NO333816B1

NO333816B1 - Device by rock drill.

Info

Publication number: NO333816B1
Application number: NO20082644A
Authority: NO
Inventors: Per Olav Haughom; Sigurd Kjell Haughom
Original assignee: Norwegian Hard Rock Drilling As
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2013-09-23
Also published as: WO2009148323A1; NO20082644L; EP2350421A4; EP2350421B1; ES2645344T3; EP2350421A1

Abstract

Anordning ved bergboremaskin (1) som omfatter et boreparti (4) og et strengparti (6), og hvor bergboremaskinen (1) mellom borepartiet (4) og strengpartiet (6) er forsynt med et styreledd (8).Device for rock drilling machine (1) comprising a drilling portion (4) and a string portion (6), and wherein the rock drilling machine (1) between the drilling portion (4) and the string portion (6) is provided with a guide joint (8).

Description

ANORDNING VED BERGBOREMASKIN DEVICE FOR ROCK DRILLING MACHINE

Denne oppfinnelse vedrører en bergboremaskin. Nærmere bestemt dreier det seg om en bergboremaskin som omfatter et boreparti og et strengparti. This invention relates to a rock drilling machine. More specifically, it concerns a rock drilling machine which comprises a drilling part and a string part.

Under boring i berg, når et boreparti er koplet til en borestreng som forløper gjennom et borehull og til en drivanordning på utsiden, er det nødvendig å kunne styre borepartiet i ønsket retning. During drilling in rock, when a drill part is connected to a drill string that runs through a borehole and to a drive device on the outside, it is necessary to be able to control the drill part in the desired direction.

Fra petroleumsutvinning er det kjent å forsyne en boreanordning med en styresko som klemmer mot borehullsveggen, og som er innrettet til å kunne styre et boreverk-tøy i ønsket retning. From petroleum extraction, it is known to provide a drilling device with a guide shoe that clamps against the borehole wall, and which is designed to be able to steer a drilling tool in the desired direction.

Det er også kjent å forsyne boreanordningen med et parti som har en fast styrevinkel, en såkalt "bent sub", hvor borestrengen hele tiden må dreies om sin lengdeakse for å opprettholde en ønsket boreretning. Anvendelse av en bent sub bevirker at borehullet får en viss spiralform. It is also known to provide the drilling device with a part which has a fixed steering angle, a so-called "bent sub", where the drill string must be constantly rotated about its longitudinal axis in order to maintain a desired drilling direction. The use of a bent sub causes the borehole to take on a certain spiral shape.

For bergboring, hvor borestrengen mates stigende inn i borehullet, er det upraktisk å måtte dreie en relativt tung borestreng for å kunne endre boreretning. For rock drilling, where the drill string is fed upwards into the borehole, it is impractical to have to turn a relatively heavy drill string in order to change the drilling direction.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or reduce at least one of the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

Det er tilveiebrakt en bergboremaskin som omfatter et boreparti og et strengparti, og som kjennetegnes ved at bergboremaskinen mellom borepartiet og strengpartiet er forsynt med et styreledd som er regulerbart med en styrevinkel og retning, idet borepartiets senterakse blir dreid til den ønskede styrevinkelen og retningen i forhold til strengpartiets senterakse. A rock drilling machine is provided which comprises a drill part and a string part, and which is characterized by the fact that the rock drill between the drill part and the string part is provided with a control link which is adjustable with a steering angle and direction, as the central axis of the drilling part is turned to the desired steering angle and direction in relation to to the central axis of the string part.

Borepartiet sin lengdeakse kan derved innta en ønsket vinkel og retning i forhold til strengpartiet sin lengdeakse, hvorved boreretningen, på grunnlag av målte verdier, kan korrigeres. The longitudinal axis of the drilling part can thereby assume a desired angle and direction in relation to the longitudinal axis of the string part, whereby the drilling direction, on the basis of measured values, can be corrected.

Styreleddet kan være innrettet til å kunne oppta torsjonsmoment, idet styreleddet for eksempel kan omfatte et universalledd eller en buetannkopling med aksialavstiving. Dreimomentet fra borepartiet kan således overføres til strengpartiet. The steering joint can be arranged to be able to absorb torsional moment, as the steering joint can for example comprise a universal joint or a toothed coupling with axial bracing. The torque from the drill part can thus be transferred to the string part.

