NL8105292A

NL8105292A - Boorkop.

Info

Publication number: NL8105292A
Application number: NL8105292A
Authority: NL
Original assignee: Christensen Inc
Priority date: 1980-12-01
Filing date: 1981-11-23
Publication date: 1982-07-01
Also published as: FR2495216B1; BE891240A; JPS6055676B2; JPS57165591A; FR2495216A1; US4352400A; CA1161428A; GB2088443B; MX154647A; DE8134681U1; DE3147099A1; GB2088443A

Description

* # J

*

Boorkop

De uitvinding heeft betrekking op een roteerbare boorkop en in het bijzonder op een verbeterde, van een aantal vingers voorziene grondformatieboorkop met in de hoekrichting uiteengelegen, over de volle lengte overlappende, brede, spiraalvormige stabiliseervelden 5 en tussengelegen groeven, samengestelde compacte snijelementen die bevestigd zijn aan versterkte, stevige, korte en dikke spiraalvingers en een tussengelegen hard kemsnij-breekinzetorgaan aan de ingang van een hellende kernuitwerppoort. Zodoende snijdt en verwijderd de spiraalboorkop materiaal sneller met minder trilling en gatafwijking, 10 is deze sterker en minder vatbaar om te buigen of te breken en heeft deze een langere levensduur dan overeenkomstige, tot dusver opfdit gebied bekende, van een aantal vingers voorziene boorkoppen.

Tot dusver hebben van een aantal vingers voorziene roteerbare boorkoppen een levensduur die meestal door buigen en breken van de 15 betrekkelijk lange, rechte, smalle vingers als gevolg van afschuring van de betrekkelijk geringe grootte van het aanvankelijke buiten-oppervlakgebied en resulterende verminderde doorsnedeoppervlak daarvan beperkt wordt.

Ook verschaften de aanvankelijke geringe grootte van het opper-20 vlakgebied en de smalle, rechte, uitstekende vingers zeer weinig boorkopstabilisatie in het gat. De onvoldoende gestabiliseerde boorkop trilt derhalve en beweegt zijdelings in het gat, wat tot het afwijken van de boorkop en tot het afschilferen van de harde oppervlakken van het snijelement als zij scherp terecht komen tegen de 25 harde grondformaties leidt.

Van een aantal vingers voorziene boorkoppen snijden onvermijdelijk een centrale kern en bij het tegenkomen van harde formaties wordt de snij- of doordringingssnelheid sterk verminderd of gestopt indien zij niet in staat zijn om het kernmateriaal snel te vermalen, 30 te snijden of op te breken en uit te werpen.

Veel tot dusver bekende boorkoppen hangen alleen af van de samenstelling en een inwendig hellend oppervlak van de boorkoppatroon of -romp om de geproduceerde kern aan te grijpen en af te breken.

Andere zijn bekend die een niet - snijdend slijtbestendig kembreek- 8105292 * * s - 2 - inzetorgaan met een hellend oppervlak hebben om afschuring van de romp tegen te gaan.

Ook bekend zijn een aantal samengestelde spiraalvormige of schroeflijnvormige gecanneleerde boorkoppen die gepunt of uitgevoerd 5 zijn met harde snijinzetorganen van harder slijtbestendig materiaal dan de onderstêuningsromp. Verschillende snijinzetorganen zijn gemaakt bestaande uit verschillende metaalcarbides, borides, nitrides, oxydes, kubisch boriumnitride, natuurlijke en synthetische diamanten en mengsels of legeringen daarvan.

10 Er zijn in de handel zowel uit diamant- en boriumnitride-schuur- samenstelling bestaande, compacte snijinzetorganen verkrijgbaar, die door General Electric vervaardigd en verhandeld worden onder hun geregistreerde handelsnamen "Stratapax" en "Compax" welke aangewend worden bij de fabricage van verschillende soorten olieboorkoppen.

15 De boorkop volgens de onderhavige uitvinding verschilt van die welke tot dusver bekend zijn doordat deze een door machinale bewerking of beleggieten gevormde romp heeft, voorzien van kortere, sterkere, schroeflijnvormig of spiraalvormig gebogen vingers van groter doorsnedeoppervlak gesteund door versterkingsribben die 20 samengestelde, compacte snijinzetorganen ondersteunen, brede, overlappende, schroeflijnvormige of spiraalvormigestabiliseervelden die zich van de vingers over in hoofdzaak de gehele lengte van de boorkop uitstrekken, schroeflijnvormige of spiraalgroeven tussen de velden voor het snel voortleiden en spoelen van snij seis naar 25 boven uit het gat en een hard kernsnij-breekinzetorgaan voorzien van een hellende snij rand om betrekkelijk harde kernformaties snel weg te snijden en op te breken.

