DE2752162B2 - TiefbohrmeiBel - Google Patents

TiefbohrmeiBel

Info

Publication number
DE2752162B2
DE2752162B2 DE2752162A DE2752162A DE2752162B2 DE 2752162 B2 DE2752162 B2 DE 2752162B2 DE 2752162 A DE2752162 A DE 2752162A DE 2752162 A DE2752162 A DE 2752162A DE 2752162 B2 DE2752162 B2 DE 2752162B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cutting
drill bit
preformed
recesses
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2752162A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2752162C3 (de
DE2752162A1 (de
Inventor
Coy M. Granger Fielder
Heino J. 3101 Nienhagen Rohde
David S. Rowley
Bruce H. Walker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Christensen Inc
Original Assignee
Christensen Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US05/745,087 priority Critical patent/US4073354A/en
Application filed by Christensen Inc filed Critical Christensen Inc
Publication of DE2752162A1 publication Critical patent/DE2752162A1/de
Publication of DE2752162B2 publication Critical patent/DE2752162B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2752162C3 publication Critical patent/DE2752162C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/46Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56Button-type inserts
    • E21B10/567Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/26Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers

Description

Die Erfindung betrifft einen Tiefbohrmeißel mit einem eine Axialbohrung aufweisenden metallenen Meißelschaft, dessen eines Ende mit einem fest mit diesem verbundenen, teilweise die Schneidfläche des
Meißels bildenden Hanstoffbelag versehen ist, in dem
jeweils vorgeformte Schneidelemente in mehreren, mit
Abstand voneinander in der Schneidfläche vorgeform-
ten Ausnehmungen angeordnet sind wobei jedes
Schneidelement eine Vielzahl von zu einer in der Aufnahme eines stiftförmigen Einsatzes gehaltenen Vorform verbundenen Schleifteilchen umfaßt Bekannte Tiefbohrmeißel verwenden in der Regel
ίο natürliche oder synthetische Diamanten, die in der Schneidfläche des Meißels angeordnet sind und mit diesem in einer Matrix eines Sekundärschleif- bzw. Schneidmaterials, z.B. Wolframkarbid durch eine Metallbindung verbunden sind
is Hierbei sind zwei grundsätzliche Ausführungsarten bekannt, wonach einmal die Diamanten von gewöhnlich sehr kleinen Abmessungen willkürlich in der Matrix verteilt sind und bei der anderen Ausführungstoirm die Diamanten von gewöhnlich größeren Abmessungen in der Oberfläche des Bohrmeißelschaftes in einem vorbestimmten Muster als sogenannter Oberfiächenbe satz angeordnet sind (vgL US-PS 37 09 308, 38 25 083, 38 71 840,37 57 878 und 37 57 879).
Die Bohrmeißel der angegebenen Art erfahren bei
ihrem Einsatz zum Tiefbohren Beschädigungen. Solche Beschädigungen resultieren aus einer örtlichen Zerstörung der Diamant-Matrix-Verbindung. In diesem Fall ist die Lebensdauer des Bohrmeißels beendet, und es sind umfängliche Reparaturen oder eine Verschrottung des Bohrmeißels erforderlich, wobei die Diamanten und das Wolframkarbid vom Stahlschaft abgetrennt werden.
Bei einem Tiefbohrmeißel der eingangs angegebenen Art gemäß der älteren Patentanmeldung P 27 30 602.1 (DE-OS 27 30 602) sind anstatt einzelne Diamantparti kel zu verwenden, die entweder willkürlich verteilt in der Matrix des Sekundärschleifmaterials, z. B. Wolframkarbid mit einem metallischen Bindemittel, oder als Oberflächenbesatz angeordnet sind vorgeformte Schneidelemente vorgesehen. Bus vorgeformte Schneidelement kann in der in der US-PS 37 45 623 beschriebenen Weise oder durch Formung von Gemischen von Diamantpartikeln, Sekundärschleifmaterialpartikeln und Partikeln eines metallischen Bindemittels unter Anwendung der Herstellungstechniken nach den obigen US-Patentschriften in in geeigneter Weise ausgestalteten Formen z. B. nach dem in den US-PS 38 41 852 und 38 71 840 beschriebenen Warmpreßverfahren hergestellt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
so Tiefbohrmeißel der eingangs angegebenen Art zu schaffen, dessen vorgeformte Schneidelemente auf einfache Weise und mit großer Genauigkeit in einem vorbestimmten Muster in den Ausnehmungen des Hartstoffbelages anbringbar und sicher in diesen gehalten sind.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schneidfläche mit umlaufenden Stufen versehen ist, die sich zwischen dem mittleren Bereich und dem Kalibrierbereich des Bohrmeißels erstrecken und eine Hochseite sowie eine Flachseite umfassen, daß die vorgeformten Ausnehmungen für die Schneidelemente auf der inneren Schnittlinie von Hoch- und Flachseite der Stufen in die Schneidfläche eingebracht sind sowie in reihenförmigen Anordnungen vom mittleren Bereich zum Kalibrierbereich des Bohrmeißels verlaufen, und daß die Schneidelemente jeder Reihenanordnung einen gegenseitigen Radialabstand aufweisen. Die Anordnung der vorgeformten Schneid-
