NO803151L - Anordning for utforming av hull for foringsroer. - Google Patents

Abstract

Anordning for utforming av hull for for-ingsrr for borehull. Ved boring f. eks. gjennom overbelastede jordlag kan hullet lukke seg over borkronen med derav følgende problemer med uttrekking av borkronen og innsetting av et foringsrr. Disse problemer løses ved en anordning som omfatter en langstrakt i det vesentlige sylindrisk underdel (7) som samvirker med en hul sylindrisk skjæreanordning (9), hvor den ene ende av underdelen (7) er forbundet med en borkrone (1) og den andre ende med en borstreng (3). Låseanordninger (13, 15, 27, 29) muliggjør at skjæreanordningen (9) kan drives ned med borkronen (1) eller løftes med borkronen (1). og borstrengen (3). Et vanlig foringsrør (32) er forbundet med en rotasjonsforbindelse til den bakre kant på skjæreanordningen (9) og således blir foringen beveget inn i borehullet etterhvert som boringen skrider frem og overvinner eventuelle hind-ringer fra jordlagene. Låseanordningene (13, 15,. 27, 29) kan frigis ved enden av en boreoperasjon for å tillate at borkronen (1), underdelen (7) og borstrengen (3) kan trekkes tilbake.

Description

Oppfinnelsen vedrører en skjæreanordning for utforming av hull for foringsrør, f. eks. ved geologiske under-søkelser, gruvedrift, vannboring og bygningskonstruksjoner.

Kjente anordninger for skjæring av hull omfatter en borkrone som er forbundet til endeområdet av en langstrakt stav eller streng som tjener til å drive borkronen. En rotasjon av strengen dreier borkronen og bevirker at det ønskede hull bores. Etterhvert som hullet bores dypere, vil lengden til borstrengen måtte økes ved å forbinde ekstra borstreng-seksjoner til den eksisterende borstreng etter behov.

Boringen kan utføres til så dypt som flere hundre meter, og således vil forskjellige typer jordlag vanligvis måtte gjennombores. Visse av disse strata eller lag kan være hemmende, da de kan bestå av overbelastede formasjoner som har en tendens til å avstenge hullet når borkronen har passert gjennom. Når hullet er blitt boret til den ønskede dybde, blir borstrengen og borkronen trukket tilbake og en sylindrisk foring innsettes i hullet. Imidlertid kan vanskeligheter opp-stå, særlig i tilfelle av overbelastede strata, såvel under tilbaketrekking av borstrengen og borkronen og under innsett-ingen av foringen, idet det overbelastede stratum må bores bort. Disse vanskeligheter tar klart meget tid og betyr en kostnadsøking.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en skjæreanordning for foringsrør som muliggjør at borkronen lett kan trekkes tilbake ved behov, og hvor foringsrøret lett kan innsettes i hullet.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en anordning for utforming av hull for foringsrør, omfattende en underdel og en hul sylindrisk skjæreanordning, hvilken underdel er beregnet på å bli forbundet med en borkrone og en borstreng og kan innsettes,.i hvert fall delvis, i skjæreanordningen med frigivbare låseinnretninger anordnet på underdelen for låsing av underdelen til skjæreanordningen for å forhindre innbyrdes rotasjonsbevegelse, idet en ende av området av skjæreanordningen kan forbindes til et sylindrisk foringsrør for foring av boringen i hvilken skjæreanordningen benyttes.

Ved en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er underdelen utformet som en i det vesentlige sylindrisk langstrakt del med et tett, men glidbart feste i den sylindriske skjæreanordning, dvs. den ytre diameter til underdelen er noe mindre enn den indre diameter for skjæreanordningen. En ende på underdelen kan skrus til enden på en seksjon av borstrengen, og den andre ende av underdelen kan skrus til en borkrone. Underdelen er fortrinnsvis fremstilt av høykvalitetsborkravestål og har en sentral, i aksial retning forløpende gjennomgående boring via hvilken det kan føres fluidum for kjøleformål og for borttransport av borekutt under boringen. Låseinnretningen omfatter et plungerpar som er holdt fast i avtrapninger i underdelen og som er fjærbelastet av spoleformede kompresjonsfjærer i de respektive avtrapninger mot en stilling i hvilken de rager frem fra sideveggen til underdelen. Plungerstemplene er diametralt motsatt beliggende i forhold til den i det vesentlige sylindriske underdel og kan samvirke i komplementære porter eller åpninger i veggen til den sylindriske skjæreanordning for således å forhindre en relativ rotasjon mellom disse deler.

