NO170298B

NO170298B - PROCEDURE AND DEEP BORING DEVICE

Info

Publication number: NO170298B
Application number: NO872214A
Authority: NO
Inventors: Per Danielsson
Original assignee: Per Danielsson
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1987-05-26
Publication date: 1992-06-22
Also published as: NO170298C; NO872214L; NO872214D0

Description

Fremgangsmåte og anordning for dypboring. Procedure and device for deep drilling.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for boring av dype The invention relates to a method for drilling deep

hull og en anordning for utførelse av fremgangsmåten. Oppfinnelsen vedrører mere spesielt en fremgangsmåte og en an- holes and a device for carrying out the method. The invention relates more particularly to a method and an

ordning for utskiftning av borkronen når den er utslitt uten at det er nødvendig å løfte hele borestrengen opp til bakke- system for replacing the drill bit when it is worn out without it being necessary to lift the entire drill string up to the ground

nivå, med alle de ulemper dette medfører, noe som betyr at utskifting av borkronen kan gjøres in situ nede i hullet. level, with all the disadvantages this entails, which means that the replacement of the drill bit can be done in situ down the hole.

Boring av dype hull i jordskorpen er i dag av meget stor Drilling of deep holes in the earth's crust is very large today

interesse på grunn av boring etter olje, naturgass og geo- interest due to drilling for oil, natural gas and geo-

energi. Dypboring har i realiteten vært utført meget lenge både til lands og offshore. Energy. Deep drilling has in reality been carried out for a very long time both onshore and offshore.

Boring av dype hull skjer vanligvis ved at man senker en borestreng med en borkrone ned i borehullet for å skjære, dvs. Drilling of deep holes is usually done by lowering a drill string with a drill bit into the drill hole to cut, i.e.

adskille eller knuse, materialet i bunnen av hullet-. Det knus- separate or crush, the material at the bottom of the hole-. The crush-

te materiale, det såkalte borkaks, vil bli skyllet opp til overflaten ved hjelp av borevæske eller spylevann, noe som kan være vann, en vannbasert olje eller trykkluft etc. Etter hvert som boringen skrider frem nedad, f6res borehullet med et stålrør. material, the so-called drill cuttings, will be washed up to the surface using drilling fluid or flushing water, which can be water, a water-based oil or compressed air, etc. As the drilling progresses downward, the borehole is fed with a steel pipe.

Borkronen består ofte av borskjær av rulletypen, f.eks. tre The drill bit often consists of roll-type drill bits, e.g. three

ruller som har spisser av hardmetall fordelt på overflaten. rollers that have hard metal tips distributed over the surface.

Disse ruller presses med meget stor kraft mot bunnen av hullet These rollers are pressed with great force against the bottom of the hole

og ruller langs bunnen av dette, hvorunder hardmetallspissene bryter istykker eller knuser materialet ved bunnen av hullet. Dette materiale kan være av varierende hårdhet, fra primær- and rolls along the bottom of this, during which the hard metal tips break into pieces or crush the material at the bottom of the hole. This material can be of varying hardness, from primary

fjell til ubundne stenarter såsom sandsten og tillike grus eller jord. Borehastigheten vil naturligvis være avhengig av grunnens hardhet. rock to unbound rock types such as sandstone and also gravel or soil. The drilling speed will naturally depend on the hardness of the ground.

Andre velkjente og benyttede boreteknikker er f.eks. hammer-boring, hvor en pnevmatisk drevet hammer utfører material-skjæringeni borehullet. Denne boreteknikk har sine begrens- Other well-known and used drilling techniques are e.g. hammer drilling, where a pneumatically driven hammer performs material cutting in the borehole. This drilling technique has its limitations

ninger når det gjelder hvor dypt man kan bore. nings when it comes to how deep you can drill.

Ved boring med skjær av rulletypen vil borskjæret naturligvis bli slitt ut og må vanligvis skiftes ut etter boring av en bestemt distanse. Det som vil bli utslitt i borskjærene er rullenes lagre og også hardmetallinnsatsene. Derfor benyttes det lagre av beste kvalitet og hardmetallskjær av høyeste styrke og kvalitet. I noen anvendelser erstattes hardmetall-skjærene av diamanter, noe som gjør borskjæret enda dyrere. When drilling with a roller-type bit, the drill bit will naturally wear out and must usually be replaced after drilling a certain distance. What will be worn out in the drill bits are the roller bearings and also the carbide inserts. That's why bearings of the best quality and carbide inserts of the highest strength and quality are used. In some applications, the carbide inserts are replaced by diamonds, which makes the drill bit even more expensive.

Videre utsettes rullenes lagre for meget barske omgivelser. Ved dypboring vil trykket av væskesøylen i hullet være meget høyt, og samtidig er hullet fylt opp med borekaks. Disse faktorer betyr at det stilles ekstremt høye krav til lekkas-jer i lagrene, fordi dersom boreslammet skulle komme inn mellom lagerflåtene, ville de umiddelbart bli ødelagt. Furthermore, the rollers' bearings are exposed to very harsh environments. During deep drilling, the pressure of the fluid column in the hole will be very high, and at the same time the hole is filled with cuttings. These factors mean that there are extremely high requirements for leaks in the bearings, because if the drilling mud were to get between the bearing rafts, they would be immediately destroyed.

