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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bohrloch-Bohrmeißel zum
Bohren eines Bohrloches in einer Untergrundformation. Die Erfindung bezieht
sich insbesondere auf einen Bohrloch-Bohrmeißel, der zumindest eine Kegelrolle
aufweist, wobei der Meißel
einen Durchgang zur Bildung einer Fluidverbindung zwischen dem Inneren
eines daran befestigten Bohrstranges und dem Äußeren des Bohrloch-Bohrmeißels aufweist.
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Bohrloch-Bohrmeißel, die
mit einem solchen Durchgang versehen sind, sind besonders zum Durchführen von
Operationen in einem Bohrloch vor dem Bohrmeißel geeignet, kurz nachdem
der Bohrvorgang stillgesetzt worden ist, ohne die Notwendigkeit,
den Bohrmeißel
zur Oberfläche
zurückzuholen. Solche
Operationen können
beispielsweise einen Formationstest (Messungen) oder das Bohren
eines Pilotloches kleinerer Größe umfassen.
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Ein
Bohrloch-Bohrmeißel
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist in der WO 00/17488 A offenbart.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5 244 050 offenbart einen Bohrloch-Bohrmeißel mit
einem Meißelkörper, der
an seiner Stirnseite mit einer oder mehreren fest angeordneten Kegelrollen
versehen ist. Der Meißelkörper ist
an einem Bohrstrang befestigbar und im Inneren mit einem Durchgang
versehen, der eine Fluidverbindung zwischen dem Inneren des daran
befestigten Bohrstranges und dem Äußeren des Meißelkörpers herstellt.
Der Durchgang mündet
zum Äußeren des
Meißelkörpers über eine Öffnung in
der Stirnseite des Meißelkörpers, wobei
die Öffnung
in einem Bereich angeordnet ist, an dem keine Kegelrolle befestigt
ist. Der Meißelkörper weist
eine angelenkte Verschlußeinrichtung
zum selektiven Verschließen der Öffnung auf.
Wenn die Öffnung
offen ist, kann ein Werkzeug, wie ein Meßwerkzeug oder ein Pilotbohrstrang,
aus dem Inneren des Bohrstranges durch den Durchgang zum Bohrlochäußeren des
Bohrlochmeißels
geführt
werden. Bei konventionellen Kegelrollenmeißeln ohne Durchgang be decken
die Kegelrollen die gesamte Fläche
des Meißelkörpers, und
die Form und Relativanordnung der Kegelrollen und der Schneider
auf den Rollen sind für
eine optimale Bohrleistung ausgebildet. Ein bekannter Kegelrollenmeißel, der
im Stand der Technik stark verbreitet ist, ist der Dreikegelrollenmeißel, bei
welchem drei im wesentlichen gleiche Kegelrollen, die Zähne oder Schneider
tragen, auf der Meißelfläche symmetrisch angeordnet
sind. Die Größe und Geometrie
der Kegelrollen, die Anordnung der Zähne oder Schneider der Kegelrollen,
die präzise
Ausrichtung, die Lagerung und die verwendeten Materialien sind bei
den konventionellen Kegelrollenmeißeln je nach der bestimmten
Anwendung optimiert.
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Im
Gegensatz dazu wird im Vergleich zu den konventionellen Kegelrollenmeißeln zumindest
eine der Kegelrollen bei dem Bohrloch-Bohrmeißel gemäß dem USA-Patent weggelassen,
um ausreichenden Platz für
die Öffnung
vorzusehen. Dieser Bohrloch-Bohrmeißel hat
deshalb den Nachteil, daß zur Schaffung
des Durchganges die Bohrleistung im Vergleich zu jener eines konventionellen
Kegelrollenmeißels
verringert ist.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Bohrloch-Bohrmeißel zu schaffen,
der zumindest eine Kegelrolle als spanerzeugendes Element aufweist
und mit einem Durchgang versehen ist, der einen leichten Zugang
zu dem Bohrlochkopf des Bohrmeißels
während
des Normalbetriebes ermöglicht, so
daß die
Bohrleistung durch den für
die Öffnung des
Durchganges erforderlichen Raum nicht beeinträchtigt wird.