elemente im Bohrmeißel ist hierbei derart getroffen, daß bei einer Umdrehung des Bohrmeißels um seine Achse im wesentlichen die gesamte vom Bohrmeißel bei seinem Umjauf überquerte Formationsoberfläche von den Schneidelementen erfaßt wird. Durch die Ausbildung der Schneidfläche mit Stufen, die vorzugsweise im wesentlichen spiralförmig vom mittleren Bereich zum Kalibrierbereich des Bohrmeißels hin verlaufen, können die vorgeformten Schneidelemente auf einfache Weise in einem bestimmten Muster angeordnet werden. Durch Anordnung der Ausnehmungen für die Schneidelemente auf der inneren Schnittlinie von Hoch- und Flachseite der jeweiligen Stufe bilden die Stufen insgesamt eine Schablone, die die Anordnung der vorgeformten Schneidelemente in dem gewünschten Muster gewährleistet, und ermöglichen zugleich eine sichere rückseiti-
ge Abstützung der Aufnahmen der Schneidelemente.
f Es ist zwar schon ein Tiefbohrmeißel bekannt
(»Journal of Petroleum Technology«, Mai 1975, Seiten
543 bis 551), bei dem die Schneidfläche :nit umlaufenden
Stufen versehen ist, die sich zwischen dem mittleren Bereich und dem Kalibrierbereich des Bohrmeißels
?! erstrecken, wobei Ausnehmungen für die Schneidele-
' \ menthalterungen teilweise im Bereich der Schnittlinie
'{-. zwischen der Hochseite und der Flachseite der
einzelnen Stufen angeordnet sind. Die Anordnung der -' Schneidelemente bzw. Ausnehmungen ist hierbei jedoch
; unabhängig von den inneren Schnittlinien von Hoch-
,1 und Rachseite der Stufen vorgenommen, da sich die
Ausnehmungen für die Schneidelemente nicht jeweils durch eine innere Schnittlinie von Hoch- und Flachseite ,; der Stufen erstrecken. Außerdem ist bei dieser
bekannten Ausgestaltung eines Tiefbohrmeißels, abgesehen auch von dem fehlenden Hartstoffbelag, eine radiale Reihenanordnung der Schneideleinente nicht vorgesehen. Während bei dieser bekannten Anordnung die Flachseiten der Stufen radial nach außen abfallen, sind auch schon Bohrmeißel bekannt geworden (DE-PS 10 02 264, GB-PS 13 16 790), deren Schneidflächen stufenförmig ausgebildet sind und wobei die Flachseiten der Stufen rechtwinklig zu deren Hochseiten verlaufen. Die Schneidelemente bzw. Ausnehmungen für diese sind jedoch wiederum nicht auf den inneren Schnittlinien von Hoch- und Flachseite der Stufen angeordnet, sondern erfassen die äußere Schnittlinie von Hoch- und Flachseite der Stufen in einer zur Bohrmeißelachse parallelen oder schrägen Anordnung. Auch die besondere radiale Reihenanordnung der Schneidelemente des erfindungsgemäßen Bohrmeißels ist bei diesen bekannten Ausführungsformen nicht ersichtlicht
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zur Vermeidung überhöhter Spannungen an den vorgeformten Schneidelementen diese mit einem negativen Freiwinkel angeordnet und stützen sich mit den sie tragenden Aufnahmen der stiftförmigen Einsätze rückseitig an den Hoch- und/oder Flachseiten der Stufen ab, so daß die beim Bohren auf die Schneidelemente wirkenden Druckkräfte aufgenommen werden. Die Schneidelemente können ferner mit einem seitlichen Freiwinkel von Null oder vorzugsweise mit einem negativen seitlichen Freiwinkel angeordnet sein, um einen Schneepflugeffekt zur Abführung des Bohrkleins zum Kalibrierbereich des Meißels herbeizuführen. Biegespannungen sind hierdruch in den Schneidelementen praktisch ausgeschlossen.
Es sind ferner Vorkehrungen zum Abführen des Bohrkleins von den Schneidelementen getroffen. Das Spülmedium wird üblicherweise durch eine Axialbohrung zur Herbeiführung der Spülwirkung hindurchgefühlt Hierzu sind mit der Axialbohrung in Verbindung stehende, die Stufen schneidende Mediumkanäle vorgesehen. Die Mediumkanäle verlaufen zwischen den einzelnen Reihenanordnungen von Schneidelementen von der Axialbohrung des Meißels zu dessen Kalibrierbereich hin. Zwar können in einigen Anwendungsfällen diese Mediumkanäle fortgelassen werden, jedoch tragen sie normalerweise zur Säuberung der Schneidflä ehe wesentlich bei. Durch die Ausrichtung des Freiwinkels und des Spülmediums durch die Kanäle wird das Bohrklein in den Ringraum zwischen dem Bohrmeißel und dem Bohrloch und durch diesen nach oben an die Oberfläche geführt
Bei der Anordnung der Schneidelemente in einem Muster und der Anordnung der Spülmediumkanäle vor den Schneidelementen erfolgt eine Spüimediumströmung über die Schneidfläche des Meißels in unmittelbarer Nähe dev Schneidelemente, was wesentlich zu einem Fortspülen des Bohrkleins von den Schneidelementen beiträgt
Der Hartstoffbelag, in dem die vorgeformten Ausnehmungen angeordnet sind, besteht z. B. aus metallgebundenem Sekundärschleifmaterial mit gerin gerer Hcrte als der von Diamanten. Das Aufbringen solcher Hartstoffbeläge auf Bohrmeißel ist zwar üblich, jedoch ist hierbei eine andere Diamantanordnung vorgesehen, wie sie in den oben angeführten US-Patentschriften beschrieben ist Die Ausnehmungen sind dabei
μ im Hartstoffbelag in einer solchen Ausrichtung und mit derart ausgerichteten Schneidelementen vorgesehen, daß das oben erwähnte Muster erreicht wird. Dabei sind die Einsätze, von denen die vorgeformten Schneidelemente in den Ausnehmungen getragen sind, sowie die Ausnehmungen vorteilhaft mit Einrichtungen zum Ausrichten der Schneidelemente in der gleichen Schneid-Grundrichtung versehen.
Einer der Vorteile der erfindungsgemäß angebrachten vorgeformten Schneidelemente besteht darin, daß bei einer Zerstörung oder Beschädigung des Schneidelements das beschädigte Schneidelement entfernt und ersetzt werden kann, ohne daß hierzu der gesamte Bohrmeißel überholt werden muß. Die oben beschriebene Konstruktion des erfindungs-