De uitvinding behelst een van een aantal vingers voorziene roteerbare boorkop bestaande uit een door beleggieten gevormde romp 30 met één geheel daarmee vormende, in de hoekrichting uiteengelegen, korte, sterke, schroeflijnvormig gebogen vingers die daaraan verbonden voorgevormde, uit een schuursamenstelling (bij voorkeur van diamant) bestaande, compacte snijinzetorganen ter plaatse van het snij einde daarvan ondersteunen.

35 Schroeflijnvormige of spiraalvormige, brede, overlappende 8105292 * i - 3 - stabiliseervelden strekken zich. van de vingers over in hoofdzaak de axiale lengte van de romp uit. Er treden spiraal- of schroeflijnvormige groeven tussen de stabiliseervelden op voor het snel voortleiden van de snij seis en het spoelen van verpompt fluidum naar 5 boven door de werking van de spiraalvormige stabiliseervelden. Een hellende kemuitwerpdoorgang is aangebracht tussen de vingers en aangrenzend aan een holte die een daaraan verbonden, hellend, hard kern-snij- en -breekinzetorgaan bevat, dat bij voorkeur van gecementeerd wolframcarbide vervaardigd is.

10 De romp heeft ook een centrale boring of kast bestemd voor het verbinden van aandrijforganen voorzien van een fluidumdoorgang naar het tegenovergestelde aandrijfeinde daarvan en doorgangen die zich uitstrekken van de boring naar uitlaten tussen aangrenzende vingers en snijorganen voor het voortleiden en richten van spoel- en/of snij-15 fluidum naar de snijorganen en spiraalgroeven.

Het onderste voorloopeindgedeelte van elke schroeflijnvormige vinger heeft een holte voorzien van een uitgespaard oppervlak en aangrenzende kraag die door machinale bewerking daarin gevormd is en waarin een voorgevormd, uit een schuursamenstelling bestaand, 20 compact snijelement ingezet, bevestigd (bij voorkeur hard gesoldeerd) aan en ondersteund door het uitgespaarde oppervlak en de kraag is.

Eén hellende rand van het harde kernsnij—breekorgaan is ingesteld op het snel wegsnijden van de betrekkelijk harde kernen terwijl de aangrenzende, naar boven hellende oppervlakken van de kernuit-25 werpdoorgang vervolgens aangegrepen door de kern voor het afbuigen en richten van zowel de snij seis als stukken van de kern uit de uitwerpdoorgang dienen.

De uitvinding wordt in het volgende nader toegelicht aan de hand van een in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld daarvan.

30 Fig. 1 is een verticaal voor- of zijaanzicht van de spiraal vormige, van een aantal vingers voorziene snijboorkop volgens de uitvinding; fig. 2 is een boven- of aandrijfeindaanzicht van de boorkop van fig. 1; 35 fig· 3 is een onder- of snijeindaanzicht van de boorkop van 8 1 0 5 2 92 -+ * - 4 - fig. 1; fig. 4 is een gedeeltelijke doorsnede over het onderste snij-gedeelte van de boorkop volgens IV-IV in fig. 2 en 3; en fig. 5 is een doorsnede over de gehele boorkop volgens V-V 5 in fig. 2 en 3.

Vervolgens wordt de beste wijze van het ten uitvoer brengen van de uitvinding beschreven.

In de tekening is een verbeterde, gestabiliseerde, van een aantal vingers voorziene, · dregtype grondboorkop 10 weergegeven 10 voor het boren van gaten van ongeveer 5,08 cm in diameter.

De boorkop 10 bestaat bij voorkeur uit een door beleggieten gevormde boorkoppatroon of -romp 12 van ongeveer 4,76 cm in diameter met een axiale lengte van tenminste 10,16 cm maar bij voorkeur ongeveer 11,4 cm tussen de tegenovergestelde snij- en aandrijfeinden 15 daarvan en vervaardigd van geschikt taai metaal zoals 17-4 PH of 440 roestvrij staal.

Eén geheel met de romp 12 vormen drie brede, in omtrekszin overlappende, spiraalvormige of schroeflijnvormige stabiliseervel-den 14, voorzien van spiraalvormige voorloop- en achteraankomende 20 randen en zij oppervlakken van ongeveer 6,34 mm in radiale diepte, aangrenzende tussengelegen cannelures of groeven 16 van overeenkomstige diepte en betrekkelijk korte en dikke en sterke, gebogen spiraalvingers 18 van ongeveer 15,8 mm lengte x 12,7 mm dikte in de radiale richting.

25 Van het in fig. 2 weergegeven aandrijfeinde beschouwd strekt het achteraankomende spiraalvormige zij oppervlak van elk spiraal-veld zich in omtrekszin uit tot een achteraankomende êindrand daarvan die zich bevindt ter plaatse van het aandrijfeinde en op een bepaalde afstand in de hoekrichting voorbij de voorloopeindrand van 30 het spiraalvormige zij oppervlak, dat voorloopt, van het aangrenzende spiraalveld ter plaatse van het tegenovergestelde snij einde. Zodoende kunnen de achteraankomende einden van de spiraalvelden de voorloop-einden van het aangrenzende spiraalveld tot zelfs 1/3 van de afstand in de omtreksrichting of hoekrichting tussen de voorloopeinden van 35 de aangrenzende velden overlappen.