Selv om det benyttes avanserte teknikker for å forlenge leve-tiden av borskjæret, vil det ved lengre tids boring før eller siden bryte sammen. Som nevnt ovenfor, må borestrengen da tas opp og borskjæret skiftes på bakkenivå. Operasjonen forbundet med å heise opp borestrengen er meget tidkrevende og vil samtidig bety et langt opphold i boringen. I noen til-feller kan det være meget vanskelig og praktisk talt umulig å heise opp borestrengen, f.eks. når borehullet har betydelige bøyer. Even if advanced techniques are used to extend the life of the drill bit, with prolonged drilling it will sooner or later break down. As mentioned above, the drill string must then be taken up and the drill bit replaced at ground level. The operation associated with hoisting the drill string is very time-consuming and will also mean a long stay in the drilling. In some cases, it can be very difficult and practically impossible to hoist the drill string, e.g. when the borehole has significant bends.

Foreliggende oppfinnelse har til formål å løse problemet med utskifting av borkronen, slik at denne utskifting kan gjøres under bakken uten at det er nødvendig å heise opp borestrengen, hvorved lengre opphold i boringen vil unngås når en borkrone har brutt sammen, og boretiden vil bli betydelig kortere . The purpose of the present invention is to solve the problem of replacing the drill bit, so that this replacement can be done underground without it being necessary to raise the drill string, whereby a longer stay in the drilling will be avoided when a drill bit has broken down, and the drilling time will be considerable shorter .

Ved utskifting av borkronen under bakken ved bunnen av hullet vil det oppstå flere problemer. For det første må den nye borkrone bringes ned til bunnen av hullet. Dette problem løses ifølge oppfinnelsen ved å ha to eller flere borkroner som integrerende deler av en boreanordning ved den nedre del av boreenheten. Når den første borkrone således er utslitt, vil det være en annen borkrone plassert direkte over denne When replacing the drill bit underground at the bottom of the hole, several problems will arise. First, the new drill bit must be brought down to the bottom of the hole. This problem is solved according to the invention by having two or more drill bits as integral parts of a drilling device at the lower part of the drilling unit. When the first drill bit is thus worn out, there will be another drill bit placed directly above it

klar for bruk. ready for use.

Det andre problem som foreliggende oppfinnelse har til hensikt å løse, er hvor den utslitte borkrone skal plasseres. Hullet har en diameter som er like stor som borkronen, og det er ikke plass for utskiftingen av den utslitte borkrone med den nye plassert ovenfor. The second problem that the present invention aims to solve is where the worn drill bit should be placed. The hole has a diameter as large as the drill bit, and there is no room for the replacement of the worn drill bit with the new one placed above.

Det er tidligere i og for seg kjent at en borkrone som har kilt seg fast i hullet, ikke kan frigjøres og derfor må etter-lates i hullet. En ny borkrone kan monteres først etter at borestrengen er tatt opp til overflaten. Borestrengen forsynt med en ny borkrone kan så senkes ned i hullet igjen, og den nye borkrone borer et sidehull i en liten vinkel nær det opprinnelige hull og fortsetter nedad ved siden av den gamle, fastkilte borkrone. Naturligvis kan denne teknikk også benyttes ved boreanordningen ifølge oppfinnelsen. Imidlertid er det meget vanskelig å bore et slikt sidehull. Dessuten er et slikt bøyet borehull en ulempe. It has previously been known in and of itself that a drill bit that has become stuck in the hole cannot be released and must therefore be left in the hole. A new drill bit can only be installed after the drill string has been taken up to the surface. The drill string fitted with a new drill bit can then be lowered into the hole again, and the new drill bit drills a side hole at a small angle close to the original hole and continues down next to the old, wedged drill bit. Naturally, this technique can also be used with the drilling device according to the invention. However, it is very difficult to drill such a side hole. Moreover, such a bent borehole is a disadvantage.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et sidehull for den utslitte borkrone slik at denne bringes ut av veien og boringen kan fortsette nedad med den nye borkrone. According to the present invention, a side hole is provided for the worn drill bit so that it is brought out of the way and the drilling can continue downwards with the new drill bit.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt According to the present invention, it is thus provided

en fremgangsmåte for boring av et hull i grunnen, idet en boreanordning er festet til en borestreng som drives av en driv-innretning, hvilken boreanordning desintegrerer- grunnen under borkronen under boringen, hvor boreanordningen omfatter i det minste to borkroner. Når den første borkrone er utslitt, blir borkronen utskiftet ifølge oppfinnelsen med den ovenfor plas-serte andre borkrone in situ ved bunnen av hullet. a method for drilling a hole in the ground, where a drilling device is attached to a drill string that is driven by a drive device, which drilling device disintegrates the ground under the drill bit during drilling, where the drilling device comprises at least two drill bits. When the first drill bit is worn out, the drill bit is replaced according to the invention with the above-placed second drill bit in situ at the bottom of the hole.

