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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Bohrkrone zum Bohren eines Bohrloches
in eine Erdformation, wobei die Bohrkrone eine zentrale Längsachse hat
und durch Aufbringen zumindest einer Drehbewegung um die zentrale
Längsachse
und gegebenenfalls durch Aufbringen einer hin- und hergehenden Bewegung
in der Längsrichtung
auf die Bohrkrone betätigbar
ist, um eine Schlagkraft auf den Bohrlochboden auszuüben.
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Die
Erfindung bezieht sich ferner auf ein Bohrsystem zum Bohren eines
Bohrloches in eine Erdformation mit einem Bohrgestänge, das
mit einer solchen Bohrkrone ausgestattet ist, und auf ein Verfahren
zum Bohren eines Bohrloches in eine unterirdische Erdformation.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Bohren eines Bohrloches
in eine Erdformation.
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Ein
Bohrsystem mit einer Schlagscher-Bohrkrone ist bekannt und im US-Patent
6,253,864 beschrieben. 4 des US-Patentes zeigt eine
Schlagscherkrone mit einem einstückigen
Körper,
einem Mittel zum Befestigen der Bohrkrone an einem Bohrgestänge und
einer Vielzahl von Klingen, die eine Vielzahl von Scherschneidelementen
aufnehmen. Fluidauslässe
sind am Kopf des einstückigen
Körpers
zwischen den Klingen vorgesehen. Die Klingen bestehen aus einer
Reihe von Aufnahmen zur Aufnahme der Scherschneidelemente und einer
Rippe, die entlang jeder Klinge vor den Schneidelementen verläuft. Die
Rippe dient dazu, die Schneidspäne
von der Betriebsoberfläche
der Bohrkrone abzulenken. Ein alternatives Bohrsystem ist in der
WO 03/031763 beschrieben, bei welchem die Vielzahl von Scherschneidelementen
mit einer Kratzfläche
versehen sind.
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Im
Betrieb wird die bekannte Schlagscher-Bohrkrone um ihre Längsachse
gedreht, um die Felsformation abzuscheren, wenn die Bohrkrone rotiert.
Ein Hammer schlägt
gleichzeitig auf die Bohrkrone und erzeugt so eine zusätzliche
Schlagbohrkraft. Die Scherschneidelemente haben eine spezielle Ausbildung,
um den ungewöhnlichen
Beanspruchungen standzuhalten, die durch das kombinierte Schlag-/Scherbohren
in dem distalen Teil des Scherschneiders erzeugt werden, der abgerundet
ist, um zu verhindern, daß örtlich große Spannungen
in den Schneidern auftreten. Somit wurde in den Scherschneidelementen
sowohl für
das Scherschneiden als auch das axiale Schneiden ein Kompromiß gefunden.