8105292 < ____ * * - 5 -

De vingers 18 ter plaatse van het snijeinde van de romp^strekken zich van de velden uit en zijn in de hoekrichting op gelijke afstanden uiteengelegen om een korte, inwendige, centrale kernopneem-boring b van ongeveer 22 mm diameter x 15,8 mm diepte en de langsas 5 van de romp.

Elk van de drie, op gelijke afstanden uiteengelegen, overlappende spiraalvelden heeft een boogvormige buitenoppervlak-omtreksbreedte van ongeveer 19 mm en strekt zich schroeflijnvormig uit tegengesteld aan de rotatierichting ter plaatse van een voorloophoek van 60° tot en 10 70o/bij voorkeur ongeveer 66° uit een vlak loodrecht op de as en van 20° tot 30° en bij voorkeur 24° uit het vlak van de as over in hoofdzaak de gehele axiale lengte van de romp om een totaal stabiliseer-veldoppervlakgebied van tenminste 58 cm2 te verschaffen. Bij voorkeur steken de spiraalvingergedeelten 18 naar beneden vanaf de onderkant 15 en naar voren van de één geheel daarmee vormende vingerversterkings-ribgedeelten 12a van de romp 12. Het ribgedeelte 12a strekt zich zowel in omtrekszin als naar boven van de snijeinden op de achteraankomende zijden van de spiraalvingers 18 af uit.

Gevormd in het onderste centrale gedeelte van de romp dat zich 20 uitstrekt tussen de vingers 18 is een naar boven hellende kerauit-werppoort of -doorgang P. De poort P strekt zich van een binnenste half-bol gebogen inlaateindoppervlak daarvan aangrenzend aan de binnenzijde van één spiraalvingergedeelte en radiaal naar buiten tussen het andere aangrenzende paar vingers naar een tegenovergestelde 25 zijuitlaat of -uitgang daarvan uit.

De as en het meest bovenste middengedeelte van het inwendige halfronde kernafbuigoppervlak en dak R van de poort P helt onder 20° tot 40° maar bij voorkeur ongeveer 30° uit de horizontaal en strekt zich tussen raakpunten met het binnenste concave oppervlak 30 ter plaatse van het inlaateinde en het buitenste convexe oppervlak terplaatse van het tegenovergestelde uitlaateinde van de uitwerppoort P uit. Het schuinstaande dak en de oppervlakken van de uitwerppoort komen in aangrijping met de door de boorkop gesneden kern onder het zijdelings afbuigen en opbreken daarvan. De uitwerppoort P is bij 35 voorkeur gegoten maar kan door machinale bewerking gevormd worden in 8105292 ï ¥ - 6 - de romp met een van een bol einde voorziene frees of slijppunt van 22 mm diameter, die voorgebracht en toegevoerd wordt onder een hoek van ongeveer 30° uit en naar een horizontaal vlak loodrecht op de as en in omtrekszin ongeveer 120° uit het verticaal.vlak VP dat door de 5 boorkopas en een punt van de voorlooprand van een aangrenzende vinger 18, die zich daarop bevindt, gaat.

Ingezet en bevestigd door hard solderen in een smalle holte van rechthoekige vorm, die door gieten of machinale bewerking gevormd is in de wand van de vinger aangrenzend aan het binnenste concave 10 inlaateindoppervlak van de uitwerppoort P en de kernopneemboring is een hard kernsnij- en -breekblad of inzetorgaan 20.

Het kernsnij - breekorgaan 20 bestaat bij voorkeur uit een rechthoekig stuk van gesinterd wolframcarbide van ongeveer 3,56 mm dikte, 6,35 mm breedte bij. 12,7 mm lengte met een rechte snijrand -15 die voorbij het aangrenzende, binnenste, concave inlaatoppervlak steekt.

De rechte kernsnijrand en het aangrenzende smalle eindoppervlak van het snijblad 20 strekt zich onder een helling Y van 45° tot 57° en bij voorkeur ongeveer 51°'van punt I op het verticale vlak VP op de 20 langsas naar een spiraalvinger uit. Bij voorkeur bevindt het bovenste punt van de snijrand zich in hoofdzaak ter plaatse van of nabij een snijpunt I met het verticale vlak en het hellende vlak van het meest bovenste hellende middengedeelte van het inwendige half - ronde oppervlak en dak R van de uitwerppoort P. De smalle bovenrand en het onder-25 oppervlak aangrenzend aan de snijrand strekken zich radiaal uit onder een hellende hoek van tot zelfs 10° en bij voorkeur ongeveer 8° uit het verticale vlak VP door de as. Ook de tegenovergestelde rand en aangrenzende tegenovergestelde zijde . van het snij orgaan 20 bevindt zich in de hoekrichting in een door de as gaand radiaal vlak onder 30 een hoek X van 74° tot 90° en bij voorkeur ongeveer 82° uit het verticale vlak VP van de boorkopas.

