NL8800897A - Boorbit met als een geheel gesmeed stabilisatie-orgaan. - Google Patents

Description

N035093 1 *

Boorbit met als een geheel gesmeed stabilisatie-orgaan.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op boorbits voor het boren door rots en andere harde formaties bij het boren van olieputten en meer in het bijzonder op draaiende bits met afhangende benen met snijorganen draaibaar aangebracht op lagers die zich naar binnen en 5 naar beneden vanaf de binnenzijden van de benen uitstrekken.

Boorbits van dit soort worden normaliter opgehangen aan boorpijp, die zich naar beneden vanaf de boortoren aangebracht bij het oppervlak uitstrekt. Normaliter wordt de streng boorpijp gedraaid door de boortoren en deze draaiing wordt bij de bodem van het gat aan de bit 10 overgebracht. In bepaalde gevallen wordt draaiing van de bit verwezenlijkt via het gebruik van een fluidummotor aangebracht bij de bodem van de boorstreng net boven de bit. In elk geval wordt de boorstreng, die een kleinere diameter heeft dan het gat dat geboord wordt, onderworpen aan zijdelingse kantel- of andere beweging, die een zekere 15 omvang van onder een hoek staan aan de streng oplegt, dat in zekere mate aan de bit zelf opgelegd wordt. Dit heeft kantelen van de bit tot gevolg, hetgeen buitensporige druk van de benedenbeendelen van de bit tegen de formatie veroorzaakt wanneer de bit gedraaid wordt. Dit verschijnsel is nog kritischer bij het gericht boren, waarbij de bit met 20 buitensporige hoeken ten opzichte van de verticaal georiënteerd wordt. Vanwege fysische spanningen binnen het boorgat werden bits oorspronkelijk geconstrueerd met verhoudingsgewijze dunne beenconstruc-ties. Als gevolg werkte de draaiende bit met ongepaste zijdelings zwenkende of kantelende beweging, hetgeen de levensduur van de bit aanzien-25 lijk beperkte aangezien het benedendeel van de benen snel wegslijt, hetgeen tot falen van afdichting en/of lagers leidde.

Stabilisatie-organen voor de boorstreng zijn eerder gebruikt maar deze waren boven een boorbit aangebracht op enige afstand daarvan, zodat de boorbit nog steeds een kans had te bewegen of zijdelings te kan-30 telen.

In US-A-3.628.616 worden enkele van deze problemen vermeden door het voorzien in stabiliserende middelen rechtstreeks op de boorbit, waardoor de behoefte aan extra nevendelen uitgesloten wordt en de kan-telbeweging van de bit aanzienlijk beperkt wordt. Dit stabilisatiemid-35 del omvatte hardmetalen blokken rechtstreeks gelast op het bovendeel van het lichaam van de bit. Deze blokken hadden voldoende dikte om de levensduur van de bit aanzienlijk te verlengen, terwijl de diameter van het bovendeel van het bitlichaam binnen de grenzen bleef verwezenlijkt . 880 0 897 ? 2 * door de diametrale snijbaan of boring beschreven door de draaiende snijorganen.

Bovendien had dit soort gelaste blokconstructie noodzakelijkerwijs scherpe hoeken, hetgeen spanningspieken op het been veroorzaakte. Dit 5 is natuurlijk onwenselijk aangezien dit de vermoeifngslevensduur door de mechanische inkerving veroorzaakt door het lassen in het zwakste deel van het been aanzienlijk verkort.

Bovendien bleek dat aanzienlijke stroomsnelheden boorfluïdum tijdens bedrijf het blok van het opgelaste "plaaf'soort dadelijk weg 10 kunnen eroderen.

Een andere tekortkoming bij de constructie bekend uit US-A-3.628.616 was dat het benedendeel van het oor met het rechte oppervlak daarvan een dam vormde die de opwaartse stroming van het boorfluïdum door de boorgatring belemmerde. Dit gaf op zijn beurt 15 niet passende druk en vergrote erosie bij de benedenbeendelen van de bit.

