NO20140460A1

NO20140460A1 - Hybrid Drill Crowns

Info

Publication number: NO20140460A1
Application number: NO20140460A
Authority: NO
Inventors: Arild Rødland
Original assignee: Unodrill As
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2015-10-09
Also published as: NO339566B1

Abstract

En boremetode for boring av borehull i undergrunnen, med rotasjonsteknikk, perkusjonsteknikk, hydraulisk spyling eller annen teknikk i kombinasjon med bruk av elektrisk utladning generert ved høyspennings pulser mellom elektroder av motsatt polaritet karakterisert ved at den elektriske utladning skjer gjennom bergmatrix med nok energi til å sprekke opp bergmatrix på hullbunnen der utgravningen eller brytingen av borehullet foregår før eller idet utgravnings- eller brytingsteknikken anvendes. Det gjelder også et bunnhullssystem (BHA) som består av en borekrone med sine nødvendige støttesystemer så som energiforsyning og kontrollsystemer, idet nevnte borekrone er av rotasjonstype, hydraulisk spyletype, perkusjonstype eller en hvilken som helst annen type med et eller flere elektrodepar integrert idet hvert par består av en høyspennings og en jordingselektrode.A drilling method for drilling underground boreholes, using rotational, percussion, hydraulic flushing or other techniques in combination with the use of electrical discharge generated by high voltage pulses between electrodes of opposite polarity characterized by the electrical discharge occurring through rock matrix with enough energy to burst up a rock matrix on the hole bottom where the borehole excavation or mining takes place before or when the excavation or mining technique is used. It also applies to a bottom hole system (BHA) consisting of a drill bit with its necessary support systems such as energy supply and control systems, said drill bit being of rotation type, hydraulic flush type, percussion type or any other type with one or more pairs of electrodes integrated with each pair. consists of a high voltage and a grounding electrode.

Description

Patent område Patent area

[0001] Oppfinnelsen forholder seg til grunnboring ved en kombinasjon eller kombinasjoner av metoder, nemlig bryting med elektropuls assistert ved mekaniske brytingsmetoder og borhode for slik boring, også kalt elektropulsassistert mekanisk bryting og borhode for slik boring. Oppfinnelsen forholder seg med andre ord til bryting av berg eller fjell, fra de mykeste til de hardeste, herunder utvinning av mineraler inkludert olje og gass såvel som å lage hull og tunneller og graving innen anlegg, bygging og konstruksjon. [0001] The invention relates to foundation drilling by a combination or combinations of methods, namely breaking with electropulse assisted by mechanical breaking methods and drill head for such drilling, also called electropulse assisted mechanical breaking and drill head for such drilling. In other words, the invention relates to the mining of rocks or mountains, from the softest to the hardest, including the extraction of minerals including oil and gas as well as making holes and tunnels and digging within facilities, building and construction.

Bakgrunn Background

[0002] Å bruke kombinasjoner av teknologi som metode for å grave eller bryte fjell er kjent fra før. For eksempel kombinerer US Pat 5016718 forskjellige mekaniske brytingsmetoder ved en roterende ringformet PDC skjærbit med en noe tilbaketrukket rulleborekrone som bryter sentervolumet innenfor ringen, idet skjær ved denne utforming får utgjøre brytingsmetoden ved radii som har en betydelig rotasjonshastighet og hammereffekt eller perkusjon nær bitsenter der rotasjonshastigheten går mot null samtidig som rulleborekrona får arbeide på et sylindervolum av matrix som er destabilisert ettersom det reiser seg frittstående, uten sidestøtte opp fra hullbunnen ettersom ringen skjæres og på den måte tilrettelegger for lavere spesifikk brytingsenergi sammenlignet med om samme volum skulle brytes med en konvensjonell borekrone og/eller tilrettelegger for økt borehastighet. [0002] Using combinations of technology as a method for digging or breaking rocks is already known. For example, US Pat 5016718 combines different mechanical breaking methods with a rotating ring-shaped PDC cutting bit with a slightly retracted roller drill bit that breaks the center volume within the ring, with this design cutting may constitute the breaking method at radii that have a significant rotational speed and hammer effect or percussion near the bit center where the rotational speed goes towards zero at the same time that the roller drill bit is allowed to work on a cylinder volume of matrix that is destabilized as it rises independently, without lateral support, up from the bottom of the hole as the ring is cut and in that way facilitates a lower specific breaking energy compared to if the same volume were to be broken with a conventional drill bit and /or facilitates increased drilling speed.

[0003] Bryting av fjell og maskineri for slik bryting ved bruk av høyspent elektrisk puls er også kjent fra før. US Pat 7784563 viser en boremekanisme bygd på anvendelse av slik høyspent elektrisk puls som bringes til å gå repetitivt med høy frekvens på eller nær hullbunn. [0003] Mining of rocks and machinery for such mining using high-voltage electrical pulses is also known from before. US Pat 7784563 shows a drilling mechanism built on the use of such a high-voltage electrical pulse which is made to run repetitively at a high frequency at or near the bottom of the hole.

[0004] Denne oppfinnelsen anvender videre en kombinasjon av brytings- eller gravemetoder ved hydraulisk spyling av hullbunnen gjennom dyser som er anrettet på borekronekroppen og rettet slik at spylingen utnytter svekkelse av matrix som forekommer nær pulsbanen og på den måten løsgjør fjellmatrix som er påvirket men ikke helt løsgjort ved den elektriske puls og dermed øker borehastigheten. Avslutningsvis beskriver US Pat 7784563 en kombinasjon av en elektropuls borekrone og en mekanisk borekrone representert ved inkorporerte PDC-skjær eller hammereffektelementer som har et roterende, aksielt eller annet bevegelsesmønster og er anbragt på borekronekroppen i et integrert arrangement med de elektriske elektrodene. Konseptmessig handler US Pat 7784563 om elektropulsbasert bryting eller graving med hydraulisk spyling og/eller mekanisk interaksjon definert i en assisterende rolle med formål å effektivisere volumawirkningen som i hovedsak skjer ved elektropuls og kun i et begrenset omfang eller ikke i det hele tatt forestå egen bryting. Vesentlig ved konseptet er det også at borehullet forutsettes fylt med en høyresistivitet sirkulerende væske av type transformatorolje eller lignende som har begrensede egenskaper i forhold til å løfte utborete partikler, d.e. cuttings til overflaten. [0004] This invention further uses a combination of breaking or digging methods by hydraulic flushing of the bottom of the hole through nozzles that are arranged on the drill bit body and directed so that the flushing utilizes the weakening of the matrix that occurs near the pulse path and in that way loosens rock matrix that is affected but not completely loosened by the electric pulse and thus increases the drilling speed. In conclusion, US Pat 7784563 describes a combination of an electropulse drill bit and a mechanical drill bit represented by incorporated PDC bits or hammer effect elements which have a rotary, axial or other movement pattern and are placed on the drill bit body in an integrated arrangement with the electric electrodes. In terms of concept, US Pat 7784563 is about electropulse-based mining or digging with hydraulic flushing and/or mechanical interaction defined in an assisting role with the aim of streamlining the volume effect which mainly occurs by electropulse and only to a limited extent or not at all performing its own mining. It is also essential to the concept that the borehole is assumed to be filled with a high-resistivity circulating liquid of the type transformer oil or similar which has limited properties in relation to lifting drilled out particles, i.e. cuttings to the surface.

