NO810915L - Borekrone med rulleskjaer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en rullemeiselborekrone for boring gjennom undergrunnsformasjoner.

Ved boringen av borehullene gjennom undergrunns-formasjonene med den hensikt å lokalisere og produsere olje og gass og med den hensikt å søke og å produsere dampenergi gjennom termalbrønner, er den mest vanlige type boreinnret-ning i dag, rullemeiselborekronen med tre meisler. Denne borekrone omfatter generelt et sentralt legeme med tre bein som strekker seg nedad fra dette. Hvert bein har et innad ragende dreielager, til hvilket en konisk formet meisel er roterbart montert.. Den mest fremherskende meiselkonstruk-sjon som benyttes i en trippelmeisel borekrone, er en meisel-konstruksjon med wolframcarbid-innsatser. Wolframcarbid-meiselelementer er anordnet i huller i de koniske meisler med presspasning og strekker seg utad for å frembringe en gravende, knusende og dimensjonerende aksjon i bunnen av borehullet når borekronen roterer.

Borekronen med wolframcarbid-innsats har vært kjent og benyttet i tilnærmet de siste tredve år. De første tyve år (1950 til omkring 1970) var fagfolk av den mening at meiselkonstruksjonen i borekronen med innsatser burde være av typen uten utragende deler eller "virkelig rullemeisel". Den utragende del, som defineres med den avstand rullemeise-lens rotasjonsakse er forsatt fra borekronens rotasjonsakse, var et trekk som ble funnet ved maskinerte tenner for borekroner, men var antatt å være skadelig for borekroner med innsatser på grunn av problemer med brudd i wolframcarbid-innsatsene når de ytterligere strekkrefter ble tilført ved bruk av en forskyvning av aksene.

I februar 1970 ble en ny borekronekonstruksjon patentert ved US 3 495 668 (P.W. Schumacher Jr.) hvor en borekrone med innsatser for første gang ble benyttet ved meisler med forsatte akser for å oppnå større dimensjone-rings- og skrapepåvirkning i borehullet. Et etterfølgende US 3 696 876 (Ott) av oktober 1972, omtaler likeledes en tilsvarende oppfinnelse hvor meiselelementenes forskutte akser var innebygget i en borekrone med innsatser.

Borekroner med kombinasjonen av forsatte meisler

og wolframcarbid-innsatser ble med hell innført av den foreliggende søknads søkere, Reed Rock Bit Company, i 1970 og er blitt den mest utbredte type borekrone i boreindustrien i løpet av de'siste ti år. Denne andre generasjon av borekroner som benytter forsatte akser og wolframcarbid-innsatser,

er spesielt hensiktsmessig i bløte til middelsbløte formasjoner på grunn av sin dimensjonerende og skrapende påvirk-ning som forhøyer boreeffektiviteten og 'borekronens inntrengningshastighet i disse formasjoner. Størrelsen på forskyvningen som benyttes i disse borekroner, varierer i størrelses-orden fra omtrent 0,397 mm til omtrent 0,794 mm pr. 25,4 mm borekronediameter. Eksempelvis kan en borekrone med en diameter på 47,63 mm ha meislene forsatt totalt fra 3,175 mm til 6,350 mm.

Kjente borekroner som er vanlige på markedet, er begrenset i størrelsen av forskyvningen av meislene til omtrent 0,749 mm pr. 25,4 mm diameter. Således ligger størrel-sen på forskyvningen som benyttes ved disse borekroner for bløte formasjoner, vanligvis ved omtrent 6,350 mm for en borekronediameter på 47,630 mm. I løpet av denne ti-års-periode, hvor borekroner med forsatte akser for innsatsene er blitt økonomisk vellykkede, har fagfolk innenfor boretek-nologi generelt fulgt prinsippet om at ytterligere forskyvning av meislene utover omtrent 0,794 mm pr. 25,4 mm borekronediameter, ikke ville tilføre noen betydelig effektivi-tetsøkning eller forhøye borekronens borehastighet for å rettferdiggjøre økningen av brudd som en slik øket forskyvning ville medføre. I virkeligheten har boretester utført med bruk av borekroner med innsatser med forskyvninger noe større enn 0,794.mm pr. 25,4 mm borekronediameter, vist at det kan oppnås betydelig gevinst i inntrengningshastigheten, men større risiko for brudd i innsatsene. Således har fagfolk begrenset sine konstruksjoner av borekroner med innsatser til å ha en forskyvning i størrelsesorden fra 0 til 0,794 mm pr. 25,4 mm borekronediameter.

