DE60006276T2 - Bohrkopf mit exzentrischem körper - Google Patents

Bohrkopf mit exzentrischem körper Download PDF

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    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21B10/08Roller bits
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    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/62Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bohrkopf zur Verwendung in Kombination mit einem Bohrstrang zum Bohren eines Bohrloches in einer Erdformation. In der Praxis des Bohrens von Bohrschächten ist es manchmal erforderlich, einen unteren Abschnitt eines Bohrloches mit einem größeren Durchmesser als dem Durchmesser des oberen Abschnittes des Bohrloches zu bohren. Dies ist beispielsweise der Fall bei Anwendungen, bei denen ein Abschnitt des Bohrloches nachgebohrt oder eine Verengung des Bohrloches in Richtung nach unten vermieden werden soll. In der konventionellen Praxis werden Bohrlöcher schrittweise mit abnehmendem Durchmesser in Richtung nach unten gebohrt. Dies ist normalerweise eine Folge des Auskleidungs- oder Futterprogrammes, bei welchem Auskleidungs- oder Futterabschnitte mit schrittweise abnehmendem Durchmesser in dem Bohrloch installiert werden. Bei einer solchen Anordnung erstreckt sich jeder nächste untere Auskleidungs- oder Futterabschnitt durch einen vorher installierten Abschnitt. Deshalb muß der obere Abschnitt des Bohrloches mit einem signifikant größeren Durchmesser als die unteren Abschnitte des Bohrloches gebohrt werden, wodurch die Kosten der Bohrung erhöht werden.
  • In der konventionellen Praxis werden bi-zentrierte Bohrköpfe verwendet, um relativ großdurchmeßrige Bohrlochabschnitte zu bohren, während solche Bohrköpfe noch immer durch die engeren Abschnitte des Bohrloches hindurchgehen können. Bi-zentrierte Bohrköpfe bohren jedoch nicht immer gleichmäßig, und es gibt häufig Probleme, wenn sie längere Bohrlochabschnitte durchsetzen müssen.
  • Es ist ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Bohrkopf zu schaffen, welche die Nachteile der Bohrköpfe nach dem Stand der Technik vermeidet.
  • Es ist außerdem erwünscht, einen Bohrkopf zu schaffen, der befähigt ist, ein bestehendes Bohrloch nachzubohren und der re lativ großdurchmeßrige Bohrlochabschnitte bohren kann, während er imstande ist, relativ kleindurchmeßrige Bohrlochabschnitte zu durchsetzen.
  • Die US-A-5,186,265 offenbart einen Rotary-Bohrkopf zum Bohren eines Bohrloches in eine Erdformation, mit:
    • – einem Bohrkopfkörper, der mit Mitteln zum Verbinden des Bohrkopfes mit einem Bohrstrang versehen ist, wobei der Bohrkopf während des Bohrens mit dem Bohrstrang und dem an diesem befestigten Bohrkopf eine Längsdrehachse hat; und
    • – einem Schneidelement, das an seiner Außenfläche mit Schneidmitteln versehen ist, wobei das Schneidelement relativ zu dem Bohrkopfkörper zwischen einer ersten Drehposition und einer zweiten Drehposition drehbar ist, wobei die Schneidmittel in einer größeren Radialentfernung von der Längsdrehachse angeordnet sind, wenn sich das Schneidelement in der zweiten Drehposition befindet, als wenn sich das Schneidelement in der ersten Drehposition befindet.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Rotary-Bohrkopf zum Bohren eines Bohrloches in eine Erdformation geschaffen, mit:
    • – einem Bohrkopfkörper, der mit Mitteln zum Verbinden des Bohrkopfes mit einem Bohrstrang versehen ist, wobei der Bohrkopf während des Bohrens mit dem Bohrstrang und dem an diesem befestigten Bohrkopf eine Längsdrehachse hat; und
    • – einem Schneidelement, das an seiner Außenfläche mit Schneidmitteln versehen ist, wobei das Schneidelement relativ zu dem Bohrkopfkörper zwischen einer ersten Drehposition und einer zweiten Drehposition drehbar ist, wobei die Schneidmittel in einer größeren Radialentfernung von der Längsdrehachse angeordnet sind, wenn sich das Schneidelement in der zweiten Drehposition befindet, als wenn sich das Schneidelement in der ersten Drehposition befindet.