De verticale afstand D tot het bovenste punt van de snijrand ter plaatse van of nabij het snijpunt I en het ondereinde van de .....

vinger is een kritische afmeting bij voorkeur gelijk aan ongeveer 35 1-1/2 maal de diameter van de gesneden kern of de inwendige diameter 8105292 4Τ * - 7 - van de kernopneemboring. Zodoende zou in de kern van de boorkop 10 die bestemd is om een kern van bijna 22 mm in diameter te snijden de verticale afstand D ongeveer 3,3 cm bedragen. De diameter van de gesneden kern wordt bepaald door aftrekking van de met de industrie-5 standaard AX-afmeting uitgevoerde boorkop van twee (2) maal (x) de diameter van het snijelement 30.

Aandrijforganen, zoals een EW-stangkast, zijn bij voorkeur aangebracht voor het roterendaandrijven van de boorkop 10. De aandrijf-organen kunnen bestaan uit een vlakke of van schroefdraad voorziene 10 centrale boring of kast 22 van 26 mm diameter zoals weergegeven van een bepaalde axiale diepte van ongeveer 6,35 cm vanaf het tegenovergestelde of aandrijfeinde daarvan voor het verbinden van een corresponderend bemeten vlakke of van schroefdraad voorziene EW aandrijf-stang van een boorkolom daaraan op de bekende wijze.

15 Zich uitstrekkend door een ondergedeelte van de romp dat zich bevindt tussen en aangrenzend aan de onderkant van de centrale boring 22 en de vingers 18 zijn een aantal van drie in de hoekrichting op gelijk afstanden uiteengelegen fluidumdoorgangen 24. De doorgangen 24 zijn enigszins hellend naar buiten vanaf inlaten ter plaatse van 20 de onderkant van de boring 22 naar uitlaten daarvan voor het richten van stromen spoelfli^idum naar buiten tussen de vingers, en in het bijzonder dicht bij de voorloopzijde van elk van de vingers 18 en naar het snijvlak van elk van de daaraan verbonden snijelementen 30.

Zodoende zal het spoelfluidum dat gedreven wordt door een 25 doorgang in de gebruikelijke EW-stangen, van de boorkolom, de boring 22 en doorgangen 24 met behulp van de pompwerking die verschaft wordt door rotatie van de spiraalvelden 14 door de boorkop weggesneden materiaal naar boven voeren door de spiraalgroeven 16 tussen de stabiliseervelden 14.

30 Elk snijelement 30 bestaat bij voorkeur, maar niet noodzakelijk, uit een ronde, samengestelde, compacte schijf, voorzien van diamant-schuurdeeltjes, die ingezet is in een holte en verbonden is aan een hellend uitgespaard oppervlak 18a dat door machinale bewerking gevormd is in het onderste ondersteuningseindgedeelte,dat voorloopt, van elke 35 spiraalvinger 18.

8105292 ï 'v .

- 8 -

Boven elke holte bevindt zich een bovenste kraag 18b voorzien van een boogvormLg of gedeeltelijk cirkelvormig oppervlak dat zich loodrecht op en vanaf het hellende uitgespaarde oppervlak 18a en evenwijdig aan de hartlijn van het snij element 30 uitstrekt.

5 Bij voorkeur helt elk hellend uitgespaard oppervlak 18a dat een snijelement 30 ondersteunt en zodoende het voorloopsnijvlak van de snijelementen 30 dat zich evenwijdig daaraan bevindt naar achter en naar beneden van de rotatierichting en het midden van het aangrenzende boogvormige oppervlak van de kraag 18b en bovenste centrale voorloop-10 punt van de snijrand rond het snijelement 30 af.

De voorloopsnijzijde of het voorloopvlak van elk element 30 bevindt zich bij voorkeur op een radiaal hellend vlak dat zich radiaal van de boorkopas. en hellend naar achter naar het snij einde onder een negatieve schuine hoek van tot zelfs -25° uit het verticale vlak van 15 langsas van de boorkop uitstrekt. Zodoende snijdt de achterste of negatief hellende, onderste, half-ronde snijrand om de onderste helft van het snijvlak van elk element 30 de formatie, het kaliber van het boorgat en de vervolgens door: het kernsnij-breekblad 20 aangegrepen en opgebroken, kern weg. Omgekeerd vervult de voorste, hellen-20 de, bovenste, halfronde voorlooprand om de bovenste vlakhelft van elk snijelement 30 in hoofdzaak geen snijding terwijl de kraag en het boogvormige oppervlak daarvan een gedeelte van het halfronde omtreks-oppervlak om de bovenste helft van elk snijelement 30 ondersteunend aangrijpen.