Boreanordningen omfatter en frigjøringsanordning som har to trinn. Ved utskifting av den første borkrone aktiviseres det første trinn av frigjøringsanordningen, hvorved den utslitte borkrone ved fortsatt rotasjon av boreanordningen virker mot siden av hullet og åpner en evakueringslomme. Fortrinnsvis består frigjøringsanordningen for hver utskiftbar borkrone av en plate og i det minste to stenger, som hver forbinder platen med en tilsvarende andre, ovenfor plassert plate, idet den første stang er frigjørbar for aktivisering av en eksentrisk anordning og den andre stang er dreibar og forbinder eksentrisk den første plate med den andre plate, slik at den første plate med sin frigjorte stang resp. stenger dreies radialt utad til en forutbestemt vinkel, f.eks. 80°, og hvoretter stangen når den har inntatt nevnte vinkel frigjøres fra sin forbindelse med nevnte tilsvarende andre plate plassert ovenfor. Deretter blir den første borkrone med den til-hørende plate og stang plassert i den således utformede eva-kuerings lomme. Hver stang er med fordel teleskopisk slik at stangen vil bli kortere ved frigjøringen fra den tilsvarende forbindelse med den andre plate plassert ovenfor. The drilling device comprises a release device which has two stages. When replacing the first drill bit, the first stage of the release device is activated, whereby the worn drill bit acts against the side of the hole during continued rotation of the drilling device and opens an evacuation pocket. Preferably, the release device for each replaceable drill bit consists of a plate and at least two rods, each of which connects the plate to a corresponding second plate located above, the first rod being releasable for activation of an eccentric device and the second rod being rotatable and connecting eccentrically the first plate with the second plate, so that the first plate with its freed rod resp. rods are rotated radially outwards to a predetermined angle, e.g. 80°, and after which the rod, when it has assumed said angle, is released from its connection with said corresponding second plate placed above. Next, the first drill bit with the associated plate and rod is placed in the thus designed evacuation pocket. Each rod is advantageously telescopic so that the rod will become shorter upon release from the corresponding connection with the second plate placed above.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er den andre stang forbundet med den andre plate ved hjelp av en akseltapp som har hovedsakelig rektangulært tverrsnitt og en hylse med en spalte som har en bredde som tilsvarer den smaleste dimensjon av akseltappen. Stangen og hylsen vil bli frigjort fra den andre plate og akseltappen når stangen er blitt dreiet radialt utad til nevnte forutbestemte vinkel på grunn av det faktum at akseltappen kan passere gjennom spalten i hylsen. According to a preferred embodiment of the invention, the second rod is connected to the second plate by means of an axle pin which has a substantially rectangular cross-section and a sleeve with a slot which has a width corresponding to the narrowest dimension of the axle pin. The rod and sleeve will be freed from the second plate and journal when the rod has been turned radially outward to said predetermined angle due to the fact that the journal can pass through the slot in the sleeve.

Oppfinnelsen vedrører også en boreanordning for å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Boreanordningen er festet til en borestreng og vil drives av en drivanordning, og omfatter i det minste to borkroner innrettet aksialt over hverandre. En eksentrisk anordning er innrettet for å ta ut en konusformet evakueringslomme i siden av hullet ved aktivisering med en aktiviseringsanordning. En frigjøringsanordning frigjør den nederste borkrone og anbringer den i den konusformede evakueringslomme for ytterligere boring med den andre borkrone plassert ovenfor. The invention also relates to a drilling device for carrying out the method according to the invention. The drilling device is attached to a drill string and will be driven by a drive device, and comprises at least two drill bits aligned axially above each other. An eccentric device is arranged to take out a cone-shaped evacuation pocket in the side of the hole when activated by an activation device. A release device releases the bottom bit and places it in the cone-shaped evacuation pocket for further drilling with the second bit positioned above.

Fortrinnsvis omfatter den eksentriske anordning en eksentrisk innrettet stang, som radialt og dreibart forbinder en første plate innrettet i forbindelse med den første borkrone, med en andre plate innrettet i forbindelse med den andre borkrone. Videre omfatter aktiviseringsanordningen i det minste en ytterligere stang, som forbinder den første plate med den andre plate i stabil stilling og er frigjørbar fra den andre plate ved hjelp av en frigjøringsanordning. Nevnte frigjøringsan-ordning kan omfatte et teleskopisk hode, som er innrettet til stivt å forbinde den andre stang (eller stenger) med den andre plate, hvilket teleskopisk hode er frigjørbart fra platen ved hjelp av en fjernstyrt låseanordning. Låseanordningen kan være fjernstyrt fra et fjerntliggende sted, f.eks. Preferably, the eccentric device comprises an eccentrically arranged rod, which radially and rotatably connects a first plate arranged in connection with the first drill bit, with a second plate arranged in connection with the second drill bit. Furthermore, the activation device comprises at least one further rod, which connects the first plate with the second plate in a stable position and can be released from the second plate by means of a release device. Said release device may comprise a telescopic head, which is arranged to rigidly connect the second rod (or rods) with the second plate, which telescopic head can be released from the plate by means of a remote-controlled locking device. The locking device can be remotely controlled from a remote location, e.g.

fra bakkenivå, ved hjelp av radiobølger, mikrobølger, ultrasoniske bølger etc. Når det teleskopiske hode forlater sitt sete i trinn én, blir en kanal og ventilanordning automatisk påvirket på en slik måte at borefluidet blir avstengt fra den utslitte borkrone og åpnet til den nye borkrone. from ground level, using radio waves, microwaves, ultrasonic waves, etc. When the telescopic head leaves its seat in stage one, a channel and valve arrangement is automatically actuated in such a way that the drilling fluid is shut off from the worn bit and opened to the new bit .

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter fri-gjør ingsanordningen en tapp som har hovedsakelig rektangulært tverrsnitt og en hylse som samvirker med tappen, hvilken hylse har en spalte med en dimensjon som tilsvarer den minste dimensjon av tappen, slik at tappen kan passere gjennom spalten når den er plassert med sin minste dimensjon overfor spalten. According to a preferred embodiment of the invention, the release device comprises a pin which has a substantially rectangular cross-section and a sleeve which cooperates with the pin, which sleeve has a slot with a dimension corresponding to the smallest dimension of the pin, so that the pin can pass through the slot when it is placed with its smallest dimension opposite the slot.

I det tidsrom hvor evakueringslommen dannes, vil det løsskårne materiale synke til bunnen av hullet. Når boringen stoppes må således borehullet være tilstrekkelig dypt til at volumet av borehullet under foringen i det minste tilsvarer volumet av evakueringslommen. During the time when the evacuation pocket is formed, the loose material will sink to the bottom of the hole. When the drilling is stopped, the borehole must therefore be sufficiently deep so that the volume of the borehole under the liner at least corresponds to the volume of the evacuation pocket.