  • Hierdurch wird erreicht, daß durch Drehung des Schneidelementes aus der ersten Drehposition in die zweite Drehposition der Schneiddurchmesser des Bohrkopfes zunimmt.
  • Bei einer attraktiven Anwendung wird der Bohrstrang mit dem an diesem befestigten Bohrkopf durch eine Auskleidung eines oberen Bohrlochabschnittes in einen nicht ausgekleideten unteren Bohrlochabschnitt abgesenkt, während sich das Schneidelement in der ersten Drehposition befindet. Danach wird ein weiterer Bohrlochabschnitt gebohrt, wobei sich das Schneidelement in der zweiten Drehposition befindet, so daß der Durchmesser des neu gebohrten Abschnittes größer als der Innendurchmesser der Auskleidung ist, durch welche der Bohrkopf abgesenkt worden ist. Ein neuer Auskleidungsabschnitt wird dann durch den oberen Auskleidungsabschnitt in den unteren Bohrlochabschnitt abgesenkt, wobei der neue Auskleidungsabschnitt gegen die Bohrlochwand aufgeweitet wird. Somit kann der Bohrlochdurchmesser in Richtung nach unten unverändert bleiben.
  • Vorzugsweise ist das Schneidelement so angeordnet, daß das Schneidelement aus der ersten in die zweite Drehposition rotiert und zumindest eine Komponente der Drehung des Schneidelementes eine Richtung hat, die mit der Drehrichtung des Bohrstranges koinzidiert. Dies hat den Effekt, daß während des Bohrens die Widerstandskräfte, die von der Bohrlochwand auf das Schneidelement ausgeübt werden, bestrebt sind, das Schneidelement in die erste Drehposition zu bewegen, so daß ein unerwünschtes Öffnen des Schneidelementes in seine zweite Drehposition unter der Wirkung solcher Widerstandskräfte verhindert wird.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Schneidelement so angeordnet, daß es aus der ersten in die zweite Drehposition um eine Drehachse dreht, die sich im wesentlichen parallel und radial versetzt zur Längsdrehachse erstreckt und in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des Bohrstranges während des Bohrens mit dem Bohrkopf.
  • Vorteilhaft ist das Schneidelement relativ zum Bohrkopfkörper zwischen einer ersten Axialposition und einer zweiten Axialposition axial bewegbar, wobei in der ersten Axialposition das Schneidelement näher dem unteren Ende des Bohrkopfes als in der zweiten Axialposition ist, und wobei der Bohrkopfkörper und das Schneidelement mit zusammenwirkenden Führungselementen zum Führen des Schneidelementes aus der ersten Drehposition in die zweite Drehposition bei einer Bewegung des Schneidelementes aus der ersten Axialposition in die zweite Axialposition versehen sind. Somit kann das Schneidelement beispielsweise durch Aufbringen eines Gewichtes auf den Bohrstrang infolge des Absenkens des Bohrstranges aus der ersten in die zweite Drehposition bewegt werden, wobei die von der Bohrlochwand ausgeübten Widerstandskräfte das Schneidelement dazu veranlassen, sich aus der ersten in die zweite Axialposition zu bewegen. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Bewegung durch Betätigen eines hydraulischen Antriebes erreicht werden, der in dem Bohrstrang eingebaut ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend detaillierter und an einem Beispiel beschrieben, unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in denen zeigen:
  • 1 eine teilweise geschnittene schematische Längsansicht eines Ausführungsbeispieles des Bohrkopfes gemäß der Erfindung in einem ersten Betriebszustand;
  • 2 eine teilweise geschnittene schematische Längsansicht eines Schneidelementes, das bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 verwendet wird;
  • 3 eine teilweise geschnittene schematische Längsansicht des Ausführungsbeispieles nach 1 in einem zweiten Betriebszustand; und
  • 4 schematisch eine teilweise Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform des Bohrkopfes gemäß der Erfindung, wobei das Schneidelement entfernt worden ist.