Het soort bit beschreven in US-A-3.628.616 omvatte eveneens een veelheid van wolfraamcarbide-inbrengdelen aangebracht op het slijtblok. Deze inbrengdelen hebben echter een neiging te barsten en tijdens be-20 drijf onpassend te slijten.

De onderhavige uitvinding vermijdt de bovengenoemde tekortkomingen door het voorzien in stabilisatiemiddelen als een geheel gesmeed op het boorbitlichaam. Deze constructie wordt verwezenlijkt door de stabili-satie-oren voorgevormd op de beensmeeddelen aan te brengen. De beneden-25 sectie van elk stabilisatieblok is afgerond naar de buitenzijden daarvan en dient om samen te werken met een uitgespaard deel van het boorbitl ichaam liggend onder het oor om een stroomkanaal voort te brengen weg van de benedenuiteinden van het bitlichaam.

Een primair voordeel van deze constructie is dat een metallurgisch 30 massief bitlichaam gevormd wordt, dat aan breuk weerstand zal bieden. Bovendien hebben, omdat deze een gesmeed deel zijn, de gesmede oren een aanzienlijk grotere taaiheid en betrouwbaarheid via verbetering van de korrelstructuur in het metaal. Met dit ontwerp ligt de vezelachtige metaalkorrel in lijn evenwijdig aan de meest aanzienlijke spanningen en 35 schokbelastingen die op het been opgelegd zullen worden. Door op van voordeel zijnde wijze gebruik te maken van metaalstroming tijdens het smeedproces worden maximum mechanische eigenschappen verkregen bij de kritisch belaste secties.

Een dergelijke constructie kan eveneens optimaal gevormd worden om 40 in goede stabilisatie te voorzien bij het bevorderen van de fluïdum- ,8800897 3 stroming en verwijderen van het gesnedene voortgebracht door de stroomkanaal constructie.

Het is een ander voordeel van de onderhavige uitvinding dat de gesmede constructie in een gemakkelijk bewerkbare naaf voorziet, die tot 5 elke diameter gedraaid kan worden en minder behandelingen dan lassen aan benen vereist.

De onderhavige uitvinding maakt eveneens gebruik van polykristal-lijne compacte diamantdelen geperst in de stabilisatie-oren om slijt-weerstand maximaal te maken. De uitvoering van de inbrengdelen kan het-10 zij plat hetzij afgerond zijn en kan gelijkliggend zijn met het oor-oppervlak of zich daar voorbij uitstrekken. Het voordeel van de afgeronde inbrengdelen zich uitstrekkend voorbij het oor is dat de ringvormige ruimte beschikbaar voor gesmede delen om te stromen vergroot wordt. Deze constructie voorziet eveneens in op secundaire maat snijden 15 om de diameter van het boorgat te helpen handhaven. Bovendien wordt minder moment opgewekt door de reduktie van oppervlaktegebied in aanraking met de wand van het gat.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van in de tekening afge-beelde uitvoeringsvoorbeelden nader beschreven worden, waarin: 20 Fig. 1 een perspectivisch aanzicht is van de boorbit in overeen stemming met de onderhavige uitvinding;

Fig. 2 een vergroot aanzicht in doorsnede is van een van de benen van de boorbit genomen langs lijnen III-III uit fig. 1;

Fig. 3 een aanzicht in doorsnede is van het smeedstuk gebruikt om 25 het been te vormen;

Fig. 4 een vergroot zijaanzicht van het been is;

Fig. 5 een vergroot gedeeltelijk aanzicht is van het stabili-satie-oor in overeenstemming met de onderhavige uitvinding; en

Fig. 6 een vergroot gedeeltelijk aanzicht is van een tweede uit-30 voering van het stabilisatie-oor volgens de onderhavige uitvinding.

In fig. 1 is een boorbit 10 getoond met een lichaam 12 en een van schroefdraad voorzien pindeel 14, dat geschikt is om door schroeven verbonden te worden met het benedeneinde van een boorstreng. Benen 16 strekken zich naar beneden vanaf het bitlichaam 12 uit. Zoals in fig. 2 35 afgebeeld heeft elk been 16 een naar binnen en naar beneden gericht lager 18, dat geschikt is om draaibaar een snijorgaan te dragen met 20 in fig. 2 met stippellijnen aangegeven. De snijorganen 20 zijn georiënteerd om een cirkel vormige baan te beschrijven, waarvan de uitwendige diameter de nominale diameter van de bit vormt.