25 Afhangend van de hardheid van de tegengekomen formatie kan elk element 30 bestaan uit een schijf van gebonden materialen gekozen uit een groep bestaande uit metaaloxydes, carbides, borides, nitrides, gecementeerd wolframcarbide, kubisch boriumnitride, diamant, en mengsels en samenstellingen daarvan.

30 Bij voorkeur is elk van de snij elementen 30 een samengestelde compacte schijf bestaande uit een harde steunlaag of schijf 30a waaraan een laag van harde snijschuurdeeltjes 30b gebonden zijn om de snijrand en het vlak daarvan te vormen.

De steunschijf of laag 30a kan vervaardigd zijn van gece- 35 menteerd of door metaal gebonden titaan, zirkoon of wolframcarbide, 8105292 - 9 - siliciumcarbide, boriumcarbide, mengsels daarvan en elk ander materiaal waaraan de snij deeltjes 30b stevig gebonden en ook aan de uitspar ingoppervlakken 18a van de vingers 18 gebonden kunnen worden.

Er zijn een verscheidenheid van samengestelde snijelementen in de 5 handel verkrijgbaar van verschillende bronnen die geschikt zijn voor verbinding aan de vingers 18 van de romp 12.

Dergelijke geschikte, samengestelde, compacte snij elementen of schijven zoals openbaard in de Amerikaanse octrooischriften 4.098.362, 4.156.329, 4.186.628 en 4.225.322 en gefabriceerd zoals beschreven in 10 de Amerikaanse octrooischriften 3.743.489, 3.745.623 en 3.767.371 worden door General Electric vervaardigd en verhandeld onder de geregistreerde handelsnamen ,,Stratapax,, en "Compax". Een ander wordt vervaardigd en verhandeld door DeBeers Diamond Tool onder hun geregistreerde handelsnaam "Syndite".

15 In beginsel zijn "Stratapax" en "Compax" voorgevormde, samenge stelde, compacte snijorganen elk omvattende een dunne vlakke laag of schijf bestaande uit een massa van zelf-gebonden polykristallijhe schuurdeeltjes zoals synthetische of natuurlijke diamant en zeskante of kubische boriumnitride dat direct gebonden is aan een laag of 20 schijf van door metaal gebonden of gecementeerd metaalearbide bekleed met een laag van hard solderend of zilversoldeervulmetaal voor·verbinding aan de uitsparingoppervlakken 18a van de vingers 18.

De boorkop 10 is echter bij voorkeur voorzien van uit "Stratapax" synthetische diamantsamenstelling bestaande, compacte snij elementen 25 30 van elk ongeveer 13,2 mm in diameter x 3,3 mm dikte bestaande uit een laag van -400 U.S. standaard maasdiameterdeeltjes van ongeveer 0,5 mm en een gecementeerde wolframcarbidelaag van ongeveer 2,79 mm dikte. De samengestelde snij elementen 30 worden gemonteerd en hard gesoldeerd aan de uitgespaarde oppervlakken 18a van elke vinger op 30 een zodanige wijze dat de diamantsnijzijde of het vlak van de laag 30b daarvan negatief een schuine hoek van ongeveer -20° ten opzichte van de rotatierichting en een zich door en van de as uitstrekkend verticaal vlak heeft. Zodoende wordt het bij rotatie van de boorkop door de onderste helft van de snijrand van het element 30 gesneden 35 formatiemateriaal naar boven gericht langs het negatief hellende dia- 8105292 - 10 - mant schuurvlak daarvan naar de boorkoprotatierichting en een aangrenzende spiraalgroef 16.

Wanneer de onderste halfronde snijhelft van de snij schijf 30 stomp of versleten raakt kunnen zij vervangen en weer daaraan of aan 5 een andere romp verbonden worden op dezelfde wij ze met de niet versleten zijrand 180° gedraaid naar het snijeinde van de vingers en boorkop.

In gebruik is het aandrijfeinde van de boorkop verbonden aan een eerste stangsectie van een boorkolom die daaraan verbonden is en 10 roterend aangedreven wordt door een gebruikelijke boormachine, zoals een Track-of Tricycle-machine.

Gedurende het boren brengt de machine zowel axiale als rotatie-krachten via de boorstang aan de romp 12, de oppervlakken 18a en kragen 18b van de vingers op het snijelement 30 over. Zodoende worden 15 gedurende het snijden de elementen 30 diametraal tussen de ondersteu-ningskragen 18b en de formatie die in aangrijping komt met de tegenovergestelde omtreksoppervlakken daarvan onder druk gesteld en axiaal samengedrukt tussen de in aangrijping verkerende formatie en de ondersteuningsoppervlakken 18b die naar de formatie geroteerd zijn.

20 Als de boorkop roteert snijdt de onderste helft van elk hellend element 30 in de formatie en worden de snij seis hierdoor naar voren en naar boven bewogen langs de hellende snijvlakken die voorlopen en in aangrenzende spiraalgroeven en stromen van daardoor gaand spoel-fluidum.