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Zu
diesem Zweck wird ein Bohrloch-Bohrmeißel geschaffen, der aufweist:
- – einen
Meißelkörper, der
an einem rohrförmigen Bohrstrang
befestigbar ist, wobei der Meißelkörper in
seinem Inneren mit einem Durchgang zusätzlich zu einer Düse versehen
ist, welcher Durchgang nach der Befestigung des Rohrstranges an
dem Meißelkörper eine
Fluidverbindung zwischen dem Inneren des Rohrstranges und dem Äußeren des
Meißelkörpers herstellt;
- – ein
Verschlußelement
zum selektiven Verschließen
des Durchganges; und
- – ein
oder mehrere spanerzeugende Elemente,
wobei die spanerzeugenden
Elemente eine oder mehrere Kegelrollen umfassen, wobei das Verschlußelement
an dem Meißelkörper lösbar befestigt
und aus einer Schließstellung,
in welcher das Verschlußelement
an dem Meißelkörper befestigt
ist, in eine Offenstellung nach außen bewegbar ist, in welcher
das Verschlußelement
von dem Meißelkörper gelöst ist,
wobei das Verschlußelement
zumindest eine der Kegelrollen umfaßt, und wobei der Durchgang
einen Abschnitt aufweist, der nicht koxial mit der zentralen Längsachse
ist.
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Der
Ausdruck spanerzeugendes Element wird in dieser Beschreibung und
in den Ansprüchen als
Bezugnahme auf jedes Element an einem Bohrmeißel verstanden, welches imstande
ist, Fels mechanisch zu zerkleinern, beispielsweise polykristalline
Diamantschneider oder Kegelrollen.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Überlegung, daß der Raum
der Öffnung
für den
Bohrvorgang verwendet werden kann, indem das Verschlußelement
mit zumindest einer Kegelrolle versehen wird, und durch Anordnung
des Verschlußelementes
derart, daß es
von dem Meißelkörper nach außen entfernt
werden kann, d. h. in Richtung des Bohrlochkopfes des Bohrmeißels, gegenüber der Seite
des Bohrstranges, die mit dem Bohrmeißel während des Normalbetriebes verbunden
ist. Diese Anordnung gestattet, daß die Kegelrolle auf dem Verschlußelement
so ausgebildet werden kann, daß sie optimal
mit den spanerzeugenden Elementen auf dem Meißelkörper zusammenwirkt, um eine
optimale Bohrleistung zu erzielen. Gleichzeitig gestattet sie das
leichte Entfernen des Verschlußelementes
aus der Verschlußposition,
um auf diese Weise über
den Durchgang unmittelbaren Zugang zu dem Bohrloch vor dem Bohrmeißel zu erhalten.
Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ist es beispielsweise möglich, einen
Bohrmeißel
mit einem Durchgang zu konstruieren, wobei der Meißel die
gleiche Gesamtgestalt hat, insbesondere die gleiche Anordnung von Kegelrollen
und Zähnen/Schneidern
auf den Kegelrollen, wie ein konventioneller Kegelrollen-Bohrmeißel, z.
B. ein Dreikegelrollenmeißel.
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Die
internationale Patentanmeldung mit der Publikationsnummer WO 00/17488
offenbart ein System zum Bohren und Messen eines Bohrloches. Das System
umfaßt
einen Bohrstrang mit einem Axialkanal, ein entfernbares Verschlußelement
am unteren Ende des Kanals und einen Meßwerkzeugstrang. Der Meßwerkzeugstrang
ist so angeordnet, daß er vom
Inneren des Bohrstranges mit dem Verschlußelement verbunden werden kann.
Wenn das Verschlußelement
entfernt wird, kann der Meßwerkzeugstrang
zum Äußeren des
Bohrstranges bewegt werden.
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Die
US-Patentschrift Nr. 3 117 636 offenbart einen Kegelrollen-Auskleidungsmeißel mit
einem entfernbaren Meißelmittelabschnitt,
der durch die Auskleidung zur Oberfläche zurückgezogen werden kann, damit
ein Kernformungs- oder konventioneller Bohrmeißel durch einen Axialdurchgang
in dem Auskleidungsmeißel
hindurchgeführt
und betätigt
werden kann.