  • In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • In den 1 und 3 ist ein Bohrkopf 1 zur Verwendung in Kombination mit einem Bohrstrang (nicht gezeigt) zum Bohren eines Bohrloches in eine Erdformation dargestellt, wobei der Bohrkopf eine Längsdrehachse 2 hat, die mit der zentralen Längsachse des Bohrstranges während des Bohrens mit dem Bohrkopf und dem Bohrstrang zusammenfällt. Der Bohrkopf 1 hat einen Bohrkopfkörper 3 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, der mit einem Verbinder 4 zum Anschluß des Bohrkopfes 1 an den Bohrstrang versehen ist. Der Bohrkopf 1 weist außerdem einen rohrförmigen Schaft 6 auf, der an den Bohrkopfkörper 3 gegenüber dem Verbinder 4 seitlich angeschlossen ist, wobei der Schaft eine zentrale Längsachse 8 hat, die sich im wesentlichen parallel zur Drehachse 2 erstreckt. Somit erstreckt sich der Schaft 6 exzentrisch relativ zu dem Bohrstrang, wenn der Bohrkopf an den Bohrstrang durch den Verbinder 4 angeschlossen ist. Ein Pilotkopf 10, der mit Schneideinsätzen 11 versehen ist, ist an dem Schaft 6 an dem dem Bohrkopfkörper 3 entgegengesetzten Ende angeschlossen. Der Pilotkopf 10 hat im wesentlichen kreisförmige Querschnittsgestalt mit einem Durchmesser, der geringfügig größer als der Durchmesser des Bohr kopfkörpers 3 ist, und hat eine zentrale Längsachse 12, die mit der Längsdrehachse 2 koinzidiert.
  • Ein Schneidelement 14 ist zwischen dem Bohrkopfkörper 3 und dem Pilotkörper 10 angeordnet, welches Schneidelement 14 mit einer Längsbohrung 16 versehen ist, durch welche sich der Schaft 6 auf eine Weise erstreckt, die eine Drehung und Axialbewegung des Schneidelementes 14 relativ zum Schaft 6 gestattet. Das Schneidelement 14 hat einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und ist mit einer Vielzahl von Schneideinsätzen 18 versehen, die an der Außenfläche des Elementes angeordnet sind, wobei der Außendurchmesser des Schneidelementes 14 im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Pilotkopfes 10 ist. Die Bohrung 16 ist exzentrisch in dem Schneidelement 14 angeordnet, so daß in einer ersten Drehposition desselben relativ zum Bohrkopfkörper 3 das Schneidelement 14 im wesentlichen mit dem Pilotkopf 10 ausgerichtet ist (1), wogegen in einer zweiten Drehposition desselben relativ zum Bohrkopfkörper 3 das Schneidelement 14 von dem Pilotkopf 10 (3) radial versetzt ist. Nachfolgend wird die erste Drehposition auch als Rückzugsposition und die zweite Drehposition als Ausfahrposition bezeichnet. Das Schneidelement 14 ist in der Ausfahrposition um 180° gegenüber der Rückzugsposition gedreht. Für die Exzentrizität des Schneidelementes 14 relativ zum Pilotkopf 10 bedeutet dies, daß in der Rückzugsposition die Exzentrizität nicht vorhanden ist, wogegen in der Ausfahrposition die Exzentrizität am größten ist.