Den foreliggende oppfinnelse benytter en spesiell borekronekonstruksjon med innsatser som er meget forsatt i meiselkonstruksjonen, betydelig mer enn de områder som har vært benyttet ved vanlige borekroner med forskyvning av inn-satsaksene. Det er av denne oppfinner funnet at når forskyvningen er lik eller større enn 1,588 mm pr. 25,4 mm borekronediameter ved en trippelmeiselborekrone, kan det oppnås en høyst betydelig økning i inntrengningshastigheten og borekronens ytelse. Av grunner som er ukjente for oppfinneren, øker ikke inntrengningshastigheten og boreeffektiviteten for en borekrone med forsatte innsatser betydelig fra omtrent 0,794 mm forskyvning pr. 25,4 mm.borekronediameter (det øvre område for kjente borekroner med forsatte innsatser) opptil omtrent 1,588 mm forskyvning pr.- 25,4 mm borekronediameter. Det ble imidlertid oppdaget at begynnende med omtrent 1,588 mm forskyvning pr. 25,4 mm borekronediameter, gir et betydelig sprang i inntrengningshastigheten og boreeffektiviteten.

Bruken av store forskyvninger i rullemeiselborekro-ner med maskinerte tenner er ikke i seg selv eri ny utforming. Se eksempelvis US 1 388 456 (H.W. Fletcher) fra 23. august 1921, hvor en to-meisels rullemeiselborekrone med maskinerte tenner tydelig benyttet en stor forskyvning av de to meisler. Patentet omtaler ingen spesiell størrelse for forskyvningen som benyttes, og så langt denne oppfinner forstår, er aldri noen industriell utførelse av Fletchers konstruksjon blitt vellykket. De vanlige borekroner med maskinerte tenner som har vært tilgjengelige i de siste 40 år, har i det vesentlige benyttet forskyvninger i størrelsesordenen 0,397 til 0,794 mm pr. 25,4 mm borekrone og har vært borekroner med tre meisler. Ikke før i 1970 med utgivelsen av US 3 495 668 (Schumacher) ble det i industrien innført bruken av borekroner med innsatser som hadde den forskyvning som allerede ble benyttet ved borekroner med maskinerte tenner. Grunnen til at meisler med stor forskyvning ikke ble betraktet å være praktiske,

var at økninger av forskyvningen over 0,7 94 mm-grenser som tidligere er nevnt, ville vinne svært lite i skjæreffektivi-tet, men øke mengden av brudd i wolframcarbid-innsatsene i borekronetypen med innsatser. Ved å øke forskyvningen, kreves nødvendigvis også en reduksjon av meislenes størrelse for å hindre gjensidig forstyrrelse av innsatsene mot de

tilstøtende meisler. Mindre meisler betyr mindre lagerom-råder og/eller tynnere meiselringer, noe som begge kommer i tillegg til tidligere borekronesvikt. Større forskyvning betyr også mindre effektive inngrep av innsatsene mot til-støtende meisler som igjen reduserer evnen til selvrensing av innsatsene og forhøyer.' "pakkingen" .

Dysesystemer kan inkorporeres i borekroner og kon-vensjonelle dysesystemer er i det vesentlige fremstilt i to ulike typer1 Den eldste type.er det vanlige borefluidum-system, hvor store, relativt ubegrensede fluidumåpninger er anordnet på borekronens legeme, direkte over meislene for å tillate en lavtrykksstrøm med borefluidum å falle mot meislene og bevege seg rundt meislene mot bunnen av borehullet. Dette er nødvendigvis en strøm med lite volum og lav hastig-het, da fluidumstrømmen slår direkte på meiselflaten og abrasjon av meislene er et alvorlig problem under disse forhold. Den annen type av kjent borekronefluidumsystem omfatter borekronene med dyser. I en slik borekrone føres en høytrykksstråle med fluidum fra borekronens legeme direkte mot formasjonens flate uten å slå mot noen av meiselelementene eller noe parti av borekronen. I noen tilfeller har de såkalte dysekroner munnstykker som strekker seg fra borekronens legemer hele veien ned til et punkt kun få mm over formasjonens bunnflate for å maksimere den hydrauliske strøm-ningsenergi i fluidet som slår mot formasjonens flate. De vanlige dyseborekroner utstråler ikke fluidum mot noen av meiselelementene på grunn av den ugunstige erosjonspåvirkning fra høytrykksborefluidet.