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Die
US-Patentschrift Nr. 2 782 005 offenbart einen Dreikegelrollen-Kernformungsmeißel, bei
welchem jede Kegelrolle mit dem Meißelkörper durch erste und zweite
Verbindungsmittel verbunden ist, so daß jede Kegelrolle von der Bohrposition
in eine Freiposition bewegt werden kann. Die ersten Verbindungsmittel
schaffen eine fixe Verbindung der Kegelrolle in der Bohrposition
für den
normalen Bohrvorgang und weisen ein zerbrechliches Element auf,
das gebrochen werden kann, falls der Kegelrollenmeißel in dem
Bohrloch steckenbleibt. Die zweiten Verbindungsmittel sind flexibel,
damit, nachdem das zerbrechbare Element zerbrochen ist, eine begrenzte Bewegung
der Kegelrolle in die Freiposition und ein Zurückziehen des Kegelrollenmeißels aus
dem Bohrloch ermöglicht
wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die angeschlossenen Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
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1 schematisch
ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Bohrmeißels
gemäß der Erfindung;
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2 schematisch
eine Perspektivskizze des Bohrmeißels von 1,
bei welchem das Verschlußelement
entfernt ist;
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3 schematisch
ein Beispiel eines Verriegelungsmechanismus für das Verschlußelement;
und
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4 schematisch
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Bohrmeißels
gemäß der Erfindung.
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Es
wird auf 1 Bezug genommen, in welcher
schematisch ein Längsschnitt
eines Bohrmeißels 1 in
einenn Bohrloch 2 gezeigt ist. Der Drehbohrmeißel 1 ist
an einem Bohrstrang 3 über
ein Gewinde 5 am oberen Ende des Meißelkörpers 8 befestigt, und mit
drei spanerzeugenden Elementen in Form von Kegelrollen 11, 12, 13 am
gegenüberliegenden Ende
versehen, die allgemein wie in einem konventionellen Dreikegelrollenmeißel angeordnet
sind. Es sei bemerkt, daß die
Kegelrollen 11 und 12 perspektivisch gezeigt sind,
wogegen die Kegelrolle 13 im Querschnitt gezeigt ist, und
daß die
einzelnen Schneidzähne
oder Einsätze
der Kegelrollen nicht gezeigt sind.
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Der
Meißelkörper 8 hat
einen langgestreckten Meißelschaft 15.
Das Innere 17 des Meißelkörpers 8 (Meißelschaft 15)
bildet einen Durchgang 18, der eine Fluidverbindung zwischen
dem Inneren 19 des Bohrstranges 3 und dem Äußeren 20 des
Bohrstranges 1 herstellt, wie dies detaillierter nachfolgend beschrieben
wird.
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Der
Bohrstrang 1 ist ferner mit einem entfernbaren Verschlußelement 25 versehen,
das in der Schließstellung
bezüglich
des Durchganges in 1 dargestellt ist. Das Verschlußsystem
bei diesem Ausführungsbeispiel
umfaßt
eine Kegelrolle 13, einen Kegelrollenfuß 27 und einen langgestreckten
Kegelrollenschaft mit Innenausnehmungen, im allgemeinen mit dem
Bezugzeichen 28 bezeichnet. Der Kegelrollenfuß 27 wirkt
als Trägerelement
für die
Kegelrolle 13 und umfaßt
die notwendigen Lager- und Schmiermittel (nicht gezeigt). Der langgestreckte
Kegelrollenschaft 28, der an der Basis 29 des
Kegelrollenfußes 27 befestigt
ist, hat im wesentlichen zylindrische Gestalt und erstreckt sich
in eine Bohrung 30 des Meißelkörpers 8 mit engem
Spiel. Die Bohrung 30 bildet einen stromabwärtigen Teil
des Durchganges 18. Die Bohrung 30 ist parallel
und nicht koaxial mit der zentralen Längsachse 31 des Bohrmeißels angeordnet,
um welche der Meißel
während
des Bohrens rotiert, wobei eine Öffnung
in dem Meißelkörper ausgebildet
ist, im wesentlichen hinter der Kegelrolle 13. Der Kegelrollenschaft 28 und
damit das Verschlußelement 25 sind
lösbar
mit dem Meißelkörper 8 über einen
Verriegelungsmechanismus in der Bohrung 30 verbunden, wie
dies detaillierter unter Bezugnahme auf 3 beschrieben
wird.