25 Ook het hellende harde kemsnij-breekorgaan 20 wordt tussen de ondersteunende boorkopromp 12 en de kernformatie onder druk gesteld bij de axiale en roterende verplaatsing van de boorkop. De snijelementen 30 en het kernsnij-breekorgaan 20, dat gewoonlijk zwakker is wanneer het onder spanning gesteld wordt, worden derhalve 30 gedurende het snijden in hun sterkere samendrukkingstoestand gebracht en voldoende ondersteund door de sterke, korte en dikke spiraalvingers 12 die versterkt zijn door de bijkomende ondersteuningsribgedeelten 12a om breuk onder bijzonder zware axiale en rotatiespanningsbelastxn-gen tegen te gaan.

35 De kern van de harde of zachte formatie wordt snel weggesneden 8105292 - 11 - ett/of opgebroken door het hellende kernsnij-breekorgaan 20 en door het hellende dak R van de uitwerppoort afgebogen en naar en uit de uitlaat daarvan gericht in een stroom van spoelfluidum en de aangrenzende spiraalgroef.

5 Als het spoelfluidum onder druk uitstroomt voert deze de snij seis naar boven door de spiraalgroeven van de roterende boorkop en uit het boorgat. De rotatie van de schroeflijnvormige velden en aangrenzende voorlooprandén. en zij oppervlakken die spiraalsgewijs verlopen onder een voorloophoek van ongeveer 66° uit een vlak loodrecht op de as en 10 ongeveer 24° uit het vlak van de as van de boorkoprotatierichting af dient tot het verpompen en versnellen van de beweging van het recirculerende spoelfluidum en de daarin zwevende snijseis uit het boorgat.

De gewenste diepte van het boorgat wordt bereikt door het verbin-15 den van bijkomende stangsecties van de boorkolom aan elkaar op de bekende gebruikelijke wijze.

Volgens de uitvinding en met de afmeting en volgens de in het voorgaande gegeven beschrijving geconstrueerde boorkoppen zijn beproefd.

20 De beproeving werd uitgevoerd onder werkelijke terreingesteld- heden door het uitvoeren van een aantal boringen ter plaatse van een dam met de uitrusting en resultaten die aangegeven zijn in de volgende Tabellen I en IX.

8105292 - 12 -

Tabel I

Het boren van twee gaten, op dezelfde plaats met dezelfde boorkop en uitrusting en onder dezelfde gesteldheden 1e gat

Boorkop A: nieuwe, van 3 spiraalvingers voorziene boorkop vol-5 gens de uitvinding

Plaats: 3/4 opstaande beschoeiing van damplaats in gematigd hard groensteen

Uitrusting: 5,62-7,03 kg/cra2 ^0, 10 zwaartekracht alleen 90,7-181,4 kg druk omlaag 0-500 omwentelingen per minuut - grootste gedeelte van de tijd bij hoger aantal omwentelingen Track-machine met 3,048 m stangkap 15 Boorresultaten: 1e 3,048 m stang 3 minuten 2 " 7 " 3 " 2 " 4 " 10 " 20 5 " 5 " 6 " 8 " 7 _5 " 21,335 m TD 40 minuten

Gemiddelde resultaten: 0,533 m/minuut = 32 m/uur 25 2e gat

Boorkop A: zelfde als 1e gat

Plaats: gat naar 1e gat, overeenkomstige formatie Uitrusting: zelfde als 1e gat Boorresultaten: 30 1e 3,048 m stang 2 minuten 2 " 3 " 3 " 2 " 4 » 4 " 5 7 35 6 ' " 11 " 7 _5 ” 21 ,335 m TD 34 minuten 8105292 - 13 -

Gemiddelde resultaten: 0,64 m/minuut = 39,672 m/uur Totale diepte op boorkop A: 42,67 m/1 uur 14 minuten Gemiddelde snelheden: 1. 0,576 m/minuut 2. 34,593 m/uur 8105292 - 14 -

Tabel II

Het boren van bijkomende gaten met andere uitrusting 3e gat

Boorkop B: nieuwe, van drie spiraalvingers voorziene boorkop volgens de uitvinding 5 Plaats: bovenste linker beschoeiing van damplaats

Uitrusting: 14 kg/cm2 & door pomp bijgestaan ^0 90,7-1,81,4 kg druk omlaag 0-500 omwentelingen per minuut, grootste gedeelte van de 10 tijd bij hoger aantal omwentelingen en

Tricycle-machine met lier/1,524 m stangkap Boorresultaten: 1e 1,524 M stang 45 seconden 2 " 30 " 15 3 " 30 4 " 15 " 5 " 35 " 6 " 45 7 " 45 20 8 " 35 " 9 " 40 " 10 " 45 11" 40 " 12 " 35 " 25 13 " 40 " 14 " 20 " 15 " 50 » 16 " 1 minuut 20 seconden 17 " 1 35 " 30 18 " 1 " 30 " 19 " 1 " 20 " 20 " 1 " 15 " 21 " 2 " 30 " 22 " 2 " 0 " 35 23 " 1 " 45 ” 8105292 - 15 - 24 1,524 M stang 1 minuut 30 seconden 25 " 1 " 30 " 26 ‘ " 35 " 27 " 35 " 5 28_11 _35 " 42,67 m TD 27 minuten 10 seconden

Resultaten: 1,585 m/minuut 94,18 m/uur 4e gat 10 Geen tijden opgetekend voor 42,67 m voltooid.

