NL8202904A - Grondboorbeitel met mondstuk voor de afvoer van boormedium. - Google Patents

Description

- 1 - f - *

Grondboorbeitel met mondstuk voor de afvoer van boormedium.

De.uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een grondboorbeitel en in het bijzonder op een verbeterd boorbei-telmondstuk voor de afvoer van boormedium naar de bodem van een boorgat.

5 Het meest bekeiide type van boorbeitel voor het boren van olie en gasputten bezit drie draaibare en in het algemeen kegelvormige snijorganen. Deze snijorganen hebben tanden die de aardformaties tijdens het boren stukmaken. Medium wordt naar beneden toe gepompt via de boorserie en naar buiten toe 10 afgevoerd via drie uitlaten in de boorbeitel. Het medium koelt de boorbeitel af en neemt afgesneden materiaal mee naar boven toe door het boorgat naar het aardoppervlak toe.

Een type van boormedium is een vloeistofbrij bekend als "spoelincf ,die vaak deeltjes bevat zoals schurende zanddeel-15 tjes. Mondstukken gevormd uit gesinterdwolfram carbide zijn aangebracht in de mediumuitlaten van de boorbeitel voor het verminderen van slijtage. Elk mondstuk wordt gevormd door een korte cilinder met een convergerende axiale boring. Vanwege de hoge pompdrukken en de schurende spoeling moeten de mond-20 stukken vast worden aangebracht in de uitlaten om losgaan ervan te vermijden. Ook moet elke vasthouder ook weer to-1 op zekere hoogte worden beschermd om slijtage ervan te voorkomen. In aanvulling hierop moet de buitenwand van het mondstuk worden afgedicht ten opzichte van de uitlaat om te voorkomen 25 dat medium weglekt tussen de wanden van de uitlaat en het mondstuk waardoor wegschuring van de uitlaat op zou kunnen treden.

Bij een bekend type van een mondstuksamenstel wordt ge-bruik gemaakt van een snapring die is aangebracht binnen een 20 groef gevormd in de uitlaat direct onder de bodem van het mondstuk. Indien de spoeling bijzonder schurend is zal een mondstuk met een versterkingsdeel of een uitstekenddeel zich naar beneden toe uitstrekken tot onder de snapring om slijtage .daarvan te voorkomen. Voor de afdichting is een 0-ring 25 aangebracht binnen een groef gevormd in de uitlaat voor afdichting naar het uitwendige van het mondstuk toe. Hoewel dit mondstuk met succes wordt toegepast zijn nauwe toleranties noodzakelijk voor de juiste plaatsing van de groeven voor de 8202904 - 2 - vasthoudring en voor de O-ring. Ook doen zich soms vermoeid-heidsscheuren voor tussen het versterkingsdeel van het mond-stukr indien dit wordt toegepast, en het lichaam van het mondstuk .

5 Een ander in gebruik zijnd mondstuk-samenstel maakt gebruik van een schroefring die vast aankomt te liggen te-gen het mondstuk. Eeri type bezit een ring met een tapse in-wendige boring, die wigvormig komt aan te liggen tegen een overeenkomstig taps deel gevormd op het m^ondstuk. Hoewel 10 hierdoor het mondstuk stevig wordt vastgezet op de boorbei-tel bevindt de O-ring bij dit samenstel zich nog steeds bin-nen een groef op een bekende wijze, waardoor een nauwkeurige bewerking is vereist.

Volgens de onderhavige uitvinding omvat nu het mond-15 stuk uitwendig een taps deeL Een vasthoudring met uitwendige schroefdraad is in het uitlaatkanaal geschroefd. De vasthoudring heeft eveneens een taps deel dat is aangebracht op het tapse deel van het mondstuk, zodanig dat het mondstuk wigvormig in het kanaal wordt vastgezet. Een elastomere afdich-20 ting, bij voorkeur een O-ring is aangebracht tussen de bovenrand van de vasthoudring, het tapse oppervlak van het mondstuk en een cilindrische wand van het kanaal. Bij het vastdraaien van de vasthoudring wordt de O-ring in deze ruimte platgedrukt en gedeformeerd, waardoor een afdichting 25 wordt verkregen zonder dat nauwe fabricagetoleranties nood-zakelijk zijn.