gemäßen Tiefbohrmeißels ist insbesondere bei Verwendung synthetischer Diamanten zweckmäßig, wie sie z. B. bei den Schneidelementen nach der US-PS 37 45 623 verwendet werden. Solche Diamanten werden bei den normalerweise bei der Herstellung von Bohrmeißeln
so nach Verfahren, wie sie z. B. in den US-PS 37 09 308, 38 25 083 und 37 57 879 beschrieben sind, verwendeten Temperaturen in einem weit größeren Ausmaß gcsrhw'teht als natürliche Diamanten. Bei diesen Herstellungsverfahren werden die Diamanten Tempe-
raturen ausgesetzt, dij bei dem Einsickerverfahren oder Warmpreßverfahren nach den genannten Patentschriften angewandt werden. Die in diesen Verfahren verwendeten Temperaturen liegen in einem Bereich oberhalb 10900C, z.B. bei 1177°C. Während solche Temperaturen für natürliche Diamanten geeignet sind, sind sie für synthetische Diamanten zu hod, und schächen sie übermäßig.
Die Konstruktion des Bohrmeißeis nach der Erfindung ermöglicht die Verwendung sowohl von natürli-
chen als auch von synthetischen Diamanten, da die natürliche oder synthetische Diamanten verwendenden vorgeformten Schneidelemente bei Temperaturen gebildet werden können, die für synthetische ni
geeignet sind (vgl. US-PS 37 45 623).
Auf diese Weise sind nach der Erfindung die Herstellung des Bohrmeißelgrundkörpers bei hohen Temperaturen und die Herstellung der vorgeformten Schneidelemente bei Verwendung natürlicher Diamanten nach den oben erwähnten, mit hohen Temperaturen arbeitenden Verfahren oder bei Verwendung synthetischer Diamanten unter Anwendung geringerer Temperaturen, wie es z. B. in der US-PS 37 45 623 beschrieben ist, möglich. Somit können die vorgeformten Schneidelemente, wenn sie z. B. natürliche Diamanten verwenden, nach dem in der US-PS 38 71840 angeführten Warmpreßverfahren unter Verwendung entsprechend gestalteter Formen zur Herstellung des vorgeformten Schneidelements in der gewünschten geometrischen Gestalt gebildet werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen; in der nachstehenden Beschreibung ist in Verbindung mit der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht. Ir, der Zeichnung zeigt
Fig. I eine teilweise geschnittene Ansicht eines Bohrmeißels.
Fig. 2 eine Unteransicht des Bohrmeißels nach der Linie 2-2 der Fig. I.
Fig. 3 einen Detailschnitt nach der Linie 3-3 der F i g. 1 mit zum Teil ungeschnitten dargestellten Teilen,
F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 3.
F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der F i g. 4,
Fig. 6 eine Einzelheit der F i g. 2 in vergrößertem Maßstab.
Fig. 7 einen Detailschnitt nach der Linie 7-7 der F i g. 2.
Fig. 8 einen Schnitt entsprechend Fig. 1 vor einem Anbringen der Einsätze.
Entsprechend der zeichnerischen Darstellung ist ein Bohrmeißelschaft 1 herkömmlicher Form mit einer Schwerstange 2 verbunden und innen und außen mit einem Hartstoffbelag 3. z. B. metallgebundenem Wolframkarbid, zur Ausbildung der Fläche 4 des Schneidbereichs und des Stabilisierbereichs 5 versehen, wie es auch bei bekannten Diamantbohrmeißeln der Fall ist. Der Hartstoffbelag 3 des Bohrmeißels erstreckt sich um die Mittelachse des Meißels zwischen dem Kalibrierbereich 6 des Meißels und über dessen Stirnfläche. Der Hartstoffbelag bei 5 umfaßt den Kalibrierbereich 6.
In dem Hartstoffbelag 3 sind Buchsen bzw. Ausnehmungen 7 mit Abständen in der Fläche 4 entsprechend einem Muster angeordnet. Die Schneidelemente 8 sind in Aufnahmen 9 von stiftförmigen Einsätzen 14 angebracht, die :n den Buchsen 7 angeordnet sind. Die Bohrmeißelfläche ist in Stufen 26 ausgeführt, die sich umlaufend über die Bohrmeißelfläche erstrecken. Die Stufen verlaufen als Spirale von einem mittleren Bereich 10 des Bohrmeißelschaftes 1 zu dem an den Kalibrierbereich 6 angrenzenden Bereich der Meißelfläche. Die Buchsen sind hierbei, wie die F i g. 1 bis 7 zeigen, in dem Winkel zwischen der Flachseite bzw. dem Steg 31 einer Stufe und der Hochseite bzw. Steigungsfläche 30 der benachbarten Stufe gebildet
Jedes Schneidelement ist in einer Aufnahme von Einsätzen 14 angeordnet. Die Einsätze 14 sind hierbei mit einer Aufnahme 9 ausgebildet, deren Achse 16 in einem stumpfen Winkel zur Mittelachse des Einsatzes 14 verläuft. Der Einsatz 14 besteht aus Stahl oder einem Werkstoff mit vergleichbaren Eigenschaften und ist mit einer Hartstoff-Oberflächenschicht 18 versehen, die z. B. aus dem gleichen Material wie dem des Hartstoffbelags 3 bestehen kann. Der Einsatz 14 ist in der Ausnehmung 7 durch Festsitz oder durch Löten oder eine andere Befestigung sicher gehalten.
In den Aufnahmen 9 sind z. B. durch Löten Schneidelemente 8 befestigt, die jede gewünschte, sich in die Aufnahme 9 einfügende Gestalt aufweisen können. Zweckmäßig werden zylindrische Platten verwendet, deren axiale Abmessung nur einen Bruchteil des Plattendurchmessers beträgt. Der spitze Winkel 20
ίο zwischen der Mittelachse des Schneidelements und der Senkrechten zur Achse des Einsatzes 14 bildet hierbei einen negativen senkrechten Schneidwinkel.