40 De basis van het lager 18 wordt begrensd door een omwentelings- .8800897 4 Λ oppervlak 22 liggend in een vlak loodrecht op de langshartlijn van het lager 18. Het omwentelingsoppervlak 22 en het benedeneinde van het been 16 begrenzen een verhoudingsgewijs dun taps toelopend benedenbeendeel algemeen bekend als hemdstaart (shirttail) 24. Het radiale uiteinde van 5 de hemdstaart 24 strekt zich niet buiten de uitwendige diameter van de bit 10 uit maar heeft ruimte ten opzichte van de zijwanden van het boorgat.

Stabilisatie-oren 30 zijn gevormd in het bovendeel van elk been 16 zich radiaal naar buiten tot in hoofdzaak de nominale diameter van de 10 boor 10 uitstrekkend. Fig. 3 toont een smeedstuk 40 van een van de benen 16. Het smeedstuk 40 omvat een koepel sectie 41, een lagersectie 42, een hemdstaartsectie 43 en een stabilisatiesectie 44.

De lagersectie 42 wordt bewerkt voor het vormen van het lager 18 en het omwentelingslichaam 22 zoals in fig. 2 afgebeeld. De hemdstaart-15 sectie 43 wordt eveneens bewerkt om wat moedermetaal te verwijderen afgebeeld met stippellijnen, van het smeedstuk 40 om de hemdstaart 24 te vormen. Dit is duidelijker in fig. 4 afgebeeld.

Het smeedstuk 40 wordt bijgevolg gedraaid om een deel van de stabil isatiesectie 44 met stippellijnen aangegeven, door bewerken weg te 20 nemen om stabilisatieblok 30 te vormen. Drie van dergelijke beensmeed-stukken worden aan elkaar gelast om de rotsbit te vormen.

Zoals in fig. 1 afgebeeld vormt het benedendeel van elk stabili-satieblok 30 een afgerond deel 51, dat naar boven gekromd is om samen te gaan met de zijden van het oor 30. Dit afgeronde deel 51 werkt samen 25 met een uitgespaard deel 55 gevormd op het been 16 om een stroomkanaal te vormen om de stroming van boorflufdum van om de hemdstaart 24 naar boven om het stabilisatie-oor 30 te bevorderen.

Boorfluidum (niet afgebeeld) treedt het boorgat via een veelheid van mondstukken 60 binnen, zich uitstrekkend door het bitlichaam 12.

30 Uit fig. 1 en 2 blijkt dat eveneens een smeerstelsel afgebeeld is met een houder 61 met een inrichting 62 voor het gelijkmaken van druk daarin aangebracht. De ene zijde van de inrichting voor het gelijkmaken staat in verbinding met de buitenzijde van de bit via openingen 63 gevormd in een dop 65. De andere zijde van de inrichting 62 voor het ge-35 lijkmaken staat in verbinding met het inwendige van de lagerkamer via doorgangen 66 en 67. Smeermiddel (niet afgebeeld) vult de houder 61, doorgangen 66 en 67 en de lagerholte volledig.

Fig. 4 toont duidelijker een veelheid van boringen 45 voor het ontvangen van een veelheid van inbrengdelen 46. Elk inbrengdeel 46 is 40 bij voorkeur vervaardigd uit polykristal lijn diamant en het uitwendige , 8 8 0 Ü 8 Ss / é 5 oppervlak 47 daarvan kan In hoofdzaak vlak zijn teneinde gelijk te liggen met het uitwendige oppervlak van het stabilisatie-oor 30. (Zie fig. 5).

Alternatief kan elk inbrengdeel 46 eveneens afgeronde uitwendige 5 uitsteeksels 48 hebben, zich uitstrekkend voorbij het uitwendige oppervlak van het stabilisatie-oor 30. (Zie fig. 6).