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeid weergegeven in de tekening, waarin: 30 fig. 1 schematisch in perspectief en gedeeltelijk in doorsnede een deel toont van een boorbeitel met een mondstuk overeenkomstig de onderhavige uitvinding; fig. 2 een vertikale doorsnede toont, op vergrote schaal, over een mondstuksamenstel van de boorbeitel van fig. 1? 35 fig. 3 een onderaanzicht toont van de v/asthoudring van het mondstuksamenstel van fig. 1.

Fig. 1 toont een bekende boorbeitel 11 met een mondstuk 13 vervaardigd volgens de onderhavige uitvinding. De boorbeitel 11 heeft een lichaam 15 samengesteld uit drie kopdelen, die 40 bij het assembleren aan elkaar zijn gelast. Een draaibaar 8202904 - 3 - snijorgaan 16 is bevestigd aan een naar beneden toe stekende (niet weergegeven) pen van elke kopsectie. Elk snijorgaan 16 bezit tanden 17 voor het stuk maken van de grond en deze tan-den bezitten inzetstukken uit wolfram carbide die zijn opge-5 nomen in passende boringen. Ook kunnen de tanden 17 worden aangebracht in de stalen mantel van het snijorgaan 16. De boorbeitel 11 is voorzien van een stel. uitwendige schroef-draden 19 op zijn boveneinde om de boorbeitel vast te zetten aan het ondereinde van de niet weergegeven boorbuis. De bei-10 tel 11 heeft een .axiaal kanaal 21 -.voor het opnemen van boor-medium dat naar beneden toe wordt gepompt door de boorbuis.

Het kanaal 21 verdeelt zich in drie kanalen 23, waar-van er in de fig. 1 en 2 slechts Sin is weergegeven, zodanig dat de drie kanalen over 120° verdeeld staan. Elk kanaal 23 15 bevindt zich aan e§n zijde van de beitel 11 tussen twee snij-organen 16 in en loopt ongev^eer naar beneden toe voor de afvoer van medium naar de bodem van het boorgat toe. Elk kanaal 23 omvat een uitlaat 25 die cilindrisch is en een gro-tere diameter bezit dan het deel van het kanaal 23 direct 20 stroomopwaarts. De uitlaat 25 v.^ormt het uiteinde van het kanaal. 2 3 en omvat een naar beneden toe gerichte kraag 27 bij zijn boveneinde. Schroefdraden 28 zijn aangebracht in het ondereinde van de uitlaat .25, waarbij het boveneinde van de schroefdraden eindigt in een groef voor spanningsontlasting 25 en voor uitloop van de schroefdraad.

Het mondstuk 13 wordt vast opgenomen in het vergrote deel 25. Het mondstuk is voorzien van een er axiaal doorheen lopend kanaal 29 . Het bovenste deel van de ingang van het kanaal 29 is cilindrisch en loopt uit in een convergerend mid-30 delste deel. Het onderste deel of wel het uitlaatdeel van het kanaal 29 is cilindrisch en bezit een kleinere diameter dan het bovenste deel 29. De diameter van het bovenste deel van hetkanaal 29 is iets kleiner dan de diameter van de uitlaat 25.

35 Het mondstuk 13 heeft een bovenrand 13a die de intrede van het kanaal 29 omringt en aanligt tegen de uitlaatkraag 27. Het mondstuk 13 heeft een bovenste deel 13b met een cilindri-sche buitenwand die nauw past in de uitlaat 25. Het bovenste deel 13b heeft een lengte die ongeveer de helft bedraagt van 40 de totale axiale lengte van het mondstuk 13. Een tapse kraag 8202904 «·. ^ - 4 - of middelste deel 13c, dat een afgeknotte kegelvorm heeft, be-vindt zich onder het bovenste deel 13b. Een cilindrische onder-ste deel 13d sluit aan op het tapse deel 13c en strekt zich uit tot het ondereinde van het mondstuk 13. Het onderste deel 13d 5 heeft een diameter die ongeveer 3/4 bedraagt van de diameter van het bovenste deel 13b en een lengte van ongeveer 3/4 van de lengte van het bovenste deel 13b.