[0005] Det er på bakgrunn av begrensninger og mangler inkorporert i forgående documenter og oppfinnelser som beskrevet over at den foreliggende oppfinnelse har blitt gjort. Den foreliggende oppfinnelse har til hensikt å fremvise et hitinntil ubeskrevet borekronekonsept. [0005] It is on the basis of limitations and shortcomings incorporated in previous documents and inventions as described above that the present invention has been made. The present invention aims to present a hitherto undescribed drill bit concept.

Beskrivelse av oppfinnelsen Description of the invention

[0006] Den foreliggende oppfinnelse gjelder et redskap basert på to eller tre teknologier; mekanisk skjær eller slip slik som ved en PDC-borekrone og elektropulsbryting eller -sprekking av fjell, samt i noen utforminger også mekanisk perkusjon eller hammereffekt, med formål å foreta bryting og/eller graving i et hvilketsomhelst format, i det følgende fokusert på boring; nevnte boring beskrevet som vertikal, awiksboring eller horisontal, eller en hvilkensomhelst kombinasjon av disse, og med hvilkensomhelst diameter eller lengde, den nye kombinasjon av teknologiene heretter kalt «det elektropulsassisterte PDC borekrone konseptet» eller «ePDC-bit». [0006] The present invention relates to a tool based on two or three technologies; mechanical cutting or grinding such as with a PDC drill bit and electropulse breaking or cracking of rock, as well as in some designs also mechanical percussion or hammer effect, for the purpose of breaking and/or digging in any format, hereinafter focused on drilling; said drilling described as vertical, awik drilling or horizontal, or any combination thereof, and of any diameter or length, the new combination of technologies hereinafter called "the electropulse-assisted PDC bit concept" or "ePDC-bit".

[0007] Oppfinnelsen inkorporerer en PDC eller diamant skjærbit slik disse i hovedsak er kjent fra eksisterende dokumentasjon for boring av et ordinært, fullprofil borehull eller en del av et slikt fullprofil hulltverrsnitt, videre inkorporereres tilgjengelighet av høyspennings elektropuls ved hullbunnen, repetitive med høy frekvens og som et minimum med tilstrekkelig pulsenergiinnhold til å sprekke opp insitu den aktuelle bergtype på de steder dette er ønskelig, og videre, i noen utforminger, en tilstrekkelig tilgjengelighet av en væske med tilstrekkelig høy resistivitet som omgir elektrodene når pulsen går og et perkusjonshammerredskap som lager korte hull med liten diameter inn i hullbunnen med formål høyspent elektrodeposisjonering. [0007] The invention incorporates a PDC or diamond cutting bit as these are mainly known from existing documentation for drilling an ordinary, full-profile borehole or part of such a full-profile hole cross-section, further incorporating the availability of high-voltage electropulse at the bottom of the hole, repetitive with high frequency and as a minimum with sufficient pulse energy content to crack open in situ the rock type in question in the places where this is desirable, and furthermore, in some designs, a sufficient availability of a liquid with a sufficiently high resistivity that surrounds the electrodes when the pulse passes and a percussion hammer tool that makes short small-diameter hole into the bottom of the hole for the purpose of high-voltage electrode positioning.

[0008] Definisjon av høy frekvens, høy spenning og tilstrekkelig pulsenergi refererer alle til tidligere dokumentasjon, typisk innenfor områdene 10°-10<3>Hz for puls repetisjonsfrekvens, 10°- 10<3>KV for puls høyspenning og 10-<2->10<2>KJ energi pr puls, men ikke nødvendigvis begrenset til disse verdier. [0008] Definition of high frequency, high voltage and sufficient pulse energy all refer to previous documentation, typically within the ranges 10°-10<3>Hz for pulse repetition frequency, 10°- 10<3>KV for pulse high voltage and 10-<2 ->10<2>KJ energy per pulse, but not necessarily limited to these values.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

[0009] Fig.1 (VI-A1.1) viser en borekrone 1 sett nedenfra, dvs borekronas skjærflate ifølge Versjon I med et antall PDC kuttere 2 for boring av et fullt hulltverrsnitt og same antall elektrodepar 5 for brytingsassistanse, hvert par posisjonert umiddelbart foran en PDC kutter med senterlinjen mellom elektrodene parallel med PDC kutterens frontplan i en avstand fra nevnte frontplan gitt ved en funksjon av kutterens kuttedybde; borekrona forøvrig sammensatt av en borekronekropp 1 med PDC kuttere 2 installert på overflaten og elektrodepar 5 forsenket i seg, et sett av røde høyspenningselektroder og et sett av blå jordingselektroder, og høyresistivitet væskedyser 4 inkorporert i seg. [0009] Fig.1 (VI-A1.1) shows a drill bit 1 seen from below, i.e. the cutting surface of the drill bit according to Version I with a number of PDC cutters 2 for drilling a full hole cross-section and the same number of electrode pairs 5 for breaking assistance, each pair positioned immediately in front of a PDC cutter with the center line between the electrodes parallel to the front plane of the PDC cutter at a distance from said front plane given by a function of the cutter's cutting depth; the drill bit otherwise composed of a drill bit body 1 with PDC cutters 2 installed on the surface and electrode pairs 5 recessed in it, a set of red high voltage electrodes and a set of blue grounding electrodes, and high resistivity liquid nozzles 4 incorporated in it.

[0010] Fig.2 (VI-A1.1 Perpendicular Orientation)) viser det samme som Fig.1 men er uten de blå jordingselektrodene idet borekronekroppen 1 med PDC kutterne 2 nå fungerer som jordingselektrode. Ved denne utforming er hver av de røde høyspenningselektrodene 3 posisjonert på borekronekroppen 1 foran en PDC kutter på en linje vinkelrett ut fra kuttersenter og i en avstand fra nevnte kutter gitt ved nevnte kutters kuttedybde og er utrustet med isolasjon slik at den er tilstrekkelig elektrisk isolert fra borekronekroppen unntatt ved overflaten av nevnte kropp der elektroden er eksponert og elektrisk kabelforbindelse gjennom borekronekroppen til en elektrisk terminal på baksiden av borekrona. [0010] Fig.2 (VI-A1.1 Perpendicular Orientation)) shows the same as Fig.1 but is without the blue grounding electrodes, as the drill bit body 1 with the PDC cutters 2 now functions as grounding electrode. In this design, each of the red high voltage electrodes 3 is positioned on the drill bit body 1 in front of a PDC cutter on a line perpendicular from the cutter center and at a distance from said cutter given by said cutter's cutting depth and is equipped with insulation so that it is sufficiently electrically isolated from the drill bit body except at the surface of said body where the electrode is exposed and electrical cable connection through the drill bit body to an electrical terminal on the rear of the drill bit.

[0011] Fig.3 (VII-A) viser forsiden av en PDC borekrone med dens ringformete skjærflate 1 med PDC kuttere 2 installert sammen med hydrauliske dyser 4, og dens indre tilbaketrukne overflate 1 hvorpå er montert en høyspennings elektrode 6 i senter av nevnte indre overflate i form av en stang som peker ut gjennom borekronas tilbaketrukne overflate og er innkapslet i elektrisk isolasjon og en passende mekanisk beskyttelse. [0011] Fig.3 (VII-A) shows the front of a PDC drill bit with its annular cutting surface 1 with PDC cutters 2 installed together with hydraulic nozzles 4, and its inner retracted surface 1 on which a high voltage electrode 6 is mounted in the center of said inner surface in the form of a rod which points out through the retracted surface of the drill bit and is encased in electrical insulation and a suitable mechanical protection.