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Die
Kegelrollen 11 und 12 sind an dem Meißelkörper 8 über fixe
Trägerelemente
in Form von Kegelrollenfüßen 32 und 33 befestigt.
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Es
ist ferner ein Hilfswerkzeug 40 vorgesehen, das sich vom
Inneren 19 des Bohrstranges 3 in den Durchgang 18 erstreckt.
Das Hilfswerkzeug hat drei Längsabschnitte 41, 42, 43,
die über
Gelenke 45, 46 miteinander gelenkig verbunden
sind. Im Inneren 17 des Meißelschaftes 15 ist
ein Führungsmittel
in Form eines Ablenkers 48 vorgesehen, welches dazu dient,
als Hilfswerkzeug 40 durch den Durchgang 18 zu
führen,
so daß es
in die versetzte Achsenbohrung 30 eintreten kann.
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Das
Hilfswerkzeug 40 ist an seinem unteren Ende mit einem Verbindungsmittel 50 zur
Verbindung mit dem oberen Ende 52 des langgestreckten Kegelrollenschaftes 28 versehen.
Dies wird detaillierter unter Bezugnahme auf 3 erläutert. Außerdem kann das
Hilfswerkzeug 40 einen Meßabschnitt 55 aufweisen.
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Der
Bohrmeißel 1 kann
ferner mit Düsen
versehen sein, beispielsweise Düsen 66 in
der Basis 29 des Kegelrollenfußes 27. Durch die
Düsen kann
ein Strahl eines Bohrfluids aus der Innenseite des Bohrstranges
erzeugt werden, um Schneidspäne
wegzuspülen,
die von den schneiderzeugenden Elementen während des Bohrvorganges erzeugt
worden sind. Es versteht sich, daß sogar in der Schließstellung des
Verschlußelementes
eine Fluidverbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des
Meißels durch
die Düse
möglich
ist, daß aber
die Düse
kein Durchgang ist. Vorzugsweise beträgt die kleinste Querschnittsfläche entlang
des Durchganges zumindest 5 cm2, noch bevorzugter
ist der Durchgang so ausgebildet, daß er einem zylindrischen Körper. von etwa
2,5 cm (1 Zoll) Durchmesser den Durchtritt durch den Durchgang gestattet.
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Unter
Bezugnahme auf 2, die eine Perspektivansicht
des unteren Endes des Bohrmeißels 1 zeigt,
ist das Verschlußelement 25 entfernt.
Die gleichen Bezugszeichen wie in 1 werden
verwendet, um die gleichen Gegenstände zu bezeichnen.
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Wenn
das Verschlußelement 25 aus
seiner Schließstellung
in dem Meißelkörper 8 entfernt
ist, mündet
die Bohrung 30 in den Raum 20 außerhalb des
Bohrmeißels über die Öffnung 60,
wodurch ein Zutritt zum Äußeren des
Bohrstranges vom Inneren des Bohrstranges erzeugt wird. Wie aus 1 ersichtlich
ist, ist die Öffnung 60 über den
Durchgang 18 in Fluidverbindung mit dem Inneren 19 des
Bohrstranges 3.
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Der
Meißelkörper 8 hat
eine Ausnehmung 62 um die Öffnung 60 herum. Die
Ausnehmung 62 hat im wesentlichen die Gestalt eines Scheibensektors mit
Kontaktflächen 63, 64, 65.
Die Basis 29 des Kegelrollenfußes 27 (in 2 nicht
gezeigt) hat die Gestalt eines Scheibensektors mit Kontaktflächen, die mit
den Oberflächen 63, 64 und 65 zusammenwirken.