Den foreliggende oppfinnelse frembringer en borekrone av innsatstypen, som i motsetning til en borekrone med maskinerte tenner, benytter rullemeisel snittelementer.som er roterbart montert på ører som har roterbare akser med stor forskyvning fra borekronens rotasjonsakse. Størrelsen på forskyvningen ligger mellom 1,588 mm og 3,175 mm pr. 25,4 mm borekronediameter. Den resulterende oppfinnelse gir sterkt forhøyet inntrengningshastighet og boreeffektivitet når den benyttes i bløte til-viniddels.bløte formas joner.. *~ Det skal bemerkes at borekronen slik den er beskrevet her, når den benyttes i en borekrone med tre meisler for oljebrønner, lider av en større erosjon og hyppigere brudd av hårdmetall-skjærinnsatsene i meislene, men den totale gevinst ved boreeffektiviteten og inntrengningshastigheten oppveier sterkt den forhøyede slitasje og brudd av skjærelementene.

I tillegg til den foran nevnte borekronekonstruksjon kan også den foreliggende oppfinnelse benytte et dysesystem for avgiving av borefluidum til skjærelementene og formasjonens flate under boringen. Dette dysesystem benytter retningsbestemte munnstykker som frembringer en stråle med borefluidum under trykk og leder denne stråle på tvers av de fremragende wolframcarbid-innsatser og mot formasjonens flate. Dysesystemet frembringer en dobbeltfunksjon ved å rense mate-rialet fra innsatsene og også spyle kaks fra borehullets bunnflate. Dette system er spesielt hensiktsmessig ved boring gjennom slike spesielle typer av formasjoner, da de på grunn av deres mykhet og duktilitet blir meget plastiske under boreoperasjonene og har en tendens til å pakke seg i rommene mellom meislenes innsatser. Denne pakkingen reduserer sterkt inntrengningshastigheten og snitteffektiviteten for borekronene når disse trenger ned i slike plastiske formasjoner. Dysesystemet i henhold til den foreliggende oppfinnelse frembringer flere fluidumdyser som er rettet i valgte vinkler for å utstråle borefluidum på tvers av innsatsene uten å treffe meislenes overflater, og hvor strålen også er rettet mot formasjonens flate for ytterligere å spyle og rense kaksene etterhvert som de blir brutt og skrapt ut av formasjonen.

Utførelser av oppfinnelsen beskrives eksempelvis i henhold til tegningen hvor Fig. 1 viser et sideriss av cn utførelse av den foreliggende oppfinnelse med en trippel borekrone, Fig. 2 viser et aksialt bunnriss av trippelkronen på Fig. 1, Fig. 3 viser skjematisk borekronens tre meisler på Fig. 1 og 2 med forskyvningen av meiselaksene, Fig. 4 viser et diagram av meiselutformningen i en utførelse av oppfinnelsen med anordningen og plasseringen av innsatsene i meiselen og indikerer også forskyvningen av meislene,

Fig. 5 viser et skjematisk diagram med en overlagring av mønsteret av innsatsene i alle tre meisler på Fig. 4 for å vise borekronens dekning av borehullet, Fig. 6 viser skjematisk en utførelse av denne oppfinnelse med det retningsbestemte munnstykkesystem og dettes samvirkning med meiselen og formasjonen, Fig. 7 og 8 viser en spesiell utførelse av det retningsbestemte munnstykkesystem vist skjematisk på

Fig. 6, idet Fig. 7 viser et aksialt enderiss av et sentralt munnstykkesystem og Fig. 8 viser et del-tverrsnitt fra siden av munnstykket på Fig. 7, Fig. 9-11 viser forskjellige riss av en annen utførelse av det retningsbestemte munnstykkesystem med en mellomliggende stråle og Fig. 12-14 viser aksiale riss fra bunnen av cn tredje utførelse av den foreliggende oppfinnelse med bruk av et periferisk rettet munnstykkesystem.

