Festhalten des Trägers und der Abfangkeile in unteren, aktiven Positionen, in welchen sie an einem Bohrrohr festgespannt sind, und durch nachgebende Vorrichtungen, welche den Träger und die Abfangkeile aufwärts in obere, zurückgezogene Positionen drängen, wenn die Verriegelungseinrichtungen gelöst sind.

2„ Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung eine Abfangschale ist, die sich konisch verjüngende Flächen zum Festspannen der Abfangkeile an ei-

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nem Bohrrohr in den unteren, aktiven Positionen hat.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung mehrere komplementäre Abschnitte aufweist, die an unterschiedlichen Stellen um das Bohrrohr aufnehmbar sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mehrere komplementäre Abschnitte aufweist, die zur seitlichen Bewegung an ein Rohr und von demselben weg relativgeöffnet werden können.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger zwei komplementäre Abschnitte und Vorrichtungen zum lösbaren Aneinanderbefestigen der Abschnitte aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Führen des Trägers derart, daß dieser nur eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung bezüglich der Tragvorrichtung ausführen kann.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch teleskopisch ineinanderpassende Verbinderteile, mittels welchen der Träger an der Tragvorrichtung so befestigt ist, daß er die Aufwärts- und Abwärtsrelativbewegung ausführen kann.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei teleskopisch ineinanderpassende rohrförmige Teile, welche den Träger mit der Tragvorrichtung so verbinden, daß eine vertikale Relativbewegung möglich ist, wobei die nachgebenden Vorrichtungen eine Schraubenfeder enthalten, die sich vertikal innerhalb der rohrförmigen Teile erstreckt.

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9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtung Abstand voneinander aufweisende vertikale Bohrungen enthält, welche Rohre verschiebbar aufnehmen, die an dem Träger befestigt sind, und vertikale Stangen, welche eine vertikale Trennung der Tragvorrichtung und des Trägers verhindern, wobei die nachgebenden Vorrichtungen Schraubenfedern innerhalb der Bohrungen und Rohre um die Stangen enthalten.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtungen einen Betätigungsteil zum Lösen der Verriegelungseinrichtungen durch Ausüben einer abwärts gerichteten Kraft auf dieselben aufweisen.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einen Teil oder Teile hat, auf denen ein oder mehrere Arbeiter stehen können, um den Träger und die Abfangkeile durch das Gewicht der Arbeiter nach unten zu bewegen.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einen Betätigungsteil aufweist, welcher sich im wesentlichen um das Bohrrohr erstreckt und auf den ein Arbeiter eine abwärts gerichtete Kraft ausüben kann und welcher eine Unterbrechungsstelle hat, wobei die Verriegelungseinrichtungen ein Betätigungsteil haben, auf das ein Arbeiter eine Lösekraft ausüben kann und das an der Unterbrechungsstelle angeordnet ist.

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