[0012] Fig.4 (VII-A Segmented) viser forsiden av en PDC borekrone med sin segmentert ring formete skjærflate 1 for forbedret fjerning av utboret material, med PDC kuttere 2 installert sammen med hydrauliske dyser 4, og dens indre tilbaketrukne overflate 1 hvorpå i senter er montert en høyspennings elektrode 3,6 i form av en stang som peker ut gjennom borekronas tilbaketrukne overflate og er innkapslet i elektrisk isolasjon og en passende mekanisk beskyttelse. [0012] Fig.4 (VII-A Segmented) shows the face of a PDC drill bit with its segmented ring-shaped cutting surface 1 for improved removal of drilled material, with PDC cutters 2 installed together with hydraulic nozzles 4, and its inner retracted surface 1 on which in the center is mounted a high-voltage electrode 3.6 in the form of a rod that points out through the retracted surface of the drill bit and is encased in electrical insulation and a suitable mechanical protection.

[0013] Fig.5 (VII-C/CS) viser skjærflaten 1 for 4 ringformete PDC borekroner, to av dem market VII-C og VII-CC med full ringform og to med segmentert ringform market VII-CS og VII-CSC, med og uten en høyspenningselektrode 6 i senter market henholdsvis VII-CC, VII-CSC og VII-C, VII-CS med PDC kuttere 2, hydrauliske dyser 4, høyspenningselektroder 3 og jordingselektroder (blå) 9 installert i forskjellige mønstre og posisjoner, alle med formål å knuse eller bryte bergvolumet som stikker opp i senter av borekrona ved eller nær ringens forside der PDC-bryting finner sted [0013] Fig.5 (VII-C/CS) shows the cutting surface 1 for 4 annular PDC drill bits, two of them mark VII-C and VII-CC with full ring shape and two with segmented ring shape mark VII-CS and VII-CSC, with and without a high voltage electrode 6 in the center mark respectively VII-CC, VII-CSC and VII-C, VII-CS with PDC cutters 2, hydraulic nozzles 4, high voltage electrodes 3 and grounding electrodes (blue) 9 installed in different patterns and positions, all with the purpose of crushing or fracturing the rock volume that protrudes into the center of the drill bit at or near the face of the ring where PDC mining takes place

[0014] Fig.6 (VII-B) viser forsiden av en rotasjons PDC borekrone med skjærflate 1A sammen med dens tilbaketrukne ikke-skjærende senterseksjons-forside 1A som tilsammen utgjør en eksentrisk borekronekropp i forhold til borehullet med fotavtrykk på hullbunnen i form av en sector av det ringformete borehull som den vil skjære når den roterer, og med PDC kuttere 2 og hydrauliske dyser 4 installert, og en høyspennings elektrode 6 installert som en fremstikkende stang i rotasjonssenter på den tilbaketrukne forside 1A med dens elektriske isolasjonsarrangement og mekanisk beskyttelse idet den fungerer som et elektrodepar med borekronekroppen 1A som jordingselektrode, idet også nevnte ringformete skjærflate 1A er utstyrt med knotter 17,18 med forskjellig form på ringens indre periferi hvis formål er å fungere som fokalpunkt for de elektriske pulsene til å sikte strømbanene mot når pulsen går. [0014] Fig.6 (VII-B) shows the face of a rotary PDC drill bit with cutting surface 1A together with its retracted non-cutting center section face 1A which together form an eccentric drill bit body in relation to the borehole with a footprint on the bottom of the hole in the form of a sector of the annular borehole which it will cut as it rotates, and with PDC cutters 2 and hydraulic nozzles 4 installed, and a high voltage electrode 6 installed as a protruding rod in the center of rotation on the retracted face 1A with its electrical isolation arrangement and mechanical protection as it functions as an electrode pair with the drill bit body 1A as a grounding electrode, as also mentioned annular cutting surface 1A is equipped with knobs 17,18 of different shape on the inner periphery of the ring whose purpose is to act as a focal point for the electric pulses to aim the current paths towards when the pulse is passing.

[0015] Fig.7 (VII-A) viser på nytt skjærflaten fra Fig.3 for en roterende PDC ringformet borekrone med PDC kutterelementer 2, hydrauliske dyser 4 og senterelektrode 6, og en vertikalprojeksjon av en full klokkeform borekrone snittet i sitt senterplan. Vertikalsnittet viser hvordan ringskjærflaten 1 og den tilbaketrukne flåtten 1 tilsammen utgjør en klokkeformet borekrone 7 med dens PDC ringkuttere og en fjærbelastet, bevegelig senterelektrode 6, sistnevnte vist i sin mest tilbaketrukne posisjon 6 og i sin mest fremskutte posisjon 6 med fjæren 9 som besørger bevegelse av elektroden ettersom høyden på bergvolumet 10 i senter av borekrona varierer, også hvordan nevnte bergvolum 10 er antatt å bygge seg opp inni klokkeformen ettersom ringskjæringen avanserer for etter hvert å bli brutt ned gjennom gjentatt anvendelse av elektropuls. Vertikalprojeksjonen viser også utgangsåpningene 8 i klokkeformen som utborete partikler fra bergmatrix i borekronesenter forutsettes å unnslippe gjennom fra under klokkeformen 7. [0015] Fig.7 (VII-A) again shows the cutting surface from Fig.3 for a rotating PDC annular drill bit with PDC cutter elements 2, hydraulic nozzles 4 and center electrode 6, and a vertical projection of a full bell-shaped drill bit cut in its center plane. The vertical section shows how the ring cutting surface 1 and the retracted tick 1 together form a bell-shaped drill bit 7 with its PDC ring cutters and a spring-loaded, movable center electrode 6, the latter shown in its most retracted position 6 and in its most advanced position 6 with the spring 9 providing movement of the electrode as the height of the rock volume 10 in the center of the drill bit varies, also how said rock volume 10 is assumed to build up inside the bell shape as the ring cutting advances to eventually be broken down through repeated application of electropulse. The vertical projection also shows the exit openings 8 in the bell shape through which excavated particles from the rock matrix in the center of the drill bit are supposed to escape from under the bell shape 7.

[0016] Fig.8 (VII-A) gjentar konseptet fra Fig.7 med tillegg av en detalj i form av en leppe 11 som er bygd på indre periferi av den ringformete PDC skjærflate for å gi borekronekroppen som fungerer som jordingselektrode et bedre definert fokus for strømbanene som oppstår når pulsen går, og dermed legge tilrette for mer effektiv bryting av bergmatrix i senter av borehullet under klokkeformen. [0016] Fig.8 (VII-A) repeats the concept from Fig.7 with the addition of a detail in the form of a lip 11 which is built on the inner periphery of the annular PDC cutting surface to give the drill bit body which functions as a grounding electrode a better defined focus for the current paths that occur when the pulse goes, and thus facilitate more efficient breaking of the rock matrix in the center of the borehole under the bell shape.