I henhold til Fig, 1 omfatter en første utførelse av oppfinnelsen, som er vist perspekt.i v-i sk, en tri ppelborckrone 10 med en midtre, hovedlegemeseksjon 12 som har en gjenget endetapp 14 som strekker seg oppad. Den gjongodo tapp 14

omfatter en avsmalnende tappforbindelse som er innrettet for å kunne skrus til en seksjon av borestrengen med indre gjenger. Seksjonen 12 har tre nedadrettede bein 18, som er utformet på. denne, idet hver omfatter en roterbart montert konisk meisel 16. Et antall munnstykker 20 kan være anordnet i seksjonens 12 periferi og være rettet nedover forbi meislene 16. På Fig. 2 som er et aksialt riss fra borehullet mot borekronens bunn, er meislene 16 i borekronen 10 vist, med hårdmetall skjærelementer 22 som rager ut fra forhøyede områder 24, utformet på meislenes overflater.

Ved en typisk utførelse vil innsatsene generelt omfatte tre ulike kategorier, innsatser 26 for den dimensjonerende rekke, innsatser 28 for den mellomliggende rekke og innsatser 30

for nesen. Slik det er kjent i industrien, er innsatsene som er festet til meislene ved boring av et hull i meiselen for hver innsats, hvor hullet har en noe mindre diameter enn innsatsens diameter, slik at det resulterer i en press-passing. Innsatsene presses deretter under relativt høyt trykk inn i hullene og presspassingen sikrer at innsatsene holdes sikkert i meislene.

Selv om det ikke er vist på tegningen, er hver meisel 16 roterbart montert i et sylindrisk dreielager som er ut-ført på hvert bein 18 på kjent måte. Også på kjent måte er lageret, som eksempelvis rullelageret, kulelageret og/eller glidelageret, anordnet mellom meiselen og dreielageret for å frembringe den roterbare montering. I en foretrukket ut-førelse ble meiselen montert på dreielageret med glidelageret og kulelageret imellom, slik det er vist i US 3.990.751 og US 4.074.922 (Henry W. Murdoch) fra hhv. 9. november 1976 og 21. februar 1978, overdratt til Reed Tool Company, Houston, Texas.

På Fig. 3 er meislene 16 vist skjematisk som enkle, koniske figurer. Hver meiselkon 16 har en rotasjonsakse 32 som passerer i det vesentlige gjennom den kjegleformede figurs sentrum. Borekronens 10 sentrale rotasjonsakse er vist som punkt 34 på Fig. 3, da Fig. 3 er vist som sett direkte langs borekronens rotasjonsakse. Av Fig. 3 kan det sees at ingen av aksene overskjærer borekronens akse 34, på grunn av aksenes 32 forskyvning. I denne plane projeksjon danner aksenés 32 skjæringspunkter et likesidet triangel 36. Størrelsen av forskyvningen i en lineær avstand for enhver enkel krone kan bestemmes av et diagram i full målestokk tilsvarende Fig. 3 for vedkommende krone, ved å måle avstan-den fra aksene 34 til midtpunktet av hver side av triangelet 36.

Fig. 4 viser en meiselutforming hvor hver meisels profil eller tverrsnitt i trippelmeiselborekronen i henhold til den foretrukne utførelse, er brettet ut i forhold til hverandre for å vise det gjensidige inngrepet av skjærelementene eller innsatsene 22. Generelt har hver meisel i en trippelmeiselkrone en noe forskjellig profil for å tillate optimal avstand mellom innsatsene i hele kronen. På Fig. 4 er de tre meislene betegnet med A, B og C. Meiselen C er delt for å vise dens inngrep både med meislene A og B. Det skal bemerkes at fremspringene er flatet ut,og på grunn av dette forholds to-dimensjonale utseende, er det nødvendig med en forvrengning av meislenes virkelige tre-dimensjonale forhold. På Fig. 4 er kronens sentrale rotasjonsakse 34 vist. Hver meisel A, B og C har én rotasjonsakse 32 som er forsatt med en avstand Y fra en imaginær akse 32', som er parallell med den virkelige akse 32 og passerer gjennom punktet 34 som befinner seg i kronens rotasjonsakse.

Fig. 5 viser et meiselprofil som er en overdekning

av halvparten av hver av meislene A, B og C for å vise anordningen av alle innsatsene i forhold til dekningen av hullets bunn. Hver innsats i profilet på Fig. 5 er betegnet i henhold til det spesielle meiselskjær hvor innsatsen er anordnet. Vinkelen X er vist for å indikere kronens dreie-vinkel. Dreievinkelen er den vinkel som dreielagerets akse, som overensstemmer med meiselens rotasjonsakse 32, utfører i forhold til et plan vinkelrett på kronens rotasjonsakse 34.

Ved denne spesielle utførelse er det funnet at den foretrukne størrelse av innsatsens fremspring over meiseloverflaten, bør være større enn eller lik halvparten av innsatsens diameter. Ethvert fremspring som er betydelig mindre enn halvparten av diameteren, vil gjøre dimensjonerings-arbeidet og skrapeaksjonen ueffektiv på grunn av den store forskyvning. Det foretrukne området for innsatsens fremspring er fra en halv til en gang innsatsens diameter. Den foretrukne form av det fremspringende parti av innsatsen er kjegleform eller meiselform. Akseptable alternative former er halvkulef ormede og tilspisset hnlvkulef ormede i nns.i l r.im- .

Selvom innsatsen kan utføres av enhver hårdmetall-legering, som eksempelvis titancarbid, tantalcarbid eller kromcarbid med et egnet bindemiddel, benytter et spesielt område for utførelser wolframcarbid i et koboltbindemiddel. Koboltinnholdet varierer fra omtrent 5 til omtrent 20 vektprosent av innsatsmaterialet, hvor det resterende materiale enten er sintret eller støpt wolframcarbid eller begge. Innsatsenes hårdhet styres ved å variere koboltinnholdet og ved andre kjente metoder. Hårdheten varierer fra omtrent 85 Rockwell A til omtrent 90 Rockwell A. Ved en spesiell utførelse ble det benyttet kjegleformede innsatser med et fremspring som var større enn halvparten av deres diameter og hvor innsatsene var fremstilt av wolframcarbid-kobolt-legering, med et koboltinnhold på omtrent 12 vektprosent og en hårdhet på omtrent 86,5 Rockwell A.

Fig. 6 viser skjematisk fluidumsysternet med retningsbestemt munnstykke i henhold til oppfinnelsen. Fig. 6 viser et i det vesentlige sylindrisk strålemunnstykke 40,

som er forbundet med borekronens legeme 12 og står i forbindelse med en gjennom dette fortløpende passasje 42 for høytrykks^" 'borefluidum. Munnstykket 40 har en uttaksdyse 44 hvorfra høytrykksborefluidum 46 utstøtes med en meget konsen-trert rettet stråle. Borekronens bein 18 er vist med en konisk meisel 16 påmontert. En retningspil 48 er tegnet på bein 18 for å vise meiselens 16 simultane rotasjon med borekronens 10 bevegelse i borehullet. Strømmen 46 med høytrykks-borefluidum er likeledes rettet i en sterkt styrt retning, slik at fluidet enten strømmer eksakt tangensialt med meiselens 16 overflate eller noe forskjøvet fra denne, slik det er vist på tegningen. Anordningen av strømmen 46 er tangensial i forhold til meiselen 16 og tillater effektiv rensing av innsatsene 22 når disse beveges gjennom strømmen 46, men forhindrer også abrasiv erosjon av meiselkransen 16, noe som ville oppstå dersom strømmen 46 ville ha støtt direkte på. Selv om den foretrukne utførelse er å ha strømmen 46 enten tangensialt til eller noe forskjøvet fra meiselringen 16, ville et mindre påslag av strømmen 46 mot denne ikke være sterkt skadelig på grunn av strømmens 46 meget lille påvirk-ningsvinkel mot meiseloverflaten. Når fluidstrømmen 46 passerer over innsatsene 22 og nær meiselringen 16, frigjør den materiale som er bygget opp mellom innsatsene 22 og beveger det .nedover med meiselens 16 bevegelser. Etter at fluidet passerer innsatsene, slår det mot bunnen 52 i borehullet og beveger seg langs bunnen idet det tar med seg kaks ettersom det brytes og skjæres ut av formasjonen av innsatsene 22. Borefluidet passerer deretter under meiselen 16 og beveges tilbake oppad på utsiden av borekronen og opp gjennom borehullet på kjent måte.

Fig. 7 og .8 viser en utførelse av det retningsbestemte dysesystem. Denne utførelse benytter et munnstykke med flere åpninger som rager nedad fra borekronelegemets midtre område mot det sentrale område mellom de tre kjegleformede meisler. Fig. 7 viser et utsnitt av et aksialt enderiss av borekronen 10 som delvis illustrerer to meisler 16

og anordningen av en dyse 56 méd flere åpninger. Dysen 56

er i det vesentlige sylindrisk og har en skrånende kant eller overflate 58 ved sin nedadragende ende og har videré tre munnstykkeåpninger 6 0 utformet gjennom den skrånende overflate 58. En plan, lukket ende 62 er anordnet ved bunnen av munnstykket. En fluidumstråle 64 er vist utstrålende fra en av åpningene 60. Denne stråle passerer over innsatsene i meislene 16 uten å støte mot vedkommende meiseloverflater. Strålen renser alle sammenpakkede kaks som kan være opplagret mellom de ulike innsatsene og beveger disse deretter utad og nedad for å spyle bunnen av borehullet foran meislene ettersom disse ruller inn mot formasjonens overflate. Fig. 8 er et del-sidesnitt av borekronen på Fig. 7 som viser en enkelt meisel 16 og munnstykket 56 med flere dyser. Denne figur viser munnstykket 56 i snitt og det kan sees at munnstykket har en midtre passasje 66 som står i forbindelse med munnstykkets åpninger 60. Munnstykket 56 er fast anordnet i en boring 68, utformet i borekronens legeme 12. Borekronens legeme 12 har et hulrom 70 for fluidum, utformet i legemet, og som står i forbindelse med den gjengedo tapp-ende 14

.som også eir rørformet. Således kan det sees at det borefluidum som pumpes ned gjennom borestrengen passerer gjennom den gjengede tapp 14 inn i hulrommet 70, gjennom munnstykkets boring 66 og ut av munnstykkets åpning 60 i en stråle 64 som treffer de fleste medselinnsatsene på meiselen 16 og deretter er rettet enten mot borehullets bunn eller, som vist på Fig. 8, kan rettes mot borehullets vegg, hvoretter fluidet beveges nedad,veggen og på tvers av formasjonens endeflate for å plukke opp ytterligere løs kaks derfra. Fig. 9-11 viser en annen utførelse av det retningsbestemte munnstykkesystem, hvor fluidumdysesystemet er rettet på tvers av hovedskjærinnsatsene og treffer direkte mot borehullets bunn. Ved denne utførelse er det utragende lnunn-stykkearrangement erstattet av en skråstilt dyseutformning gjennom veggen av borekronens legeme 12 og som står i forbindelse med borekronens hulrom 70. Fig. 9 viser et aksialt delriss med deler av to meisler 16, borekronens legeme 12 og en retningsbestemt dysepassase 74. Borefluidet utstøtes fra dysepassasjen 74 i en strøm 76 som treffer hovedskjærinnsatsene i meislene 16 og passerer nedad for å treffe bunnen av borehullet. Ved denne utførelse er tre av dysepassasjene 74 utformet i borekronens legeme 12, slik at hver meisel 16 har en tilhørende dysepassasje for å spyle kaks fra innsatsene og videre å treffe bunnen av borehullet. Fig. 10 viser et sideriss av en meisel, sett fra borekronens senterakse, radialt utad mot meiselen. Dysepassasjen 7 4 passerer gjennom borekronens legeme 12 og står i forbindelse med borefluidet i borestrengen ved hjelp av hulrommet. 70 og tappen 14. Fig. 11 er et skjematisk side-delriss av meiselen 16 på Fig. 10, dreid omtrent 90°. Fig. 11 viser en av de tre dysepassasjer 74 som står i forbindelse med hulrommet 70 og utstråler en stråle 60 med borefluidum som passerer over meiselens 16 innsatser og treffer borehullets bunn. Fig. 12-14 viser to ytterligere utførelser av den foreliggende utførelse med det retningsbestemte munnstykkesystem. Fig. 12 viser en borekrone sett aksialt fra bunnen av borehullet. Borekronen har tre koniske meisler 16 med flere wolframkarbidinnsatser 22 som fastholdes i forhøyninger 24 på meislene. Et sett med tre periferisk rettede munnstykker 80 er anordnet rundt den ytre periferi av borekronens legeme 12 og strekker seg nedad herfra inn i de i det vesentlige åpne områder mellom innsatsenes ytre rekker på de koniske meisler. Utførelsen på Fig. 12 benytter de tre retningsbestemte munnstykker som i det vesentlige er sylindriske og som hver har en skråflate 82 og dysepassasjer 84 utformet gjennom flaten 82 og som står i forbindelse med en sentral