Die Einsätze 14 sind mit Ausrichteinrichtungen, ι. B. ebenen Abschnitten 21 (Fig. 4), für ihre Ausrichtung versehen. In den Ausnehmungen 7 sind ihrerseits Ausrichteinrichtungen, z. B. ebene Abschnitte 22 (Fig.4), vorgesehen, die mit den Abschnitten 21 der Einsätze 14 zusammenwirken. Die Ausrichteinrichtungen sind so angeordnet, daß die Einsätze 14 in reihenförmigen Anordnungen verlaufen, die sich vom Kalibrierbereich 6 über die Meißelfläche 4 zur Meißelachse erstrecken und somit eine radiale Grundrichtung besitzen.
Zugleich verlaufen die Einsätze im wesentlichen
y, spiralförmig vom mittleren Bereich 10 zum Kalibrierbereich 6 des Meißels. Die radialen Reihenanordnungen weisen in Umfangsrichtung um den Bohrmeißel Abstille untereinander auf. wie es die Fig. I und 2 veranschaulichen, und sind durch radiale Mediumkanale
jn 23 voneinander getrennt, die sich ihrerseits vom mittleren Bereich 10 des Bohrmeißels zu dessen Kalibrierbereich 6 im Stabilisierabschnitt 5 erstrecken, wo sie in Nuten 24 einmünden. Die Einsätze 14 sind in jeder radialen Reihenanordnung mit gegenseitigem
ji Abstand angeordnet. Die Schneidelemente 8 sind in jeder radialen Reihenanordnung derart angeordnet, daß sie in bezug auf die Schneidelemente in einer benachbarten Reihenanordnung radial versetzt sind. Die Schneidelemente bilden somit eine gegenseitige
AO Überlappung in der Weise, daß der Formationsbereich, der von einem Schneidelement einer Reihenanordnung nicht überquert wurde, von einem Schneidelement in der folgenden Reihenanordnung bei der Drehung des Bohrmeißels überquert wird.
4t Die ebenen Abschnitte 21,22 in den Ausnehmungen 7 und an den Einsätzen 14 sind so ausgerichtet, daß die Schneidflächen der Schneidelemente 8 in jeder radialen Reihenanordnung die gleiche Schneid-Grundrichtung bzw. Winkelausrichtung wie die beabsichtigte Drehrichtung des Bohrmeißels besitzen. Der Bohrmeißel ist in üblicher Weise für eine Drehung durch eine Drehung im Uhrzeigersinn des mit der Schwerstange 2 verbundenen Bohrstrangs ausgebildet
Eine solche Anordnung gewährleistet, daß alle Bereiche der von dem Bohrmeißel zu bearbeitenden Oberfläche von einer Anzahl von Schneidelementen bei jeder Umdrehung des Bohrmeißels überquert werden.
Eine zweckmäßige Anordnung besteht darin, die Buchsen und Einsätze in einem im wesentlichen spiralförmigen Verlauf von der Mitte des Bohrmeißels zum Kalibrierbereich in Form mehrfacher spiraliger Ansätze in gleichmäßigem gegenseitigem Winkelabsland anzuordnen.
Eine solche Form ist aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich.
Die Bohrmeißelfläche bildet hierbei einen mittleren Bereich 10 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Umfang 25. Der sich vom Umfang 25 zum Kalibrierbereich 6 des Bohrmeißels erstreckende Bereich der
Bohrmeißelfläche ist mit Stufen 26 in spiralförmiger Anordnung versehen. Wie die F i g. 2 zeigt, beginnt die Spirale 27 an der Tangente 29 am Stufenteil 30 und überquert die Fläche 4 spiralförmig unter Ausbildung der Stege 31.
Die Buchsen bzw. Ausnehmungen 7 sind in der Bohrmeißelfläche so gebildet, daß die Achsen des überlegenden Teils der Buchsen den Schtitelpunkt des Winkels zwischen der Steigungs- bzw. Vorderseite und dem Steg der Stufen schneiden. Aufgrund dieser Anordnung bildet der Bohrmeißel eine Schablone, die gewährleistet, daß die Buchsen spiralförmig angeordnet sind. Es sei jedoch vermerkt, daß eine beträchtliche Anzahl der Buchsen, wie im mittleren Bereich des Bohrmeißels, nicht so angeordnet sind, daß ihre Achsen den Scheitelpunkt des Winkels zwischen Vorderseite und Steg der Stufen schneiden.
Die Anordnung der Einsätze in dem Winkel zwischen
nen negativen Seitenfreiwinkel angeordnet werden. Die üblicherweise beim Bohren Anwendung findende Spülflüssigkeit wird von den Düsen 34 in die Kanäle 23 zum Abspülen des Bohrkleins abgegeben und strömt nach einem Durchtritt durch die Nuten 24 des
Stabilisierbereiches S durch den Ringraum zwischen
dem Bohrstrang und der Bohrlochwand zur Oberfläche.
Zur Erleichterung der Abführung des Bohrkleins
können die Schneidelemente zusätzlich zu dem in F i g. 3
ίο gezeigten vertikalen negativen Freiwinkel mit einem horizontalen Freiwinkel angeordnet sein, wie es in F i g. 6 gezeigt ist. Zur Verbesserung der Bewegung des Bohrkleins zum Kalibrierbereich 6 des Bohrmeißels sind die Schneidelemente vorzugsweise in der Weise ausgerichtet, daß die Schneidoberflächen der vorgeformten Schneidelemente 8 um eine senkrechte Achse entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht angeordnet sind, um einen negativen seitlichen Freiwinkel 36 (Fig.6)
ι j_
UHU UCI
Stufen trägt zum Schutz der vorgegebenen Form bei. Schlagbeanspruchungen werden von den Stegen und Steigungsseiten der Stufen im Bereich der Einsätze absorbiert.
Als Ergebnis dieser Anordnung folgen bei einer Drehung des Bohrmeißels die vorgeformten Schneidelemente einander in der Weise, daß die Räume bearbeitet werden, die von den Schneidelementen einer voraufgegangenen Reihe ausgelassen wurden. Auf diese Weise werden sämtliche Bereiche der Formation bei jeder Umdrehung von einer Anzahl von Schneidelemer ien überquert.