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Der
in den 1 und 2 gezeigte Bohrmeißel kann
beispielsweise hergestellt werden, indem ein konventioneller Dreikegelrollen-Bohrmeißel modifiziert
wird. Beispielsweise ist es bei Verwendung eines 21,6 cm (8,5'') Dreikegelrollenmeißels möglich, eine Bohrung 30 mit
einem Innendurchmesser von 6,3 cm (2,5'')
in dem Meißelkörper auszubilden,
durch welche ein Hilfswerkzeug mit einem Maximaldurchmesser von
5,7 cm (2,25'') hindurchgehen kann.
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Es
wird nun auf 3 Bezug genommen, um den Verriegelungsmechanismus
des Verschlußelementes 25 zu
erörtern.
Gleiche Bezugszeichen werden verwendet, um die gleichen Teile wie
in den 1 und 2 zu bezeichnen.
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3 zeigt
jenen Teil des Bohrmeißels 1,
in welchem die Bohrung 30 angeordnet ist. Das Verschlußelement 25 ist
in seiner Schließstellung
gezeigt, in welcher es mit dem Meißelkörper 8 verbunden ist,
um den Durchgang 18 zu verschließen. Der langgestreckte Kegelrollenschaft 28 des
Verschlußelementes 25 weist
eine im wesentlichen zylindrische äußere Hülse 70 auf, die sich
mit engem Spiel entlang der Bohrung 30 erstreckt. Ein Dichtungsring 72 ist
in der Nut um den Umfang der äußeren Hülse 70 angeordnet,
um eine Fluidverbindung entlang der Außenfläche des Kegelrollenschaftes 28 zu
verhindern. Mit dem unteren Ende der Hülse 70 ist der Kegelrollenfuß 27 verbunden,
welcher die Kegelrolle 13 trägt. Der Kegelrollenschaft 28 weist
ferner eine innere Hülse 75 auf,
die gleitverschieblich in die äußere Hülse 70 paßt. Die
innere Hülse 75 ist
mit ihrem oberen Ende 76 gegen eine Innenschulter 78 vorgespannt,
die durch einen inneren Rand 79 nahe dem oberen Ende der
Hülse 70 geformt
ist. Die Vorspannkraft wird von einer teilweise zusammengedrückten Wendelfeder 80 erzeugt,
welche die innere Hülse 75 von
der Basis 29 des Kegelrollenfußes 27 wegdrückt. An
ihrem unteren Ende 81 ist die Innenhülse 75 mit einer ringförmigen Ausnehmung 82 versehen,
die so ausgebildet ist, daß sie
den oberen Teil der Feder 80 umfaßt.
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Die
Wand 83 der äußeren Hülse 70 ist
mit Ausnehmungen 84 versehen, in denen Verriegelungskugeln 85 angeordnet
sind. Eine Verriegelungskugel 85 hat größeren Durchmesser als die Dicke
der Wand 83, und die Ausnehmung 84 ist so vorgesehen, daß sie die
Kugel 85 lose hält,
so daß sie
sich in einem begrenzten Ausmaß radial
in die Hülse 70 hinein und
aus dieser heraus be wegen kann. Zwei Verriegelungskugeln 85 sind
in der Zeichnung gezeigt, es ist aber klar, daß mehr Verriegelungskugeln
angewendet werden können.
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In
der Schließstellung,
die in 3 gezeigt ist, sind die Verriegelungskugeln 85 durch
die Innenhülse 75 radial
nach außen
gedrückt
und fluchten mit der ringförmigen
Ausnehmung 86, die in dem Meißelkörper 8 um die Bohrung 30 herum
angeordnet ist. Auf diese Weise ist das Verschlußelement 25 in dem Bohrstrang 1 verriegelt.
Die innere Hülse 75 ist
ferner mit einer ringförmigen
Ausnehmung 87 versehen, die in der Schließstellung
in Längsrichtung
bezüglich
der Ausnehmung 86 in Richtung des Bohrstranges 3 versetzt
ist.
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Der
Innenrand 79 ist so angeordnet, daß er mit den Verbindungsmitteln 50 am
unteren Ende des Hilfswerkzeuges 40 zusammenwirkt. Die
Verbindungsmittel 50 sind mit einer Anzahl von Füßen 90 versehen,
die sich in der Längsrichtung
vom Umfang des Hilfswerkzeuges 40 nach unten erstrecken.