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Das
bekannte Bohrsystem leidet aber an der Gefahr von Torsionsvibrationen
infolge des Stick-Slip während
des Bohrens bestimmter Arten von Erdformationen. Wenn dies auftritt,
kommt die Bohrkrone in der Erdformation zu einem Stillstand, während der Bohrstrang
von dem Drehantrieb an der Oberfläche verdreht wird, bis er abrupt
mit relativ hoher Drehgeschwindigkeit freigegeben wird. Eine solche
Torsionsvibration, verursacht durch Stick-Slip, wiederholt sich
periodisch, und die hohen Drehgeschwindigkeiten, die mit der Torsionsvibration
verbunden sind, können
die Schneider auf der Bohrkrone schwer beschädigen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Bohrgestänge zum Bohren eines Bohrloches in
eine Erdformation geschaffen, wobei die Bohrkrone eine zentrale
Längsachse
hat und durch Aufbringen zumindest einer Drehbewegung um die zentrale Längsachse
und gegebenenfalls durch Aufbringen einer in Längsrichtung verlaufenden Hin-
und Herbewegung auf die Bohrkrone betätigbar ist, um eine Schlagkraft
auf den Bohrlochboden auszuüben,
wobei die Bohrkrone eine Oberfläche
aufweist, die mit einer Vielzahl von Scherschneidern versehen ist,
die eine Kratzfläche
haben, welche so ausgebildet ist, daß sie bei Aufbringen der Drehbewegung
eine Kratzbewegung entlang des Bohrlochbodens ausführt, wobei
die Kratzfläche
im Betrieb der Drehrichtung unter einem Kratzflächen-Anstellwinkel von weni ger
als 90° zugekehrt
ist, wobei der Kratzflächen-Anstellwinkel
definiert ist als der Winkel zwischen der Projektion einer Linie
senkrecht zu der Kratzfläche
auf eine Ebene, die durch die zentrale Längsachse und die Richtung der
tangentialen Geschwindigkeitskomponente der Scherschneider aufgespannt
ist, und auf eine Ebene senkrecht zur Längsachse, wobei ein oder mehrere
Scherschneider zusätzlich
zu der Kratzfläche
mit einer vorgeschnittenen Aufprallfläche versehen sind, die im wesentlichen
parallel zur Ebene senkrecht zur Längsachse orientiert ist.
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Die
Bohrkrone, die mit Scherschneidern versehen ist, die eine vorgeschnittene
flache Aufprallfläche
haben, verursachen in dem Bohrsystem weniger Torsionsvibrationsmoden
infolge von Stick-Slip. Ohne daß beabsichtigt
ist, sich durch diese Theorie beschränken zu lassen, glauben die
Erfinder, daß die Torsionsvibrationsneigung
infolge von Stick-Slip durch die Tatsache reduziert wird, daß die vorgeschnittene
flache Aufprallfläche
weniger befähigt
ist, in das Felsmaterial im Boden des Bohrloches einzudringen als
die Kratzfläche,
die in einer relativ scharfen Scheitelkante endet. Dies ist besonders
dann der Fall, wenn die Bohrkrone gleichzeitig einer Schlageinwirkung
ausgesetzt wird.
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Wenn
die Bohrkrone den optionalen Schlägen unterworfen wird, hat sich
gezeigt, daß die
flache Aufprallfläche
der Scherschneider relativ abnützungsfest
ist im Vergleich zu Scherschneidern, die keine vorgeschnittene flache
Aufprallfläche
haben. Dies kann das Ergebnis eines Aufprall-Spannungsverteileffektes
auf die flache Aufprallfläche
sein.
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Bei
einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist die Bohrkrone zusätzlich
zu den Scherschneidern mit den vorgeschnittenen flachen Aufprallflächen ferner
mit einer Vielzahl von Axialschneidern versehen, die nach unten gerichtete,
kuppelförmige
oder eine im wesentlichen halbkugelförmige Schneidfläche aufweisen.
Damit wird eine besondere Eignung der Bohrkrone für den Schlagbohrvorgang
erzielt.
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Die
Axialschneider können
optimiert werden, um Axialschläge
aufzunehmen, ohne daß sie
Scherfähigkeit
besitzen müssen.
Somit haben diese Axialschneider weniger Tendenz, Torsionsvibrationen
zu verursachen als Scherschneider, und können deshalb der Bohrkrone
hinzugefügt
werden, ohne daß sie
die Gefahr von Torsionsvibrationen erhöhen.
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Durch
Hinzuzfügen
solcher Axialschneider werden die optionalen Schläge über eine
große
Anzahl von Schneidelementen verteilt, wobei die Betriebslebensdauer
des Bohrsystems aufrechterhalten wird.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil des Vorsehens solcher Axialschneider besteht darin, daß die Axialschneider
optimiert werden können,
um axiale Schläge
aufzunehmen, wogegen die Scherschneider unabhängig davon optimiert werden
können,
um ein Scherschneiden durchzuführen,
ohne daß sie
Axialschneidfähigkeit
aufweisen müssen.