Zur Erleichterung der Säuberung des Bohrmeißels und zur Verhinderung von Verstopfungen zwischen den Schneidelementen sind die oben erwähnten Mediumkanäle 23 vorgesehen, die in die Nuten 24 im Stabilisierbeieich einmünden. Die Mediumkanäle 23 sind in Form von Nuten vorgesehen, die zwischen benachbarten Längsreihen der Schneidelemente angeordnet sind und sich neben der Fläche der Schneidelemente in der Reihe erstrecken. Ausströmöffnungen bzw. Düsen 34 (vgl. Fig. 1, 2 und 7) sind im Grundkörper der Bohrmeißelfläche in Verbindung mit jedem Kanal angeordnet Die Düsen sind durch Bohrungen 35 mit der mittleren rohrförmigen Bohrung des Bohrmeißelschaftes 1 verbunden und mit verschiedenen radialen Abständen von der Mitte im wesentlichen spiralförmig im Bohrmeißel angeordnet.
Die Spülwirkung des Spülmediums in den Kanälen 23 kann für eine Säuberung der Schneidelemente ausreichen und ein Verstopfen verhindern. In einem derartigen Fall kann die Schneidelementfläche auf einem Freiwinkel von Null, d. h. senkrecht zur Drehrichtung gestellt oder mit dem unten beschriebeDer negative horizontale Freiwinkel 36 kann z. B. etwa 1° bis 10", vorzugsweise etwa 2°, betragen. Durch den seitlichen negativen Freiwinkel wird ein Schneepflugeffekt in der Bewegung des Bohrkleins zum Kalibrierbereich des Bohrmeißels herbeigeführt, wo
2, dieses von dem zirkulierenden Spülmedium aufgenommen und durch die Nuten 24 des Stabilisierbereichs S nach oben abgeführt wird. Der vertikale negative Freiwinkel 20 kann etwa 4° bis 20° betragen. Wie ersichtlich ist, ist aufgrund des von den Buchsen und den vorgeformten Schneidelementen eingenommenen Raumes die Anordnung einer großen Anzahl von vorgeformten Schneidelementen in der Mitte des Bohrmeißels nicht möglich. Dieser Bereich kann daher einen Kern erzeugen, insbesondere wenn eines der
j5 vorgeformten Schneidelemente aus dem mittleren
Bereich in Folge einer Beschädigung im Betrieb ausfällt. Die Schneidwirkung des Bohrmeißels im mittleren Bereich wird daher vorzugsweise durch Diamanten 37
ergänzt, die entweder in einem Muster oder in einer willkürlichen Verteilung angeordnet sind. Ferner sind Diamanten im Kalibrierbereich angeordnet, in dem während des Bohrens große Seitenschläge auftreten können, wobei herkömmliche Verfahren zum Einsetzen der Diamanten verwendet werden können.
Aus praktischen Gründen wird dieser Bereich des Bohrmeißels gebildet, bevor die vorgeformten Schneidelemente eingesetzt werden.
Eines der Vorteile der obigen Konstruktion besteht darin, daß, wenn eines oder mehrere der vorgeformten Schneidelemente zerstört oder die Einsätze beschädigt werden, diese entfernt werden können und ein neuer Einsatz mit vorgeformtem Schneidelement eingesetzt werden kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Tiefbohrmeißel mit einem eine Axialbohrung aufweisenden metallenen Meißelschaft, dessen eines Ende mit einem fest mit diesem verbundenen, teilweise die Schneidfläche des Meißels bildenden Hartstoffbelag versehen ist, in dem jeweils vorgeformte Schneidelemente in mehreren, mit Abstand voneinander in der Schneidfläche vorgeformten Ausnehmungen angeordnet sind, wobei jedes Schneidelement eine Vielzahl von zu einer in der Aufnahme eines stiftförmigen Einsatzes gehaltenen Vorform verbundenen Schleifteilchen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidfläche (4) mit umlaufenden Stufen (26) versehen ist, die sich zwischen dem mittleren Bereich (10) und dem Kalibrierbereich (6) des Bohrmeißels erstrecken und eine Hochseite (30) sowie eine Flachseite (31) umfassen, daß die vorgeformten Ausnehmungen (7) für die ScLineidelemente (8) auf der inneren Schnittlinie von Hoch- und Flachseite (30; 3!) der Stufen (26) in die Schneidfläche (4) eingebracht sind sowie in reihenförmigen Anordnungen vom mittleren Bereich (10) zum Kalibrierbereich (6) des Bohrmeißels verlaufen, und daß die Schneidelemente (8) jeder Reihenanordnung einen gegenseitigen Radialabstand aufweisen.
2. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Bereich (10) der Schneidfläche (4) und im Kalibrierbereich (6) des Meißels Diamanten angeordnet sind
3. Bohrmeißel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (26) im wesentlichen spiralförmig vom mittlerem Bereich (10) zum Kalibrierbereich (6) des Bohrmeißels hin verlaufen.
4. Bohrmeißel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente (8) jeweils einer Reihenanordnung gegenüber den Schneidelementen benachbarter Reihenanordnungen versetzt angeordnet sind.
5. Bohrmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Mediumkanälen (23) in der Schneidfläche (4) ausgebildet ist, die zwischen den einzelnen Reihenanordnungen von Schneidelementen (8) von der Axialbohrung des Meißels zu dessen Kalibrierbereich (6) hin verlaufen.
6. Bohrmeißel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Schneidelemente (8) von Einsätzen (14) in den Ausnehmungen (7) getragen sowie die Einsätze (14) und die Ausnehmungen (7) mit Einrichtungen (21; 22) zum Ausrichten der Schneidelemente (8) in der gleichen Schneid-Grundrichtung versehen sind
7. Bohrmeißel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Schneidelemente (8) sich mit den sie tragenden Aufnahmen (9) der stiftförmigen Einsätze (14) rückseitig an den Hoch- und/oder Flachseiten (30,31) der Stufen (26) abstützen.
DE2752162A 1976-11-26 1977-11-23 Tiefbohrmeißel Expired DE2752162C3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/745,087 US4073354A (en) 1976-11-26 1976-11-26 Earth-boring drill bits