  • Außerdem ist das Schneidelement 14 in Axialrichtung entlang des Schaftes 6 zwischen einer ersten Axialposition und einer zweiten Axialposition bewegbar, wobei in der ersten Axialposition das Schneidelement 14 nahe dem Pilotkopf positioniert ist und in der zweiten Axialposition das Schneidelement 14 von dem Pilotkopf entfernt positioniert ist.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 2 ist die Bohrung 16 des Schneidelementes 14 mit einem Wendelgewinde 20 versehen, das sich über die gesamte Länge der Bohrung erstreckt. Das Gewinde 20 ist detaillierter in 2 dargestellt, welche das Schneidelement 14 vom Schaft entfernt zeigt. Der Schaft 6 ist mit einer Anzahl von Vorsprüngen in Form von Nasen 22 versehen (von denen nur einer gezeigt ist), die sich in das Wendelgewinde 20 erstrecken. Die Orientierung des Gewindes 20 ist derart, daß bei einer Drehung des Schneidelementes 14 aus der Rückzugsposition in die Ausfahrposition in einer Richtung, in welcher der Bohrstrang während des normalen Bohrens rotiert, das mit diesem zusammenwirkenden Gewinde 20 und die Nasen 22 das Schneidelement aus der ersten Axialposition in die zweite Axialposition überführen. Eine Wendelfeder 23 ist zwischen dem Bohrkopfkörper 3 und dem Schneidelement 14 angeordnet, um das Schneidelement 14 in die erste Axialposition desselben vorzuspannen.
  • Die Bohrung 16 hat einen großdurchmeßrigen Abschnitt 24 an der Seite des Pilotkopfes 10 und einen kleindurchmeßrigen Abschnitt 26 an der Seite des Bohrkopfkörpers 3, mit einer Ringschulter 28 zwischen dem großdurchmeßrigen Abschnitt 24 und dem kleindurchmeßrigen Abschnitt 26. Ähnlich hat der Schaft einen großdurchmeßrigen Abschnitt 30, der sich in den großdurchmeßrigen Abschnitt 24 der Bohrung erstreckt, und einen kleindurchmeßrigen Abschnitt 32, der sich in den kleindurchmeßrigen Abschnitt 26 der Bohrung erstreckt, wobei eine Ringschulter 33 zwischen dem großdurchmeßrigen Abschnitt 30 und dem kleindurchmeßrigen Abschnitt 32 vorhanden ist. Die Relativposition der Ringschultern 28, 33 ist derart, daß in der ersten Axialposition des Schneidelementes 14 ein relativer kleiner Ringraum 34 zwischen den Schultern 28, 33 geformt ist. Die Bohrung 16 ist relativ zum Schaft 6 durch Ringdichtungen 36, 38 abgedichtet, die entlang der Bohrung 16 angeordnet sind. Der Bohrkopf ist mit einem Bohrfluiddurchgang 40 für die Zufuhr von Bohrfluid zu konventionellen Düsen 42 versehen, die in dem Pilotkopf 10 angeordnet sind, wobei sich der Durchgang 38 durch den Schaft 6 erstreckt und in Fluidverbindung mit dem Raum 34 über zwei Öffnungen 44 steht, die in der Wand des Schaftes 6 vorgesehen sind.
  • In 4 ist zum Teil ein alternatives Ausführungsbeispiel des Bohrkopfes gezeigt, bei welchem der Schaft 6 mit einem Wendelgewinde 50 und das Schneidelement (nicht gezeigt) mit einer Nase versehen ist, die sich in das Gewinde 50 erstreckt, so daß das Gewinde 50 und die mit diesem zusammenwirkende Nase das Schneidelement dazu veranlassen, sich mit einer Rechtsdrehung relativ zum Bohrkopfkörper 3 (von der Oberseite des Schneidkopfes gesehen) während einer Axialbewegung des Schneidelementes entlang des Schaftes 6 nach oben zu bewegen. Es sei bemerkt, daß der (nicht gezeigte) Bohrstrang während des Bohrens ebenfalls in Richtung nach rechts rotiert. Ein kurzer oberer Abschnitt 52 des Gewindes 50 wechselt die Orientierung, so daß das Schneidelement in Linksrichtung relativ zum Bohrkopfkörper 3 rotiert, wenn die Nase in den Gewindeabschnitt 50 eintritt.
  • Das untere Ende des Bohrkopfkörpers 3 ist mit einer Reihe von primären Zähnen 54 versehen, und das obere Ende des Schneidelementes ist mit einem entsprechenden Satz von sekundären Zähnen (nicht gezeigt) versehen. Die beiden Zahnsätze ermöglichen in gegenseitigem Eingriff eine Rechtsdrehung und verhindern eine Linksdrehung des Schneidelementes relativ zum Bohrkopfkörper 3. Außerdem ist die Anordnung des Gewindes 50, der Nase und der beiden Sätze von Zähnen derart getroffen, daß die Zahnsätze miteinander in Eingriff sind, wenn die Nase im oberen Gewindeabschnitt 52 anlangt.
