DE69311390T2

DE69311390T2 - Bohrmeissel mit positiv- und negativgeneigten Schneiden

Info

Publication number: DE69311390T2
Application number: DE69311390T
Authority: DE
Inventors: Gordon A Tibbitts
Original assignee: Baker Hughes Inc
Current assignee: Baker Hughes Holdings LLC
Priority date: 1992-02-18
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2013-02-05
Also published as: DE69311390D1; EP0556648B1; US5377773A; AU3288393A; US5314033A; EP0556648A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Bohrmeißel und Bohrmeißel-Schneidanordnungen zur Verwendung in plastischen Formationen und insbesondere auf einen Meißel, der zusammenwirkende Kombinationen von Schneidgliedern mit positivem und negativem Spanwinkel aufweist.
Konventionelle Drehbohrmeißel verwenden typischerweise gehärtete Schneidglieder aus Materialien wie beispielsweise polykristallinen Diamant-Kompakt-Strukturen (PDC), Bornitrid oder Wolframcarbid und sind auf der Meißeloberfläche angeordnet, um Scherkräfte in der zu schneidenden Formation zu erzeugen. Normalerweise sind diese Schneidglieder auf der Oberfläche des Bohrmeißels gemäß dem Formationsmaterial, für das sie zum Schneiden vorgesehen sind, in entsprechenden Winkelstellungen positioniert.
Zum Beispiel haben Schneidglieder mit positivem oder vorderem Spanwinkel einen Neigungswinkel in Richtung der Meißeldrehung von größer als 90º. In anderen Worten, Schneidglieder mit positivem Spanwinkel neigen sich nach vorn oder in Richtung der Meißeldrehung, und der zwischen der Schneidgliedoberfläche und der Formation davor eingeschlossene Winkel ist größer als 90º. Diese Schneidglieder mit positivem Spanwinkel tendieren zum "Eingraben" im Formationsmaterial, da sie keine zusätzlichen Druckbelastungen in die Formation einbringen, welche ihr eine höhere wirksame Festigkeit verleihen würden. Die Drehung und das Gewicht auf den Bohrmeißel begünstigen ein komplettes Einschneiden dieser Schneidglieder mit positivem Spanwinkel über ihre komplette Länge in die Formation, was das Risiko des Festfressens des Meißels bewirken könnte. Jedoch kann die Härte der Formation ein völliges Eindringen des Schneidglieds mit positivem Spanwinkel verhindern. Somit treten in relativ hartem Material Schneidglieder mit positivem Spanwinkel typisch nicht bis zu ihrer völligen Tiefe in die Formation ein, obwohl die Möglichkeit des Festfressens des Bohrmeißels dennoch berücksichtigt werden muß.
Auf der anderen Seite resultiert ein Bohrmeißel mit Schneidgliedern mit positivem Spanwinkel, der bei Formationen mit größerer Plastizität eingesetzt wird, wahrscheinlich in einem völligen Eintritt der Schneidglieder mit positivem Spanwinkel und entsprechend in einem hohen Drehmoment, welches den Meißel festklemmt. Daher verwenden vorwiegend für Formationen mit höherer Plastizität vorgesehene Bohrmeißel typisch Schneidglieder mit negativem Spanwinkel.
Die Oberfläche eines Schneidglieds mit negativem oder hinterem Spanwinkel hat einen Neigungswinkel oder eingeschlossenen Winkel relativ zur Formation, der kleiner als 90º oder umgekehrt zu dem eines Schneidglieds mit positivem Spanwinkel ist. Im Gebrauch hat das Schneidglied mit negativem Spanwinkel die Tendenz, entlang der Oberfläche der Formation zu "reiten", wodurch es eine höhere wirksame Festigkeit und mehr "Plastizität" erhält, dem Eintritt in die Formation Widerstand geleistet und ein nur flacher Schnitt als Ergebnis des Gewichts auf den Meißel erzeugt wird. Man kann sehen, daß, während Schneidglieder mit negativem Spanwinkel dem Festfressen des Meißels in plastischen Formationen aufgrund niedrigerer Aggressivität erfolgreich widerstehen, die lineare Schneidgeschwindigkeit eines Meißels mit Schneidgliedern mit negativem Spanwinkel typisch erheblich niedriger ist als die lineare Schneidgeschwindigkeit eines Meißels mit Schneidgliedern mit positivem Spanwinkel.
Aus dem US-Patent 4,554,986 ist es bekannt, Schneidglieder mit positivem Spanwinkel zu verwenden, die auf einem radial ausgerichteten Grat einer Meißelfläche angeordnet sind, hinter und getrennt von einem vorderen radial ausgerichteten Grat, wobei der letztere Grat ohne Schneidglieder ausgerüstet ist, jedoch mit eingebetteten Verschleißelementen. Der vordere Grat begrenzt die Eindringtiefe der Schneidgliedern mit positivem Spanwinkel auf der vorderen Kante.
Weiterhin ist es aus dem US-Patent 4,981,184 bekannt, auf einem Grat montierte Schneidgliedern mit positivem Spanwinkel zu verwenden, die auf einer Meißelfläche hinter auf einem Grat montierten, domförmigen "Schneidgliedeinsätzen" angeordnet sind, welche die zu bohrende Formation bis zu ihrer Elastizitätsgrenze in beabsichtigter Weise verformen und verspannen, woraufhin dann die Schneidglieder mit positivem Spanwinkel die verformte Formation einschneiden. Jedem Schneidglied mit positivem Spanwinkel geht ein domförmiger Schneidgliedeinsatz voraus.
Das Verfahren der Begrenzung des Schneidglied-Eindringens, wie im US-Patent 4,554,986 beschrieben, macht keinen Nutzen aus den Schneideigenschaften von Schneidgliedern mit positivem Spanwinkel. Das US-Patent 4,981,184 andererseits versucht die Anwendung eines "Doppelklingen"-Verfahrens, ähnlich zu Rasierklingen, und ist in der Theorie bewundernswert. Variationen bei den Formationseigenschaften, Drücken, Bohrflüssigkeitsgewichten und -zusammensetzungen während des tatsächlichen Bohrens tragen alle dazu bei, die Realisierung eines in der beschriebenen Weise arbeitenden Bohrmeißels auszuschließen.
Aus der WO,A,90/12192 ist ein Drehbohrmeißel mit einem Meißelkörper mit einer Außenfläche und einer Vielzahl von im wesentlichen ebenen, auf der besagten Fläche angeordneten Schneidflächen bekannt, die im wesentlichen in Richtung der Meißeldrehung zeigen. Wenigstens eine der besagten Vielzahl von Schneidflächen ist unter einem effektiven negativen Spanwinkel relativ zur Richtung der Meißeldrehung und wenigstens eine weitere der besagten Vielzahl von Schneidflächen ist unter einem effektiven positiven Spanwinkel relativ zur Richtung der Meißeldrehung ausgerichtet. Der bekannte Meißel hat lediglich eine Reihe von auf dem gleichen Radius liegenden Schneidgliedern, welche gleiche oder unterschiedliche seitliche und hintere Spanwinkel aufweisen. Die Schneidglieder wirken nicht miteinander, sondern mit einer Nut in der Formation zusammen. Weiterhin sind die Schneidflächen der Schneidglieder nicht in ihrer Zusammenwirkung gepaart oder jeweils benachbart zueinander.