Der Klarheit halber sind nur zwei Füße gezeigt, es versteht sich
aber, daß mehr
als zwei Füße vorgesehen sein
können.
Jeder Fuß 90 ist
an seinem unteren Ende mit einem Ansatz 91 versehen, derart,
daß der von
dem Ansatz 91 definierte Außendurchmesser in der Position 92 den
Außendurchmesser überschreitet,
der von den Füßen 90 in
der Position 94 definiert wird, und auch den Innendurchmesser
des Randes 79. Ferner ist der Innendurchmesser des Randes 79 vorzugsweise
größer oder
etwa gleich dem Außendurchmesser,
der von den Füßen 90 in
der Position 94 definiert wird, und der Innendurchmesser
der äußeren Hülse 70 ist
kleiner oder etwa gleich dem Außendurchmesser,
der durch die Ansätze 91 in
der Position 92 definiert wird. Außerdem sind die Füße 90 so
angeordnet, daß sie
elastisch nach innen verformbar sind, wie dies durch die Pfeile
angedeutet ist. Die äußeren unteren
Kan ten 96 der Ansätze 91 und
der obere innere Umfang 97 des Randes 79 sind
abgeschrägt.
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Der
Normalbetrieb des Bohrmeißels 1 gemäß den 1–3 wird
nun erörtert.
Für den Bohrvorgang
befindet sich das Verschlußelement 25 in
seiner Schließstellung,
d. h. voll eingesetzt und in dem Meißelkörper 8 verriegelt.
Die Gesamtgestalt des Bohrmeißels 1 ist
deshalb jene eines konventionellen Dreikegelrollenmeißels. Die
zusammenwirkenden Formen der Basis 29 und der Ausnehmung 62 gestatten
eine volle Übertragung
des Bohrdrehmomentes von dem Bohrstrang 3 über den
Meißelkörper 8 auf
das Verschlußelement 25,
ohne eine Relativbewegung des Verschlußelementes gegen den Meißelkörper zu
erzeugen. Die Bohrleistung des Bohrmeißels 1 ist deshalb
im Vergleich zu konventionellen Bohrmeißeln nicht kompromittiert.
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Wenn
es erwünscht
ist, das Verschlußelement 25 aus
der Schließstellung
zu entfernen, wird der Bohrvorgang stillgesetzt. Sodann wird der
Bohrstrang 3 mit dem daran befestigten Bohrmeißel 1 ausreichend
weit vom Boden des Bohrloches 2 abgezogen, damit genügend Raum
in dem Bohrloch vor dem Bohrmeißel
vorhanden ist. Das Hilfswerkzeug 40 wird aus einer Position
innerhalb des Bohrstranges 3 abgesenkt, um in den Meißelkörper 8 einzutreten.
In dem Meißelschaft 15 wird
der vorderste Längsabschnitt 43 durch
den Ablenker 48 in Richtung der versetzten Bohrung 30 abgelenkt
und tritt in die Bohrung 30 bei weiterem Absenken ein.
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Bei
fortgesetztem Absenken greifen die Verbindungsmittel 50 in
das obere Ende 52 des Verschlußelementes 25 ein.
Die Ansätze 91 gleiten
in den oberen Rand 79 der Außenhülse 70. Die Füße 90 werden
nach innen verformt, so daß die
Ansätze vollständig in
den oberen Rand 79 gleiten können, bis sie an dem oberen
Ende 76 der Innenhülse 75 angreifen.
Durch weiteres Nachunten drücken
wird die Innenhülse 75 dazu
gezwungen, in die Außenhülse 70 zu
gleiten, wodurch die Feder 80 weiter zusammengedrückt wird.
Wenn der Raum zwischen dem oberen Ende 76 der Innenhülse 75 und
der Schulter 78 groß genug
ist, um die Ansätze 91 durchzulassen, schnappen
die Füße 90 nach
außen,
wodurch sie das Hilfswerkzeug an dem Verschlußelement verriegeln.