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2752162A1 DE2752162A1 (de) 1978-06-01
DE2752162B2 true DE2752162B2 (de) 1981-02-19
DE2752162C3 DE2752162C3 (de) 1981-10-29

Family

ID=24995211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2752162A Expired DE2752162C3 (de) 1976-11-26 1977-11-23 Tiefbohrmeißel

Country Status (12)

Country Link
US (1) US4073354A (de)
JP (1) JPS5540760B2 (de)
AU (1) AU504432B2 (de)
BE (1) BE861223A (de)
BR (1) BR7707321A (de)
CA (1) CA1068256A (de)
DE (1) DE2752162C3 (de)
FR (1) FR2372311B1 (de)
GB (1) GB1557380A (de)
MX (1) MX143362A (de)
NL (1) NL7708960A (de)
NO (1) NO772422L (de)

Families Citing this family (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4098363A (en) * 1977-04-25 1978-07-04 Christensen, Inc. Diamond drilling bit for soft and medium hard formations
DE2719330C3 (de) * 1977-04-30 1984-01-05 Christensen, Inc., 84115 Salt Lake City, Utah Drehbohrmeißel
US4199035A (en) * 1978-04-24 1980-04-22 General Electric Company Cutting and drilling apparatus with threadably attached compacts
US4351401A (en) * 1978-06-08 1982-09-28 Christensen, Inc. Earth-boring drill bits
US4234048A (en) * 1978-06-12 1980-11-18 Christensen, Inc. Drill bits embodying impregnated segments
US4350215A (en) * 1978-09-18 1982-09-21 Nl Industries Inc. Drill bit and method of manufacture
US4203496A (en) * 1978-10-16 1980-05-20 Smith International, Inc. Longitudinal axis roller drill bit with gage inserts protection
US4221270A (en) * 1978-12-18 1980-09-09 Smith International, Inc. Drag bit
US4246977A (en) * 1979-04-09 1981-01-27 Smith International, Inc. Diamond studded insert drag bit with strategically located hydraulic passages for mud motors
US4287957A (en) * 1980-05-27 1981-09-08 Evans Robert F Cooling a drilling tool component with a separate flow stream of reduced-temperature gaseous drilling fluid
US4265324A (en) * 1979-11-29 1981-05-05 Smith International, Inc. Eccentric counterbore for diamond insert stud
US4406337A (en) * 1981-03-31 1983-09-27 Hughes Tool Company Insert with locking projection
US4553615A (en) * 1982-02-20 1985-11-19 Nl Industries, Inc. Rotary drilling bits
US4440247A (en) * 1982-04-29 1984-04-03 Sartor Raymond W Rotary earth drilling bit
EP0103391A3 (de) * 1982-08-06 1985-06-05 Huddy Diamond Crown Setting Company (Proprietary) Limited Schrämeinsätze für Picken, Picken und Pickkörper
US4475606A (en) * 1982-08-09 1984-10-09 Dresser Industries, Inc. Drag bit
US4520881A (en) * 1982-09-24 1985-06-04 Cornelius Phaal Tool component
US4461362A (en) * 1982-09-29 1984-07-24 Arnol Staggs Mining drill with apertures and collars providing for flow of debris
US4478297A (en) * 1982-09-30 1984-10-23 Strata Bit Corporation Drill bit having cutting elements with heat removal cores
US4632196A (en) * 1983-02-18 1986-12-30 Strata Bit Corporation Drill bit with shrouded cutter
US4724913A (en) * 1983-02-18 1988-02-16 Strata Bit Corporation Drill bit and improved cutting element
US4538690A (en) * 1983-02-22 1985-09-03 Nl Industries, Inc. PDC cutter and bit
US4586574A (en) * 1983-05-20 1986-05-06 Norton Christensen, Inc. Cutter configuration for a gage-to-shoulder transition and face pattern
ZA846759B (de) * 1983-09-05 1985-02-27
US4499795A (en) * 1983-09-23 1985-02-19 Strata Bit Corporation Method of drill bit manufacture
AU578637B2 (en) * 1983-12-03 1988-11-03 N.L. Petroleum Products Ltd. Rotary drill bits and cutting elements for such bits
US4605157A (en) * 1984-01-31 1986-08-12 Nl Industries, Inc. Drill bit manufacturing method
US5373900A (en) 1988-04-15 1994-12-20 Baker Hughes Incorporated Downhole milling tool
US4714120A (en) * 1986-01-29 1987-12-22 Hughes Tool Company Diamond drill bit with co-joined cutters
US4662896A (en) * 1986-02-19 1987-05-05 Strata Bit Corporation Method of making an abrasive cutting element
GB2211872B (en) * 1987-11-03 1991-06-19 Reed Tool Co Improvements in or relating to cutter assemblies for rotary drill bits
US5025873A (en) * 1989-09-29 1991-06-25 Baker Hughes Incorporated Self-renewing multi-element cutting structure for rotary drag bit
US5033560A (en) * 1990-07-24 1991-07-23 Dresser Industries, Inc. Drill bit with decreasing diameter cutters
US5273125A (en) * 1991-03-01 1993-12-28 Baker Hughes Incorporated Fixed cutter bit with improved diamond filled compacts
US5248006A (en) * 1991-03-01 1993-09-28 Baker Hughes Incorporated Rotary rock bit with improved diamond-filled compacts