Boorliedenrapporteerden overeenkomstige resultaten als 3e gat.

5e gat 42,67 m totale diepte bijna maar niet bereikt voor het nodig was tot verlaten. Geschat werd echter dat dezelfde boorkop B in staat 15 zou zijn om vijf (5) meer gaten te boren voor een totaal van 341,365 m voor het terugstellen van de "Stratapax" - snijorganen uit de - versleten romp op een nieuwe patroon o£ romp 12.

Tabel I toont dat boorkop A volgens de uitvinding een gemiddelde maakte.-yan 34,539 m/uur boren van twee gaten over een totale diepte 20 (TD) van 42,67 m in een (1) uur en 14 minuten onder 90,7-181,4 kg druk omlaag, bij 500 omwentelingen per minuut met een Track-machine en 3,048 m stangkap.

In Tabel II wordt gezien dat een andere nieuwe spiraalvormige stabiliseerboorkop B van de volle lengte volgens de uitvinding aan-25 gedreven door een Tricycle-machine met lier en 1,524 m stangkap en door een grotere pomp bijgestane fluidumdruk een gemiddelde maakte van 94,18 m/uur of bijna 3 maal sneller werkte dan boorkop A.

Geschat werd ook dat de boorkop B in staat zou zijn om een totaal van 341,365 m te boren voordat dezelfde "Stratapax1- snijorganen 30 uit de versleten romp verwijderd, 180° gedraaid en aan de vingers van een nieuwe romp 12 verbonden behoefden te worden om de aanvankelijk ongebruikte bovenste helft van de snij randen in de snijpositie te plaatsen.

Zodoende tonen de boorresultaten dat de nieuwe, van spiraalvin-35 gers voorziene boorkoppen A en B van de volle lengte zoals deze volgens 8105292 - 16 - de hierin.het voorgaande geopenbaarde uitvinding geconstrueerd worden · niet gemakkelijk breken of slijten en zich absoluut beter gedragen en/-ïangere levensduur hebben dan overeenkomstige, tot dusver op dit gebied bekende, van rechte vingers voorziene boorkoppen 5 met korte stabiliseergedeelten.

Daar een groot aantal gewijzigde uitvoeringen van de uitvinding mogelijk zijn, dient wel te worden verstaan dat de hier in het voorgaande beschreven uitvoering louter een voorbeeld daarvan is en dat de uitvinding alle wijzigingen, uitvoeringen en gelijkwaardige 10 middelen die binnen het· kader van de uitvinding vallen omvat.

8105292

Claims

1. Roteerbare boorkop, voorzien, van een romp van bepaalde axiale lengte en maximumdiameter met tegenovergestelde snij- en aandrijfeinden die roteerbaar is om een langshartlijn daarvan, gekenmerkt door een aantal betrekkelijk stevige, korte en dikke 5 spiraalvingerachtige gedeelten (18) met voorloop- en achteraankomende zijden daarop in de hoekrichting uiteengelegen om de langshartlijn en een inwendige kemopneemboring (b) van betrekkelijk korte axiale diepten aangrenzend aan het snijeinde van de romp en de vingerachtige gedeelten, een aantal versterkingsribgedeelten (12a) 10 die zich in omtrekszin en van de snij einden op achteraankomende zijden van de spiraalvingerachtige gedeelten (18) af uitstrekken, een aantal in de hoekrichting uiteengelegen, overlappende, buitenste, spiraalvormige stabiliseervelden (14) voorzien van voorloop- en achteraankomende spiraalzijranden en -oppervlakken die zich buiten uitstrek-15 ken en schroeflijnvormig tegengesteld aan de boorkoprotatierichting over in hoofdzaak de axiale lengte van de romp tussen de tegenovergestelde snij- en aandrijfeinden daarvan, een aantal in de hoekrichting uiteengelegen spiraalgroeven (16) die zich uitstrekken tussen de spiraalvelden (14) en verbonden zijn aan de korte inwendige 20 kemopneemboring, een hellende kemuitwerpdoorgang (P) voorzien van een hellend inwendig oppervlak dat zich radiaal naar buiten en hellend naar het tegenovergestelde aandrijfeinde van de romp uitstrekt van een gesloten inlaateinde aangrenzend aan een binnenopper-vlakgedeelte van een spiraalvingergedeelte en de centrale kernopneem-25 boring naar een tegenovergesteld uitlaateinde dat verbonden is met een spiraalgroef en zich bevindt tussen een paar aangrenzende spiraalvingerachtige gedeelten, aansluitorganen aangrenzend aan het aandrijf-einde van de romp bestemd voor verbindingsorganen om de boorkop roterend aan te drijven, voorgevormde snijelementen (30) die verbon-30 den zijn aan steunoppervlakken op de voorloopzijden van de spiraal-vingergedeelten en elk met een achterzijde aangrenzend aan een steun-oppervlak en een snijzij de voorzien van een snij rand tegenovergesteld aan de achterzijde, en een voorgevormd hard kemsnijelement (20) dat bevestigd is binnen een holte aangebracht ter plaatse van het geslo-35 ten inlaateinde van de kemuitwerppoort en met een hellende snij rand 8105292 Γ -18-. divergerend van èen punt daarvan dat zich aangrenzend aan een snijpunt van het hellende inwendige oppervlak van de kernuitwerpdoorgang en het vlak van de langsas van de romp bevindt.