Het mondstuk 13 wordt bij voorkeur vervaardigd uit gesin-terd molfram carbide op bekende wijze. In principe wordt bij 10 deze techniek het mondstuk 13 in de vorm geperst en vastge-houden door een bindmiddel wanneer het in een oven wordt gebracht om het materiaal ervan.te sinteren tot een samenhan-gende vorm.

Een vasthoudring 21 wordt gebruikt om het mondstuk 13 15 vast.te zetten in de kanaaluitlaat 25. De vasthoudring 31 is een ringvormig element met schroefdraad op zijn uitwendige oppervlak, welke schroefdraad .kan samenwerken met de schroefdraad 28 van de uitlaat 25. De vasthoudring.31 heeft een . axiale boring 35 die cilindrisch is en los past rond het on-20 derste deel 13d van het mondstuk. Een bovenste rand 3la om-ringt de boring 35. De bovenrand 31a bevindt zich in een vlak haaks op de hartlijn .van de uitlaat 25.

Daar waarcle boring 35.en.de bovenrand 31a samenkomen is een afschuining 3lb aangebracht, die onder dezelfde hoek 25 loopt als het tapse deel 13c van het mondstuk. De afschuining 31b heeft dus een afgeknot kegelvormig oppervlak overeenkomstig het kegelvormige oppervlak van het deel 13c van het mondstuk.

De kegelhoek is ongeveer 45° ten opzichte van de hartlijn van de uitlaat 25.

30 Een elastomere afdichting 37, bij voorkeur een bekende O-ring, is aangebracht in de ruimte gevormd tussen het tapse deel 31c v/an het mondstuk, de uitlaatwand 25 en de bovenrand 31a van de vasthoudring. Deze ruimte is in dwarsdoorsnede drie-hoekig. De O-ring 37 is een ringvormig element met een cirkel-35 vormige dwarsdoorsnede waarvan de diameter kleiner is dan de radiale breedte van de bovenrand 31a van de vasthoudring.

De vasthoudring 31 heeft een deel 39 dat naar beneden toe uitsteekt tot voorbij het ondervlak 41 van het lichaam 15 van de boorbeitel. Zoals weergegeven in fig. 3 is het uit-40 stekende deel 39 voorzien van vier radiale sleuven 43 die in 8202904 - 5 - * ' * het vlak ervan over 90°.ten opzichte van elkaar.gedraaid staan. De sleuven 43 dienen voor het opneraen van een sleutel of een ander gereedschap zodanig dat de vasthoudring 31 binnen de uitlaat 25 kan worden vastgezet. Het ondereinde van het mond-5 stuk 13 eindigt in hetzelfde vlak als het bodemw'lak 41 van het lichaam van de beitel zodanig dat het uitstekende deel 39 van de vasthoudring over een korte afstand doorloopt voorbij het mondstuk 13.

Bij het assembleren van het mondstuk wordt eerst het mond-10 stuk 13 in de uitlaat 25 aangebracht. De O-ring 37 wordt rond het tapse oppervlak 13c van het mondstuk aangebracht. Dan wordt de vasthoudring 31 vast in de uitlaat 25 geschroefd. Hierdoor wordt de O-ring 37 plat gedrukt en gedeformeerd tussen de vasthoudring 31/ het mondstuk 13 en de uitlaat 25 voor het ver-15 krijgen van een goede afdichting. De schuine kant 31b van de va^sthoudring komt aan te liggen tegen het tapse oppervlak 13c van het mondstuk zodanig dat het mondstuk wigvormig vast op zijn plaats wordt gedrukt.