US5119714A (en) * 1991-03-01 1992-06-09 Hughes Tool Company Rotary rock bit with improved diamond filled compacts
US5159857A (en) * 1991-03-01 1992-11-03 Hughes Tool Company Fixed cutter bit with improved diamond filled compacts
US5595252A (en) * 1994-07-28 1997-01-21 Flowdril Corporation Fixed-cutter drill bit assembly and method
US5904213A (en) * 1995-10-10 1999-05-18 Camco International (Uk) Limited Rotary drill bits
US5678645A (en) * 1995-11-13 1997-10-21 Baker Hughes Incorporated Mechanically locked cutters and nozzles
US6021858A (en) * 1996-06-05 2000-02-08 Smith International, Inc. Drill bit having trapezium-shaped blades
US6112836A (en) * 1997-09-08 2000-09-05 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits employing tandem gage pad arrangement
US6173797B1 (en) 1997-09-08 2001-01-16 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits for directional drilling employing movable cutters and tandem gage pad arrangement with active cutting elements and having up-drill capability
US6006845A (en) * 1997-09-08 1999-12-28 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits for directional drilling employing tandem gage pad arrangement with reaming capability
US6321862B1 (en) 1997-09-08 2001-11-27 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits for directional drilling employing tandem gage pad arrangement with cutting elements and up-drill capability
US6135218A (en) * 1999-03-09 2000-10-24 Camco International Inc. Fixed cutter drill bits with thin, integrally formed wear and erosion resistant surfaces
WO2003031763A1 (en) * 2001-10-03 2003-04-17 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. System for rotary-percussion drilling in an earth formation
US6799648B2 (en) * 2002-08-27 2004-10-05 Applied Process, Inc. Method of producing downhole drill bits with integral carbide studs
US7469757B2 (en) * 2002-12-23 2008-12-30 Smith International, Inc. Drill bit with diamond impregnated cutter element
US7278499B2 (en) * 2005-01-26 2007-10-09 Baker Hughes Incorporated Rotary drag bit including a central region having a plurality of cutting structures
US7845436B2 (en) 2005-10-11 2010-12-07 Us Synthetic Corporation Cutting element apparatuses, drill bits including same, methods of cutting, and methods of rotating a cutting element
US7604073B2 (en) * 2005-10-11 2009-10-20 Us Synthetic Corporation Cutting element apparatuses, drill bits including same, methods of cutting, and methods of rotating a cutting element
CA2660854A1 (en) * 2006-02-23 2007-08-30 Baker Hughes Incorporated Cutting element insert for backup cutters in rotary drill bits, rotary drill bits so equipped, and methods of manufacture therefor
US7493965B1 (en) 2006-04-12 2009-02-24 Us Synthetic Corporation Apparatuses and methods relating to cooling a subterranean drill bit and/or at least one cutting element during use
WO2008140523A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Lapham Mark W Case/package opening device, kit of components therefor, and methods of constructing and utilizing same
US7762359B1 (en) 2007-08-22 2010-07-27 Us Synthetic Corporation Cutter assembly including rotatable cutting element and drill bit using same
US20100193253A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Massey Alan J Earth-boring tools and bodies of such tools including nozzle recesses, and methods of forming same
US8079431B1 (en) 2009-03-17 2011-12-20 Us Synthetic Corporation Drill bit having rotational cutting elements and method of drilling
EP2434086B1 (de) * 2010-09-22 2013-05-15 Sandvik Intellectual Property AB Gesteinsbohrmeißel und Bohranordnung zum Perkussionsgesteinsbohren
WO2012177252A1 (en) 2011-06-22 2012-12-27 Halliburton Energy Services, Inc. Custom shaped blank
US8950516B2 (en) 2011-11-03 2015-02-10 Us Synthetic Corporation Borehole drill bit cutter indexing
GB2579514B (en) 2013-06-06 2020-12-16 Milwaukee Electric Tool Corp Step drill bit
USD872142S1 (en) 2015-05-21 2020-01-07 Center Rock Inc. Drill bit for a down-the-hole drill hammer
US9821422B2 (en) * 2014-05-29 2017-11-21 Center Rock Inc. Drill bit for a down-the-hole drill hammer having spirally arranged cutting inserts
US20180256174A1 (en) * 2017-03-08 2018-09-13 Bryan DEENY Diamond tip bur
US11273501B2 (en) 2018-04-26 2022-03-15 Milwaukee Electric Tool Corporation Step drill bit