Alternativt kan egnede avtrapninger i den indre

vegg til skjæreanordningen erstatte nevnte åpninger. Plungerstemplene er fortrinnsvis sylindriske, selv om plane plungerstempler eller stempler av hvilken som helst egnet form også kan benyttes, og hvert plungerstempel er utstyrt med en avfaset flate, slik at den aksielle bevegelse av underdelen i forhold til skjæreanordningen i en retning vil bevirke at plungerstemplene trekkes tilbake i deres respektive avtrapninger. Det nevnte ene endeområde av skjæreanordningen er utstyrt såvel med rotasjonslagre som trykklagre for bruk i forbindelse med skjæ.r-reanordningen for et vanlig foringshus og med kuttetenner eller en herdet flate av grunner som diskuteres nedenfor. Det andre endeområde av skjæreanordningen som ved bruk er nærmest borkronen er også utstyrt med kuttetenner, selv om bare en herdet flate kan være tilstrekkelig i avhengighet av@génskapen..ti|:jna-terialet som det skal bores i.

Fortrinnsvis er ytterligere låseanordninger anordnet på underdelen nærmere borkroneenden av underdelen enn de først- nevnte låseanordninger. Disse ytterligere låseanordninger sva-rer til de førstnevnte låseanordninger og er fortrinnsvis anordnet i samme diametralt motsatte stillinger på underdelen som de førstnevnte låseanordninger. Imidlertid er plungerstemplene til den ytterligere låseanordning utformet for å forhindre relativ aksial bevegelse mellom underdelen og skjæreanordningen i den ene retning når plungerstemplene er i inngrep i åpningene, og avfasninger på plungerstemplene tillater at disse ytterligere låseinnretninger frigjøres i retning motsatt til den ene retning.

Ved bruk er underdelen forbundet såvel med en bor-stang, fortrinnsvis via en støtabsorberende del, som reduserer slagbelastning og momentant utøver dreiebelastning, samt til en borkrone. Underdelen er låst av den førstnevnte låseinnretning til foringsrørskjæreanordningen, slik at rotasjon av borkronen også roterer foringshuskjæreanordningen, idet de ytre dimensjoner for borkronen er mindre enn den indre diameter for den sylindriske foringshusskjæreanordning. Dessuten er enden av foringshusskjæreanordningen som er fjerntliggende fra borkronen festet til en ende på et vanlig foringsrør for et borehull, idet rotasjons- og trykklagrene tillater at foringshusskjæreanordningen roterer i forhold til foringsrøret under en boringsoperasjon.

Med den ovennevnte anordning kan boringen begynne, hvorved borkronen og foringshuskjæreren kutter gjennom stratu-met, og det kuttede materiale fluidiseres ved hjelp av væske eller luft som tvinges gjennom borstrengen, den sentrale boring i underdelen og borkronen og blir transportert bort via sirkulasjonskanaler, som er anordnet mellom underdelen og foringshusskjæreanordningen, og ringgapet mellom foringsrørét.og borstrengen. Etterhvert som boringen skrider frem, blir for-ingsrøret trukket ned i borehullet. Ved vissér pankterthvor" en spesiell seksjon av foringen eller strengen befinner seg fullstendig i borehullet, kan borstrengen trekkes tilbake i forhold til foringsrøret og således frigi den førstnevnte låseinnretning og deretter samvirke med den ytterligere låseinnretning. En ytterligere tilbaketrekking av borstrengen vil så trekke tilbake foringsrørskjæreanordningen og foringsrøret, slik at ytterligere seksjoner av foring kan festes, idet tennene på den øvre ende av skjæreanordningen klargjør for eventu- ' elt blokerende materiale. Ved derpå følgende bevegelse av borstrengen ned i hullet i forhold til foringen, kan den først-nevnte låseinnretning igjen tre i kraft og boringen gjenopptas. Ved enden av boreoperasjonen blir borstrengen beveget oppover

i forhold til skjæreanordningen og foringen i tilstrekkelig grad til å frigjøre den førstnevnte låseinnretning, men ikke å komme i inngrep med den ytterligere låseinnretning. Borstrengen blir så dreiet mindre enn 180°, slik at plungerstemplene til den ytterligere låseinnretning er ute av innretting med åpningene i skjæreanordningens vegg. Tilbaketrekking av borstrengen vil deretter tillate at borkronen kan beveges lett opp gjennom skjæreanordningen og foringen og etterlater skjæreanordningen og foringen på plass i borehullet. Derved over-vinnes de tidligere kjente problemer.