Styreleddet sin styrevinkel kan reguleres ved hjelp av en styrearm som rager gjennom styreleddet fra borepartiet, alternativt fra strengpartiet og inn i strengpartiet, hen-holdsvis inn i borepartiet. The steering joint's steering angle can be regulated by means of a steering arm that projects through the steering joint from the drill part, alternatively from the string part and into the string part, respectively into the drill part.

Vinkelen mellom borepartiet og strengpartiet kan endres styrearmens frie endeparti blir forskjøvet radielt. Forskyvningen kan foretas ved at det frie endeparti samvirker med radielle sylindre som befinner seg i det av borepartiet og strengpartiet som styrearmen rager inn i. The angle between the drill part and the string part can be changed if the free end part of the control arm is displaced radially. The displacement can be made by the free end part cooperating with radial cylinders located in the part of the drill part and the string part into which the control arm projects.

Styreleddet er derved utformet til å kunne overføre så vel torsjonskrefter som aksialkrefter mellom borepartiet og strengpartiet samtidig som de to partier sin innbyrdes aksialvinkel kan innstilles i ønsket verdi og retning. The guide joint is thereby designed to be able to transmit torsional forces as well as axial forces between the drill part and the string part, while the mutual axial angle of the two parts can be set to the desired value and direction.

For bergboremaskiner av denne art som forskyves fra utsiden av borehullet og hvor strengpartiet vanskelig lar seg dreie om sin lengdeakse under boreoperasjonen, mu-liggjør det tilveiebrakte styreledd sammen med i og for seg kjent styreteknikk, ved sin enkle og direkte styring, en vesentlig forbedring i forhold til kjent teknikk. For rock drilling machines of this type that are displaced from the outside of the borehole and where the string part can hardly be rotated about its longitudinal axis during the drilling operation, the provided control joint, together with control technology known in and of itself, enables, by its simple and direct control, a significant improvement in compared to known technology.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et parti av en bergboremaskin som befinner seg i et borehull; Fig. 2 viser i større målestokk et lengdesnitt gjennom bergboremaskinens styreledd; og In what follows, an example of a preferred embodiment is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a part of a rock drilling machine which is located in a borehole; Fig. 2 shows on a larger scale a longitudinal section through the rock drilling machine's control joint; and

Fig. 3 viser et snitt II-II i fig. 2. Fig. 3 shows a section II-II in fig. 2.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 et parti av en bergboremaskin som befinner seg i et borehull 2 hvor bergboremaskinen 1 omfatter et boreparti 4 og et strengparti 6, og hvor borepartiet 4 og strengpartiet 6 er sammenkoplet ved hjelp av et styreledd 8. In the drawings, the reference numeral 1 denotes a part of a rock drilling machine which is located in a borehole 2 where the rock drilling machine 1 comprises a drilling part 4 and a string part 6, and where the drilling part 4 and the string part 6 are connected by means of a control link 8.

Borepartiet 4 omfatter en borkrone 10, et gir 12 og en drivmotor 14 for borkronen 10. Strengpartiet 6 omfatter en hydraulikkseksjon 16 og en elektroseksjon 18 samt sam-menskjøtte rørlengder 20 som sammen utgjør en rørstreng 22. Rørstrengen 22 rager ut av borehullet 2 til en ikke vist mateanordning. The drilling part 4 comprises a drill bit 10, a gear 12 and a drive motor 14 for the drill bit 10. The string part 6 comprises a hydraulic section 16 and an electrical section 18 as well as joined pipe lengths 20 which together constitute a pipe string 22. The pipe string 22 protrudes from the borehole 2 to a feeding device not shown.

Styreleddet 8 omfatter et universalledd 24 hvor to av et universalkryss 26 sine fire armer er dreibart koplet til borepartiet 4 ved hjelp av et første lagerpar 28, og de to andre av universalkryssets 26 fire armer er dreibart koplet til strengpartiet 6 ved hjelp av et andre lagerpar 30, se fig. 3. Borepartiet 4 og strengpartiet 6 er derved leddbart sammenkoplet, men slik at både aksialkrefter og torsjonskrefter kan overføres mellom partiene 4 og 6. The control joint 8 comprises a universal joint 24 where two of the four arms of a universal joint 26 are rotatably connected to the drill part 4 by means of a first pair of bearings 28, and the other two of the four arms of the universal joint 26 are rotatably connected to the string part 6 by means of a second pair of bearings 30, see fig. 3. The drill part 4 and the string part 6 are thereby articulated, but so that both axial forces and torsional forces can be transferred between the parts 4 and 6.