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Insbesondere
können
die Scherschneider eine höhere
Scherwirksamkeit als die Axialschneider haben.
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Insbesondere
können
die Axialschneider für Axialschläge widerstandsfähiger sein
als die Scherschneider.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Bohrsystem zum Bohren eines
Bohrloches in eine Erdformation geschaffen, mit einem Bohrgestänge, das
mit einer Bohrkrone gemäß dem ersten Aspekt
der Erfindung ausgestattet ist, wobei das Bohrsystem ferner Drehantriebsmittel
zum Drehen der Bohrkrone in dem Bohrloch um die zentrale Längsachse
der Bohrkrone aufweist, um eine Kratzbewegung der Scherschneider
entlang des Bohrlochbodens zu bewirken.
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Gegebenenfalls
weist das Bohrsystem ferner Axialantriebsmittel zum Erzeugen einer
hin- und hergehenden Längsbewegung
der Bohrkrone in dem Bohrloch auf, um eine axiale Schlagkraft auf
den Bohrlochboden auszuüben.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bohren eines
Bohrloches in eine unterirdische Erdformation geschaffen, das die Schritte
des Vorsehens eines Bohrsystems gemäß dem zweiten Aspekt, des Anordnens
der Bohrkrone gegen die unterirdische Erdformation, die gebohrt werden
soll, des Ausübens
einer Drehbewegung um die Längsachse,
während
eine Kraft auf die Bohrkrone gegen die Erdformation in axialer Richtung
aufrechterhalten wird, und gegebenenfalls des intermittierenden
Aufbringens von Schlägen
auf die Bohrkrone umfaßt.
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Die
Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf die angeschlossene Zeichnung illustriert, in
der zeigen:
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1a eine
Perspektivansicht einer 6 Zoll 3-Klingen-Schlagbohrkrone gemäß der Erfindung;
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1b eine
Draufsicht auf die Kronenfläche des
Schlagbohrwerkzeuges nach 1a;
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2 schematisch
unterschiedliche Scherschneider mit vorgeschnittenen flachen Aufprallflächen;
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3a eine
Perspektivansicht einer 6 Zoll 4-Klingen-Schlagbohrkrone gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3b eine
Draufsicht auf die Kronenfläche der
Schlagbohrkrone nach 3a;
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4 eine
Draufsicht auf eine 8 Zoll Bohrkrone gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit acht Klingen; und
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5 einen
schematischen Querschnitt der Schneidanordnung.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische Teile.
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Eine
Perspektivansicht einer 3-Klingen-Schlagbohrkrone gemäß der Erfindung
ist in 1a gezeigt. Die Bohrkrone umfaßt einen
Schaft, der sich in der Längsrichtung
um eine zentrale Längsachse
der Bohrkrone erstreckt, wobei der Schaft speziell so ausgebildet
sein kann, daß er
in ein Bohrgestänge
paßt.
Das hintere Ende des Schaftes ist mit einer Schlagfläche 2 zur
Aufnahme von Schlägen
eines Schlaghammers, vorzugsweise eines hin- und hergehenden Kolbenhammers
(nicht gezeigt), versehen. Das vordere Ende des Schaftes ist mit
einem Bohrkopf 3 ausgestattet. Der Schaft 1 ist
mit einer Vielzahl von Keilen 4 versehen, die im wesentlichen
in der Längsrichtung
des Schaftes 1 verlaufen. Die Keile 4 dienen dazu,
das Bohrgestänge
und den Schaft 1 drehfest zu kuppeln, so daß die Bohrkrone betätigbar ist,
um sowohl eine axiale Schlagbewegung als auch eine Drehbewegung
um die zentrale Längsachse
auszuführen.
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Unter
Bezugnahme auf die 1a und 1b ist
der Bohrkopf 3 mit drei Klingen 61, 62 und 63 ausgestattet,
die von der Bohrkrone abstehen. Die Zonen zwischen den Klingen 61, 62, 63 haben
Ausnehmungen gegenüber
den Klingen und bilden somit Strömungskanäle 71, 72, 73.