2. Roteerbare boorkop volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat 5 elk van de spiraalvingerachtige gedeelten voorts bestaat uit een kraaggedeelte en oppervlak dat zich aangrenzend daaraan bevindt en zich uitstrekt vanaf het steunoppervlak voor ondersteuningsaangrijping met het snijelement.

3. Roteerbare boorkop volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt door- 10 dat het aantal spiraalvelden bestaat uit drie in de hoekrichting uiteengelegen, overlappende spiraalvelden die zich elk spiraalvormig uitstrekken onder een voorloophoek van 60° tot 70° om de romp en van voldoende lengte en breedte te zijn om een totaal stabiliserend buitenste spiraaloppervlakgebied van tenminste 58 cm2 op de romp te vormen.

4. Roteerbare boorkop volgens een der conclusies 1 t/m 3, gekenmerkt doordat het hellende inwendige oppervlak van de kernuitwerpdoorgang radiaal naar buiten naar het aandrijfeinde van de romp helt onder een hoek van ongeveer 20° tot 40° ten opzichte van een vlak loodrecht op de langsas.

5. Roteerbare boorkop volgens een der conclusies 1 t/m 4, gekenmerkt doordat de kemopneemboring en kernuitwerpdoorgang van in hoofdzaak dezelfde straal en diameter zijn en verbonden zijn door een inwendig bol oppervlak ter plaatse van het gesloten inlaateinde van de uitwerpdoorgang.

6. Roteerbare boorkop volgens een der voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat het kernsnijelement voorgevormd is van een gecementeerde carbidemassa met de hellende snij rand daarvan divergerend van de punt en het snijvlak van de langsas af divergerend onder een hoek van ongeveer 45° tot 57°.

7. Roterende boorkop volgens een der voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat de punt van de hellende snij rand ter plaatse:, van het snijpunt zich op een afstand van ongeveer 1-1/2 maal de diameter van de inwendige kemopneemboring bevindt vanaf het snij einde van de boorkop.

8. Roteerbare boorkop volgens een der voorgaande conclusies, 8105292 - 19 - gekenmerkt doordat elk van de voorgevormde snij elementen een uit gecementeerd carbide bestaand ondersteuningsonderdeel omvat, voorzien van een voorzijde en een achterzijde bestemd voor en verbonden aan een steunoppervlak en een laag van gebonden polykristallijne schuur-5 deeltjes die gebonden zijn aan de voorzijde van het uit carbide bestaande ondersteuningsonderdeel en het snij element voorzien van tenminste een half - ronde schuurkrachtige snijzijde en snijrand.

9. Roteerbare boorkop volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de snijzijde en snijrand van elk voorgevormd snijelement zich bevindt 10 op een hellend radiaal vlak en hellend onder een negatieve schuine hoek van tot zelfs -25° ten opzichte van het vlak van de langsas en daarvan af en naar de achteraankomende zijde tot een verder punt van de snijrand ter plaatse van het snijeinde van het aangrenzende spiraalvingerachtige gedeelte van de romp.

10. Roteerbare boorkop volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat een centrale boring zich over een bepaalde axiale diepte uitstrekt vanaf het tegenovergestelde aandrijfeinde van de romp tot een onderkant daarvan, en doordat een aantal in de hoekrichting uiteengelegen fluidumdoorgangen zich uitstrekken vanaf inlaten ter plaatse van 20 de onderkant van de centrale boring tot uitlaten die zich aangrenzend daaraan bevinden en bestemd zijn om fluidum naar het snijeinde van de spiraalvingergedeelten te richten.

11. Roteerbare boorkop volgens conclusie 10, gekenmerkt doordat de aansluitorganen voorts bestaan uit schroefdraad om de centrale 25 boring bestemd om samen te gaan met schroefdraad van organen bestemd voor het voortleiden van fluidum en het aandrijven van de boorkop.

12. Inrichting, in hoofdzaak zoals voorgesteld in de beschrijving en/of tekening. 8105292