Im Gegensatz zum Stand der Technik schafft die vorliegende Erfindung einen neuen Bohrmeißel, wie in Anspruch 1 definiert, der Kombinationen von Schneidgliedern mit positiven und negativen Spanwinkeln verwendet, wobei die unterschiedlichen Schneidgliedtypen zusammenwirkend angeordnet sind, um das Formationsschneiden zu verbessern und das "Eingraben" und Festfressen des Meißels unter einer Vielzahl von diversen reellen Bohrbedingungen auf der Welt zu vermeiden.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Bohrmeißel zum drehenden Schneiden eines Bohrlochs ausgeführt. Der Bohrmeißel weist einen Meißelkörper mit einer äußeren, für einen wesentlichen Kontakt mit der Formation am Boden des Bohrlochs ausgelegten Fläche auf. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine erste Vielzahl von Schneidgliedern über der Fläche des Meißels verteilt. Jedes dieser Schneidglieder folgt während des Schneidens des Formationsbohrlochs einem vorgegebenen wendelförmigen Weg in die Formation. Jedes der Schneidglieder weist eine Schneidfläche auf, die unter einem Winkel von größer als 90º, d.h. effektiver "positiver Spanwinkel", relativ zum vorgegebenen wendelförmigen Weg auf. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist weiterhin eine zweite Vielzahl von Schneidgliedern über die Fläche des Meißels verteilt. Jedes dieser Schneidglieder folgt während des Schneidens des Formationsbohrlochs wiederum einem vorgegebenen wendelförmigen Weg in die Formation. Jedes der Schneidglieder weist eine Schneidfläche auf, die unter einem Winkel von kleiner als 90º, d.h. effektiver "negativer Spanwinkel", relativ zum vorgegebenen wendelförmigen Weg auf. Gemäß der Erfindung ist jedes der ersten Vielzahl von Schneidgliedern wenigstens einem der zweiten Vielzahl von Schneidgliedern zusammenwirkend zugeordnet. Dies kann sowohl zum Begrenzen der Schneidtiefe der ersten Vielzahl von Schneidgliedern als auch zum Verbessern des Zusammenwirkens beim Schneiden durch beide Sätze von Schneidgliedern dienen. Es ist zu beachten, daß ein Schneidglied mit positivem Spanwinkel dem zusammenwirkenden Schneidglied mit negativem Spanwinkel in Richtung der Meißeldrehung vorausgehen oder ihm folgen oder radial benachbart dazu angeordnet sein kann.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Meißel Schneidglieder auf, welche mit ersten und zweiten Schneidflächen versehen sind, die unter verschiedenen zusammenwirkenden Spanwinkeln angeordnet sind. Beispielsweise kann die erste Schneidfläche unter einem positiven Spanwinkel Schneidfläche unter einem negativen Spanwinkel zum vorgegebenen wendelförmigen Schneidweg angeordnet sein. Zusätzlich kann eine dieser Schneidflächen, wie beispielsweise die Fläche mit negativem Spanwinkel, unter einem Winkel, der gewöhnlich als Grad des "seitlichen Spanwinkels" bezeichnet wird, relativ zur Fläche der anderen Schneidfläche angeordnet sein, oder eine oder beide Flächen können unter einem seitlichen Spanwinkel relativ zum Radius des Meißels angeordnet sein.
Weiterhin können Meißel gemäß der vorliegenden Erfindung Schneidflächen mit unterschiedlichen Graden eines ähnlichen Spanwinkels aufweisen (d.h. beispielsweise unterschiedliche Grade von positiven Spanwinkeln) und zur Funktion als Einheit zusammenwirkend gepaart sein. Beispielsweise können derartige Schneidflächen in solche Nähe und solcher Beziehung (wie z.B. seitlicher Spanwinkel einer oder mehrerer Schneidflächen) positioniert sein, daß der von einer Schneidfläche bearbeitete Teil einer Formation auf die andere Schneidfläche trifft.
Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Bohrmeißels mit einem wendelförmigen Schneidweg eines ausgewählten, in Relation dazu dargestellten Schneidglieds.
Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht eines Paars von auf einer Oberfläche des Meißelkörpers angebrachten Schneidgliedern mit positivem und negativem Spanwinkel.
Fig. 3A-B sind Draufsichten auf Paare von Schneidgliedern mit positivem und negativem Spanwinkel, die zum Schneiden von plastischem Formationsmaterial zusammenwirkend angeordnet sind. Das Paar in Fig. 3A liegt auf parallelen Achsen, während das Paar in Fig. 3B auf konvergierenden Achsen liegt (wobei ein Schneidglied einen negativen Spanwinkel relativ zur Vorschubrichtung aufweist).
Fig. 4A-B zeigen eine Ausführungsform mit einem Kombinationsschneidglied mit Schneidflächen mit sowohl positivem als auch negativem Spanwinkel, in Fig. 4A in einer Draufsicht und in Fig. 4B in einer Seitenansicht gezeigt.
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Kombinationsschneidglieds mit Schneidgliedteilen mit sowohl positivem als auch negativem Spanwinkel.
Fig. 6A-C zeigen eine alternative Ausführungsform eines Kombinationsschneidglieds gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Schneidglied ist in Fig. 6A in einer Unteransicht, in Fig. 6B in einer Seitenansicht und in Fig. 6C in einer Rückansicht gezeigt.
Fig. 7A-B zeigen ein Kombinationsschneidglied, das ähnlich zu dem Schneidglied in Fig. 6 ist, in Fig. 7A in einer Seitenansicht und in Fig. 7B in einer Rückansicht gezeigt.
Fig. 8A-B zeigen ein Kombinationsschneidglied, das ähnlich zu dem Schneidglied in Fig. 6 ist, in Fig. 8A in einer Seitenansicht und in Fig. 8B in einer Rückansicht gezeigt.
Fig. 9A-B zeigen eine weitere alternative Ausführungsform eines Kombinationsschneidglieds gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 9A zeigt das Schneidglied in einer Unteransicht (nach oben gesehen) und Fig. 9B in einer Seitenansicht.
Fig. 10A-B zeigen ein Kombinationsschneidglied, das ähnlich zu dem Schneidglied in Fig. 9 ist, in Fig. 10A in einer Seitenansicht und in Fig. 10B in einer Rückansicht gezeigt.
Fig. 11A-B zeigen ein Kombinationsschneidglied, das ähnlich zu dem Schneidglied in Fig. 9 ist, in einer Seitenansicht gezeigt.
Fig. 12A-B zeigen eine weitere Ausführungsform eines Kombinationsschneidglieds gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein beispielhaftes Kombinationsschneidglied ist in Fig. 12A in einer Unteransicht und in Fig. 12B in einer Seitenansicht gezeigt.
Fig. 13 zeigt ein Kombinationsschneidglied, das ähnlich zu dem Schneidglied in Fig. 12 ist, in einer Seitenansicht gezeigt.
Fig. 14 zeigt ein Kombinationsschneidglied, das ähnlich zu dem Schneidglied in Fig. 12 ist, in einer Seitenansicht gezeigt.
Fig. 15, 15A und 15B zeigen jeweils eine Unteransicht eines mit Klingen versehenen Bohrmeißels mit Schneidgliedern gemäß der vorliegenden Erfindung, eine geschnittene Seitenansicht einer Klinge davon an einer Stelle eines Schneidglieds mit positivem Spanwinkel und eine geschnittene Seitenansicht einer Klinge davon an einer Stelle eines Schneidglieds mit negativem Spanwinkel.