Bovendien kan elk inbrengdeel 46 volledig uit polykristallijn diamant bestaan, of kan anders een plak gesoldeerd op een basisdeel vervaardigd van wolfraamcarbide, omvatten.

10 Tijdens gebruik is gebleken dat als een geheel gevormde stabili-satie-oren 30 veel van de tekortkomingen gevonden bij constructies volgens de stand der techniek niet hebben. Bovendien vertonen de diamant-inbrengdelen 46 aanzienlijk beperkte slijtage bij het stabilisatie-oor, waardoor de nuttige levensduur van de boorbit aanzienlijk vergroot 15 wordt.

Begrepen moet worden dat veranderingen aangebracht kunnen worden in de exacte vorm, details en afmetingen van de constructie zonder buiten de gedachte van de uitvinding te geraken.

. 8 8 0 0 8 £ 7

Claims (8)

9

1. Boorbit omvattende een boorbitlichaam met een hoofdlichaamsdeel en een veelheid van benen die zich naar beneden daarvan uitstrekt, waarbij het benedeneinde van elk been een verhoudingsgewijs dun taps 5 toelopend einde heeft, algemeen bekend als hemdstaartdeel, een snijorgaan draaibaar aangebracht op elk been, waarbij de snij-organen bij draaien van het bit!ichaam een cirkel vormige snijbaan begrenzen, waarbij de uitwendige diameter van de snijorganen de uitwendige diameter van de boorbit vormt; met het kenmerk, dat 10 het hoofdlichaamsdeel omvat een stabilisatie-oor als een geheel daarop gesmeed direkt boven elk been, waarbij elk oor zich radiaal naar buiten uitstrekt vanaf het hoofdlichaamsdeel tot in hoofdzaak dezelfde diameter als de cirkel vormige snijbaan; en dat stroomkanaal middel en uitgespaard zijn langs de beneden- en 15 zijranden van elk oor om fl uldumsstroming van om elk hemdstaartdeel naar boven door elk stabilisatie-oor te bevorderen.

2. Boorbit volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat dat stroomkanaal een gekromd oppervlak heeft gevormd bij het benedendeel van elk stabilisatie-oor.

3. Boorbit volgens een van de voorgaande conclusies, met het ken merk, dat het stroomkanaal omvat een radiaal uitgespaard deel gevormd op het hoofdlichaam direkt elk onder stabilisatie-oor.

4. Boorbit volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een veelheid van polykristallijne diamantinbrengdelen aange- 25 bracht is in het oppervlak van elk stabilisatiebeen.

5. Boorbit volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat elk poly-kristallijn diamantinbrengdeel een vlak draagoppervlak omvat dat in hoofdzaak samenvalt met het vlak van het stabiliserende been.

6. Boorbit volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat elk poly-30 kristallijn diamantinbrengdeel een afgerond droogoppervlak heeft zich uitstrekkend voorbij het oppervlak van het stabilisatiebeen.

7. Werkwijze voor het vervaardigen van een draaiende boorbit volgens een van de voorgaande conclusies, gekenmerkt door de stappen van: het smeden van een veelheid van elementen met bovenlichaamsdelen 35 en benedenbeendelen; het bewerken van elk element om een hemdstaartdeel liggend bij het benedenbeendeel te vormen; het bewerken van elk element om lagers te vormen; het voorzien in een snijorgaan om draaiend aangebracht te worden 40 op elk lager; . 6 6 C C C i 7 het oriënteren en bevestigen van de elementen in een een geheel zijnde constructie zodat de snijorganen een uitwendige uitbreiding hebben die de uitwendige diameter van het gereedschap begrenst en waarbij de stabilisatie-oren zich radiaal naar buiten naar in hoofdzaak dezelf-5 de diameter als de snijverlengingen uitstrekken.

8. Werkwijze voor het vervaardigen van een boorbit volgens conclusie 7, gekenmerkt door de stappen van: het boren van een veelheid van gaten in het oppervlak van elk stabilisatie-oor; en 10 het voorzien in een polykristellijn diamant inbrengdeel in elke boring. .88008b/