Ved å sette foringsrøret under trykk, kan det fluidiserte materiale bli • tvunget i mellom den.oytre vegg av skjæreanordningen og foringen og veggen til borehullet for å bringe foringen i en sikrere stilling.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningene, som viser: fig. 1 et perspektivriss av en foretrukket utførel-se av en skjæreanordning for hull for foringsrør, oppbygget i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 et perspektivriss av skjæreanordningen på fig. 1, hvorved skjæreanordningens hylse er utelatt,

fig. 3 et vertikalsnitt av utførelsen på fig. 1, og

fig. 4 et horisontalsnitt av utførelsen på fig. 3 langs linjen IV - IV.

Anordningen som er vist på tegningene omfatter i grunnutførelse en borkrone 1, en borstreng 3 og en skjæreanordning 5 for foringsrørhullet, oppbygget i samsvar med oppfinnelsen .

Foringshullskjæreanordningen 5 omfatter en underdel 7 og en skjæreanordning 9, som begge er fremstilt av høykvali-tetsborkravestål. Underdelen 7 har i det vesentlige sylindrisk form, og skjæreanordningen 9 er en hul sylindrisk del hvis indre diameter er bare noe større enn såvel diameteren for underdelen og den ytre dimensjon for borkronen 1.

To sett låseanordninger er anordnet på underdelen 7 og kan samvirke med åpninger 11 i veggen til skjæreanordningen 9. Den første eller øvre låseanordning omfatter to sylindriske plungerstempler 13 og 15 som er fastholdt i avtrapninger 17 og 19 respektivt ved hjelp av tapper 21, idet avtrapningene er an-bragt ved diametralt motsatte steder i sideveggen til underdelen 7 og inneholder kompresjonsfjærer 2 3 som forspenner plungerstemplene 13, 15 til de radielt ytre stillinger på fig. 2 og 3, hvor de samvirker med åpningene 11. Hvert plungerstempel 13, 14 har en avfaset kant 25 som muliggjør at plungerstemplene kan beveges tilbake til deres respektive avtrapninger 17, 19 hvis underdelen beveges oppover, som vist på fig. 3, i forhold til skjæreanordningen 9. Den andre eller nedre låseinnretning omfatter to ytterligere fjærforspente plungerstempler 27 og 29, som også er anordnet diametralt motsatt i forhold til hverandre og hvis akser er parallelle til aksene for plungerstemplene 13 og 15. Således vil aksiell bevegelse for underdelen 7 i forhold til skjæreanordningen 9 i retning oppover, som vist på fig. 3, bevirke at plungerstemplene 13 og 15 trekkes tilbake og frigir åpningene 11, og plungerstemplene 27 og 29 vil deretter samvirke med åpningene 11. Avfasede flater 31 som er anordnet på plungerstemplene 27 og 29 tillater at underdelen 7 kan beveges nedover, som vist på fig. 3, for samvirke med de første låseinnretninger.

Mens plungerstemplene 13, 15, 27 og 29 er vist med sylindrisk form, kan de selvfølgelig ha en hvilken som helst egnet utforming, f. eks. en plan form, idet det eneste krav er at de begrenser bevegelse for underdelen i forhold til skjæreanordningen. Videre kan de gjennomgående åpninger 11 erstattes av egnede avtrapninger på den indre vegg til skjæreanordningen 9.