Fig. 16, 16A und 16B zeigen jeweils eine Vorder-, Seiten und Unteransicht einer alternativen Ausführungsforrn eines Kombinationsschneidglieds gemäß der vorliegenden Erfindung mit gewölbten Schneidflächen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Unter Bezug auf Fig. 1 sollte angemerkt werden, daß der Kontakt zwischen der Formation 18 und einem Schneidglied nicht auf einem horizontalen Weg stattfindet, während der Neigungswinkel einer Schneidfläche relativ zur Formation 18 bestimmend dafür ist, ob ein bestimmtes Schneidglied als Schneidglied mit positivem oder negativem Spanwinkel klassifiziert wird. Vielmehr folgt der von einem einzelnen Schneidglied auf der Oberfläche des Meißels zurückgelegte Schneidweg einem wendelförmigen Weg, da ein Bohrmeißel sich beim Schneiden eines Bohrlochs dreht und nach unten in die Formation bewegt, wie schematisch für Meißel 10 in Fig. 1 gezeigt. Der Meißel 10 ist mit einer Längsachse oder Mittellinie 24 gezeigt, welche mit der Längsachse des Bohrlochs 26 zusammenfällt. Aus Darstellungsgründen ist der Meißel 10 mit einem einzigen, auf der äußeren Fläche des Bohrmeißels 10 befestigten Schneidglied 28 gezeigt. Es ist darauf hinzuweisen, daß ein Meißel typisch zahlreiche Schneidglieder aufweist, aber aus Gründen der Darstellung des von einem einzelnen Schneidglied am Meißel 10 gefolgten wendelförmigen Wegs wie auch des effektiven Spanwinkels eines einzelnen Schneidglieds wurde nur ein einziges Schneidglied 28 dargestellt. Der vom Schneidglied 28 zurückgelegte wendelförmige Schneidweg ist durch die das Bohrloch 26 in die Formation 18 verlängernde, durchgezogene Linie 30 dargestellt.
Das einzige Schneidglied 28 kann etwas aufweisen, was ein negativer Spanwinkel relativ zur horizontalen Fläche 19' der Formation 18 zu sein scheint. Der zwischen der Horizontalen und der ebenen Schneidfläche 29 des Schneidglieds 29 gebildete Winkel Θ ist kleiner als 90º. Da jedoch der Meißel 10 beim Bohren des Bohrlochs 26 eine lineare Abwärtsbewegung erzeugt, ist der effektive, vom Schneidglied 28 zurückgelegte Weg unter einem von der Bohrgeschwindigkeit des Meißels 10 abhängigen Neigungswinkel im wesentlichen abwärts gerichtet.
Beispielsweise ergibt sich bei einem Meißel 10 mit einem Schneidglied 28, das in einem Radius von 6 Zoll dreht, bei einer Bohrgeschwindigkeit von 10 Fuß pro Minute und einer Drehzahl von 50 Umdrehungen pro Minute ein wendelförmiger Weg 30 mit einem Neigungswinkel relativ zur Horizontalen von etwa 4º. Entsprechend hat, wenn die Schneidfläche 29 des Schneidglieds 28 einen Neigungswinkel relativ zur Horizontalen von 86º (4º negativer Spanwinkel relativ zur Horizontalen) hat, die Schneidfläche 29 einen effektiven Neigungswinkel oder effektiven Spanwinkel von genau 90º und ist somit weder positiv noch negativ. Ein derartiger Spanwinkel kann als "neutraler" Spanwinkel bezeichnet werden.
Es sollte erkennbar sein, daß die radiale Stellung des Schneidglieds 28 für den effektiven Spanwinkel bestimmend ist. Wenn beispielsweise das Schneidglied 28 auf der Oberfläche des Bohrmeißels 10 in einem radialen Abstand von nur 3 Zoll von der Mitte positioniert ist, dann hat sein Weg einen Neigungswinkel relativ zur Horizontalen von etwa 7º, Je dichter ein Schneidglied an der Meißelmitte positioniert ist, desto größer ist der Neigungswinkel relativ zur Horizontalen bei einer gegebenen Drehzahl und einem gegebenen Spanwinkel, und desto größer muß der scheinbare negative Spanwinkel des Schneidglieds sein, um einen effektiven negativen Spanwinkel zu erhalten.
Um das Schneidglied 28 und die Schneidfläche 29 zum Erhalten eines effektiven positiven, neutralen oder negativen Spanwinkels korrekt zu positionieren und auszurichten, ist es wünschenswert, die Leistungseigenschaften des Bohrmeißels 10 abzuschätzen und die radiale Stellung des Schneidglieds 28 zu bestimmen. Wenn beispielsweise das Schneidglied 28 radial 6 Zoll von der Meißel-Mittellinie entfernt positioniert und die Schneidfläche 29 unter einem Winkel von 88º (2º negativer Spanwinkel relativ zur Horizontalen) geneigt und der Bohrmeißel 10 so ausgelegt ist, um die direkt oben diskutierte Bohrgeschwindigkeit und Drehzahleigenschaften zu erreichen, so daß der wendelförmige Weg unter einem Winkel von 4º geneigt ist, dann ist der effektive Spanwinkel der Schneidfläche 29 92º (88º+4º = 92º = 2º positiver Spanwinkel). Während somit der scheinbare Neigungswinkel oder Spanwinkel der Schneidfläche 29 negativ zu sein scheint, ist der effektive Spanwinkel tatsächlich positiv. Solch ein Konzeptverfahren würde natürlich für jedes Schneidglied an einem Bohrmeißel durchgeführt. Es sollte angemerkt werden, daß nicht alle Bohrlöcher vertikale Längsachsen haben. Daher ist es korrekt, den scheinbaren Neigungswinkel als den Winkel zwischen der planaren Schneidfläche und einer zur Längsachse 24 des Meißels senkrechten Ebene zu bezeichnen. Der "effektive Spanwinkel" andererseits bezieht sich auf den effektiven Neigungswinkel, wenn die Drehzahl und Eindringgeschwindigkeit des Meißels 10 berücksichtigt werden. Entsprechend werden beim "effektiven Spanwinkel" die Neigungswinkel der Schneidfl"che von Bohrmeißel-Schneidgliedern, wie im folgenden beschrieben, gemessen und als positiv oder negativ relativ zum beabsichtigten wendelförmigen Schneidweg 30 und nicht relativ zur Horizontalen gekennzeichnet (falls nicht anders angegeben).
Unter besonderem Bezug auf Fig. 2 ist dort eine Seitenansicht eines Teils eines Bohrmeißels 10 mit einem daran befestigten Schneidglied 12 mit positivem Spanwinkel und einem Schneidglied 14 mit negativem Spanwinkel gezeigt. Wie oben unter Bezug auf Fig. 1 angemerkt, werden die Ausdrücke "positiver" und "negativer" Spanwinkel unter Bezug auf den effektiven Winkel zwischen der Schneidfläche und der Formation benutzt. Die Schneidglieder 12 und 14 sind in konventioneller Weise am Meißelkörper 16 befestigt, wie beispielsweise im Körper eines Meißels vom Metallmatrix-Typ eingebrannt, am Meißelkörper über Bolzen befestigt oder angelötet oder sonstwie am Meißelkörper 16 befestigt. Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung auf jede Art von Bohrmeißelkörper anwendbar ist, einschließlich Stahl-, Matrix- und Kombinationen davon, wobei die letzteren ohne Einschränkung die Verwendung von Kernen aus Vollmetall (wie Stahl) mit Matrixklingen oder aus Matrixmaterial mit Hartflächen-Klingen aus Vollmetall einschließen. Anders gesagt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen speziellen Typ von Meißelaufbau oder -material beschränkt. In Fig. 2 sind das Schneidglied 12 mit positivem Spanwinkel und das Schneidglied 14 mit negativem Spanwinkel so dargestellt, daß sie Formationsmaterial 18 in Reaktion auf die Bewegung des Meißelkörpers 16 (und somit der Schneidglieder 12, 14) in der vom Pfeil 19 angegebenen Richtung entfernen. Das Formationsmaterial 18 befindet sich im plastischen Spannungszustand und kann als Material vom Fließtyp angesehen werden.
Die Schneidglieder 12, 14 weisen jeweils vorzugsweise eine im wesentlichen planare Schneidfläche 20, 22 auf. Diese Schneidflächen 20, 22 können von irgendeiner bekannten Form sein. Beim dargestellten Beispiel können sie als von einer konventionellen kreisförmigen oder scheibenförmigen Gestalt angesehen werden. Die Schneidflächen 20, 22 bestehen vorzugsweise aus einem harten Metall, wie Diamant oder Wolframcarbid, um Verschleiß der Schneidflächen durch engen Kontakt mit der Formation 18 zu widerstehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen diese Schneidflächen jeweils aus einer Diamanttafel, beispielsweise einer einzelnen synthetischen, polykristallinen Diamant-PDC-Lage (einschließlich thermisch stabilem PDC), einer Mosaikfläche aus einer Gruppe von PDC's oder sogar einem durch bekannte chemische Bedampftechniken abgelagerten Diamantfilm.