Die Strömungskanäle 71, 72, 73 verlaufen
im wesentlichen radial entlang des Bohrkopfes 3.
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Ein
zentraler Durchgang 8 ist in dem Bohrkopf 3 zum
Durchleiten eines Spülfluids
vorgesehen. Zusätzlich
oder statt des zentralen Durchganges 8 können Durchgänge 81, 82, 83 in
den Strömungskanälen 71, 72, 73 zwischen
den Klingen 61, 62, 63 vorgesehen sein.
Die Strömungskanäle sind
alle mit einer zentralen Längsbohrung
(nicht gezeigt) verbunden, die durch den Schaft 1 verläuft.
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Bei
Kohlenwasserstoff-Schachtbohrvorgängen wird das Bohrgestänge üblicherweise
im Uhrzeigersinn gedreht. Die Pfeile 5 in den 1a und 1b zeigen
die Richtung der Drehbewegung, die im Betrieb auf die Bohrkrone
aufgebracht wird.
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Die
Klingen 61, 62, 63 haben somit eine in Richtung
der Drehbewegung 5 voreilende Kante 91, 92, 93.
Die Scherschneider 9 sind in einer Reihe an der voreilenden
Kante 91, 92, 93 jeder entsprechenden
Klinge 61, 62, 63 vorgesehen. Jede Reihe
von Scherschneidern 9 hat einen Strömungskanal, der bezüglich der
Richtung der Drehbewegung 5 direkt vor der Reihe von Scherschneidern 9 angeordnet
ist. Die Scherschneider 9 haben eine Gestalt, die für das Kratzen
entlang des Bodens des Bohrloches optimiert ist und die deshalb
Stücke
der Erdformation vom Boden des Bohrloches abscheren. Zusätzlich zu einer
Kratzfläche
können
die Scherschneider 9 mit vorgeschnittenen flachen Aufprallflächen 19 an
ihren distalen Teilen versehen sein, wie sie detaillierter nachfolgend
unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden.
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Hinter
jeder Reihe von Scherschneidern 9 sind somit in einer nacheilenden
Position bezüglich jeder
Reihe von Scherschneidern 9 Axialschneider 10, 11 vorgesehen,
die an den Klingen 61, 62, 63 angebracht
sind. Die Axialschneider 10, 11 haben eine Gestalt,
die optimiert ist, um die Erdformation in axialer Richtung am Boden
des Bohrloches zu öffnen
und dadurch möglicherweise
die Erdformation zu zerdrücken.
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Die äußeren Umfangsabschnitte
der Klingen 61, 62, 63 können mit
Schutzeinrichtungen 12 versehen sein, die vorzugsweise
PDC-beschichtet sind.
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Die
Scherschneider 9 sind PDC-Schneider. 2 zeigt
schematisch das Vorsehen der vorgeschnittenen flachen Aufprallfläche 19 auf
diesen Scherschneidern für
unterschiedliche Vorschneidetiefen von 1 mm, 2 mm und 3 mm. Die
Vorschneidetiefe entspricht dem normalen Abstand zwischen der vorgeschnittenen
Aufprallfläche
und dem Scheitelpunkt 18, wo der Scherschneiderschaft mit
seiner äußeren Schale
und die Kratzfläche
zusammentreffen. Die Aufprallfläche 19 hat
an jedem dieser Scherschneider einen Anstellwinkel, der beispielsweise 40° beträgt, es kann
aber auch jeder Winkel kleiner als 90° angewendet werden. Die Aufprallfläche 19 hat
einen Aufprallflächen-Anstellwinkel,
der größer als
der Kratzflächen-Anstellwinkel
ist. Die besten Resultate werden erzielt, wenn der Aufprallflächen-Anstellwinkel
im wesentlichen 90° beträgt.