  • Während des Normalbetriebes des Ausführungsbeispieles nach den 13 ist der Bohrkopf 1 mit dem Bohrstrang 2 über den Verbinder 4 verbunden, und der Bohrstrang wird in das Bohrloch (nicht gezeigt) abgesenkt, welches in der Erdformation ausgebildet ist. Das Bohrloch ist bis zu einer bestimmten Tiefe ausgekleidet worden, so daß sich ein nicht ausgekleideter Bohrlochabschnitt unterhalb der Auskleidung erstreckt, und der Innendurchmesser der Auskleidung kleiner als der Durchmesser des nicht ausgekleideten Bohrlochabschnittes ist. Das Absenken wird fortgesetzt, bis der Bohrkopf 1 in dem nicht ausgekleideten Bohrlochabschnitt positioniert ist, wobei während des Absenkens die Feder das Schneidelement 14 in der ersten Axialposition und in der zugeordneten Rückzugs-Drehposition (1) hält, so daß der Bohrkopf 1 in die Auskleidung paßt.
  • Nachdem der Bohrkopf 1 in dem nicht ausgekleideten Bohrlochabschnitt positioniert ist, wird Bohrfluid durch den Bohrfluiddurchgang 40 gepumpt, und der Bohrkopf wird rotiert, um das Bohren eines weiteren Bohrlochabschnittes zu beginnen. Beim Pumpen von Bohrlochfluid durch den Durchgang 40 wird das Bohrlochfluid durch die Öffnungen 44 in den Ringraum 34 gepumpt. Als Ergebnis steigt der Fluiddruck auf die Ringschulter des Schneidelementes 14, und dadurch spannt der Fluiddruck das Schneidelement 14 in die zweite Axialposition und die zugeordnete Ausfahr-Drehposition vor. Somit wirken die Bohrung 16 und der Schaft 6 beim Aufbringen von Fluiddruck in dem Fluiddurchgang 14 als hydraulischer Antrieb zum Bewegen des Schneidelementes 14 aus der ersten Axialposition in die zweite Axialposition. Der Bohrkopf 1 mit dem Schneidelement 14 in der Ausfahr-Drehposition und in der zweiten Axialposition ist in 3 gezeigt.
  • Eine unkontrollierte Bewegung des Schneidelementes 14 aus der Rückzugsposition in die Ausfahrposition infolge von Widerstandskräften von der Bohrlochwand her wird durch die Orientierung des Gewindes 20 verhindert, derart, daß das Schneidelement 14 in der Drehrichtung des Bohrstranges aus der Rück zugs- in die Ausfahrposition dreht. Dabei tendieren die Widerstandskräfte dazu, das Verschlußelement 14 in die Rückzugsposition zu bewegen.
  • Die Bewegung des Schneidelementes 14 aus der ersten Axialposition in die zweite Axialposition wird durch entsprechende Anschlagflächen (nicht gezeigt) begrenzt, die im Gewinde 20 vorgesehen sind, was eine weitere Axial- und Drehbewegung des Schneidelementes 14 verhindert. In dieser Position befindet sich das Schneidelement 14 mit maximaler Exzentrizität relativ zum Pilotkopf 10. Die Drehung des Rohrstranges wird fortgesetzt, und als Ergebnis wird das Bohrloch auf einen größeren Durchmesser als der Innendurchmesser der Auskleidung weitergebohrt, durch welchen der Bohrstrang abgesenkt worden ist.
  • Sobald das Bohren des neuen Bohrlochabschnittes beendet ist, wird die Drehung des Bohrkopfes stillgesetzt, und das Pumpen von Bohrfluid wird ebenfalls stillgesetzt. Das Schneidelement 14 ist dann nicht länger in die zweite Axialposition vorgespannt, und die Feder bewirkt eine Bewegung des Schneidelementes 14 zurück in die erste Axialposition und in die damit verbundene Rückzugs-Drehposition. Der Bohrstrang kann nun aus dem Bohrloch durch die vorher installierte Auskleidung hindurch entfernt werden.