Den indre diameter til skjæreanordningen 9 er ident-isk til den indre diameter på et vanlig foringsrør 32 som er festet til den ene ende. Således er det tilveiebragt en jevn indre flate mellom skjæreanordningen 9 og foringen 32. Foringen eller foringsrøret 32 har imidlertid bare en veggtykkelse som er halvdelen til to tredjedeler av veggtykkelsen for skjæreanordningen, og den frilagte kant på skjæreanordningen er utstyrt med en kuttefortanning 33. Kuttefortanningen 35 er også anordnet på den andre ende av skjæreanordningen 9, selv om fortanningene 33 og 3 5 kan erstattes av herdede flater i avhengighet av egenskapene til det materiale det bores i. For-bindelsen mellom skjæreanordningen 9 og foringen 32 er utført over trykklagre 37 og rotasjonslagre 39. Således kan lagrene 37 oppta belastningen som tvinger borkronen 1 nedover, mens skjæreanordningen 9 roterer mens foringen 32 ikke roterer.

Ved bruk, som vist på fig. 3, er borkronen 1 forbundet med en ende av underdelen 7 over en egnet skruforbind-, else, og den andre ende av underdelen 7 er forbundet også ved hjelp av en egnet skruforbindelse til borstrengen 3 via en støtabsorberende enhet 41. Den støtabsorberende enhet 41 reduserer slagbelastning og dreiebelastning på lagrene 37 og 39. Denne enhet 41, som er av vanlig type, kan imidlertid utela-tes hvis dette er ønsket.

Ved vanlig boring vil plungerstemplene 13 og 15 være i samvirke med åpningene 11 og bevirke at skjæreanordningen 9 roterer. Således vil borkronen 1 og kuttetennene 35 kutte den ønskede boring. Borekutt fluidiseres og kronen og tennene kjøles av væske som tvinges under trykk ned gjennom borstrengen 3 som er hul, gjennom boringene 4 3 i den støtab-sorberende enhet 41 og underdelen 7. Det fluidiserte materi-., ale blir så ført gjennom spor 4 5 i den ytre flate av underdelen 7 og gjennom ringrommet 47 mellom foringen 32 og strengen 3 til flaten. Alternativt kan ved å sette foringen 32 under trykk det fluidiserte materiale bli tvunget mellom borehullet og den ytre flate av foringen for å feste foringen på plass.

Når ekstra lengder av foringsrør 32 eller strenger

3 skal forbindes, stoppes boringen og borestrengen trekkes til-

bake i forhold til foringen 32 og således skjæreanordningen 9. Denne bevegelse bevirker at plungerstemplene 13 og 15 trekkes tilbake, og plungerstemplene 27 og 29 samvirker med åpningene 11. Fortsatt tilbaketrekking av strengen løfter foringen 32 og skjæreanordningen 9 og tillater at ekstra foringsseksjoner kan forbindes. Ved etterfølgende senking av borkronen 1, vil plungerstemplene 13 og 15 igjen samvirke med åpningene 11 og boringen kan begynne på nytt. Tennene 33 tillater at foringen 31 og skjæreanordningen 9 kan tilbaketrekkes, selv om stratum har beveget seg mot foringen 31. Hvis krevet kan foringsrøret 31 og skjæreanordningen 9 trekkes fullstendig tilbake og en foring innsettes, idet den store diameter for skjæreanordningen 9 tillater en lett bevegelse av stratum før foringen innsettes. Det er imidlertid påtenkt at når boringen er fullført at borstrengen trekkes tilbake i forhold til skjæreanordningen 9 bare tilstrekkelig til å frigjøre plungerstemplene 13 og 15 fra åpningene 11 og ikke samvirke med plungerstemplene 27, 29 i den andre låsemekanisme. Borstrengen 3 og skjæreanordningen 9 blir så dreiet mindre enn 180° for å bringe plungerstemplene 27 og 29 ut av innretting med åpningene 11, og borstrengen 3,

underdelen 7 og borkronen 1 blir trukket fullt tilbake gjennom foringen 32. Således er foringsrøret 32 på enkel måte plassert og borkronen tas ut på en enkel måte.

Foreliggende oppfinnelse forenkler således boring av hull, hvorved i hvert fall noen av de tidligere problemer i denne forbindelse unngås.