[0017] Fig.9 (VII-AP) viser samme ringformete PDC skjærflate 1 som Fig.7 med tilbaketrukken senterseksjon 1 og inkorporerte fokusknotter 17,18 likedan som på Fig.6 men i vertikalprojeksjonen nå med senterelektroden definert i form av en kombinasjon av en elektrode 6 og et hydraulisk perkusjonsbor 12 som er istand til å lage et 020-50 mm grunt hull i senter av senter-bergmatrix volume ettersom det reiser seg inni klokkeformen alt mens det sirkuleres en separate høyresistivitets væske gjennom perkusjonsboret og ut langs boret med borepartiklene før den dumpes i hovedslamstrømmen i borehullet, videre vises den klokkeformete borekroneformen 7 med hydrauliske dyser 4, kuttere 2 og utgang 8 for utborete partikler, alt sammen neddykket i hovedslamstrømmen i borehullet som kan være av vanlig type. Nytt i Fig.9 er også det indikerte EPB brytingsmønster for sentervolumet ved at et bergmatrixsylindervolum er tillat å reise seg inni klokkeformen ettersom ringsjæringen avanserer for så å brytes planmessig med EPB 15 når perkusjonsboret har lagd hull i det, hyppig eller mindre hyppig etter det som finnes mest effektivt i en gitt situasjon ide ten med dette kan regulere bl.a. perkusjonsboredybde og elektropulsbehov, og dermed energiforbruk og pulsgeneratordimensjonering. [0017] Fig.9 (VII-AP) shows the same annular PDC cutting surface 1 as Fig.7 with retracted center section 1 and incorporated focus knobs 17,18 similarly to Fig.6 but in the vertical projection now with the center electrode defined in the form of a combination of an electrode 6 and a hydraulic percussion drill 12 capable of making a 020-50 mm shallow hole in the center of the center-rock matrix volume as it rises inside the bell shape all while circulating a separate high resistivity fluid through the percussion drill and out along the drill with the drill particles before it is dumped into the main mud stream in the borehole, further shown is the bell-shaped drill bit mold 7 with hydraulic nozzles 4, cutters 2 and exit 8 for drilled out particles, all immersed in the main mud stream in the borehole which may be of the usual type. Also new in Fig.9 is the indicated EPB breaking pattern for the center volume in that a rock matrix cylinder volume is allowed to rise inside the bell shape as the ring shear advances and then break planarly with EPB 15 when the percussion drill has made a hole in it, frequently or less frequently according to can be found most effectively in a given situation, the idea with this can regulate e.g. percussion drilling depth and electropulse requirement, and thus energy consumption and pulse generator dimensioning.

[0018] Fig.10 (VII-AP-1) viser samme borekroneforside og vertikalprojeksjon som i Fig.9 kun med tillegg ved at den separate høyresistivitetsvæske 20 blir injisert inn i perkusjonsborehullet 14 etterat det er ferdigstilt idet hullet blir tettet nær hullåpningen av en annulær pakning 13 som holder væsken på plass. [0018] Fig. 10 (VII-AP-1) shows the same drill bit front and vertical projection as in Fig. 9 only with the addition that the separate high-resistivity fluid 20 is injected into the percussion drill hole 14 after it has been completed, as the hole is sealed near the hole opening by a annular gasket 13 which holds the liquid in place.

[0019] Sylindervolumet av bergmatrix 10 inni klokkeformen forutsetter et samspill mellom PDC ringskjæringen, perkusjonsboredybden i senter av sylindervolumet, utskiftning av væske i perkusjonsborehullet fra borehullsslam til høyresisivitetsvæske og til slutt tidspunkt for elektropulsanvendelsen i form av en puls eller et tog av pulser før prosessen begynner på nytt, som er øyeblikksbildet som figuren gjengir idet perkusjonsboret som dobler og også er høyspenningselektrode er vist på et dybdenivå i forhold til PDC kutterne på ringflaten som forutsettes å representere best tenkelige forutsetninger for oppsprekking av bergmatrix under nevnte ringskjærflate. [0019] The cylinder volume of rock matrix 10 inside the bell shape presupposes an interaction between the PDC ring cutting, the percussion drilling depth in the center of the cylinder volume, the exchange of fluid in the percussion borehole from borehole mud to high-viscosity fluid and finally the timing of the electropulse application in the form of a pulse or a train of pulses before the process begins again, which is the snapshot that the figure reproduces as the percussion drill that doubles and is also a high-voltage electrode is shown at a depth level in relation to the PDC cutters on the ring surface which is assumed to represent the best possible conditions for cracking of the rock matrix under said ring cutting surface.

[0020] Fig.11 (VII-AP) gjentar Fig.9 men med det ordinære borehullsslam brukt for hele operasjonen, d.e. ringskjæring med PDC og det sentrale perkusjonshull idet nevnte ordinære borehullsslam kan være olje- eller vannbasert slam ut fra det som etter vanlige vurderinger trengs i det aktuelle borehull uten noen spesielle krav til resistivitet idet det legges til grunn at perkusjonsborehullets lille dimensjon og trange annulærtverrsnitt vil begrense den elektriske strøm lekkasje gjennom væsken uansett resistivitet tilstrekkelig til å sikre elektrisk strømgang gjennom matrix når pulsen går og dermed bryting av sentervolum og tilstrekkelig oppsprekking av matrix under PDC ringskjærflaten. [0020] Fig.11 (VII-AP) repeats Fig.9 but with the ordinary borehole mud used for the whole operation, i.e. ring cutting with PDC and the central percussion hole, as the aforementioned ordinary borehole mud can be oil or water-based mud based on what is needed in the borehole in question according to normal assessments without any special requirements for resistivity, as it is assumed that the percussion borehole's small size and narrow annular cross-section will limit the electric current leakage through the liquid, regardless of resistivity, is sufficient to ensure electric current flow through the matrix when the pulse runs and thus breakage of the center volume and sufficient cracking of the matrix under the PDC ring shear surface.

[0021] Fig 12 (VII-AP-1) gjentar Fig.10 men viser dessuten skjematisk en energimodul 19, lokalisert bak borekrona som inkorporerer pulsgenerator for EPB-funksjonen, hydraulisk energy for perkusjonsfunksjonen samt forsyning av høyresistivitetsvæske, av hvilke de to sistnevnte eventuelt kan kombineres. [0021] Fig. 12 (VII-AP-1) repeats Fig. 10 but also schematically shows an energy module 19, located behind the drill bit which incorporates a pulse generator for the EPB function, hydraulic energy for the percussion function as well as a supply of high-resistivity liquid, of which the latter two possibly can be combined.

[0022] Fig.13 (VII-AP-1) gjentar Figs.10, 12 kun med tillegg av en sekundær indre PDC ringskjærflate 21 inni og øverst klokkeformen 7 som har til formål å skjære det sentrale bergmatrixvolum dersom det av en eller annen grunn ikke har blitt brutt ved EPB-anvendelsen 6 og/eller perkusjonsboret 12. [0022] Fig.13 (VII-AP-1) repeats Figs.10, 12 only with the addition of a secondary inner PDC ring cutting surface 21 inside and at the top of the bell shape 7 which aims to cut the central rock matrix volume if for some reason has not been broken by the EPB application 6 and/or the percussion drill 12.

[0023] Fig.14 (VII-AP-1a) gjentar Fig 13 men med den endring at nå er nevnte sekundære ringskjærflate inni klokkeformen lokalisert på en separat kropp 21 adskilt fra borekronekroppen og utformet slik at den kan beveges aksielt frem og tilbake inni klokkeformen ved hydraulisk stempelkraft bakfra 22 og sin egen energiforsyning idet den 21 har en øverste hvileposisjon som er identisk til den beskrevne i Fig. 10 og i denne posisjonen fungerer so mi Fig.10 mens den 21 i sin laveste eller mest fremskutte hvilestilling har sin PDC skjærflate lokalisert flush i forhold til leppene 11, 16 på ringskjærflaten og dermed sammen med ringskjærflaten 1 å se til utgjør nærmest en vanlig PDC full hullprofil borekrone. Senterelektrode eller senter elektrode-perkusjonsbor 12, 6 konfigurasjonene berøres ikke og forblir anvendelige for oppsprekking under borekrona også med borekrone som beskrevet under Fig.14. [0023] Fig. 14 (VII-AP-1a) repeats Fig. 13 but with the change that now the mentioned secondary ring cutting surface inside the bell shape is located on a separate body 21 separated from the drill bit body and designed so that it can be moved axially back and forth inside the bell shape by hydraulic piston force from behind 22 and its own energy supply, as it 21 has an upper rest position which is identical to the one described in Fig. 10 and in this position functions as in Fig. 10, while in its lowest or most forward rest position 21 has its PDC cutting surface located flush in relation to the lips 11, 16 on the ring cutting surface and thus together with the ring cutting surface 1 to look at almost constitute a normal PDC full hole profile drill bit. Center electrode or center electrode-percussion drill 12, 6 configurations are not affected and remain usable for cracking under the drill bit also with drill bit as described under Fig.14.

[0024] Fig.15 (VII-AP-1a) gjentar Fig.14 inkludert den beskrevne sekundære ringskjærflate montert på et bevegelig stempel inni klokkeformen som i sin mest fremskutte posisjon utgjør nærmest en vanlig full hullprofil PDC borekrone unntatt for senterelektroden 6 og perkusjonsboret 12 som forblir intakt og istand til å fungere [0024] Fig.15 (VII-AP-1a) repeats Fig.14 including the described secondary ring cutting surface mounted on a movable piston inside the bell shape which in its most advanced position constitutes almost a normal full hole profile PDC drill bit except for the center electrode 6 and the percussion drill 12 which remains intact and able to function

[0025] Fig.16 (VII-BP-1) gjentar Fig.6 med forside som utgjør kun en sektor av en ringflate montert på nærmest en utriggerarm-type borkronekropp og den i [0025] Fig. 16 (VII-BP-1) repeats Fig. 6 with the front side constituting only one sector of an annular surface mounted on almost an outrigger arm-type drill bit body and the one in

Fig 10 beskrevne senterelektrodekonfigurasjon og viser at oppfinnelsen kan fungere også med senterelektrode 6 og perkusjonsbor 12 med eller uten egen væskeforsyning 20 også for denne type PDC ringsektor borekrone med skjærflate 1A eller en hvilkensomhelst annen type skjær eller brytingsflate som skaper mye forbedret utgangsareal 23 som utborete partikler kan unnslippe gjennom. Fig 10 described center electrode configuration and shows that the invention can also work with center electrode 6 and percussion drill 12 with or without its own fluid supply 20 also for this type of PDC ring sector drill bit with cutting surface 1A or any other type of cutting or breaking surface which creates a much improved output area 23 as drilled particles can escape through.

Oppfinnelsens utforminger Designs of the invention

[0026] Version I (VI) er en PDC borekrone slik de vanligvis ser ut med kuttere installert for fullprofil hullboring men i tillegg med et eller flere EPB elektrodepar integrert i borekronekroppen med full elektrisk integritet idet elektrodeparet eller -parene har en posisjon på overflaten av borekronekroppen og en energiforsyning tilstrekkelig til at elektropuls som bringes til å gå mellom elektrodene som et minimum sprekker opp bergmatrix lokalt og videre arrangert på borekronekroppen slik at PDC kutterne hver for seg møter løsgjort eller som et minimum oppsprukket bergmatrix langs sine rotasjonsbaner. [0026] Version I (VI) is a PDC drill bit as they usually look with cutters installed for full profile hole drilling but in addition with one or more EPB electrode pairs integrated in the drill bit body with full electrical integrity, the electrode pair or pairs having a position on the surface of the drill bit body and an energy supply sufficient for the electric pulse that is brought to pass between the electrodes to at least crack open the rock matrix locally and further arranged on the drill bit body so that the PDC cutters individually encounter loosened or at a minimum cracked rock matrix along their rotational paths.

[0027] Version II (VII) av den nye oppfinnelsen inkorporerer en PDC borekrone eller en diamantborekrone som de vanligvis forekommer med borekronekropp og kuttere tilrettelagt for delprofil laging av borehullet, nevnte delprofil for eksempel utformet som en ringflate tilsvarende det som er vist i US Pat 5016718, eller en segmentert ringflate eller en hvilkensomhelst eksentrisk skjærflate, symmetrisk eller asymmetrisk arrangert på hullbunnen med bunnhulls fotavtrykk av en hvilkensomhelst form eller størrelse når den ikke roterer idet den bryter bergmatrix i et ringformat når den roterer og skaper et ringformet hull med et uberørt sylindrisk matrix sentervolum, og en eller flere elektropuls elektrodepar inkorporert og posisjonert med sikte på for det første å forholde seg til og bryte nevnte matrix sentervolum idet tilgjengelig pulsenergi er tilstrekkelig for dette og dessuten å sprekke opp bergmatrix lokalt straks under ringflaten som skjæres av PDC kuttere slik at kutterne blir stilt overfor generelt løsgjort eller som et minimum oppsprukket matrix materiale langs sine rotasjonsbaner og dessuten videre posisjonert mellom segmenter når ringflaten er segmentert og foran nevnte fotavtrykk når det er aktuelt. [0027] Version II (VII) of the new invention incorporates a PDC drill bit or a diamond drill bit as they usually occur with a drill bit body and cutters arranged for partial profile creation of the borehole, said partial profile for example designed as an annular surface corresponding to that shown in US Pat. 5016718, or a segmented annular face or any eccentric shear face symmetrically or asymmetrically arranged on the bottom hole with a bottom hole footprint of any shape or size when not rotating breaking rock matrix in an annular format when rotating and creating an annular hole with an intact cylindrical matrix center volume, and one or more electropulse electrode pairs incorporated and positioned with the aim of, firstly, dealing with and breaking said matrix center volume as the available pulse energy is sufficient for this and also to crack open the rock matrix locally immediately below the ring surface which is cut by PDC cutters as follows that the cutters are set ov therefore generally loosened or as a minimum cracked matrix material along its rotational paths and furthermore further positioned between segments when the ring surface is segmented and in front of said footprint when applicable.

[0028] Version III (VIII) gjelder en kombinasjon av VI og VII idet anvendelsen av elektropuls som beskrevet under VI er inkorporert på borekronekroppen som beskrevet under VII som et tillegg [0028] Version III (VIII) applies to a combination of VI and VII in that the use of electropulse as described under VI is incorporated on the drill bit body as described under VII as an addition

[0029] Version IV (IV) er avslutningsvis den inverterte VII med bryting av ringflaten med elektropuls og sentervolumet utgravd med PDC kuttere eller annen mekanisk eller hydraulisk metode. [0029] Version IV (IV) is finally the inverted VII with breaking of the ring surface with electropulse and the center volume excavated with PDC cutters or other mechanical or hydraulic method.

[0030] Videre inkorporerer alle versjonene VI-VIV en eller flere bunnhulls elektropulsgeneratorer integrert med borekronekroppen eller arrangert som en såkalt bit sub umiddelbart bak borekrona med elektrisk energiforsyning produsert lokalt ved en boreslamdrevet generator eller batteri eller med kabel fra overflaten på et passende spenningsnivå. Alle versjoner inkorporerer også hydraulisk spyling på et passende energinivå, gjennom dyser anbragt på borekronekroppen slik at strålen treffer hullbunn på steder der elektropuls oppsprekking forventes å skje og med stråleretning slik at sannsynligheten blir størst mulig for å bryte løs og transportere løsgjorte eller nær løsgjorte matrixpartikler ut fra under borekrona så raskt som mulig og i størst mulig omfang. [0030] Furthermore, all versions VI-VIV incorporate one or more downhole electropulse generators integrated with the drill bit body or arranged as a so-called bit sub immediately behind the drill bit with electrical energy supply produced locally by a drilling mud powered generator or battery or by cable from the surface at a suitable voltage level. All versions also incorporate hydraulic flushing at an appropriate energy level, through nozzles placed on the drill bit body so that the beam hits the bottom of the hole in places where electropulse fracturing is expected to occur and with beam direction so that the probability of breaking loose and transporting loosened or near-loose matrix particles out from under the bit as quickly as possible and to the greatest extent possible.