  • Nachfolgend wird ein neuer Auskleidungsabschnitt durch die vorher installierte Auskleidung abgesenkt, welcher Auskleidungsabschnitt offensichtlich einen kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der vorher installierten Auskleidung hat. Nachdem der Auskleidungsabschnitt in dem neu gebohrten Bohrlochabschnitt angelangt ist, wird der neue Auskleidungsabschnitt auf bekannte Weise auf einen Durchmesser expandiert, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der früher installierten Auskleidung ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Innendurchmesser der Auskleidung im Bohrloch mehr oder we niger über die Tiefe des Bohrloches konstant bleibt, im Gegensatz zu einer ineinander geschobenen Anordnung von Auskleidungen, wie sie in konventionellen Bohrlöchern vorhanden ist.
  • Der Normalbetrieb der alternativen Ausführungsform ist ähnlich dem Normalbetrieb der Ausführungsform nach den 13, außer, daß während der Aufwärtsbewegung des Schneidelementes entlang des Schaftes 6 die Nase des Schneidelementes in dem kürzeren Gewindeabschnitt 52 anlangt und dadurch die Drehung des Schneidelementes relativ zum Bohrkopfkörper 3 von rechts auf links ändert. Dadurch kommen die Zähne des Schneidelementes mit den Zähnen 54 des Bohrkopfkörpers 3 fest in Eingriff, so daß das Schneidelement gegen unerwünschte Linksdrehung des Schneidelementes relativ zum Bohrkopfkörper 3 während des weiteren Bohrens des Bohrloches (wobei der Bohrstrang mit Rechtsdrehung rotiert) festgelegt ist.
  • Statt der Anwendung der vorerwähnten Nasen zur Führung des Schneidelementes entlang des Schaftes kann der Schaft zweckmäßig mit einem oder mehreren Gewinden versehen werden, die hinsichtlich Zahl und Orientierung den Gewinden des Schneidelementes derart entsprechen, daß sich jedes Gewinde des Schaftes entgegengesetzt zu einem entsprechenden Gewinde des Schneidelementes erstreckt, und wobei sich ein oder mehrere Lagerkugeln in gegenüberliegende Gewinde erstrecken.

Claims (11)

  1. Rotary-Bohrkopf zum Bohren eines Bohrloches in eine Erdformation, mit: – einem Bohrkopfkörper (3), der mit Mitteln (4) zum Verbinden des Bohrkopfes mit einem Bohrstrang versehen ist, wobei der Bohrkopf (1) während des Bohrens mit dem Bohrstrang und dem mit diesem verbundenen Bohrkopf (1) eine Längsdrehachse (2) hat; und – einem Schneidelement (14), das an seiner Außenfläche mit Schneidmitteln (18) versehen ist, wobei das Schneidelement (14) relativ zum Bohrkopfkörper (3) zwischen einer ersten Drehposition und einer zweiten Drehposition drehbar ist, wobei die Schneidmittel (18) in einem größeren Radialabstand von der Längsdrehachse (2) angeordnet sind, wenn sich das Schneidelement 14 in der zweiten Drehposition befindet, als wenn sich das Schneidelement (14) in der ersten Drehposition befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidelement (14) so ausgebildet ist, daß beim Drehen des Schneidelementes (14) aus der ersten in die zweite Drehposition zumindest eine Drehungskomponente des Schneidelementes (14) eine Richtung hat, die mit der Drehrichtung des Bohrstranges koinzidiert.
  2. Bohrkopf nach Anspruch 1, bei welchem das Schneidelement (14) so angeordnet ist, daß es aus der ersten in die zweite Drehposition um eine Drehachse (8) dreht, die sich im wesentlichen parallel und radial versetzt zur Längsdrehachse (2) und in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des Bohrkopfes (1) während des Bohrens mit dem Bohrkopf erstreckt.