Der Neigungswinkel der Schneidflächen 20, 22 relativ zur Formation 18 ist definiert als positiv oder negativ, je nachdem, ob der dazwischen gebildete Winkel relativ zur Richtung der Schneidgliedbewegung größer oder kyeiner als 90º ist. Beispielsweise ist die Schneidfläche 20 eines Schneidglieds 12 mit positivem Spanwinkel mit einem Neigungswinkel oder eingeschlossenen Winkel a relativ zur Formation von größer als 90º dargestellt. Das heißt, das Ende oder die Kante der Meißelfläche der planaren Schneidfläche 20 lehnt sich weg von der Formation 18, wobei die Vorderkante der Schneidfläche 20 die Formation 18 berührt. Dieser positive Spanwinkel der Schneidfläche 20 begünstigt ein "Eingraben" des Schneidglieds 12 in der Formation 18, bis der Meißelkörper 16 die Formation 18 berührt.
Im Unterschied dazu hat der negative Spanwinkel der Schneidfläche 22 von Schneidglied 14 einen Neigungswinkel oder eingeschlossenen Winkel β relativ zur Formation, der kleiner ist als 90º relativ zur Formation 18. Die untere umlaufende Schneidkante der auf die Formation 18 wirkenden Schneidfläche 22 folgt dem restlichen Teil der Schneidfläche 22, so daß das Schneidglied 14 die Tendenz hat, entlang der Oberfläche der Formation 18 zu reiten, wobei ein nur flacher Schnitt darin ausgeführt wird. Die vom Schneidglied 14 verursachte schneidwirkung wird hauptsächlich durch das Gewicht auf den Meißel 10 veranlaßt. Es wird angenommen, daß der günstigere seitliche Spanwinkel eines solchen Schneidglieds dessen Schneidwirkung durch einen höheren Abstand der Formationsschnitte von der Schneidgliedfläche verbessert wird.
Die kombinierte Benutzung von Schneidgliedern mit positivem und negativem Spanwinkel hat eine ausgleichende Wirkung, die in einem flachen Schnitt resultiert wie sonst ohne das Schneidglied 14 mit negativem Spanwinkel. In ähnlicher Weise erzeugt das Schneidglied 14 mit negativem Spanwinkel einen tieferen Schnitt, als es ohne das Schneidglied 12 mit positivem Spanwinkel ausführen würde. Während beispielsweise das Schneidglied 12 mit positivem Spanwinkel das Ziehen des Bohrmeißels 10 in die Formation 18 begünstigt, zwingt das Schneidglied 14 mit negativem Spanwinkel den Bohrmeißel 10 dazu, entlang der Oberfläche zu reiten. Daher ist die kombinierte Wirkung der Schneidglieder 12, 14 mit positivem bzw. negativem Spanwinkel, dem Meißel 10 das Ausführen von Schnitten irgendwo zwischen Schnitten der maximalen und der minimalen Tiefe, welche sonst von den Schneidgliedern mit positivem bzw. negativem Spanwinkel einzeln bewirkt werden könnten. Es sollte angemerkt werden, daß der Spanwinkel des Schneidglieds 12 mit positivem Spanwinkel bei der vorliegenden Erfindung radikaler oder größer sein kann, als ohne die zusammenwirkende Anordnung der Schneidglieder 12 und 14 erwartet werden oder sogar möglich sein könnte, um den Schnitt in aggressiver Weise in die Formation 18 zu veranlassen, anstatt darauf zu "reiten" oder "gleiten", und um ohne Festfressen selbst in weicheren Formationen zu schneiden.
Fig. 3A-B zeigen eine Draufsicht (durch den Bohrmeißel an der Formation gesehen) von zwei Paaren von Schneidgliedern 12, 14 mit positivem und negativem Spanwinkel, die in zusammenwirkender Weise zum Schneiden von plastischem Formationsmaterial angeordnet sind. Unter Bezug zunächst auf Fig. 3A ist das Paar von Schneidgliedern 31 mit einer vom Pfeil 32 angegebenen Bewegungsrichtung dargestellt, so daß die Längsachsen 33, 34 der Schneidglieder 12, 14 im wesentlichen parallel dazu verlaufen. Das Schneidglied 12 hat seine im wesentlichen kreisförmige Schneidfläche 20 unter einem positiven Spanwinkel angeordnet. Die Ebene der Schneidfläche 20 ist im wesentlichen senkrecht zur durch den Pfeil 32 angegebenen Bewegungsrichtung. Genauer gesagt, eine Tangente am oberen oder unteren Teil der kreisförmigen Schneidfläche 20 liegt in der Schneidfläche 20 und steht senkrecht zur Längsachse 33.
Das Schneidglied 14 mit negativem Spanwinkel ist dem Schneidglied 12 mit positivem Spanwinkel benachbart, wobei seine Schneidfläche 22 eine Ebene definiert, die unter einem Winkel zur Achse 34 des Schneidglieds 14 und zur Drehrichtung 32 angeordnet ist; das heißt, die Schneidfläche hat einen "seitlichen" Spanwinkel. Beim dargestellten Paar 31 ist die Hinterkante der Schneidfläche 22 benachbart zur Schneidfläche 20, somit vorne relativ zum Schneidglied 12. Vorzugsweise befindet sich wenigstens ein Teil der Schnittlinie der Schneidflächen 20 und 22 entlang der Schneidfläche 20. Auf diese Weise kommt das plastische Formationsmaterial zunächst mit der unteren Schneidfläche des Schneidglieds 14 mit negativem Spanwinkel in Eingriff und wird in einer Richtung im wesentlichen zum Schneidglied 12 mit positivem Spanwinkel hin bewegt. Danach entfernt die Schneidfläche 20 des Schneidglieds 12 in scherender Weise das Formationsmaterial 18, das das Schneidglied 14 zu ihr geleitet hat. Somit wirken die Schneidglieder 12, 14 zum Entfernen von Formationsmaterial zusammen.
In Fig. 3B unterscheidet sich das Paar 31' von Schneidgliedern 12' und 14' vom Paar 31 dadurch, daß das Schneidglied 14' mit negativem Spanwinkel so angeordnet ist, daß die Schneidfläche 22' des Schneidglieds 14 mit negativem Spanwinkel zwar noch unter einem seitlichen Spanwinkel relativ zur Drehrichtung steht, jedoch zum Körper des Schneidglieds 14' senkrecht steht (anstatt unter einem Winkel wie beim Schneidglied 14 des Paars 31).
Fig. 4A und B stellen eine Ausführungsform eines Kombinationsschneidglieds 36 mit Schneidflächen 38, 40 mit sowohl positivem als auch negativem Spanwinkel dar. Die Bewegungsrichtung des Kombinationsschneidglieds 36 ist allgemein durch den Pfeil 37 angegeben. Das Kombinationsschneidglied 36 hat eine im wesentlichen kubische Konfiguration, wobei die Schneidflächen 38, 40 darauf angeordnet sind. Das Kombinationsschneidglied 36 kann in zwei funktionelle Hälften entlang einer Längsmittellinie 44 parallel zur Bewegungsrichtung aufgeteilt werden. Die erste Hälfte des Schneidglieds 36 weist die Schneidfläche 38 mit negativem Spanwinkel auf, die zur Schneidfläche 40 mit positivem Spanwinkel hin abgeschrägt ist, ähnlich dem Schneidglied 14 mit negativem Spanwinkel und der Schneidfläche 22 von Fig. 3 relativ zum Schneidglied 12 mit positivem Spanwinkel dieser Figur.
Der zweite Teil des Schneidglieds 36 weist die Schneidflzche 40 mit positivem Spanwinkel auf, die zum Formationsmaterial 18 hin geneigt ist, wobei die untere Schneidkante im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung steht. Die unteren Schneidkanten der Schneidflächen 38, 40 sind im wesentlichen benachbart zueinander, und vorzugsweise sind sie an ihrer Schnittlinie mit der Längsmittellinie 44 entlang einer Bodenfläche 46 des Schneidglieds 36 direkt benachbart.
Die Schneidfläche 38 mit negativem Spanwinkel ist in Bewegungsrichtung vor der Schneidfläche 40 mit positivem Spanwinkel gezeigt. Wie die Paare von Schneidgliedern 31 und 31' in Fig. 3 werden die Schneidflächen 38, 40 des Kombinationsschneidglieds 36 durch sich wenigstens teilweise entlang der Schneidfläche 40 schneidende Ebene definiert. Auf diese Weise verschiebt die Schneidfläche 38 mit negativem Spanwinkel einen Teil des plastischen Formationsmaterials 18 und drückt das verschobene Formationsmaterial 18 in einer Richtung im wesentlichen zur Schneidfläche 40 mit positivem Spanwinkel hin.
Das Kombinationsschneidglied 36 kann in konventioneller Weise an einem Meißelkörper befestigt werden, wie beispielsweise durch Bildung in der Metallmatrix des Meißelkörpers oder durch Befestigung daran durch in die Matrix des Meißelkörpers eingebrannte Bolzen 16 oder andere mechanische Anordnungen. Die Schneidflächen 38, 40 können irgendeine aus einer Vielzahl von bekannten Formen haben, haben aber vorzugsweise einen konventionellen rechteckigen Querschnitt. Weiterhin bestehen die Schneidflächen 38, 40 vorzugsweise aus Diamant, wie unter Bezug auf die Schneidglieder 12 und 14 in Fig. 1 beschrieben.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform 60 eines Kombinationsschneidglieds gezeigt. Das Kombinationsschneidglied 60 ist im wesentlichen ähnlich zu dem in Fig. 4 dargestellten, mit der Ausnahme, daß das Schneidglied 60 aus einem zylindrischen Körper und nicht aus einem kubischen Körper besteht. Somit weist das Kombinationsschneidglied 60 ein Paar von Schneidflächen auf, die einen im wesentlichen eiförmigen Querschnitt haben. Die Schneidfläche 62 mit negativem Spanwinkel geht der Schneidfläche 64 mit positivem Spanwinkel vorzugsweise in der durch den Pfeil 66 angezeigten Bewegungsrichtung voraus. Auf diese Weise verschiebt, wie das Kombinationsschneidglied 36 in Fig. 4, die Schneidfläche 62 mit negativem Spanwinkel einen Teil des plastischen Formationsmaterials 18 und leitet das verschobene Formationsmaterial 18 in Richtung allgemein zur Schneidfläche 64 mit positivem Spanwinkel.
In Fig. 6 - 8 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines zusammenwirkenden Schneidglieds gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Fig. 6A zeigt ein Kombinationsschneidglied 70, welches drei benachbart angeordnete und zusammenwirkend zugeordnete Schneidflächen aufweist: zwei Schneidflächen 72, 74 mit positivem Spanwinkel, angeordnet auf entgegengesetzten Seiten einer Schneidfläche 76 mit negativem Spanwinkel. In dieser Ausführungsform weist jede der Schneidflächen 72, 74, 76 weiterhin einen identischen seitlichen Spanwinkel auf (entlang Achse 78). Wie bei den vorherigen Ausführungsformen besteht jede Schneidfläche 72, 74, 76 vorzugsweise aus einem gehärteten Material wie Diamant oder Wolframcarbid. Wie man in Fig. 6B und C sehen kann, erstreckt sich jede Fläche des Schneidglieds um den gleichen Abstand 80 von der Fläche 82 des Meißelkörpers 16. Die Kombinationsschneidglied-Anordnung 70 kann auf verschiedene Weise an einem Meißelkörper befestigt werden, wie beispielsweise als getrennte Einheit angelötet, in der Metallmatrix des Meißelkörpers gebildet oder durch in der Matrix oder dem Stahlkern des Meißelkörpers befestigte Bolzen angebracht.
Fig. 7A-B zeigt ein Kombinationsschneidglied 86, das eine Variation des Kombinationsschneidglieds 70 in Fig. 6A-C ist, und ähnliche Elemente sind identisch benummert. Das Kombinationsschneidglied 86 unterscheidet sich vom Kombinationsschneidglied 70 dadurch, daß ein zentraler Teil 87 mit der Schneidfläche 88 mit negativem Spanwinkel sich um einen größeren Abstand 90 von der Fläche 82 des Meißelkörpers erstreckt als die benachbarten Schneidflächen 72 und 74 mit positivem Spanwinkel.
In ähnlicher Weise zeigen Fig. 8A-B ein Kombinationsschneidglied 94, das ebenso eine Variation des Kombinationsschneidglieds 70 von Fig. 8 ist, wobei der zentrale Teil 95 mit der Schneidfläche 96 mit negativem Spanwinkel sich um einen geringeren Abstand 98 von der Fläche 82 des Meißelkörpers erstreckt als die Schneidflächen 72 und 74.
In Fig. 9 - 11 und zunächst in Fig. 9A-B ist eine weitere alternative Ausführungsform eines Kombinationsschneidglieds 100 gezeigt, das in ähnlicher Weise wie das Kombinationsschneidglied 70 von Fig. 6 aufgebaut ist. Das Kombinationsschneidglied 100 weist zwei Schneidflächen 106, 108 mit negativem Spanwinkel auf, die auf beiden Seiten einer Schneidfläche 110 mit positivem Spanwinkel angeordnet sind. Beim Kombinationsschneidglied 100 erstreckt sich jede der Schneidflächen 108, 110 um einen im wesentlichen gleichförmigen Abstand von der Fläche 112 des Meißelkörpers.
Fig. 10A-B zeigen eine alternative Ausführungsform eines Schneidglieds 102, welches sich vom Schneidglied 100 dadurch unterscheidet, daß ein zentraler Teil 114 mit der Schneidfläche 115 mit positivem Spanwinkel sich um einen größeren Abstand von der Fläche 112 des Meißelkörpers erstreckt als die flankierenden Teile mit den Schneidflächen 106 und 108. Umgekehrt zeigen Fig. 11A-B ein Schneidglied 104, bei dem der zentrale, die Schneidfläche 118 mit positivem Spanwinkel tragende Teil sich um einen geringeren Abstand von der Fläche 112 des Meißelkörpers erstreckt als die flankierenden Teile mit den Schneidflächen 106 und 108.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 9 - 11 weisen die Schneidflächen keine seitlichen Spanwinkel auf, sondern erstrecken sich entlang einer Achse 120, welche senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schneidglieds 122 steht. Wie der Fachmann jedoch sofort erkennen wird, könnten die Kombinationsschneidglieder 100, 102 und 104 der Fig. 9 - 11 einen seitlichen Spanwinkel aufweisen.
In Fig. 12 - 14 sind weitere alternative Ausführungsformen von Kombinationsschneidgliedern gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gemäß Fig. 12A-B weist das Kombinationsschneidglied 130 einen zentralen Teil 132 mit einer vorderen Schneidfläche 134 mit negativem Spanwinkel und zwei allgemein mit 136 und 138 bezeichnete flankierende Teile auf, von denen jeder eine Schneidfläche 140 bzw. 142 mit positivem Spanwinkel trägt. Die Schneidfläche 140 und 142 haben Spanwinkel in umgekehrter Richtung, von einer zentralen Schneidfläche 134 mit negativem Spanwinkel nach außen.
Das in Fig. 13 gezeigte Kombinationsschneidglied 146 weist einen ähnlichen Aufbau auf, außer daß ein zentraler Teil 147 mit einer Schneidfläche 148 mit negativem Spanwinkel sich um einen größeren Abstand vom Meißelkörper erstreckt als die flankierenden Teile 136 und 138 mit den Schneidflächen 140 bzw. 142 mit positivem Spanwinkel. Umgekehrt enthält das Kombinationsschneidglied 150, wie in Fig. 14 gezeigt, einen zentralen Teil 152 mit der Schneidfläche 154 mit negativem Spanwinkel, welcher sich um einen kleineren Abstand von der Fläche des Meißelkörpers erstreckt als die flankierenden Teile 136 und 138 mit den Schneidflächen 140 und 142 mit positivem Spanwinkel.