Claims (16)

1. Anordning for utforming av hull for foringsrør for bruk. i borehull, karakterisert ved en underdel (7) og en hul sylindrisk skjæreanordning (9), hvilken underdel (7) er beregnet på å forbindes med en borkrone (1) og en borstreng (3) og er innsettbar, i hvert fall delvis, i skjæreanordningen (9), en frigivbar låseanordning (13, 14) som er anordnet på underdelen (7) for å låse underdelen (7) og skjæreanordningen (9) til hverandre for å forhindre en relativ rotasjonsbevegelse mellom disse deler, idet .et endeområde av skjæreanordningen (9) kan forbindes til et sylindrisk foringsrør (32) for foring av borehullet i hvilket skjæreanordningen benyttes .

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den frigivbare låseanordning (13, 15) begrenser en aksial bevegelse for underdelen (7) i forhold til skjæreanordningen (9) i en retning, idet en aksial bevegelse i motsatt retning frigir låseanordningen (13, 15).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at låseanordningen (13, 15) omfatter et par plungerstempler (13, 15) som rager ut i sideretning fra underdelen (7) og som kan samvirke med tilsvarende plasserte åpninger (11) eller avtrapninger i skjæreanordningens vegg, hvilke plungerstempler (13, 15) er tilbaketrekkbare i avtrapninger (17, 19) i underdelen (7) mot kraften fra en fjær (23).

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at plungerstemplene (13, 15) er anordnet diametralt motsatt i forhold til underdelen (7).

5. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at plungerstemplene (13, 15) har en avfaset kant (25) for å tillate aksial bevegelse av underdelen i forhold til skjæreanordningen (9) i en retning for å trekke tilbake plungerstemplene (13, 15).

6. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 1-5, karakterisert ved at det er anordnet en ytterligere låseanordning (27, 29) på underdelen (7) nærmere bor- kroneforbindelsesenden av underdelen (7) enn låseanordningen (13, 15) .

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at en ytterligere låseanordning (27, 29) omfatter et par plungerstempler (27, 29), som rager ut i sideretning fra underdelen (7) og som kan samvirke med tilsvarende plasserte åpninger (11) eller avtrapninger i skjæreanordningens vegg, hvilke plungerstempler (27, 29) er tilbaketrekkbare til avtrapningene i underdelen (7) mot kraften fra en fjær.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at plungerstemplene (27, 29) til den ytterligere låseanordning er diametralt motsattliggende i forhold til underdelen (7) .

9. Anordning ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at plungerstemplene (27, 29) har et avfaset kantområde (31) for å tillate aksial bevegelse for underdelen (7) i forhold til skjæreanordningen (9).

10. Anordning ifølge krav 6 i avhengighet av krav 5, karakterisert ved at den ytterligere låseanordning omfatter et par plungerstempler (27, 29) som rager ut i sideretning fra underdelen (7) og som kan samvirke med tilsvarende plasserte åpninger (11) eller avtrapninger i skjæreanordningens vegg (9), hvilke plungerstempler (27, 29) er diametralt motsatte i forhold til underdelen (7) og er tilbaketrekkbare i avtrapninger i underdelen (7) mot kraften fra en fjær, idet hvert plungerstempel (27, 29) til den ytterligere låseanordning har et avfaset kantområde (31) som tillater aksial bevegelse av underdelen (7) i forhold til skjæreanordningen (9) fra en låst stilling i aksial retning motsatt til i den ene retning.

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at plungerstemplene (13, 15; 27, 29) til de to låseanordninger er anordnet med deres repektive bévegelsesakser innbyrdes parallelt. i

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at plungerstemplene (13, 15; 27, 29) til de to låseinn retninger benytter de samme åpninger (11) eller avtrapninger i skjæreanordningens vegg (9).

13. Anordning ifølge ett eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at kuttetenner (33, 35) er anordnet på minst ett endekantområde av skjæreanordningen (9) .

14. Anordning ifølge ett eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at et sylindrisk for-ingsrør (32) er festet til en ende av skjæreanordningen (9) via rotasjonslagre og trykklagre (37, 39).

15. Anordning ifølge ett eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at en ende av underdelen (7) er festet til en borstreng (3) via en støtabsorberende enhet (41), idet den andre ende av underdelen (7) er forbundet til en borkrone (1).

16. Anordning ifølge ett eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at underdelen (7) er langstrakt og i det vesentlige sylindrisk med minst ett i aksiell retning forløpende sirkulasjonsspor (45) anordnet i den ytre flate.