[0031] Version I, i en utforming, heretter kalt Form Vl-A, viser et antall av elektroder organisert i par, hvert par bestående av en høyspenningselektrode og en jordingselektrode og posisjonert på en ellers ordinær PDC borekrone overflate foran borekronens kutter eller kuttere slik de forekommer plassert over borekronefronten slik at elektrodeparene som er orienterte vinkelrett i forhold til kutterplanet eller parallellt med nevnte plan eller nær dette, passerer over bergmatrix i hullbunnen når borekrona roterer før kutterne forholder seg til nevnte matrix idet avstanden mellom elektrodepar og kutter tilpasses slik at den er lik eller større enn maksimum utstrekning av sprekkstrukturen som den aktuelle elektropuls skaper i retning av kutteren [0031] Version I, in a design, hereinafter called Form Vl-A, shows a number of electrodes organized in pairs, each pair consisting of a high voltage electrode and a grounding electrode and positioned on an otherwise ordinary PDC drill bit surface in front of the drill bit's cutter or cutters as they are located above the drill bit front so that the electrode pairs, which are oriented perpendicular to the cutter plane or parallel to said plane or close to it, pass over the rock matrix in the bottom of the hole when the drill bit rotates before the cutters relate to said matrix, while the distance between electrode pairs and cutters is adapted so that the is equal to or greater than the maximum extent of the crack structure that the relevant electropulse creates in the direction of the cutter

[0032] I en foretrukket form, heretter kalt Form VI-A1 er avstanden mellom elektrodene tilpasset slik at forventet sprekkdybde ligner eller er litt større enn forventet skjærdybde for den etterfølgende kutter. Gitt som et eksempel en kutterdiameter og -dybde på henholdsvis 15 mm og 4 mm Form VI-A1 ville være tilrettelagt med omlag 16mm elektrodegap og et elektrodegap pr kutter posisjonert ikke mindre enn 8 mm foran nevnte kutter hvis orientert parallellt med kutterplanet eller med en av elektrodene i nevnte gap lokalisert like ved kutteren hvis orienter vinkelrett i forhold til kutterplanet, begge avstander gitt ved det som er typisk utstrekning for en elektropuls sprekkstruktur, henholdsvis sideveis i forhold til en linje mellom elektrodene i det aktuelle elektrodegap og langs nevnte linje. [0032] In a preferred form, hereafter called Form VI-A1, the distance between the electrodes is adapted so that the expected crack depth is similar to or slightly greater than the expected cutting depth for the subsequent cutter. Given as an example a cutter diameter and depth of 15 mm and 4 mm respectively Form VI-A1 would be arranged with approximately 16 mm electrode gap and one electrode gap per cutter positioned not less than 8 mm in front of said cutter if oriented parallel to the cutter plane or with one of the electrodes in said gap located close to the cutter whose orientation is perpendicular to the cutter plane, both distances given by what is the typical extent of an electropulse crack structure, respectively laterally in relation to a line between the electrodes in the relevant electrode gap and along said line.

[0033] Formen med et elektrodegap pr kutter, heretter kalt VI-A1.1 kunne eventuelt modifiseres og forenkles dersom PDC borekrona hadde sine kuttere organisert langs to linjer på borekronekroppen konfigurert likedan som to meridianer på jordoverflaten med en passende avstand seg imellom, en ledende og en etterfølgende sett i rotasjonsretningen. Den etterfølgende kutterlinje ville da ha bergmatrix å forholde seg til som hadde mistet noe av sin sidestøtte på grunn av matrixavvirkning i den ledende kutterlinje og derfor ikke ha samme behov for elektropuls oppsprekking som kutterne i lederlinjen, dessuten ha fordel av tilfeldige sprekker som ble skapt med sikte på men ikke utnyttet av kutterne i lederlinjen. Dette definerer en annen form for oppfinnelsen, heretter kalt VI-A1.2 med antall elektrodegap redusert med omlag 50% i forhold til antall kuttere. For begge formene VI-A1.1 og VI-A1.2 gjelder valg av puls repetisjonsfrekvens i forhold til rotasjonshastighet på et nivå slik at minst en puls ville gå i løpet av tiden det ville ta for en kutter å bevege seg gjennom sprekksonen og avpasset slik at pulsen inntraff idet kutteren var i ferd med å bevege seg inn i sonen. [0033] The shape with one electrode gap per cutter, hereafter called VI-A1.1 could possibly be modified and simplified if the PDC drill bit had its cutters organized along two lines on the drill bit body configured similarly to two meridians on the earth's surface with a suitable distance between them, a leading and a subsequent set in the direction of rotation. The subsequent cutter line would then have rock matrix to deal with which had lost some of its lateral support due to matrix chipping in the leading cutter line and therefore would not have the same need for electropulse fracturing as the cutters in the leader line, moreover benefiting from random cracks that were created with aimed at but not exploited by the cutters in the lead line. This defines another form of the invention, hereafter called VI-A1.2 with the number of electrode gaps reduced by approximately 50% in relation to the number of cutters. For both forms VI-A1.1 and VI-A1.2, the choice of pulse repetition frequency applies in relation to rotation speed at a level such that at least one pulse would pass during the time it would take for a cutter to move through the fracture zone and the adjusted so that the pulse occurred as the cutter was about to move into the zone.

[0034] Enda en annen form kunne utformes ved å bruke et større elektrodegap, orientert som før men med en oppsprekkingssone stor nok til å spenne over 2 eller 3 kuttere eller så mange som det ville være praktisk mulig å få til ved den aktuelle fasong og kurvatur av borhodekroppen, heretter kalt Form B -utgavene, B2 for en forventet sprekksone stor nok til å spenne over 2 kuttere, B3 for 3 kuttere og så videre. Slike større elektrodegap ville skape bredere og lengre sprekksoner og dermed legge til rette for større kutterhastighet og høyere RPM, men også dypere sprekker som ville kreve større kutterdybde fordi sprekkonsentrasjonen ville være å finne på bestemte dybder i bergmatrix der også kutterinduserte skjærkrefter burde være lokaliserte for å få full effekt av oppsprekkingen. [0034] Yet another shape could be designed by using a larger electrode gap, oriented as before but with a cracking zone large enough to span 2 or 3 cutters or as many as would be practically possible with the shape in question and curvature of the drill head body, hereafter called the Form B editions, B2 for an expected crack zone large enough to span 2 cutters, B3 for 3 cutters and so on. Such larger electrode gaps would create wider and longer crack zones and thus facilitate greater cutter speed and higher RPM, but also deeper cracks which would require greater cutter depth because the crack concentration would be found at certain depths in the rock matrix where also cutter-induced shear forces should be localized in order to get the full effect of the cracking.

[0035] Elektrodene i alle A- og B- versjoner og former forestilles montert i hull i PDC borekronekroppen, synlige men ikke utstikkende i sine korrekte posisjoner. Gitt et elektrisk ledende borekronekroppmateriale må høyspenningselektroden eller elektrodene føres fram med tilstrekkelig elektrisk isolasjon omkring seg for å beholde integritet i forhold til nevnte kropp mens på den annen side borkronekroppen selv inkludert kutteren eller kutterne kunne være jordet og med en dertil dedikert vorte eller vorter, eller kutteren eller kutterne selv utgjøre jordingselektroden, særlig ved den nevnte Form VI-A1.1 med elektrodegapet vinkelrett orientert i forhold til kutterplanet der jordingselektroden med fordel kunne utgjøres av kutteren selv. Isolasjonskvalitet, tykkelse og spesifikk resistans for å beholde den nevnte elektriske integritet ville avhenge av elektrodegapets lengde, minst for Form VI-A1.1 som dermed etter dette kriterium fremstår med en fordelaktig utforming. [0035] The electrodes in all A and B versions and forms are imagined mounted in holes in the PDC drill bit body, visible but not protruding in their correct positions. Given an electrically conductive drill bit body material, the high voltage electrode or electrodes must be advanced with sufficient electrical insulation around them to retain integrity in relation to said body, while on the other hand the drill bit body itself including the cutter or cutters could be grounded and with a dedicated wart or warts, or the cutter or cutters themselves make up the grounding electrode, especially in the case of the aforementioned Form VI-A1.1 with the electrode gap perpendicularly oriented in relation to the cutter plane where the grounding electrode could advantageously be made up by the cutter itself. Insulation quality, thickness and specific resistance in order to retain the aforementioned electrical integrity would depend on the length of the electrode gap, at least for Form VI-A1.1 which thus according to this criterion appears to have an advantageous design.

[0036] Ved PDC skjærborekroner forekommer det store mekaniske krefter i interaksjonen mellom borekrone og bergmatrix som bæres av kutterne og kroppene som de er montert på, og til syvende og sist borekronekroppen som svever i en liten avstand over hullbunnen nominelt gitt ved høyden på kutterne og kroppene de er montert på minus kuttedybden, dog kompromisset ved utborete partikler som beveger seg radielt ut under borekronekroppen og berører denne på vei ut. Ved alle oppfinnelsens utforminger som er diskutert hittil forekommer det viktig med hensyn til elektroden eller elektrodene at de maksimalt har overflate flush med borekronekroppens overflate eller helst er montert tilstrekkelig tilbaketrukket for å med sikkerhet unngå de nevnte mekaniske krefter, eller montert med mulighet til å gli i sine holdere med frihet til å bevege seg slik at de alltid har bunnhullskontakt dog uten å ta del i den mekaniske interaksjon mellom borekrone og bergmatrix, eller som et maksimum kun ta en liten del av kreftene som opptrer der. [0036] With PDC cutting drill bits, large mechanical forces occur in the interaction between the drill bit and the rock matrix which is carried by the cutters and the bodies on which they are mounted, and ultimately the drill bit body which floats a small distance above the bottom of the hole nominally given by the height of the cutters and the bodies they are mounted on minus the depth of cut, however, the compromise of drilled particles moving radially out from under the bit body and touching it on the way out. With all the designs of the invention that have been discussed so far, it seems important with regard to the electrode or electrodes that they have a maximum surface flush with the surface of the drill bit body or preferably are mounted sufficiently withdrawn to safely avoid the aforementioned mechanical forces, or mounted with the possibility of sliding in their holders with freedom to move so that they always have bottomhole contact, however without taking part in the mechanical interaction between drill bit and rock matrix, or as a maximum only take a small part of the forces that act there.

[0037] Gitt elektrodegapslengde som dem nevnt for Form VI-A1.1 med nevnte vinkelrette orientering i forhold til kutterplanet tilstrekkelige elektropulsparametre ville eksempelvis være i laveste kategori blant de indikerte parameterområdene, nemlig 10-100KV pulsspenning, økende med økende stedlig trykk, og 50-500J pulsenergi. Puls repetisjonsfrekvens bør være så høy som mulig, fortrinnsvis over 100Hz med alle elektrodegapene koblet parallelt. Gitt som et eksempel en PDC borekrone med 50 kuttere ville således i Form VI-A1.1 med nevnte vinkelrett orienterte elektrodegap ha 50 stk elektrodegap av ca 16 mm lengde som hver for seg ville kreve lav spenning, i starten kun 10-20KV, men en nedihulls pulsgenerator med stor nok lagerkapasitet til å betjene alle 50 gapene i parallell og med maksimum state of the art puls repetisjonsfrekvens. [0037] Given an electrode gap length such as those mentioned for Form VI-A1.1 with said perpendicular orientation in relation to the cutter plane, sufficient electropulse parameters would for example be in the lowest category among the indicated parameter ranges, namely 10-100KV pulse voltage, increasing with increasing local pressure, and 50 -500J pulse energy. Pulse repetition frequency should be as high as possible, preferably above 100Hz with all electrode gaps connected in parallel. Given as an example, a PDC drill bit with 50 cutters would thus in Form VI-A1.1 with said perpendicularly oriented electrode gaps have 50 electrode gaps of approx. 16 mm in length, each of which would individually require low voltage, initially only 10-20KV, but a downhole pulse generator with a large enough storage capacity to operate all 50 gaps in parallel and with the maximum state-of-the-art pulse repetition frequency.

[0038] Konsept A av Versjon II, heretter kalt VII-A av den nye oppfinnelsen foreligger i form av en klokkeformet borekronekropp med full klokkeform og full ringformet skjærflate eller segmentert klokkeform og segmentert ringformet skjærflate med PDC kuttere og hydrauliske dyser montert på skjærflatene og videre med en stavformet høyspennings elektrode montert gjennom klokkeformens senter og pekende ned mot senter av bergmatrix sylindervolumet som vokser inni klokkeformen etterhvert som bergmatrix brytes og fjernes under ringskjærflaten idet nevnte høyspennings elektrode sammen med jordingselektroder plassert langs klokkeformåpningen eller en jordingselektrode i form av den klokkeformete borkronekroppen selv utgjør et elektrodepar, svært likt den nevnte US Pat 5016718 hybrid drillbit, kun med den nevnte senterelektrode i stedet for dens rulleborekrone. Strømbanene vil ved anvendelse av elektropuls i dette arrangement søke vei radielt fra høyspenningselektroden gjennom det nevnte bergmatrix sylindervolum og ut til klokkeskallet fortrinnsvis ved klokkeåpningen hvilket søkes avhjulpet eller i det minste påvirket ved at senterelektroden er elektrisk isolert slik at kun stavenden er eksponert og fungerer som elektrode og dermed påvirker strømbanen til fordel for jordingspunkt lavest mulig inni klokkeformen, enten i form av spesielle jordingspunkt plassert der eller selve klokkeåpningen og med dette søker å omforme det nevnte sylindervolum til en kjegle, en lav kjegle eller en høy kjegle avhengig av EPB brytingens effektivitet sammenlignet med ringskjæringens. EPB effektiviteten kan forbedres og økes ved å forme innerperiferien av klokkeåpningen med knotter eller en kraftig leppeformet profil som fungerer som fokalpunkt for strømbanene og hjelper strømgangen til å gå nær hjørnet der den ringformete skjærkutteflaten møter klokkeformens innside. I forståelsen av oppsprekking i tilknytning til elektropulsbaner er det dokumentert en sprekkstruktur som, gitt velvalgt pulskarakteristikk bl.a. strekker seg en betydelig distanse forbi elektrodene hvilket i denne forbindelse er vesentlig ettersom oppsprekking med det kan forventes også å skje bortom jordingselektroden, altså gjelde for bergmatrix lokalt under ringskjærflaten, mer så og nærmere PDC kutterne hvis kjegleformen holdes lav. Lav kjegleform kan være spesielt signifikant ettersom VII-A -formen særlig for store hulldiametre vil kreve store elektrodegap og dermed større og dypere sprekkstruktur sammenlignet med vanlige PDC skjærdybder. Det kan imidlertid også virke i retning av dypere PDC avvirkning enn vanlig siden formasjonen er mer svekket i dybden under ringskjærflaten og dermed medvirke til å øke ROP (borehastigheten). [0038] Concept A of Version II, hereinafter called VII-A of the new invention exists in the form of a bell-shaped drill bit body with a full bell shape and full annular cutting surface or segmented bell shape and segmented annular cutting surface with PDC cutters and hydraulic nozzles mounted on the cutting surfaces and further with a rod-shaped high-voltage electrode mounted through the center of the bell shape and pointing down towards the center of the rock matrix cylinder volume that grows inside the bell shape as the rock matrix is broken and removed below the ring cutting surface, the said high voltage electrode together with earthing electrodes placed along the bell shape opening or an earthing electrode in the shape of the bell-shaped drill bit body itself constitutes an electrode pair, very similar to the aforementioned US Pat 5016718 hybrid drill bit, only with the aforementioned center electrode instead of its roller drill bit. By using an electropulse in this arrangement, the current paths will find their way radially from the high-voltage electrode through the aforementioned rock matrix cylinder volume and out to the bell shell, preferably at the bell opening, which is sought to be remedied or at least affected by the center electrode being electrically isolated so that only the rod end is exposed and functions as an electrode and thus affects the current path in favor of grounding point as low as possible inside the bell shape, either in the form of special grounding points placed there or the bell opening itself and with this seeks to transform the mentioned cylinder volume into a cone, a low cone or a high cone depending on the efficiency of the EPB breaking compared with ring cutting. EPB efficiency can be improved and increased by shaping the inner periphery of the bell opening with knobs or a heavy lip-shaped profile that acts as a focal point for the current paths and helps the flow pass near the corner where the annular shearing surface meets the inside of the bell shape. In the understanding of cracking in connection with electropulse paths, a crack structure has been documented which, given well-chosen pulse characteristics, i.a. extends a considerable distance past the electrodes, which in this connection is significant as cracking with it can also be expected to occur beyond the grounding electrode, i.e. apply to rock matrix locally below the ring cutting surface, more so and closer to the PDC cutters if the cone shape is kept low. Low cone shape can be particularly significant as the VII-A shape, especially for large hole diameters, will require large electrode gaps and thus a larger and deeper crack structure compared to normal PDC cutting depths. However, it can also act in the direction of deeper PDC cutoff than usual since the formation is more weakened in depth below the ring cutting surface and thus contribute to increasing the ROP (drilling speed).