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Es
ist ersichtlich, daß die
vorgeschnittene Aufprallflächenzone
zunimmt, wenn die Vorschneidetiefe zunimmt. Vorzugsweise beträgt die Vorschneidetiefe
zwischen 1 und 3 mm.
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3a zeigt
eine Perspektivansicht und 3b eine
Draufsicht einer Variante der Bohrkrone gemäß der Erfindung mit vier Klingen 6 und
dementsprechend vier Strömungskanälen 7.
In anderer Hinsicht ist diese Variante ähnlich der in den 1a und 1b gezeigten.
Insbesondere sind vorgeschnittene flache Aufprallflächen und
vorzugsweise auch die Positionierung der Reihen von Scherschneidern 9 an den
voreilenden Kanten der Klingen und die Positionierung der Axialschneider 10, 11 in
der nacheilenden Position bezüglich
der Reihen von Scherschneidern 9 ähnlich dem zuerst diskutierten
Ausführungsbeispiel.
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Der
Durchmesser des äußeren Umfanges der
Schlagbohrkrone nach den 1a und 1b und
den 3a und 3b ist
6 Zoll, entsprechend etwa 15 cm. Ein Beispiel von 8 Zoll (entsprechend etwa
20 cm Außendurchmesser)
an der Bohrkronenfläche
ist in 4 gezeigt. Diese Ausführungsform basiert auf acht
Klingen 6 und einer entsprechenden Anzahl von Strömungskanälen 7.
Jeder Strömungskanal 7 ist
mit einem Durchgang 81 versehen, um den Eintritt des Spülfluids
in den entsprechenden Strömungskanal
zu gestatten. Da diese Kronenfläche
nach 4 einen größeren Durchmesser
als jener nach den 1 und 3 hat, kann eine größere Anzahl von Scherschneidern 9 und
Axialschneidern 10, 11 untergebracht werden.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Schlagbohrkronen, die in den 3a und 3b und 4 gezeigt
sind, sind die Scherschneider in der ersten Reihe von Scherschneidern 9 mit
gegenseitigen unterschiedlichen Radialpositionen positioniert als
die Scherschneider in der zweiten Reihe von Scherschneidern auf
einer anderen Klinge. Auf diese weise werden die Spalten zwischen
benachbarten Scherschneidern in einer Reihe von den Scherschneidern in
der nächsten
Reihe abgedeckt, die sich auf einer anderen Klinge befinden, wenn
die Bohrkrone gedreht wird. Idealerweise überlappen einander die kreisförmigen Pfade
der Ansammlung von Scherschneidern geringfügig, derart, daß ein kontinuierliches
Band von Scherschnitten über
dem Hauptteil der Zone der Bohrlochbodenfläche erreicht wird.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung der Schneideranordnung, gesehen in
einem tangentialen Querschnitt. Ersichtlich sind eine Klinge 6 und eine
Führungskante 91.
Ein Scherschneider 9 ist an oder benachbart der Führungskante 91 vorgesehen, ohne
die Erdformation 13 zu schneiden und Abfall 20 in
den Strömungskanal 71 wegzufördern. Hinter
dem Scherschneider 9, relativ zur Richtung der Drehbewegung 5,
ist ein Axialschneider 10 vorgesehen.
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Der
Scherschneider 9 hat einen trogförmigen Querschnitt, wobei die
voreilende geneigte Seite der Kratzfläche entspricht. Die Unterseite 19 bildet
die vorgeschnittene flache Aufprallfläche, die sich im wesentlichen
senkrecht zur zentralen Längsachse
der Bohrkrone und im Normalbetrieb im wesentlichen parallel zum
Boden des Bohrloches erstreckt. Die nacheilende geneigte Seite entspricht
einem Scherschneiderschaft 14 aus einem harten Material,
für den
Wolframcarbid geeignet ist.