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1774084A (en) * 1929-04-29 1930-08-26 Harry F Quinlan Rotary bit
DE878477C (de) * 1939-05-17 1953-06-01 Diamantwerkzeugfabrik Rudolf H Steinbearbeitungswerkzeug, insbesondere Steinsaege, Steinbohrer, Abdrehwerkzeug od. dgl.
US2268775A (en) * 1940-05-29 1942-01-06 Potvin Medord Joseph Drill bit
US2371490A (en) * 1944-04-10 1945-03-13 Jr Edward B Williams Step-cut drill bit
DE1002264B (de) * 1952-09-29 1957-02-14 Josef Dionisotti Gesteinsdrehbohrer mit loesbar eingesetzten Schneidstaehlen
US3135341A (en) * 1960-10-04 1964-06-02 Christensen Diamond Prod Co Diamond drill bits
FR1340987A (fr) * 1962-09-15 1963-10-25 Turbodrill Internat Corp Trépan pour le forage des roches
US3174564A (en) * 1963-06-10 1965-03-23 Hughes Tool Co Combination core bit
US3321034A (en) * 1965-01-19 1967-05-23 James E Webb Sample collecting impact bit
US3382940A (en) * 1965-10-21 1968-05-14 Frank E. Stebley Percussion drill bit
FR2029963A5 (de) * 1969-03-19 1970-10-23 Petroles Cie Francaise
FR2058822A5 (de) * 1969-09-29 1971-05-28 Petroles Cie Francaise
US3709308A (en) * 1970-12-02 1973-01-09 Christensen Diamond Prod Co Diamond drill bits
FR2135053B1 (de) * 1971-05-04 1974-08-19 Petroles Cie Francaise
GB1466036A (en) * 1974-02-13 1977-03-02 Sabre D R Rotary earth-cutting tools
US3938599A (en) * 1974-03-27 1976-02-17 Hycalog, Inc. Rotary drill bit
US3982596A (en) * 1974-12-30 1976-09-28 Smith International, Inc. Drill bit
US4006788A (en) * 1975-06-11 1977-02-08 Smith International, Inc. Diamond cutter rock bit with penetration limiting

Also Published As

Publication number Publication date
NL7708960A (nl) 1978-05-30
AU2652477A (en) 1979-01-04
US4073354A (en) 1978-02-14
GB1557380A (en) 1979-12-05
MX143362A (es) 1981-04-23
FR2372311A1 (fr) 1978-06-23
CA1068256A (en) 1979-12-18
FR2372311B1 (de) 1983-03-25
DE2752162C3 (de) 1981-10-29
AU504432B2 (en) 1979-10-11
JPS5540760B2 (de) 1980-10-20
BE861223A (fr) 1978-05-25
NO772422L (no) 1978-05-29
DE2752162A1 (de) 1978-06-01
BR7707321A (pt) 1978-06-20
JPS5367601A (en) 1978-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2752162C3 (de) Tiefbohrmeißel
DE3040840C2 (de) Bohrmeißel
DE3113109C2 (de) Drehbohrmeißel für Tiefbohrungen
DE2817986C2 (de) Drehbohrmeißel
DE3039632C2 (de) Drehborhmeißel für Tiefbohrungen
DE69825520T2 (de) Verbesserungen an Drehbohrmeisseln
DE3111156C1 (de) Schneidglied fuer Drehbohrmeissel zum Tiefbohren in Erdformationen
DE69832318T2 (de) Drehbohrmeissel mit Düsen
EP0378964A2 (de) Hohlbohrwerkzeug
DE60109872T2 (de) PDC-Bohrkopf mit spannungsvermindernder Nut
DE69531431T2 (de) Drehbohrmeissel
DE1954576A1 (de) Bohrmeissel fuer Erdbohrungen
DE69920345T2 (de) Fräsmeissel
DE2730602A1 (de) Tiefbohrmeissel
DE3318100C1 (de) Zylindrischer Schneideinsatz fuer Gesteinsbohrkronen
EP1083294B1 (de) Bohrwerkzeug
DE2917664C2 (de) Drehbohrmeißel für Tiefbohrungen
DE3030010A1 (de) Drehbohrmeissel fuer tiefbohrungen
DE2220455B2 (de) Bohrmeißel
DE2821307C2 (de)
EP0254900B1 (de) Stabilisator für Bohrgarnituren
DE2835660C2 (de) Drehbohrkrone zum Herstellen einer Tiefbohrung
DE3738942C2 (de)
DE3726251A1 (de) Spiralbohrer, insbesondere vollhartmetallspiralbohrer
DE2410217C2 (de) Drehbohrwerkzeug zum hydraulischen Bohren von Löchern in unterirdische Formationen

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee