DE702746T1

DE702746T1 - System zum im loch auswechseln von schneidmitteln für einen bohrmeissel

Info

Publication number: DE702746T1
Application number: DE0702746T
Authority: DE
Inventors: Matthew Vance Leeming W.A. 6155 Egan; Gavin Thomas Bullcreek W.A. 6154 Mcleod
Original assignee: Downhole Technologies Pty Ltd
Current assignee: Downhole Technologies Pty Ltd
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1994-06-15
Publication date: 1996-11-28
Also published as: US5662182A; CN1121553A; RO112529B1; FI953103A; RU2110661C1; EP0702746B1; JP2706637B2; KR960703190A; EP0678653B1; EP0678651A2; EP0702746A4; EP0678653A2; RU2109907C1; JPH08270358A; CA2151272A1; US5954146A; EP0678654B1; PL309608A1; BR9406309A; JPH08270359A

Claims

PATENTANWALT
DR. HANS ULRICH MAY

EUROPEAN PATENTATTORNEY

THIERSCHSTR. 27, D-80538 MÜNCHEN Q 7 0 2 7 46

TELEFON (089) 225051, FAX (+49)-89-294794

TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN

/1

EP 94 91 8244.8 D-50-EP-1/31 90 DE 31. Januar 1 996

APM :TW: 9491 8244. N22 Dr.M/MS

Down Hole Technologies Pty Ltd. in Canning Va!e, West Australia 6155

System zum In-Situ-Ersetzen von Schneidmitteln eines Erdbohrers

Patentansprüche

1. System zum In-Situ-Ersetzen von Schneidmittein eines Erdbohrers, bei dem das Schneidmitte! aus einer Mehrzahl von Segmenten gebildet ist, wobei das System die folgenden Merkmale aufweist:

ein rohrförmiges Bauteil, das zum Verbinden mit einem unteren Ende des Erdbohrers ausgebildet und dabei mit Lagermitteln versehen ist, die am Umfang um eine innere Wand des rohrförmigen Bauteils herum ausgebildet sind, um die Segmente in einer Schneidposition zu lagern, in der die Segmente mit dem Erdboden in Kontakt treten können,

einen im wesentlichen zylindrischen Einsatz, der in dem Bauteil gehalten ist, wobei der Einsatz zwischen einer Einbauposition, in der er die Segmente in den Lagermättein aufnimmt und die Segmente in der Schneidposition zwischen dem Einsatz und dem Bauteil hält, und einer Rückholposition beweglich ist, in der der Einsatz zurückgezogen ist, um die Segmente zwischen dem Einsatz und dem Bauteil freizugeben, wodurch die Segmente zum Ersetzen zurückgeholt werden können.
2. System nach Anspruch 1, bei dem das Lagermitte! eine Reihe von sich verjüngenden und ebenen Oberflächen aufweist, die an der inneren Umfangswand des Bauteils ausgebildet sind.
3. Ein System nach Anspruch 2, bei dem das Schneidmitte! ein Bohrbit ist und die Segmente Bitsegmente sind, wobei die Bitsegmente mit einer Reihe von sich verjüngenden und ebenen Oberflächen versehen sind, die an dem Bauteil ausgebildet sind, welche der Reihe von am Bauteil ausgebildeten Oberflächen zugewandt sind, wenn die Bitsegmente zwischen dem Einsatz und dem Bauteil gehalten sind, wobei jede der Reihe von Oberflächen so ge-

staltet und nebeneinander angeordnet ist, daß die Bitsegmente relativ zum Bauteil gleiten können, wenn sie sich in der Schneidposition befinden, und zwar als Reaktion auf das Anheben des Bohrers vom Boden und als Reaktion auf das Absenken des Bohrers auf den Boden eines durch den Bohrer gebohrten Lochs.
4. System nach Anspruch 3, bei dem die Reihe von Oberflächen weiterhin so gestaltet und nebeneinander angeordnet ist, daß sich ein unteres Ende der Bitsegmente in einer radialen Richtung weg von einer zentralen Längsachse des Bauteils biegen kann, um an der inneren Umfangswand des Bauteils anzustoßen, wenn der Bohrer als Probenkernbohrer verwendet wird und von dem Boden des Lochs angehoben ist, um einen Probenkern abzubrechen.
5. System nach Anspruch 4, bei dem jedes Segment eine Krone beinhaltet, die eine Schneidfläche hat, die gegen den Erdboden drückt und diesen schneidet, sowie eine Gegenfläche, auf der eine Mehrzahl von der Reihe von Oberflächen eines jeden Bitsegments ausgebildet sind, und ein unteres Ende des Bauteils so gestaltet ist, daß es zu der Gegenfläche paßt, wenn der Erdbohrer beim Bohren eines Lochs verwendet wird und durch die Segmente getragen wird, wodurch im Gebrauch Kräfte, die radial nach innen auf den Bitkronen wirken, durch die zusammenpassenden Oberflächen der Gegenfläche und des unteren Endes des Bauteils zu dem Bauteil übertragen werden.
6. System nach Anspruch 5, bei dem die Reihe von Oberflächen weiterhin so gestaltet ist und diese nebeneinander angeordnet sind, daß ein oberes Ende der Bitsegmente radial nach innen beaufschlagt wird, wenn der Erdbohrer zum Bohren eines Lochs verwendet wird, wodurch sie sich gegen den Einsatz klemmen.
7. System nach Anspruch 6, bei dem das Lagermittel weiterhin einen Absatz aufweist, der sich in Umfangsrichtung um die innere Umfangswand des Bauteils herum erstreckt, um ein oberes Ende eines jeden Segments zu erfassen, um eine Abwärtsbewegung der Segmente zu verhindern, wobei der Absatz neben und oberhalb einer der sich verjüngenden und ebenen Oberflächen angeordnet ist, die an dem Bauteil ausgebildet sind.
8. System nach Anspruch 7, das weiterhin ein Werkzeug aufweist, das derart dimensioniert ist, daß es sich durch den Bohrer und in das Bauteil bewegen kann, um die Segmente zum Bauteil hin und vom Bauteil weg zu transportieren, wobei das Werkzeug zwischen einem Einbaumodus, in dem Segmente zum Einbau in das Bauteil auf das Werkzeug geladen werden, und einem Rückholmodus umschaltbar ist, in dem das Werkzeug ohne Segmente

ist, um zuvor in das Bauteil eingebaute Segmente zurückzuholen; ferner ist das Werkzeug mit Haltemitteln versehen, um den Einsatz zu halten, wodurch das Werkzeug den Einsatz zwischen der Einbauposition und der Rückholposition bewegen kann.
9. System nach Anspruch 8, bei dem das Werkzeug weiterhin so dimensioniert ist, daß sich ein Teilstück des Werkzeugs durch ein unteres Ende des Einsatzes hindurch und über dieses hinaus erstreckt, wenn die Haltemitte! den Einsatz festhalten, wodurch im Gebrauch Segmente, die in der Schneidposition eingebaut sind und durch den Einsatz in dem Bauteil gehalten werden, zurückgeholt werden können, indem das Werkzeug in den Rückholmodus geschaltet und abgesenkt wird, um in den Bohrer einzutreten, und zwar in eine Position, in der sich das Teilstück des Werkzeugs über das untere Ende des Einsatzes hinaus erstreckt und die Haltemittel den Einsatz halten, und indem daraufhin das Werkzeug nach oben gezogen wird, um den Einsatz in die Rückholposition zu bewegen, in der die Segmente auf das Teilstück des Werkzeugs zusammenklappen und zurückgeholt werden können, indem das Werkzeug von dem Bohrer zurückgezogen wird; und dadurch, daß

neue Segmente eingebaut werden können, indem das Werkzeug in den Einbaumodus geschaltet wird und in den Bohrer abgesenkt wird, und zwar in eine Position, in der sich das Teilstück des Werkzeuges über das untere Ende des Einsatzes hinaus erstreckt und in der die Haltemittel den Einsatz halten, wobei weitere Abwärtsbewegung des Werkzeugs den Einsatz in die Einbauposition bewegt, in der der Einsatz die Segmente in die Lagermittel einbringt und die Segmente in der Schneidposition zwischen dem Einsatz und dem Bauteil hält, worauf das Werkzeug zurückgezogen werden kann, um das Fortsetzen des Bohrens zu gestatten.
10. System nach Anspruch 9, bei dem die Haltemittel Einbau-Einschnappmittel und Rückhol-Einschnappmitte! zum Halten des Einsatzes aufweisen, wobei die Einbau-Einschnappmitte! betätigbar und die Rückhol-Einschnappmitte! nicht betätigbar sind, wenn sich das Werkzeug im Einbaumodus befindet, und bei dem sowohl die Einbau- als auch die Rückhol-Einschnappmittel betätigbar sind, wenn sich das Werkzeug im Rückhoimodus befindet, bei dem die Einbau-Einschnappmittel den Einsatz halten können, wenn das Werkzeug im Bohrer abgesenkt ist, und bei dem das Rückhol-Einschnappmittel den Einsatz halten kann, wenn das Werkzeug um eine erste Distanz nach oben gezogen ist, so daß der Einsatz nach oben gezogen wird, wobei das Rückhol-Einschnappmittel automatisch vom Einsatz losgelassen

wird, nachdem das Werkzeug über die erste Distanz hinaus nach oben gezogen ist.
11. System nach Anspruch 10, bei dem das Werkzeug Modusauswahlmittel zum Umschalten des Werkzeugs zwischen die Einbau- und Rückholmodi beinhaltet, wobei das Modusauswahlmittel eine Wahlmuffe aufweist, die verschiebbar und drehbar auf einem Körperteilstück des Werkzeugs montiert und mit Einbauöffnungen und Rückholöffnungen versehen ist, durch die jeweils die Einbau-Einschnappmittel und Rückhol-Einschnappmittel vor-■ ragen können, bei der die Wahlmuffe von einer ersten Position, die dem Einbaumodus entspricht, in dem die Einbauöffnungen über den Einbau-Einschnappmitteln liegen und in dem die Rückholöffnungen bezüglich der Rückhol-Einschnappmittel radial versetzt sind, in eine zweite Position gedreht werden kann, die dem Rückholmodus entspricht, in dem die Einbauöffnungen und die Rückholöffnungen jeweils über den Einbau-Einschnappmitteln und den Rückhol-Einschnappmitteln liegen.
12. System nach Anspruch 11, bei dem die Einbau-Einschnappmittel den Einsatz halten, und zwar mittels Abstützen an einer oder mehreren Abstützflächen, die in der Nähe eines oberen Endes des Einsatzes ausgebildet sind.
13. System nach Anspruch 12, bei dem das obere Ende des Einsatzes in einer Weise profiliert ist, daß, wenn das Einbau-Einschnappmittel das obere Ende berührt, das Werkzeug um seine.Längsachse gedreht werden kann, um das Werkzeug, den Einsatz und die Segmente derart auszurichten, daß die Segmente in den Einsatz und das Bauteil eingebaut oder von diesen zurückgeholt werden können.
14. System nach Anspruch 13, bei dem das obere Ende des Einsatzes mit zwei Gegenspitzen versehen ist, die, wenn sie vom Einbau-Einschnappmittel berührt werden, die Drehung des Werkzeugs verursachen, und bei dem die Abstützflächen zwischen unteren Enden der Spitzen gelegen sind und nebeneinander gelegene Spitzen trennen.
15. System nach Anspruch 14, bei dem der Einsatz mit einer ersten Halterung zum Halten der Rückhol-Einschnappmittel versehen ist, und das System weiterhin ein Mittel zum Lösen der Rückhol-Einschnappmittel von der ersten Halterung aufweist, wenn das Werkzeug über die erste Distanz hinaus nach oben gezogen wird.
16. System nach Anspruch 15, bei dem das Lösemittel eine sich verjüngende Oberfläche zum Zusammendrücken der Rückhol-Einschnappmitte! hat.
17. System nach Anspruch 16, bei dem das Werkzeug Trägermittel aufweist, auf die die Segmente geladen werden können, um die Segmente zu und vom Bauteil zu tragen, und bei dem das Werkzeug betätigbar ist, um eine Verschiebung der Segmente relativ zum Werkzeugkörper zu bewirken, wenn das Werkzeug den Einsatz festhält, wodurch sich ein oberes Ende der Segmente seitwärts vom Werkzeug weg erstrecken kann, um die Lagermittel und den Einsatz festzuhalten.
18. System nach Anspruch 17, bei dem die Trägermittel eine Klammer aufweisen, um die die Segmente mit einem Abstand voneinander getrennt radial herum angeordnet sind, wobei die Klammer bezüglich eines Teilstücks des Werkzeugs verschiebbar ist, wenn sich das Werkzeug im Einbaumodus befindet und das Werkzeug den Einsatz festhält, wodurch sich auf eine relative Verschiebebewegung der Klammer und des Teilstücks des Werkzeugs hin das obere Ende der Segmente seitwärts über das Werkzeug hinaus erstreckt, und zum Eingriff mit den Lagermitteln und dem Einsatz gelangt.
19. System nach Anspruch 18, das weiterhin ein elastisches Band aufweist, das die Segmente umgibt, um sie auf dem Werkzeug zu halten, wobei das elastische Band die Segmente in Richtung auf eine zentrale Längsachse des Bauteils beaufschagt, wenn die Segmente in der Schneidposition gehalten werden, wodurch während des Rückholens der Segmente das elastische Band das Zusammenklappen der Segmente auf das Werkzeug unterstützt.
20. System nach Anspruch 18, bei dem die Klammer einen länglichen Schaft aufweist, der sich von einem unteren, sich verjüngenden Ende des Körperteilstücks des Werkzeugs aus erstreckt und der verschiebbar innerhalb einer Gleitbahn in dem Körperteilstück untergebracht ist, und weiterhin Beeinflussungsmittel aufweist, die so wirken, daß der Schaft in die Gleitbahn eingezogen wird, bei dem im Einbaumodus und vor dem Eingriff des Werkzeugs mit dem Einsatz das Beeinflussungsmittel unter Zusammenpressen gehalten wird und bei dem sich der Schaft von der Gleitbahn aus so erstreckt, daß die oberen Enden der Segmente auf dem sich verjüngenden Ende ruhen, und auf den Eingriff des Werkzeugs am Einsatz hin das Beeinflussungsmittel vom Zusammenpressen ausgelassen wird, wobei dadurch der Schaft in die Gleitbahn zurückgezogen wird, so daß sich die oberen Enden der Segmente entlang des sich verjüngenden Endes verschieben, so daß sie sich in Längsrichtung des Werkzeugs erstrecken.
21. System nach Anspruch 20, bei dem die Wahlmuffe ein zweites Halterungsmittel zum zusammengepreßten Halten des Beeinflussungsmittels

betätigt und bei dem die Wahlmuffe an das Einbau-Einschnappmittel gekoppelt ist, so daß sich, wenn das Einbau-Einschnappmittel den Einsatz festhält, die Wahlmuffe bezüglich des Werkzeugkörpers verschiebt, um das zweite Halterungsmittel freizugeben, wobei dadurch den Beeinflussungsmitteln gestattet wird, sich auszudehnen, und der Schaft in die Gleitbahn zurückgezogen werden kann.
22. System nach Anspruch 18, bei dem die Klammer eine Mehrzahl von Vertiefungen aufweist, die in dem Werkzeugkörper ausgeformt sind, wobei ein oberes Ende einer jeden Vertiefung mit einer Rampe versehen ist, die zu einer äußeren Oberfläche des Körpers führt, und bei dem die Wahlmuffe mit einer Mehrzahl von Öffnungen versehen ist, die sowohl im Einbau- als auch im Rückhoimodus über den Segmenten liegen, und zwar mit einer radial nach innen gerichteten Lippe, die zur Abstützung mit einem unteren Ende jedes Segments an einem unteren Ende jeder Öffnung vorgesehen ist, wodurch sich, wenn das Einbau-Einschnappmittel mit dem Werkzeug im Einbaumodus den Einsatz festhält, die Wahlmuffe bezüglich des Werkzeugkörpers verschieben kann, so daß die Lippen die Segmente anschieben, und die oberen Enden der Segmente sich entlang der Rampen verschieben, um sich seitlich über das Werkzeug hinaus zu erstrecken, um mit den Lagermittein und dem Einsatz in Eingriff zu kommen.
23. System nach Anspruch 22, bei dem die Lagermittel eine Mehrzahl von Ausschnitten aufweisen, die radial um das Bauteil herum ausgeformt sind und durch die eine Schneidfiäche der Segmente hervorvorragen kann, um ein Schneiden des Erdboder>£zu bewirken.
24. System nach Anspruch 23, bei dem das Schneidmittel ein aus einer Mehrzahl der Segmente zusammengesetzter Räumer ist.
25. System zum kombinierten In-Situ-Ersetzen eines Bohrbits und eines Räumers eines Erdbohrers, bei dem das Bohrbit eine Mehrzahl von Bitsegmenten und der Räumer eine Mehrzahl von Räumsegmenten aufweist, wobei das kombinierte System ein erstes Untersystem zum Ersetzen von Bitsegmenten und ein zweites Untersystem zum Ersetzen der Räumsegmente umfaßt, wobei jedes Untersystem ein rohrförmiges Bauteil, und weiterhin einen Einsatz gemäß Anspruch 1 beinhaltet, und wobei das Bauteil des zweiten Untersystems mit einem unteren Ende des Bohrers verbunden ist und bei dem das Bauteil des ersten Untersystems mit dem Bauteil des zweiten Untersystems verbunden ist, und wodurch im Gebrauch sowohl das Bohrbit als auch der Räumer gleichzeitig ersetzt werden können.