Oppfinnelsen skal beskrives nedenfor i større detalj under hen-visning til det foretrukne utførelseseksempel på oppfinnelsen som er vist på vedføyede tegninger. Fig. 1 er et perspektivisk riss av en boreanordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et perspektivisk riss i likhet med fig. 1, men med borkronen f j ernet. The invention shall be described below in greater detail with reference to the preferred embodiment of the invention shown in the attached drawings. Fig. 1 is a perspective view of a drilling device according to the invention. Fig. 2 is a perspective view similar to fig. 1, but with the drill bit removed.

Fig. 2a er et snitt langs linjen II-II på fig. 2. Fig. 2a is a section along the line II-II in fig. 2.

Fig. 3 er et perspektivisk riss av en del av boreanordningen på fig. 1 i sentral stilling. Fig. 4 er et perspektivisk riss som tilsvarer fig. 3 men med den utskiftede borkrone i endelig stilling. Fig. 5 og 6 er perspektiviske riss som viser låse- og utløs-ningsanordningen. Fig. 3 is a perspective view of part of the drilling device in fig. 1 in central position. Fig. 4 is a perspective view corresponding to fig. 3 but with the replaced drill bit in final position. Fig. 5 and 6 are perspective views showing the locking and release device.

På fig. 1 er boreanordningen ifølge oppfinnelsen vist perspektivisk. Det øvre parti av boreanordningen 1 er festet til en borstang 2. Borstangen drives av en drivanordning plassert på bakkenivå, f.eks. en boreplattform eller en bakke-basert stasjon. Boreanordningen kan naturligvis også være plassert under bakken i en hule, tunnel eller lignende. In fig. 1, the drilling device according to the invention is shown in perspective. The upper part of the drilling device 1 is attached to a drill rod 2. The drill rod is driven by a drive device located at ground level, e.g. a drilling platform or a ground-based station. The drilling device can of course also be located underground in a cave, tunnel or the like.

Tre rulleborskjær eller -kroner 3a, 3b, 3c er plassert på linje under hverandre og er forbundet med stangen 2. Den nederste krone 3a gjør borearbeidet til å begynne med. Kronene er naturligvis av velkjent konstruksjon og skal ikke beskrives i større detalj her, og hensikten er at foreliggende boreanordning også kan benyttes med andre typer boreanordninger, borskjær og tilsvarende arrangementer for materialskjærean-ordninger. Three roller drill bits or crowns 3a, 3b, 3c are placed in line under each other and are connected to the rod 2. The bottom crown 3a does the drilling work to begin with. The crowns are naturally of well-known construction and shall not be described in greater detail here, and the purpose is that the present drilling device can also be used with other types of drilling devices, drill bits and similar arrangements for material cutting devices.

Borkronene 3a - 3c er anordnet etter hverandre, med en tvers-gående plate 4a - 4c og en dempningsanordning 6 (fig. 2) plassert mellom "borekantene" og den påfølgende plate. Platene er innbyrdes forbundet ved hjelp av tre teleskopiske stenger 5a - 5c i den utførelse som er vist på fig. 1. I denne utførelse er det vist tre stenger, men det vil lett kunne ses at antall stenger kan varieres avhengig av anvendelsen og be-hovet for strukturell styrke. Platene er innbyrdes forbundet ved hjelp av stengene og holdes i en forutbestemt avstand fra hverandre av borkronene plassert mellom dem og av dempnings-anordningene. The drill bits 3a - 3c are arranged one after the other, with a transverse plate 4a - 4c and a damping device 6 (fig. 2) placed between the "drill edges" and the following plate. The plates are interconnected by means of three telescopic rods 5a - 5c in the design shown in fig. 1. In this embodiment, three rods are shown, but it will be easy to see that the number of rods can be varied depending on the application and the need for structural strength. The plates are interconnected by means of the rods and are held at a predetermined distance from each other by the drill bits placed between them and by the damping devices.

Dempningsanordningen 6 er plassert på den øvre side av platen 4, slik det fremgår av snittet II-II i henhold til fig. 2a. Den har utsparinger for de tre ruller på borkronen plassert ovenfor. Virkningen av demperen er å dempe de krefter som utøves i aksial retning av borstangen og å overføre et rota-sjonsmoment mellom de respektive plater parallelt med de teleskoperende stenger. The damping device 6 is placed on the upper side of the plate 4, as can be seen from the section II-II according to fig. 2a. It has recesses for the three rollers on the drill bit located above. The effect of the damper is to dampen the forces exerted in the axial direction of the drill rod and to transfer a rotational moment between the respective plates parallel to the telescoping rods.

Det vil ses av fig. 1 at borkronene 3b og 3c er plassert innenfor og beskyttet av kanten av kryssplatene 4 og stengene 5, og slites ikke under boring med borkronen 3a. It will be seen from fig. 1 that the drill bits 3b and 3c are placed within and protected by the edge of the cross plates 4 and the rods 5, and are not worn during drilling with the drill bit 3a.