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An
etwa der gleichen Relativposition zwischen der Innenhülse und
der Außenhülse, wo
die Füße nach
außen
schnappen, fluchten die Ausnehmungen 87 mit den Kugeln 85,
wodurch das Verschlußelement 25 von
dem Meißelkörper 8 entriegelt wird.
Wenn das Verschlußelement 25 von
dem Meißelkörper 8 gelöst ist und
sich über
einige Entfernung in Richtung nach außen bewegt hat, ist es in der
Offenstellung, in welcher es den Durchgang des Hilfswerkzeuges 40 durch
den Durchgang 18 gestattet. Bei weiterem Nachuntendrücken des
Hilfswerkzeuges 40 wird das Verschlußelement 25 als Ganzes aus
der Bohrung 30 durch die Öffnung 60 gedrückt.
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Da
die Bohrung 30 parallel zur Achse 31 des Bohrmeißels 1 verläuft, bleibt
das Verschlußelement 25 von
der Bohrlochwand frei, wenn es sich in Längsrichtung von dem Meißelkörper 8 nach
außen
in den Raum 20 vor dem Bohrmeißel bewegt. Es versteht sich,
daß die
Bohrung 30 auch so angeordnet werden kann, daß ein kleiner
Winkel mit der Achse 31 möglich ist, so daß sich das
Verschlußelement
geringfügig
von der Bohrlochwand weg bewegt, wenn es aus der Bohrung 30 nach
außen
gleitet.
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Das
Werkzeug kann beispielsweise weit genug abgesenkt werden, damit
der Meßabschnitt 55 in den
Raum 20 außerhalb
des Bohrmeißels
eintritt, so daß Messungen
in dem offenen Loch durchgeführt werden
können.
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Wenn
dies erwünscht
ist, kann das Verschlußelement 25 in
die Schließstellung
durch Zurückziehen
des Hilfswerkzeuges 40 zurückgebracht werden, bis die
Verriegelungskugeln 85 des Verschlußelementes wieder in die ringförmige Ausnehmung 86 des
Meißelkörpers 8 einrasten,
wonach das Hilfswerkzeug von dem Verschlußelement gelöst werden kann.
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Es
wird nun auf 4 Bezug genommen, die schematisch
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Bohrmeißels 100 gemäß der Erfindung
zeigt.
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Der
Bohrmeißel 100 basiert
auf einem Kernformungsmeißel,
der bei diesem Ausführungsbeispiel
spanerzeugende Elemente in Form von Kegelrollen 111, 112, 113, 114 hat,
die um den Umfang des Meißels
herum angeordnet sind, und wobei ein kreisförmiges koaxialer Raum vorgesehen
ist, um den aus der Formation unter der Wirkung der Kegelrollen
herausgebohrten Kern aufzunehmen. Die Kegelrollen sind um den Umfang
des Meißelkörpers 118 herum fix
befestigt. Der koaxiale Raum hat die Form einer langgestreckten
Durchgangsbohrung (in der Perspektive der Zeichnung durch die strichlierten
Linien 119 angedeutet) des Meißelkörpers 118 und verläuft vom
oberen Ende 120 des Meißelkörpers zu einer Öffnung 122 am
unteren Ende. An dem oberen Ende 120 ist ein Bohrstrang 3 befestigt,
und die Durchgangsbohrung ist mit dem Inneren des Bohrstranges 3 in
Fluidverbindung, wodurch ein Durchgang zwischen dem Inneren des
Bohrstranges 3 und dem Äußeren 20 des
Meißelkörpers 118 hergestellt
wird.
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Gemäß der Erfindung
ist ferner ein Verschlußelement 125 für den Durchgang
vorgesehen. Das Verschlußelement 125 umfaßt eine
Kegelrolle 128, die auf einem Kegelrollenfuß 130 montiert
ist, und einen zylindrischen Kegelrollenschaft 132, der
mit der Basis 133 des Kegelrollenfußes 130 verbunden
ist. Das Verschlußelement 125 ist
in einer Offenstellung gelöst
vom Meißelkörper 118 gezeigt.