Was jedes der Schneidglieder 130, 146 und 150 in Fig. 12 - 14 betrifft, so können, obwohl die Schneidflächen 140 und 142 mit ähnlichen seitlichen Spanwinkeln in entgegengesetzten Richtungen dargestellt sind, alle der Schneidflächen ( sowohl positive wie negative) unterschiedliche oder nicht-komplementäre seitliche Spanwinkel aufweisen. Was weiterhin jede der Ausführungsformen in Fig. 6 - 14 ebenso wie die anderen gezeigten Ausführungsformen betrifft, müssen die Schneidglied-Kombinationen nicht in einzelnen Einheiten oder Baugruppen gebildet sein, sondern können aus einzelnen Schneidgliedern bestehen, die an einem Meißel zur zusammenwirkenden Funktion angeordnet sind.
Beispielsweise können radial benachbarte, jedoch diskrete Schneidglieder mit positivem und negativem Spanwinkel an der Meißelfläche befestigt sein, oder die Schneidglieder mit negativem Spanwinkel können in gestaffelter, aber im wesentlichen überlappender Beziehung zu den Schneidgliedern mit positivem Spanwinkel positioniert sein. Das den Kombinationen zugrundeliegende Konzept von Schneidgliedern mit variierenden Spanwinkeln gemäß der vorliegenden Erfindung ist das der Zusammenwirkung zwischen Schneidelementen mit unterschiedlichen Spanwinkeln. Tatsächlich können Gruppen von Schneidgliedern mit positivem Spanwinkel mit Gruppen von Schneidgliedern zusammenwirken. So kann die Zusammenwirkung der Schneidglieder auf einem "Mikro"-Niveau mit Zusammenwirkung einzelner positiver und negativer Schneidglieder oder auf einem "Makro"-Niveau stattfinden, wobei Gruppen von positiven Schneidgliedern mit Gruppen von negativen Schneidgliedern zusammenwirken.
Fig. 15 zeigt eine Unteransicht (von der Formation nach oben gesehen) eines Drehbohrmeißels 200 mit 10 5/8 Zoll Durchmesser des allgemeinen, im US-Patent Nr. 4,883,132 beschriebenen und beanspruchten Typs. Dieser bekannte Meißel wurde jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung so abgeändert, daß er Schneidglieder sowohl mit positivem als auch negativem Spanwinkel an seinen Schneiden 202 aufweist, die mit den Buchstaben "P" bzw. "N" bezeichnet sind. Der Meißel .200 weist sieben scheibenförmige PDC- Schneidglieder mit positivem Spanwinkel bei einem Spanwinkel von 10º relativ zur Längsachse (senkrecht in Fig. 15 gesehen) des Meißels 200 (siehe Fig.15A) und sieben scheibenförmige PDC- Schneidglieder mit negativem Spanwinkel bei einem Spanwinkel von 200 relativ zur Meißelachse (siehe Fig. 15-B) auf. Andere konventionelle Schneidglieder G mit negativem Spanwinkel sind ebenfalls in Fig. 15 gezeigt, sind jedoch kein Teil der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezug auf Fig. 15A sollte angemerkt werden, daß die Schneidglied-Anordnungen P mit positivem Spanwinkel in der Form von Kegelstümpfen mit der Kante der Diamanttafel 204 in einem Wolframcarbid-Trägersubstrat oder einer Unterlage 206 und mit einem in die Schneide 202 eingebrannten Wolframcarbid-Trägerelement vorliegen. Die Kegelstumpfform der Schneidglied-Anordnung liefert der Schneidkante 210 der Diamanttafel 204 Zugang zur Formation 18, während eine normale zylindrische oder scheibenförmige Schneidglied-Anordnung (wie mit der gestrichelten Linie gezeigt) in einer Ausrichtung mit positivem Spanwinkel über die Unterlage 206 oder das Trägerelement 208 auf der Formation 18 reiten würde, wodurch der Kontakt der Schneidkante 208 mit der Formation 18 unterdrückt wird. Es ist erwägenswert, zumindest einen Teil des Umfangs der Diamanttafel abzufasen oder abzurunden, wie bekannt, um die Dauerhaftigkeit und Bruchfestigkeit zu verbessern. Natürlich würden, wenn halbrunde Schneidglieder eingesetzt würden, die Schneidglied-Anordnungen P Kegelstümpfe mit Längsquerschnitt aufweisen. Falls quadratische oder grabsteinförmige Schneidglieder bei Schneidglied-Anordnungen mit positivem Spanwinkel eingesetzt werden sollen, würde eine geeignete konische Form benutzt werden, um den Schneidkanten Zugang zur Formation zu erlauben.
Fig. 15B zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Schneide 202 mit einem Schneidglied mit negativem Spanwinkel von konventioneuer zylindrischer Konfiguration.
Es sollte angemerkt werden, daß der gezeigte Meißel 200 eine völlige Schneidglied-Abdeckung durch die Schneidglieder P mit positivem Spanwinkel liefert. Anders gesagt, die Drehwege der sieben Schneidglieder P mit positivem Spanwinkel sind im wesentlichen benachbart, um sicherzustellen, daß im wesentlichen die gesamte Formation 18 am Boden des Bohrlochs durch die aggressiveren Schneidglieder P mit positivem Spanwinkel beaufschlagt wird, um die Situation zu vermeiden, daß der Meißel auf einem Ring von Formationsmaterial reitet, der lediglich durch die weniger aggressiven Schneidglieder N mit negativem Spanwinkel geschnitten wurde.
Während die Spanwinkel der Schneidglieder P und N in Fig. 15 bezüglich der Meißelachse und nicht als effektive Spanwinkel beschrieben worden sind, sollte angemerkt werden, daß bei gegebenem Meißeldurchmesser, gegebener Drehzahl von etwa 80 - 120 Umdrehungen pro Minute und einer maximalen nominalen Eindringtiefe von 50 Fuß pro Stunde alle der Schneidglieder P mit positivem Spanwinkel einen effektiven positiven Spanwinkel haben, während die Schneidglieder N mit negativem Spanwinkel effektive negative Spanwinkel aufweisen.
In Fig. 16, 16A und 16B ist noch eine weitere Ausführungsform 300 der Erfindung gezeigt. Die Ausführungsform 300 weist ein konkaves Schneidglied 302 mit positivem Spanwinkel in Kombination mit einem konkaven Schneidglied 304 mit negativem Spanwinkel auf. Während die Darstellung eine im wesentlichen gleiche Höhe über der Meißelfläche 306 zeigt, können die Schneidglied- Höhen variieren, wie unter Bezug auf die vorherigen Ausführungsformen der Erfindung angemerkt. Weiterhin kann, wie in Fig. 16A gezeigt, einer Ansicht auf die Meißelvorderseite, das Schneidglied 304 mit negativem Spanwinkel eine dreieckiges oder "pflug"-förmiges Schneidglied aufweisen, um die Formation zu einem Schneidglied 302 mit positivem Spanwinkel an einer oder beiden Seiten des Schneidglieds 304 mit negativem Spanwinkel zu leiten. Es ist erwägenswert, daß derartige gebogene Schneidglieder aus einem Feld von PDC's oder thermisch stabilen PDC's gebildet werden, wie beispielsweise die von der Eastman Christensen Company, Houston, Texas hergestellten und im US-Patent Nr. 5,028,177 beschriebenen und beanspruchten MOSAIC -Schneidglieder. Alternativ können gebogene Schneidglieder idealerweise aus einem Diamantfilm gebildet werden, der durch bekannte chemische Bedampfungstechniken aufgebracht wird. Es ist weiterhin erwägenswert, daß ein Schneidglied (mit positivem oder negativem Spanwinkel) mit einer gewölbten (konkaven) Schneidfläche mit einem Schneidglied mit einer im wesentlichen planaren Schneidfläche kombiniert wird.