borepassasje i munnstykket 80. Dysepassasjen 84 er utformet slik at en retningsbestemt fluidumstråle 86 utstråles derfra og treffer på tvers av de koniske meislers hovedskjærinn-satser, som er anordnet i retning med klokken fra hvert munnstykke 80. Hver dysepassasje 84 holdes i det vesentlige i en perifer retning i forhold til borokroiuMu; 1 oijomo ) 2 og i en tangensial retning i forhold til meislene 16 slik at flui-dumstrålen som stråles ut derfra ikke treffer direkte mot meiselen 16. Hvert munnstykke 80 med den enkelte dysepassasje 84/er anordnet for å rense innsatsen på meiselen, innrettet i en retning med klokken fra munnstykket. Etter at strålen

passerer på tvers av hovedmeiselens innsatser, er den rettet mot bunnen av borehullet for ytterligere å frembringe rensing under borcoperasjoncn. Fig. 13 viser on noe forskjellig ut-førelse av det periferiske munnstykkesystem, hvor tre doble dysemunnstykker 90 er anordnet rundt periferien av borekronens- bunn, og strekker seg nedad derfra mellom de ytre kanter av meislene 16. Hvert munnstykke 90 har to dysepassasjer utformet deri og passerer gjennom motstående skråflater 92 og 94. Således har hvert munnstykke 90 en dysepassasje rettet mot hver tilstøtende koniske meisel 16.

Fig. 14 viser et skjematisk riss av munnstykket 90 fra siden, med de to skråflater 92 og 94. Dysepassasjene 96 passerer gjennom de to skråflater og står i forbindelse med en indre boring i munnstykkene 90. Borefluidum under trykk passerer gjennom borekronen og inn i munnstykkene 90 på en tilsvar-ene måte som ved utførelsen på Fig. 12.

Munnstykkene som benyttes ved utførelsene vist på

Fig. 6-14, er fortrinnsvis utformet ved støping, smiing og/ eller maskinering av et hårdt materiale, som eksempelvis stål eller et av hårdmetalllegeringene.som eksempelvis wolframkarbid i en koboltblanding. Wolframkarbid-koboltlegeringen kan være av typen sintret wolframkarbid, støpt wolframkarbid eller en kombinasjon av disse. Alternativt kan munnstykkene være utformet av ethvert materiale som effektivt motstår errosjon.

Den foreliggende oppfinnelse frembringer på denne måte flere fremtredende trekk, av hvilke bruken av en meget stor forskyvning av skjæraksene i en borekrone av innsatstypen. Et annet trekk er det nye fluidumstrålesystem som gir en høyst effektiv rensing av de utragende innsatser, samtidig med en rensing av formasjonens flate etterhvert som den bores.

Dette system leder høytrykksfluidumstrålen i eller nær en tangent til de koniske meisler i en slik stilling at innsatsene i hovedmeislene spyles, hvorved det pakkede materiale renses derfra og fluidumstrømmen deretter passerer direkte fra innsatsenes område til formasjonens bunn, eller fra innsatsenes område til borehullets vegg og deretter ned langs veggen og på tvers av formasjonens bunn.