En styrearm 32 som er festet til borepartiet 4, rager konsentrisk med borepartiet 4 gjennom en åpning 34 i universal krysset 26 og videre inn i strengpartiet 6 med sitt frie endeparti 36. Styrearmen 32 er forsynt med en gjennomgående boring 38 for fremføring av for eksempel fluider og ikke viste signal- og effektkabler. A control arm 32 which is attached to the drilling part 4 projects concentrically with the drilling part 4 through an opening 34 in the universal junction 26 and further into the string part 6 with its free end part 36. The control arm 32 is provided with a through bore 38 for conveying, for example, fluids and signal and power cables not shown.

Jevnt fordelt om streng partiets 6 senterakse 40 er det anordnet fire sylindre 42 som rager radialt inn mot styrearmens 32 frie endeparti 36. Evenly distributed around the central axis 40 of the string section 6, four cylinders 42 are arranged which project radially in towards the free end section 36 of the control arm 32.

Hver sylinder 42 er enkeltvirkende, idet sylindernes 42 respektive stempelstenger 44 er forspent mot det frie endeparti 36 ved hjelp av fjærer 46. Each cylinder 42 is single-acting, as the respective piston rods 44 of the cylinders 42 are biased against the free end portion 36 by means of springs 46.

Ved å regulere det hydrauliske trykk i hver av sylindrene 42, kan det frie endeparti 36 forskyves radialt i ønsket retning, hvorved borepartiet 4 sin senterakse 48 dreies i til ønsket vinkel a, se fig. 1, og retning i forhold til strengpartiets 6 senterakse 40. By regulating the hydraulic pressure in each of the cylinders 42, the free end part 36 can be displaced radially in the desired direction, whereby the center axis 48 of the drill part 4 is turned to the desired angle a, see fig. 1, and direction in relation to the central axis 40 of the string part 6.

En posisjonsgiver 50 i hver av sylindrene 42 leser til enhver tid av stempelstangens 44 relative posisjon i sylinderen 42. A position sensor 50 in each of the cylinders 42 reads the relative position of the piston rod 44 in the cylinder 42 at all times.

Nødvendig i og for seg kjent måleutstyr for eksempel for å måle borekronens 10 posisjon, samt styrekonsoll og ledninger er ikke vist, men drivmotoren 14 og sylindrene 42 styres via hydraulikkseksjonen 16 og elektroseksjonen 18. Necessary in and of itself known measuring equipment, for example to measure the position of the drill bit 10, as well as the control console and wiring are not shown, but the drive motor 14 and the cylinders 42 are controlled via the hydraulic section 16 and the electrical section 18.

En kappe 52 omkranser tettende universalleddet 24. A sheath 52 encircles the sealing universal joint 24.

Når boreposisjon og retning er kjent, er det relativt enkelt å korrigere boreretningen ved å forskyve stempelstengene 44 slik at ønsket vinkel a og retning inntas mellom de to senterakser 40, 48. When the drilling position and direction are known, it is relatively easy to correct the drilling direction by displacing the piston rods 44 so that the desired angle a and direction is taken between the two center axes 40, 48.

Claims

1. Device for a rock drilling machine (1) comprising a drilling part (4) and a string part (6), characterized in that the rock drilling machine (1) between the drilling part (4) and the string part (6) is provided with a control joint (8) which is adjustable with a steering angle (a) and direction, as the central axis (48) of the drilling part (4) is turned to the desired steering angle (a) and direction in relation to the central axis (40) of the string part (6).

2. Device according to claim 1, characterized in that the steering joint (8) is designed to absorb torque.

3. Device according to claim 1, characterized in that the steering joint (8) comprises a universal joint (24).

4. Device according to claim 1, characterized in that the steering link (8) comprises an arc tooth coupling.

5. Device according to claim 1, characterized in that the steering angle (a) of the steering joint (8) is adjustable by means of a steering arm (32) which projects through the steering joint (8) from the bore part (4).

6. Device according to claim 1, characterized in that the steering joint (8) steering angle (a) is adjustable by means of a steering arm (32) which projects through the steering joint (8) from the string section (6).

7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the steering angle (a) is changed by the free end part (36) of the steering arm (32) being displaced radially.

8. Device according to claim 1, characterized in that the free end part (36) cooperates with radial cylinders (42) which are located in one of the drill part (4) and the string part (6) into which the control arm (32) projects.