Claims

1. Drehbohrmeißel (10) mit einem Meißelkörper (16) mit einer Außenfläche und einer Vielzahl von im wesentlichen planaren Schneidflächen auf der Außenfläche, wobei die im wesentlichen planaren Schneidflächen allgemein in Richtung der Meißeldrehung weisen und zumindest eine Schneidfläche aus der Vielzahl von Schneidflächen unter einem effektiv negativen Spanwinkel relativ zur Richtung der Meißeldrehung und zumindest eine Schneidfläche aus der Vielzahl von Schneidflächen unter einem effektiv positiven Spanwinkel relativ zur Richtung der Meißeldrehung ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine, unter einem effektiv negativen Spanwinkel (22, 22', 38, 54, 62, 76, 88, 96, 106, 108, 134, 148, 154, 304) relativ zur Richtung der Meißeldrehung ausgerichtete Schneidfläche zu der zumindest einen, unter einem effektiv positiven Spanwinkel (20, 20', 40, 52, 64, 72, 74, 110, 115, 118, 140, 142, 302) relativ zur Richtung der Meißeldrehung ausgerichteten Schneidfläche in radialer und/oder Umfangsrichtung unmittelbar benachbart ist, wodurch die beiden Schneidflächen in wechselseitig zusammenwirkender Beziehung gepaart sind und die Schneidfläche mit negativem Spanwinkel zusätzlich zum Schneiden die Schneidtiefe der Schneidfläche mit positivem Spanwinkel begrenzt.

2. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 1, bei dem die zumindest eine unter effektiv negativem Spanwinkel (38, 54, 62, 76, 88, 96, 106, 108, 134, 148, 154, 304) ausgerichtete Schneidfläche und die zumindest eine unter effektiv positivem Spanwinkel (40, 52, 64, 72, 74, 110, 115, 118, 140, 142, 302) ausgerichtete Schneidfläche an einem einzigen Schneidglied angeordnet sind.

3. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 1, bei dem die zumindest eine unter effektiv negativem Spanwinkel (22, 22') ausgerichtete Schneidfläche und die zumindest eine unter effektiv positivem Spanwinkel (20, 20') ausgerichtete Schneidfläche an unterschiedlichen Schneidgliedern angeordnet sind.

4. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 1, bei dem die zumindest eine unter effektiv negativem Spanwinkel (22, 22', 38, 54, 62, 76, 88, 96, 106, 108, 134, 148, 154, 304) ausgerichtete Schneidfläche und die zumindest eine unter effektiv positivem Spanwinkel (20, 20', 40, 52, 64, 72, 74, 110, 115, 118, 140, 142, 302) ausgerichtete Schneidfläche jeweils im wesentlichen planare Schneidflächen sind.

5. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 4, bei dem die Ebene einer der im wesentlichen planaren Schneidflächen (22, 22', 38, 54, 62, 76, 88, 96, 106, 108, 134, 148, 154, 304) die Ebene der anderen im wesentlichen planaren Schneidflächen (20, 20', 40, 52, 64, 72, 74, 110, 115, 118, 140, 142, 302) schneidet.

6. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 5, bei dem eine der im wesentlichen planaren Schneidflächen (110, 115, 118) die andere der im wesentlichen planaren Schneidflächen (106, 108) schneidet.

7. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 1, bei dem die zumindest eine unter effektiv negativem Spanwinkel (22, 54, 62, 76, 88, 96, 106, 108) ausgerichtete Schneidfläche und die zumindest eine unter effektiv positivem Spanwinkel (20, 52, 64, 72, 74, 110, 115, 118) ausgerichtete Schneidfläche sich entlang im wesentlichen parallelen Achsen relativ zur Richtung der Meißeldrehung erstrecken.

8. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 1, bei dem die zumindset eine unter effektivem negativen Spanwinkel (22, 22', 38, 54, 62, 76, 88, 96, 106, 108, 134, 304) ausgerichtete Schneidfläche und die zumindest eine unter effektivem positiven Spanwinkel (20, 20', 40, 52, 64, 72, 74, 110, 140, 142, 302) ausgerichtete Schneidfläche sich um den gleichen Abstand von der Außenfläche erstrecken.

9. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 1, bei dem die zumindest eine unter effektiv negativem Spanwinkel (88, 96, 106, 108, 148, 154) ausgerichtete Schneidfläche und die zumindest eine unter effektiv positivem Spanwinkel (72, 74, 110, 115, 118, 140, 142) ausgerichtete Schneidfläche sich und unterschiedliche Abstände zur Außenfläche erstrecken.

10. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 1, bei dem die zumindest eine unter effektiv negativem Spanwinkel (22, 22', 38, 134, 304) ausgerichtete Schneidfläche und die zumindest eine unter effektiv positivem Spanwinkel (20, 20', 40, 140, 142, 302) ausgerichtete Schneidfläche unter unterschiedlichen seitlichen Spanwinkeln zueinander angeordnet sind.

11. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 1, bei dem eine der einander wechselseitig benachbarten Schneidflächen (20, 20', 40, 134, 148, 154) unter einem seitlichen Spanwinkel im wesentlichen senkrecht zur Meißeldrehung und die andere der wechselseitig einander benachbarten Schneidflächen (22, 22', 38, 140, 142) unter einem seitlichen von dem im wesentlichen senkrecht zur Meißeldrehung abweichenden Spanwinkel ausgerichtet ist.

12. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 1, bei dem eine der wechselseitig einander benachbarten Schneidflächen (22, 22', 38, 62, 72, 134, 148, 154, 304) der anderen der wechselseitig einander benachbarten Schneidflächen (20, 20', 40, 64, 76, 88, 96, 140, 142, 302) in Richtung der Meißeldrehung vorausgeht.

13. Bohrmeißel (10) nach Anspruch 1, bei dem eine der wechselseitig einander benachbarten Schneidflächen (52, 54, 302, 304) wenigstens teilweise gewölbt ist.

14. Bohrmeißel (200) nach Anspruch 1, bei dem wenigstens ein Schneidelement ein in Längsrichtung konisches Substrat (206) mit einer Längsachse, einem breiteren Ende einem schmaleren Ende und einer im wesentlichen planare Oberfläche, die sich am breiteren Ende im wesentlichen quer zur Längsachse erstreckt, sowie eine auf der im wesentlichen planaren Oberfläche angeordnete Diamanttafel (204) aufweist.

15. Bohrmeißel (200) nach Anspruch 14, bei dem die besagte Diamanttafel (204) einen Tiefenbereich auf der im wesentlichen planaren Oberfläche definiert, und der Umfang des Tiefenbereichs an dem Umfang des in Längsrichtung konischen Substrats angrenzt und mit diesem fluchtet.

16. Bohrmeißel (200) nach Anspruch 14, bei dem die Diamanttafel (204) einen Tiefenbereich auf der im wesentlichen planaren Oberfläche definiert und wenigstens ein Teil des Umfangs des Diamanttafeltiefenbereichs angrenzend an den Substratumfang abgefast ist.

17. Bohrmeißel (200) nach Anspruch 14, bei dem die Diamanttafel (204) einen Tiefenbereich auf der im wesentlichen planaren Oberfläche definiert und wenigstens ein Teil des Umfangs des Diamanttafeltiefenbereichs angrenzend an den Substratumfang abgerundet ist.

18. Schneidglied (36, 50, 60, 70, 86, 94, 100, 102, 104, 130, 146, 150, 300) zur Verwendung auf einem Bohrmeißel zum Schneiden von Erdformationen mit einem Körperteil und einem Schneidteil mit wenigstens zwei Schneidflächen, die gleichzeitig die Formation berühren, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schneidflächen die Formation unter einem positiven bzw. negativen Spanwinkel berühren.

19. Schneidglied (36, 50, 60, 70, 86, 94, 100, 102, 104, 130, 146, 150, 300) nach Anspruch 18, bei dem der Schneidteil eine im wesentlichen zusammenhängende Fläche (52, 54) aufweist, welche zum Berühren der Formation unter unterschiedlichen Spanwinkeln ausgebildet ist.

20. Schneidglied (36, 50, 60, 70, 86, 94, 100, 102, 104, 130, 146, 150, 300) nach Anspruch 18, bei dem der Schneidteil wenigstens zwei Schneidflächen (20, 22, 20', 22', 38, 40, 62, 64, 72, 74, 76, 88, 96, 106, 108, 110, 115, 118, 134, 140, 142, 148, 154) aufweist, von denen wenigstens eine im wesentlichen planar ist.

21. Schneidglied (36, 50, 60, 70, 86, 94, 100, 102, 104, 130, 146, 150, 300) nach Anspruch 18, bei dem alle Schneidflächen (20, 22, 20', 22', 38, 40, 62, 64, 72, 74, 76, 88, 96, 106, 108, 110, 115, 118, 134, 140, 142, 148, 154) im wesentlichen planar sind.

22. Schneidglied (36, 50, 60, 70, 86, 94, 100, 102, 104, 130, 146, 150, 300) nach Anspruch 18, bei dem einer der unterschiedlichen Spanwinkel einen positiven Spanwinkel (20, 20', 40, 52, 64, 72, 74, 110, 115, 118, 140, 142, 302) und ein anderer der besagten unterschiedlichen Spanwinkel einen negativen Spanwinkel (22, 22', 38, 54, 62, 76, 88, 96, 106, 108, 134, 148, 154, 304) bildet.

23. Schneidglied (36, 50, 60, 70, 86, 94, 100, 102, 104, 130, 146, 150, 300) nach Anspruch 21, bei dem die Schneidflächen um seitlich benachbarte Achsen herum angeordnet sind, welche im wesentlichen parallel zueinander sind.

24. Schneidglied (36, 50, 60, 70, 86, 94, 100, 102, 104, 130, 146, 150, 300) nach Anspruch 23, bei dem die seitlich benachbarten Achsen im wesentlichen senkrecht zur beabsichtigten Bewegungsrichtung des Schneidglieds verlaufen, wenn das Schneidglied an einem Bohrmeißel zum Einsatz kommt.

25. Schneidglied (36, 50, 60, 70, 86, 94, 100, 102, 104, 130, 146, 150, 300) nach Anspruch 21, bei dem die Schneidflächen (20, 20', 22, 22', 38, 40, 52, 54, 62, 64, 72, 74, 76, 106, 108, 110, 134, 140, 142, 302, 304) so ausgebildet sind, daß sie sich mit im wesenstlichen gleichformiger Tiefe relativ zum Körper eines Bohrmeißels zu erstrecken.

26. Schneidglied (36, 50, 60, 70, 86, 94, 100, 102, 104, 130, 146, 150, 300) nach Anspruch 21, bei dem wenigstens eine der Schneidflächen (88, 96, 115, 118, 148, 154) so ausgebildet ist, daß sie sich mit einem anderen Abstand vom Körper eines Bohrmeißels als eine benachbarte Schneidfläche erstreckt.