Der Kegelrollenschaft 132 kann in die Durchgangsbohrung
des Meißelkörpers 118 gleiten,
derart, daß die
Kegelrolle 128 eine Position zwischen den anderen Kegelrollen einnimmt,
die als Schließstellung
des Verschlußelementes
bezüglich
des Durchganges bezeichnet wird. Ein Dichtungsring 134 ist
um den Kegelrollenschaft 132 herum angeordnet.
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Ein
Verriegelungsmechanismus ähnlich
dem unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen, ist an dem
Kegelrollenschaft 132 und in der Durchgangsbohrung vorgesehen,
damit eine Verriegelung des Kegelrollenschaftes (und damit des Verschlußelementes)
an dem Meißelkörper 118 erfolgen
kann. Die Verriegelungskugeln des Verriegelungsmechanismus in dem
Kegelrollenschaft 132 sind in der Zeichnung durch das Bezugszeichen 135 angedeutet.
Außerdem
hat die Basis 133 und der Meißelkörper 118 um die Öffnung 122 herum
zusammenwirkende Kontaktflächen
von nicht-kreisförmigen
(z. B. ovalem) Querschnitt, um eine volle Übertragung des Meißelmomentes
auf die Kegelrolle 128 zu ermöglichen, wenn sich das Verschlußelement
in der Schließstellung
befindet.
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Um
das Verschlußelement
aus der Schließstellung
freizugeben und es in eine ausgefahrene Position gemäß 4 zu
bewegen, kann ein Hilfswerkzeug (nicht gezeigt) verwendet werden,
das vom Inneren des Bohrstranges her arbeitet. Da das Verschlußelement
bei diesem Beispiel koaxial mit dem Bohrmeißel angeordnet ist, besteht
keine Notwendigkeit für
ein gelenkiges Hilfswerkzeug oder für einen Ablenker in dem Meißelkörper 118.
Das untere Endes Hilfswerkzeuges und das obere Ende des Kegelrollenschaftes 132 sind
zweckmäßig mit
zusammenwirkenden Verbindungsmitteln ausgestattet.
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Der
Normalbetrieb des Bohrmeißels 100 ist ähnlich jenem,
der unter Bezugnahme auf die 1–3 diskutiert
worden ist. Wenn das Verschlußelement
in der Schließstellung
verriegelt ist, hat der Bohrmeißel
die Gestalt eines Kegelrollenmeißels mit fünf Kegelrollen und kann dazu
verwendet werden, ein Bohrlochintervall zu bohren. Wenn der Bohrvorgang
stillgesetzt wird, kann das Verschlußelement von der Schließstellung
entfernt werden, indem das Hilfswerkzeug an dem Kegelrollenschaft 132 befestigt,
der Kegelrollenschaft von dem Meißelkörper 118 entriegelt
und das Verschlußelement nach
außen
gedrückt
wird.
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Bei
einer besonderen Anwendung der Kegelrolle 128 kann diese
dazu verwendet werden, ein Pilotbohrloch zu bohren, um ein Bohrpilotloch
kleineren Durchmessers am Boden des Bohrloches 2 zu erzeugen,
Zu diesem Zweck funktioniert das Hilfswerkzeug als ein Sekundärbohrstrang.
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Es
versteht sich, daß statt
der vier Kegelrollen 111, 112, 113, 114 andere
spanerzeugende Elemente an dem Meißelkörper verwendet werden können, beispielsweise
polykristalline Diamantkompaktschneider (PDC). Ein konventioneller
PDC Kernformungsmeißel
könnte
deshalb in einen Meißelkörper zum
Bohren gemäß der Erfindung
modifiziert werden.
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Ein
Bohrmeißel
gemäß der Erfindung
kann auch auf einem anderen konventionellen Meißel beruhen, wie einem Räummeißel oder
einem bizentrischen Meißel.
Beispielsweise kann in einem zweistufigen Räummeißel, der einen Pilotabschnitt
und einen Räumabschnitt
umfaßt,
der Pilotabschnitt durch ein entfernbares Verschlußelement ähnlich jenem
ersetzt werden, das unter Bezugnahme auf das Bezugszeichen 125 in 4 erörtert worden
ist.