Bij het bedrijf wordt de boorbeitel vastgezet aan het 20 ondereinde van een serie boorpijpen en om de hartlijn van het kanaal 21 gedraaid. -Elk snijorgaan 16 roteert om zijn eigen as voor het stukmaken van de grond. Spoeling wordt gepompt door het kanaal 21/ door de kanalen 23 en naar buiten toe via de mondstukdoorgangen 29 om terecht te komen tegen de bodem 25 van het boorgat.

De uitvinding heeft aanmerkelijke voordelen. Door ge-bruik van de vasthoudring met zijn bijpassend wigvormig oppervlak wordt het mondstuk vast op zijn plaats gehouden.

Door het platdrukken van de O-ring in de ruimte tussen het 30 tapse mondstukoppervlak.en de bovenrand van de vasthoudring wordt een mediumdichte afdichting verkregen en is het over-bodig om de groef in het uitlaatkanaal onder aanhouding van nauwe toleranties te bewerken.

Hoewel slechts een enkele uitvoeringsvorm van de uit-35 vinding is beschreven en weergegeven zal het. de deskundige dui-delijk zijn dat de uitvindingclaartoe niet beperkt is en dat vele wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de uitvindingsgedachte te vallen.

-Conclusies- 8202904

Claims (6)

1. Grondboorbeitel van het type met ten minste een doorgang omvattende een mondstuk voor de afvoer van boormedium, met het kenmerk., dat in de doorgang eenvasthoudring is vastgezet, welke ring een boring heeft die wordt omringd door 5 een bovenste v-^lak, waarbij de bovenrand van de boring in aanraking is met een taps deel aangebracht op het mondstuk om het mondstuk in het kanaal vast te zettenr terwijl verder een elastomere afdichting wordt gedefonneerd tussen het tapse deel van het mondstuk, de wand van de doorgang en het bovenvlak van 10 de vasthoudring.

2. inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk , dat het bovenvlak van de vasthoudring valt om een kegelvormig deel dat is aangepast op een kegelvormig deel gevormd op het.uitwendige van het mondstuk, waarbij de elas- 15 tomere afdichting wordt vervormd tussen het kegelvormige deel van het mondstuk, de wand van de doorgang en de bovenrand van de vasthoudring.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk , dat de middelen voor de afvoer van boormedium een 20 kanaal omvatten aangebracht in de boorbeitel met een naar beneden -toe gerichte kraag en een cilindrische wand onder deze kraag en schroefdraden onder de cilindrische wand, een mondstuk met een uitwendige cilindrische wand die nauw past binnen de cilindrische wand van het kanaal en met een conisch 25 deel onder de cilindrische wand van het mondstuk, een vasthoudring met uitwendige schroefdraad die passend kan worden op- v> genomen in de schroefdraad van het kanaal, met een boring waarvan een bovenvlak een conisch deel omringt dat is aangepast op het conische deel van het mondstuk om dit wigvormig 30 tegen de kraag aan te drukken en met een O-ring die wordt platgedrukt tussen het conische deel.van het mondstuk, de cilindrische wand van het kanaal en het bovenvlak van de vasthoudring.

4. I nrichting volgens conclusie 3,met het ken-35 m e r k , dat het mondstuk is voorzien van een onderste cilin- 8202904 . -7 - drische deel met een kleinere diameter dat van het bovenste deel is gescheiden door een naar benederi toe gerichte tapse kraag, waarbij het bovenste cilindrische deel van het mond-stuk nauw phssend -is opgenomen binnen de ci-^lindrische wand 5 van het kanaal en het onderste cilindrische deel van het mond-stuk los is opgenomen binnen de cilindrische boring van de vasthoudring.

5. Inrichting volgens conclusie 3 of 4, me the t kenmerk , dat de Ο-ring een dwarsdoorsnedediameter 10 bezit die niet groter is dan de radiale breedte van het bovenvlak van de vasthoudring, welk, vlak de afgeschuinde bovenrand van de cilindrische boring van de vasthoudring om-ringt.

6. Inrichting als beschreven en/of weergegeven in de 15 tekening. 8202904