Rotasjonsmomentet fra borstangen 2 overføres av platene 4 og stengene 5 parallelle med borkronene 3c og 3b til borkronen 3a. Borefluidet strømmer fra borstangen til kanaler innebygget i platene og deretter inne i en av de tre teleskopiske stenger 5b, som forbinder platene, og ned til borkronen 3a, som har hull for dette formål. Deretter strømmer borefluidet méd borkakset opp til bakkenivået mellom f6ringen og borstangen 2. Borefluidet sirkuleres ved hjelp av en egnet pumpeanord-ning på bakkenivå. The rotational torque from the drill rod 2 is transferred by the plates 4 and rods 5 parallel to the drill bits 3c and 3b to the drill bit 3a. The drilling fluid flows from the drill rod to channels built into the plates and then inside one of the three telescopic rods 5b, which connect the plates, and down to the drill bit 3a, which has holes for this purpose. The drilling fluid then flows with the drill cuttings up to ground level between the guide and drill rod 2. The drilling fluid is circulated using a suitable pump device at ground level.

På fig. 2 er boreenheten ifølge fig. 1 vist uten borkroner In fig. 2 is the drilling unit according to fig. 1 shown without drill bits

for å vise tydeligere andre detaljer, bl.a. den allerede be-skrevne dempningsanordning. Det vil ses at en av stengene 5a er festet til den nedre plate 4a ved hjelp av en tapp 7. to show other details more clearly, i.a. the already described dampening device. It will be seen that one of the rods 5a is attached to the lower plate 4a by means of a pin 7.

Samme stang er festet til den nedre plate ved hjelp av en dreibar kobling, som skal beskrives i større detalj nedenfor. The same rod is attached to the lower plate by means of a rotatable coupling, which will be described in greater detail below.

Hver av de to andre stenger 5b og 5c er stivt montert til den nedre plate 4a og er frigjørbart forbundet med den øvre plate 4b ved hjelp av et teleskopisk hode 8, slik det fremgår tydeligere av fig. 3 og 4. Hvert teleskopisk hode fastholdes i en stilling av en låsetapp 9, som styres av et stempel plassert i en kapsel 10. Ved hjelp av denne anordning kan låsetappen 9 trekkes tilbake for frigjøring av det teleskopiske hode 8 fra platen 4b. Each of the other two rods 5b and 5c is rigidly mounted to the lower plate 4a and is releasably connected to the upper plate 4b by means of a telescopic head 8, as can be seen more clearly from fig. 3 and 4. Each telescopic head is held in a position by a locking pin 9, which is controlled by a piston placed in a capsule 10. By means of this device, the locking pin 9 can be withdrawn to release the telescopic head 8 from the plate 4b.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er låseanordningen hermetisk innelukket i platen 27 med en impulsmottaker, se fig. 5. For således å frigjøre det teleskopiske hode 21 fra platen 27, bevirkes aktivisering ved hjelp av en impuls til impulsmottakeren, som utløser en fjær som aktiviserer en punkteringsnål, som så frigjør gassen som inneholdes i kapselen. Gassen med overtrykk føres i kanaler vist på fig. 5 til den andre side av stempelet 23, dvs. hvor låsetappen 22 forhindrer det teleskopiske hode 21 fra å frigjøres fra platen 27. Samtidig med at trykket avlastes rundt stempelet, skyver fjæren 24 According to the present invention, the locking device is hermetically enclosed in the plate 27 with an impulse receiver, see fig. 5. To thus release the telescopic head 21 from the plate 27, activation is effected by means of an impulse to the impulse receiver, which releases a spring which activates a puncture needle, which then releases the gas contained in the capsule. The overpressured gas is led in channels shown in fig. 5 to the other side of the piston 23, i.e. where the locking pin 22 prevents the telescopic head 21 from being released from the plate 27. At the same time as the pressure is relieved around the piston, the spring 24 pushes

mot stempelet 23 når mottrykket har sunket tilstrekkelig. against the piston 23 when the back pressure has dropped sufficiently.

Det teleskopiske hode 21 påvirkes både av det utvendige fluid-trykk og de teleskopiske fjærer, som imidlertid virker i mot-satt retning i forhold til fluidtrykket, slik at trykket mot låsetappen 22 minker og lettere kan forlate sitt hull i det teleskopiske hode 21. Den spesielle pakning ved utløpet av kanalen 25 for låsetappen 22 frigjøres derved, og fluidtrykket når enden av låsetappen 22. På dette tidspunkt samvirker alle krefter mot låsetappen 22 i samme retning. Når låsetappen 22 har passert kanalen 26, vil fluidet rettes inn rundt det teleskopiske hode 21, hvilket medfører en trykkut-ligning på hver side av låseprofilet 28. Låsetappen 22 har forlatt hullet sitt, det teleskopiske hode 21 har forlatt sitt sete, og fjærene i de teleskopiske stenger 5b og 5c kan skyve sine hus inn i hverandre slik at stengene innkortes bortsett fra stangen 5a. The telescopic head 21 is affected both by the external fluid pressure and the telescopic springs, which, however, act in the opposite direction in relation to the fluid pressure, so that the pressure against the locking pin 22 decreases and it can more easily leave its hole in the telescopic head 21. special packing at the outlet of the channel 25 for the locking pin 22 is thereby released, and the fluid pressure reaches the end of the locking pin 22. At this point, all forces interact against the locking pin 22 in the same direction. When the locking pin 22 has passed the channel 26, the fluid will be directed around the telescopic head 21, which causes a pressure equalization on each side of the locking profile 28. The locking pin 22 has left its hole, the telescopic head 21 has left its seat, and the springs in the telescopic rods 5b and 5c can push their housings into each other so that the rods are shortened except for the rod 5a.

Hele anordningen som holder det teleskopiske hode i stilling, og en impulsmottaker konstruert for å frigjøre det teleskopiske hode, er hermetisk innelukket i platen 4. Impulsmottakeren kan fjernstyres på mange forskjellige måter, såsom ved radio-bølger, mikrobølger, ultrasoniske bølger og enhver annen form for impulser som kan forplante seg i borstangen, enten denne er tom eller fylt med væske. Også andre impulsbaner og im-pulsformer kan være nyttige ved spesielle forhold, men for tiden er ovennevnte løsning foretrukket. Kapselen med en låsetapp forsynt med et stempel kan drives pnevmatisk, hydraulisk eller mekanisk på enhver egnet måte. The entire device which holds the telescopic head in position, and an impulse receiver designed to release the telescopic head, is hermetically enclosed in the plate 4. The impulse receiver can be remotely controlled in many different ways, such as by radio waves, microwaves, ultrasonic waves and any other form for impulses that can propagate in the drill rod, whether it is empty or filled with liquid. Other impulse paths and impulse shapes can also be useful in special circumstances, but at present the above-mentioned solution is preferred. The capsule with a locking pin provided with a piston can be operated pneumatically, hydraulically or mechanically in any suitable manner.

Som nevnt ovenfor, stenges borefluidet automatisk av fra den utslitte borkrone 3a ved det første trinn av frigjøringen. Automatikken er at det teleskopiske hode influerer på en mekanisme som holder en klaff i en kanal for borefluid på en slik måte at fluidet rettes til den borkrone som til enhver tid er i bruk. Når det teleskopiske hode ved utskiftingen forlater sitt sete og på grunn av sammentrekningsbevegelsen av de teleskopiske stenger, endrer mekanismen klaffens stilling slik at borefluidet stenges av fra den utslitte borkrone og åpnes til den nye sådanne. Dette betyr at hver borkrone i en boreanordning har i det minste én stang forsynt med en kanal, en plate med en kanal og en ventilanordning for denne. As mentioned above, the drilling fluid is automatically shut off from the worn drill bit 3a at the first stage of release. The automation is that the telescopic head influences a mechanism that holds a flap in a channel for drilling fluid in such a way that the fluid is directed to the drill bit that is in use at all times. When the telescopic head leaves its seat during the replacement and due to the contraction movement of the telescopic rods, the mechanism changes the position of the flap so that the drilling fluid is shut off from the worn bit and opened to the new one. This means that each drill bit in a drilling device has at least one rod provided with a channel, a plate with a channel and a valve device for this.

Når en utslitt borkrone 3a skal skiftes, vil dette foregå ifølge oppfinnelsen på følgende måte. When a worn drill bit 3a is to be replaced, this will take place according to the invention in the following manner.

Først stoppes rotasjonen av boreanordningen, og borehullet spyles eventuelt rent for borekaks. Deretter sendes et im-pulssignal til impulsmottakeren plassert i platen 4b, som aktiviserer de to kapsler med sine låseta:pper/ som hver fri-gjør det tilsvarende teleskopiske hode 8 og stangen 5b eller 5c. Borkronen 3a og platen 4 for denne er nå kun forbundet med platen 4b ved hjelp av stangen 5a. Hver stang 5 er forsynt med en fjær 14 som korter inn de teleskopiske stenger. Deretter settes boranordningen i langsom rotasjon. Den utslitte borkrone 3a, platen 4a og stengene 5b og 5c er nå eksentrisk opphengt ved hjelp av stangen 5a. Dette vil medføre at på grunn av rotasjonen blir nevnte elementer påvirket av akselerasjonskrefter og tvinges utad mot veggen av borehullet. Stengene 5b og 5c forhindrer ikke lenger en slik bevegelse. Stangen 5a er dreibart festet både til platen 4a og platen First, the rotation of the drilling device is stopped, and the borehole is possibly flushed clean of drilling cuttings. An impulse signal is then sent to the impulse receiver located in the plate 4b, which activates the two capsules with their locking tabs, each of which releases the corresponding telescopic head 8 and the rod 5b or 5c. The drill bit 3a and the plate 4 for this are now only connected to the plate 4b by means of the rod 5a. Each rod 5 is provided with a spring 14 which shortens the telescopic rods. The drilling device is then set in slow rotation. The worn drill bit 3a, the plate 4a and the rods 5b and 5c are now eccentrically suspended by means of the rod 5a. This will mean that, due to the rotation, said elements are affected by acceleration forces and are forced outwards against the wall of the borehole. The bars 5b and 5c no longer prevent such movement. The rod 5a is rotatably attached to both the plate 4a and the plate

4b og forhindrer ikke en slik bevegelse utover. Den utslitte boreanordning vil nå skrape mot hullveggen og danne en konusformet spalte i veggen. Denne prosess er skjematisk illu-strert på fig. 3, som viser den utslitte borkrone umiddelbart etter frigjøringen av stengene 5b og 5c. Fra den samme fig. 3 vil det fremgå hvorledes de frie ender av stengene 5b og 5c vil skjære inn i den andre side av hullveggen og skrape materiale v. t av denne. Imidlertid vil det meste av arbeidet bli utført av den utslitte borkrone. 4b and does not prevent such outward movement. The worn-out drilling device will now scrape against the hole wall and form a cone-shaped gap in the wall. This process is schematically illustrated in fig. 3, which shows the worn drill bit immediately after the release of the rods 5b and 5c. From the same fig. 3 it will be seen how the free ends of the rods 5b and 5c will cut into the other side of the hole wall and scrape material from it. However, most of the work will be done by the worn bit.

Mens boreanordningen fortsetter å rotere vil den konusformede spalte bli gradvis større, og stangen 5a vil danne en større. vinkel med platen 4b. Rotasjonshastigheten må fra tid til annen langsomt økes under prosessen slik at sentripetalkraf-ten vil øke og derved også gravevirkningen av den utslitte borkrone 3a i evakueringslommen. Forbindelsen mellom stangen 5a og platen 4b består av en akseltapp 11 som er anbragt på skrå i en forutbestemt vinkel og er festet i platen 4b og ved hjelp av hylsen 12 forsynt med en spalte. Den skrå akseltapp 11 har et plant tverrsnitt, slik det vil fremgå av fig. 3 og 4, og hylsen 12 har sylindrisk tverrsnitt og er forsynt med en spalte 13, som har en dimensjon som tilsvarer det smaleste parti av tappen. Frigjøringen av hylsen fra tappen skjer når det smaleste parti av tappen er innrettet med spalten. As the drilling device continues to rotate, the conical slot will gradually become larger, and the rod 5a will form a larger one. angle with plate 4b. The rotation speed must from time to time be slowly increased during the process so that the centripetal force will increase and thereby also the digging effect of the worn drill bit 3a in the evacuation pocket. The connection between the rod 5a and the plate 4b consists of a shaft pin 11 which is arranged obliquely at a predetermined angle and is fixed in the plate 4b and with the help of the sleeve 12 provided with a slot. The inclined axle pin 11 has a flat cross-section, as will be seen from fig. 3 and 4, and the sleeve 12 has a cylindrical cross-section and is provided with a slot 13, which has a dimension corresponding to the narrowest part of the pin. The release of the sleeve from the pin occurs when the narrowest part of the pin is aligned with the slot.

I utgangsposisjonen er spalten 13 i hylsen 12 plassert i høyeste stilling. Etter hvert som stangen 5a vinkles utad i forhold til vertikalen gjennom drivstangen under den fort-satte rotasjon av denne, forskyves spalten i hylsen foran det smaleste parti av akseltappen. I den forutbestemte hel-ningsvinkel av akseltappen er spalten 13 i hylsen 12 plassert motstående det smaleste parti av akseltappen. Siden bredden av spalten 13 er like stor som det smaleste parti av akseltappen, vil hylsen 12 forlate akseltappen 11, slik det er vist på fig. 4. In the starting position, the slot 13 in the sleeve 12 is placed in the highest position. As the rod 5a is angled outwards in relation to the vertical through the drive rod during its continued rotation, the slot in the sleeve is displaced in front of the narrowest part of the axle pin. In the predetermined angle of inclination of the axle pin, the slot 13 in the sleeve 12 is positioned opposite the narrowest part of the axle pin. Since the width of the slot 13 is as large as the narrowest part of the axle pin, the sleeve 12 will leave the axle pin 11, as shown in fig. 4.

Diameteren av lommen kan økes ytterligere på følgende måte. For at hylsen skal forlate akseltappen 11, må hylsen 12 over-vinne en viss friksjonsmotstand i spalten 13, som oppnås ved hjelp av øket rotasjonshastighet. Under den periode hvor rotasjonshastigheten økes langsomt, vil akselerasjonskraften forlenge den teleskopiske stang 5a, som er forsynt med en dobbeltvirkende fjær. Den utslitte borkrone 3a sliter bort materiale hovedsakelig i radial retning for derved å øke lom-mens diameter, slik at det dannes en ringformet spalte. Når akselerasjonskreftene er like store som friksjonskreftene, vil hylsen 12 frigjøres fra akseltappen 11. The diameter of the pocket can be further increased as follows. In order for the sleeve to leave the axle pin 11, the sleeve 12 must overcome a certain frictional resistance in the gap 13, which is achieved by means of increased rotational speed. During the period where the rotation speed is slowly increased, the acceleration force will extend the telescopic rod 5a, which is provided with a double-acting spring. The worn drill bit 3a wears away material mainly in the radial direction to thereby increase the diameter of the pocket, so that an annular gap is formed. When the acceleration forces are as great as the frictional forces, the sleeve 12 will be released from the axle pin 11.

Inntil dette øyeblikk er dreiemomentet for den roterende bevegelse blitt overført av akseltappen 11 til hylsen 12 på stangen 5a og til platen 4a og den utslitte borkrone 3a for dennes innvirkning på hullets sidevegg. Up to this moment, the torque for the rotary movement has been transmitted by the shaft pin 11 to the sleeve 12 of the rod 5a and to the plate 4a and the worn drill bit 3a for its impact on the side wall of the hole.

Evakueringslommen som på denne måte er dannet har i det minste fått en tilstrekkelig dimensjon til å gi plass for den utslitte borkrone 3a med platen 4a og tilhørende stang 5. Når hylsen 12 frigjøres fra akseltappen 11 opphører momentet som overføres av denne forbindelse, og borkronen 3a følger tangen-tialretningen til den sirkulære bane av den roterende bevegelse . The evacuation pocket formed in this way has at least been given a sufficient dimension to provide space for the worn drill bit 3a with the plate 4a and associated rod 5. When the sleeve 12 is released from the axle pin 11, the torque transmitted by this connection ceases, and the drill bit 3a follows the tangential direction of the circular path of the rotary motion.

Evakueringslommen vil nå fullføre sin oppgave, som er å oppta og beholde borkronen 3a, platen 4a og teleskopstengene 5 for evig og alltid. The evacuation pocket will now complete its task, which is to receive and retain the drill bit 3a, the plate 4a and the telescopic rods 5 forever and ever.

Når rotasjonen av borstangen har stoppet, presses foringen ned til bunnen av borehullet, slik at evakueringslommen forsegles. Den nye borkrone 3b vil være i riktig stilling i boreanordningen, og boringen kan begynne igjen for ubegrenset varighet. When the rotation of the drill rod has stopped, the liner is pushed down to the bottom of the borehole, so that the evacuation pocket is sealed. The new drill bit 3b will be in the correct position in the drilling device, and drilling can begin again for an unlimited duration.

Det har vært nevnt ovenfor at fjærene 14 trekker de teleskopiske stenger sammen slik at de teleskopiske hoder på stengene 5b og 5c vil være ute av veien. Stangen 5a blir likevel for-lenget under hele prosessen på grunn av tyngdekraften og akse-leras jonskref tene . Når således hylsen 12 frigjøres fra akseltappen 11, vil fjæren 14 også trekke seg sammen i stangen 5a for å innkorte denne i dens endelige tilholdssted. It has been mentioned above that the springs 14 pull the telescopic rods together so that the telescopic heads of the rods 5b and 5c will be out of the way. The rod 5a is nevertheless extended during the entire process due to the force of gravity and the ion forces of acceleration. When the sleeve 12 is thus released from the axle pin 11, the spring 14 will also contract in the rod 5a to shorten it in its final resting place.

På fig. 1 er det vist en boreanordning som har tre borkroner, men ifølge oppfinnelsen vil det forstås at boreenheten kan fungere med i det minste to borkroner, og den øvre grense for antall borkroner avhenger kun av anvendelsen. Således er det ikke vanskelig å sette sammen f.eks. seks borkroner på linje. In fig. 1 shows a drilling device which has three drill bits, but according to the invention it will be understood that the drilling unit can work with at least two drill bits, and the upper limit for the number of drill bits depends only on the application. Thus, it is not difficult to put together e.g. six drill bits in a row.

På fig. 2 er det vist et kanalsystem 15 for borefluidet, og det vil forstås at dette kun er et eksempel på et slikt kanalsystem. In fig. 2 shows a channel system 15 for the drilling fluid, and it will be understood that this is only an example of such a channel system.

På fig. 4 er det vist en stang 5b som kan være forsynt med en fjær 16, som letter fjerning av låsetappen 9 og frigjøring av det teleskopiske hode 8 fra platen 4b. In fig. 4, a rod 5b is shown which can be provided with a spring 16, which facilitates the removal of the locking pin 9 and the release of the telescopic head 8 from the plate 4b.

Istedenfor fjæren kan en pnevmatisk og hydraulisk kraftom-former benyttes mellom de to deler av de teleskoperende ben. Instead of the spring, a pneumatic and hydraulic power converter can be used between the two parts of the telescoping legs.

Boreanordningen ifølge foreliggende oppfinnelse kan like godt tilpasses andre boremetoder, såsom turboboring etc. The drilling device according to the present invention can just as well be adapted to other drilling methods, such as turbo drilling etc.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til det viste utførelseseksem-pel, men kan modifiseres på mange måter innenfor rammen av oppfinnelsen slik den er definert i de påfølgende krav. The invention is not limited to the embodiment shown, but can be modified in many ways within the scope of the invention as defined in the subsequent claims.

Claims

1. Method for replacing a drill bit at the bottom of a hole without pulling up the drill rod, where a drilling device (1) is used which has a plurality of drill bits (3a, 3b, 3c) placed one above the other, characterized in that a side pocket is formed at or near the bottom of the hole, and that a worn drill bit (3a) is detached and placed in the slot to thereby expose a new, unused drill bit (3b), after which drilling of the hole is continued.

2. Method according to claim 1, characterized in that said side pocket is drilled out with the worn drill bit (3a).

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that a drilling device (1) is used which comprises an activation device (8, 9, 10) and a release device (11, 12, 13) for each drill bit and at least two coupling devices (5a, 5b, 5c) which is arranged eccentrically in relation to the drill axis, and that the coupling members (5b, 5c) are first released on one side so that the drill bit can act on the side of the borehole and provide said side pocket, and that the rest of the coupling members (5a) then detached to place the worn drill bit in the side pocket.

4. Drilling device for carrying out the method according to one of claims 1 - 3, comprising several drill bits (3a, 3b, 3c) which are placed axially above each other along a drilling axis in a borehole, characterized by coupling means (5a, 12) which are arranged eccentrically in relation to the drilling axis in order to connect the axially superimposed drill bits, which coupling means are selectively detachable to release a worn drill bit (3a), whereby the coupling members (5b, 5c) on one side of the drill bit can be detached first so that the drill bit (3a) can act on the side of the borehole and provide a side pocket therein, after which the rest of the coupling members (5a) can be detached to place the worn drill bit (3a) in the side pocket.

5. Device according to claim 4, characterized in that said connecting means comprise an eccentrically arranged rod (5a), which radially rotatably connects a first plate (4a) arranged in connection with a first drill bit (3a) with a second plate (4b) arranged in connection with a second drill bit (3b), and that said connecting means further comprise at least one second rod (5b, 5c) which connects said first plate (4a) with said second plate (4b) in a stable position and which is detachable from said second plate by means of an activation device (8, 9, 10).

6. Device according to claim 5, characterized in that said activation device comprises a telescopic head (8) which is arranged to rigidly attach said second rod or rods (5b, 5c) to said second plate (4b), which telescopic head (8) is detachable from the plate (4b) using a remote controllable locking device (9, 10).

7. Device according to claim 6, characterized in that said locking device (9, 10) is remotely controllable from a remote location, e.g. from ground level, using radio waves, microwaves, ultrasonic waves or the like.

8. Device according to one of the claims 5-7, characterized in that a release device (11, 13) for the coupling members (5a, 5b, 5c) comprises a shaft pin (11) which has a mainly rectangular cross-section and cooperates with a sleeve (12 ) which has a slot (13) with a dimension corresponding to the narrowest dimension of the axle pin (11) so that the axle pin (11) can pass through said slot (13) when the slot is positioned opposite the narrowest dimension of the axle pin.