Selv om spesielle foretrukne utførelser av den foreliggende oppfinnelse er beskrevet for å gi en forståelse av oppfinnelsens generelle prinsipper, er det underforstått at ulike forandringer og utviklinger kan utføres i forhold til den beskrevne borekronekonstruksjon, uten å fjerne seg fra disse prinsipper. For eksempel kan, selv om en borekrone med tre meisler er beskrevet, selvsagt borekronekonstruksjo-nen også ha fire meisler og fremdeles benytte den foreliggende oppfinnelses prinsipper. Likeledes kan antallet og anordningen av de retningsbestemte munnstykker varieres fra det som er vist og fremdeles oppnå tilsvarende operasjon, funk-sjon og resultater. Således er alle modifikasjoner og end-ringer av denne type ansett å være omfattet av.oppfinnelsens ramme og prinsipp bortsett fra det som nødvendigvis kan være begrenset ved kravene eller rimelige tilsvarigheter.

Claims (7)

1. Rullemeiselborekr <p> ne for boring gjennom undergrunnsformasjoner, omfattende et hovedlegeme med en øvre ende innrettet for tilkobling til en borestreng, flere ben som strekker seg nedad fra legemet, hvert med et innad ragende dreielager utformet derpå, en i det vesentlige konisk utformet meisel roterbart montert til hvert dreielager med en rotasjonsakse i det vesentlige i overensstem-melse med lagerets senterakse og flere hårdmetallskjærelementer innsatt i meiselen og som rager ut fra dens overflate, lageranordninger mellom hver meisel og dreielager, borekronen med en snittdiameter som begrenses av det radialt ytterst anordnede skjærelement på hver meisel og som har en rotasjonsakse for borekronen som passerer deri-gjennom i lengderetningen og karakterisert ved at lagrenes senterakse er forsatt fra borekronens akse med minst 1,59 mm pr. 25,4 mm borekronésnittdiameter.

2. Borekrone ifølge krav 1, karakterisert ved at lageraksene er forsatt fra borekronens akse med en avstand i størrelsesordenen fra omtrent 1,59 mm til omtrent 3,18 mm pr. 25,4 mm borekroneskjærdiameter.

3. Borekrone ifølge krav 1.-2, karakterisert ved at det foreligger tre ben og tre meisler og at innsatsene rager ut minst halvdelen av innsatsenes diameter fra meiselens overflate og at innsatsene er fremstilt av et wolframcarbid-coboltmateriale hvor coboltinnholdet er fra omtrent 5 til omtrent 20 vekt% og innsatsenes hårdhet er fra omtrent 85 Rockwell A til omtrent 9 0 Rockwell A.

4. Rullemeiselborekrone med tre meisler, omfattende et borekronelegeme med en øvre gjenget endetapp for inngrep i en borestrengseksjon og som videre har en rotasjonsakse, tre nedad ragende, generelt i samme avstand fra hverandre anordnede ben på borekronelegemet, hvor. hvert ben har et sylindrisk dreielager som strekker seg radialt innad og nedad fra. deres nedre ende, en i det vesentlige konisk meisel som er roterbart montert til hvert dreielager og har en rotasjonsakse som i det vesentlige sammenfaller med lagerets sentrale langsgående akse, lageranordninger mellom hver meisel og dreielager, flere hårdmetallskjærelementer innsatt i hver meisel og som strekker seg utad fra denne, og karakterisert ved at meislenes rotasjonsakser er forsatt fra borekronens rotasjonsakse med minst 1,59 mm pr. 25,4 mm diameter borekrone.

5. Borekrone ifølge krav 4, karakterisert ved at skjærelementene omfatter wolframcarbid-partikler i et coboltbindemiddel og at formen av skjærelementene som rager ovenfor meiseloverflaten i det vesentlige er konisk med en avrundet topp.

6. Borekrone ifølge krav 5, karakterisert ved at det utragende skjærelements form er rent konisk med en avrundet topp.

7. Borekrone ifølge krav 4, karakterisert ved at minst ett av skjærelementene har en wolframcarbid-koboltinnsats med et meiselformet utragende parti.