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Die
Kratzfläche,
die dem zugeordneten Strömungskanal 71 zugekehrt
ist, ist mit einer Schicht 15 aus polykristallinem Diamant
bedeckt. Ein solcher Scherschneider mit einer polykristallinen Diamantschneidfläche ist
als polykristalliner Diamant-Kompaktschneider oder PDC-Schneider
bekannt. Abhängig
vom Anstellwinkel der Kratzfläche ist
die Dicke der Schicht 15 und die Vorschneidetiefe, die
vorgeschnittene flache Aufprallfläche 19 nur von der
Schicht 15 aus polykristallinem Diamant überragt,
oder zusätzlich
exponiert sie auch den Scherschneiderschaft, der in diesem Fall
in 5 ersichtlich ist.
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Der
Axialschneider 19 ist aus einem Axialschneiderschaft 16 gebildet,
der zumindest auf einer Seite mit einer halbkugelförmigen oder
kuppelförmigen
Schneidfläche 17 versehen
ist. Der Schneider besteht aus einem harten Material, beispielsweise Wolframcarbid
ist ein geeignetes Material. Gegebenenfalls kann der Schneider mit
einer Schicht aus polykristallinem Diamant besetzt sein und bildet
somit einen PDC-Axialschneider.
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Um
den Scherschneider 9 vor den Schlägen zu schützen, kann er mit einer Hinterschneidung
bezüglich
der Axialschneider 10, 11 versehen sein, derart,
daß die
Axialschneider 10, 11 auf den Fels 13 am Boden
des Bohrloches aufschlagen, bevor der Scherschneider 9 aufschlägt. Idealerweise
bewirkt die Ausnehmung, daß der
Scherschneider 9 über dem
Fels 13 am Boden des Bohrloches auf einer Höhe entsprechend
dem Ausmaß der
Hinterschnei dung angehoben wird, wenn die Axialschneider 10, 11 gerade
beginnen, in ein frisches Stück
Fels 13 einzudringen. Wenn der Aufschlag weitergeht, ist
die endgültige
Eindringtiefe des Scherschneiders 9 kleiner als jene der
Axialschneider 10, 11, um ein Ausmaß, das dem
Ausmaß der
Hinterschneidung entspricht. Jedes Hinterschneidungsausmaß hat einen günstigen
Effekt auf die Betriebslebensdauer der Scherschneider, aber eine
Ausnehmung um zumindest 0,25 mm wird empfohlen, während zumindest 0,50
mm bevorzugt sind.
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Bei
den in den 1a und 1b, 3a und 3b und 4 gezeigten
Beispielen sind die äußersten
Axialschneider 11 PDC-Axialschneider, und
die anderen Axialschneider 10 sind Wolframcarbid-Axialschneider.
Somit sind in diesen Schneiderflächen
die äußersten
Axialschneider 11 härter und/oder
abnützungsfester
als die verbleibenden Axialschneider 10.
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Im
Betrieb wird die Schlagbohrkrone in ein Bohrsystem integriert, wobei
die Schlagbohrkrone von einem Bohrgestänge gehalten wird. Das Bohrsystem
weist ferner auf:
- – Antriebsmittel zum Drehen
der Bohrkrone in dem Bohrloch, um eine Kratzbewegung der Scherschneider
entlang des Bohrlochbodens zu bewirken; und gegebenenfalls
- – Axialantriebsmittel
zum Bewirken einer hin- und hergehenden Bewegung der Bohrkrone in
der Längsrichtung
im Bohrloch, um zumindest zu bewirken, daß die Axialschneider eine Schlagkraft auf
den Bohrlochboden ausüben,
wobei die ersten und zweiten Antriebsmittel gleichzeitig betätigt werden.
Die Axialantriebsmittel werden vorzugsweise durch einen Hammer,
insbesondere einen hin- und hergehenden Kolbenhammer, gebildet. Während eines
Bohrvorganges wird Bohrfluid durch das Bohrgestänge gepumpt, das in Fluidverbindung
mit den Durchgängen 8, 81, 82, 83 steht.