  3. Bohrkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Schneidelement (14) relativ zum Bohrkopfkörper (3) zwischen einer ersten Axialposition und einer zweiten Axialposition axial bewegbar ist, wobei in der ersten Axialposition das Schneidelement (14) näher dem unteren Ende des Bohrkopfes als in der zweiten Axialposition angeordnet ist, und wobei der Bohrkopfkörper (3) und das Schneidelement (14) mit zusammenwirkenden Führungsmitteln (20, 22) zur Führung des Schneidelementes (14) aus der ersten Drehposition in die zweite Drehposition bei einer Bewegung des Schneidelementes (14) aus der ersten Axialposition in die zweite Axialposition ausgestattet sind.
  4. Bohrkopf nach Anspruch 3, bei welchem das Schneidelement (14) mit einer Bohrung (16) und der Bohrkopfkörper (3) mit einem Schaft (6) versehen ist, welcher sich durch die Bohrung (16) erstreckt, damit sich das Schneidelement (14) zwischen den Drehpositionen um den Schaft (6) drehen und zwischen den Axialpositionen entlang des Schaftes bewegen kann, und wobei die Führungsmittel (20, 22) zumindest eine wendelförmige Führungsfläche (20) aufweisen, die am Schneidelement (14) oder am Schaft (6) vorgesehen ist.
  5. Bohrkopf nach Anspruch 4, bei welchem die wendelförmige Führungsfläche (20) durch ein Wendelgewinde gebildet ist, und die Führungsmittel ferner ein Führungselement (22) aufweisen, das am Schneidelement (14) oder am Schaft (6) vorgesehen ist und sich in das Wendelgewinde (20) erstreckt.
  6. Bohrkopf nach Anspruch 4, bei welchem die Führungsfläche ein erstes Wendelgewinde (50) bildet, das am Schaft (6) vorgesehen ist, und bei welchem die Führungsmittel ferner ein zweites Wendelgewinde aufweisen, das am Schneidelement (14) vorgesehen ist und sich entgegengesetzt zum ersten Wendelgewinde erstreckt, wobei sich zumindest eine Lagerkugel in das erste und zweite Gewinde erstreckt.
  7. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 3–6, der ferner eine hydraulische Antriebseinrichtung (44) zum Bewegen des Schneidelementes (14) aus der ersten Axialposition in die zweite Axialposition unter der Wirkung von Fluiddruck eines Körpers von Bohrfluid aufweist, das in einem Bohrfluiddurchgang (40) des Bohrstranges vorhanden ist.
  8. Bohrkopf nach Anspruch 7, abhängig von Anspruch 5, bei welchem die hydraulische Antriebseinrichtung einen Ringraum aufweist, der zwischen der Bohrung (16) und dem Schaft (6) vorhanden ist und in Fluidverbindung mit dem Bohrlochfluiddurchgang (40) steht, und bei welchem das Schneidelement (14) mit einer Druckfläche (28) versehen ist, die in der Bohrung (16) ausgebildet und so orientiert ist, daß sie das Schneidelement (14) beim Aufbringen von Fluiddruck im Fluiddurchgang (40) aus der ersten Axialposition in die zweite Axialposition vorspannen.
  9. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 3–8, der ferner Federmittel (23) aufweist, die so angeordnet sind, daß sie das Schneidelement (14) aus der zweiten Axialposition in die erste Axialposition vorspannen.
  10. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 4–9, bei welchem der Bohrkopfkörper (3) mit einem Pilotkopf (10) versehen ist, der am vorderen Ende des Bohrkopfes (1) angeordnet und mit dem unteren Ende des Schaftes (6) verbunden ist.
  11. Bohrkopf nach Anspruch 10, bei welchem sich das Schneidelement (14) in der ersten Drehposition befindet und das Schneidelement (18) eine Schneidhülle aufweist, die im we sentlichen gleich der Schneidhülle des Pilotkopfes (10) ist.
DE60006276T 1999-11-12 2000-11-13 Bohrkopf mit exzentrischem körper Expired - Lifetime DE60006276T2 (de)

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EP99309012 1999-11-12
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