Geeignete Bohrfluide sind Schlamm, Wasser, Öl oder Schaum und können in
Abhängigkeit von
der Art der zu bohrenden Formation variieren.
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Wie
am besten aus 5 hervorgeht, sind die Axialschneider 10, 11 und
die Scherschneider 9 beide in Kontakt mit der Erdformation 13,
so daß die Schlagkraft über so viele
Schneider verteilt wird wie möglich.
Dadurch wird die Betriebslebensdauer der Schneider soweit wie möglich aufrechterhalten.
Um die Schlagbeanspruchungskonzentration, die auf die Scherschneider
wirkt, zu reduzieren, sind die Scherschneider mit einer vorgeschnittenen
Aufprallfläche, wie
vorstehend beschrieben, versehen. Diese vorgeschnittene Aufprallfläche, die
als Vorschneide-Abnützungsfläche verstanden
werden kann, ist günstig, weil
sie die Tendenz zu Torsionsvibrationen in dem Bohrsystem verringert.
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Als
Ergebnis der Axialschläge
zerbricht die Formation 13 unterhalb der Schneider. Wenn
die Bohrkrone rotiert, kratzen die Scherschneider 9 entlang
der Bodenoberfläche
und bauen Felsmehl und Späne
aus dem Schneidrückstand
und dem Bohrfluid auf. Das Felsmehl und die Späne werden vor den Scherschneidern 9 vorgeschoben,
wo ein Strömungskanal 7 vorhanden
ist, wobei Spülfluid
durch diesen Kanal in im wesentlichen radial nach außen gerichteter
Richtung strömt.
Dadurch wird der abgekratzte Schneidabfall zum Bohrlochringraum
gespült und
von der Bohrlochzone entfernt.
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Um
das Wegspülen
der Schneidrückstände durch
die Strömungskanäle weiter
zu unterstützen, kann
die Kratzfläche
jedes Scherschneiders eine Sekundärneigung relativ zur Radialrichtung
der Bohrkrone aufweisen, wobei die Sekundärneigung derart ist, daß die Kratzfläche die
Schneidspäne
von der Felsformation radial nach außen oder radial nach innen
schiebt.
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Typische
Betriebsbedingungen für
die vorstehend beschriebene Bohrkrone umfassen ein Gewicht auf die
Bohrkrone, das in der Größenordnung zwischen
3 und 6 metrischen Tonnen liegt. Das Ausmaß der Schlagenergie, die auf
die Bohrkrone pro Schlag ausgeübt
wird, kann im Bereich von zwischen 0,3 kJ bis 5 kJ liegen. Typischerweise
kann das Bohrsystem unter Anwendung zwischen 10 und 50 kW Schlagenergie
bei einer Schlagfrequenz zwischen 9 und 30 Hz betätigt werden.
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Die
vorstehend gezeigte und beschriebene Bohrkrone ist mit Scherschneidern
und Axialschneidern versehen. Da aber weder ihre Funktion noch die Funktion
der vorgeschnittenen flachen Aufprallfläche vom Vorhandensein von Axialschneidern
abhängt, haben
die Scherschneider eine vorgeschnittene flache Aufprallfläche und
können
auch in Bohrkronen angewendet werden, die keine Axialschneider aufweisen
und durch eine Drehbewegung mit oder ohne Schlagbewegung betätigt werden.
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Überdies
haben die Bohrkronen der vorstehend beschriebenen Beispiele 6 Zoll
oder 8 Zoll Außendurchmesser.
Es versteht sich, daß andere Durchmesser
in ähnlicher
Weise angewendet werden können.
Gleichermaßen
ist die Erfindung nicht auf die Anzahl der gezeigten Klingen beschränkt. Jede
Anzahl von Klingen kann vorgesehen werden.