[0039] Konsept B av Versjon II, heretter kalt VII-B av den nye oppfinnelsen foreligger i form av en PDC borekrone slik de vanligvis ser ut med kuttere installert på en skjærflate som utgjør kun en del av bunnhullsarealet, nevnte skjærflate gitt en hvilkensomhelst oppdeling, størrelse og fasong, symmetrisk i borehullet eller asymmetrisk, og posisjonert hvordansomhelst eksentrisk i forhold til hulltverrsnittet dog slik at den ved rotasjon avvirker et ringformet areal som også definerer hullets ytterperiferi og videre med en stavformet høyspennings elektrode montert i borehodekroppens rotasjonssentrum og pekende ned mot senter av bergmatrix sylindervolumet som vokser innenfor nevnte ringskjærflate etterhvert som bergmatrix brytes og fjernes under ringskjærflaten, idet nevnte høyspennings elektrode sammen med jordingselektroder plassert langs nevnte skjærflate eller en jordingselektrode i form av borkronekroppen selv utgjør et elektrodepar som tilføres pulsenergi tilstrekkelig til å bryte i stykker nevnte bergmatrix sylindervolum innenfor ringskjærflaten og videre å sprekke opp bergmatrix under PDC kutterne slik at PDC kutterne møter lokalt oppsprukket bergmatrix når de roterer i borehullet. [0039] Concept B of Version II, hereinafter called VII-B of the new invention exists in the form of a PDC drill bit as they usually appear with cutters installed on a cutting surface that constitutes only part of the bottom hole area, said cutting surface given any division , size and shape, symmetrical in the borehole or asymmetrically, and positioned in any case eccentrically in relation to the hole cross-section, however, so that when it rotates it creates an annular area which also defines the outer periphery of the hole and further with a rod-shaped high-voltage electrode mounted in the center of rotation of the drill head body and pointing down towards the center of the rock matrix cylinder volume that grows within said ring shear surface as the rock matrix is broken and removed below the ring shear surface, said high-voltage electrode together with grounding electrodes placed along said shear surface or a grounding electrode in the form of the drill bit body itself constitute a pair of electrodes that are supplied with pulse energy sufficient to break in pieces said rock matrix cylinder volume within the ring cutting surface and further to crack up the rock matrix under the PDC cutters so that the PDC cutters encounter locally cracked rock matrix when they rotate in the borehole.

[0040] [0040]

[0041] En annen utgave av den klokkeformete borekroneversjonen, heretter kalt Form VII-C anvender et eller flere elektrodepar plassert på indre periferi av den nevnte ringformete PDC skjærflate i eller nær klokkeåpningsplanet, elektrodene i hvert par, begge elektrisk isolert fra borekronekroppen, plassert motsatt av hverandre på en og samme diameter og pekende mot hverandre, hvis mer enn et par fordelt langs indre periferi av klokkeformen, fortrinnsvis jevnt men ikke nødvendigvis og kalt VII-C1, VII-C2 ... etter antallet av elektrodepar. Anvendt elektropuls med passende energiinnhold vil skjære av det nevnte indre sylindervolum under klokkeformen etter hvert som det dannes og forvolde oppsprekking som strekker seg forbi selve elektrodegapet, under ringskjærflaten og eventuelt forbi avhengig av hvor mye pulsenergi som tilføres. I sammenheng med den nevnte segmenterte klokkeform foreligger det ytterligere et elektrodemønster som kan benyttes alene eller i tillegg til foranstående, heretter kalt VII-CS, ved elektroder av motsatt polaritet som anbringes isolert fra borehodekroppen, mellom klokkesegmentene, i eller nær ringskjærplanet, foe eksempel en elektrode på indre ringperiferi og den andre på ytre ringperiferi slik at strømbanen blir diagonal over ringskjærflaten. Ytterligere en utforming, heretter kalt VII-CC eller VII-CSC, også relevant for det segmenterte klokkeform konseptet ville være likedan som VII-C eller VII-CS men med en høyspenningselektrode anbragt i senter av den klokkeformete borehodekroppen, alle elektrodene elektrisk isolerte fra borehodekroppen. [0041] Another version of the bell-shaped drill bit version, hereafter called Form VII-C uses one or more pairs of electrodes located on the inner periphery of the aforementioned annular PDC cutting surface in or near the bell opening plane, the electrodes in each pair, both electrically isolated from the drill bit body, located opposite of each other on one and the same diameter and pointing towards each other, if more than one pair distributed along the inner periphery of the bell shape, preferably even but not necessarily and named VII-C1, VII-C2 ... according to the number of electrode pairs. Applied electropulse with suitable energy content will cut off the aforementioned inner cylinder volume under the bell shape as it forms and cause cracking that extends beyond the electrode gap itself, below the ring cutting surface and possibly beyond depending on how much pulse energy is supplied. In connection with the aforementioned segmented bell shape, there is a further electrode pattern that can be used alone or in addition to the above, hereafter called VII-CS, with electrodes of opposite polarity that are placed isolated from the drill head body, between the bell segments, in or near the ring cutting plane, for example a electrode on the inner ring periphery and the other on the outer ring periphery so that the current path is diagonal across the ring shear surface. Another design, hereafter called VII-CC or VII-CSC, also relevant to the segmented bell shape concept would be similar to VII-C or VII-CS but with a high voltage electrode placed in the center of the bell shaped drill head body, all electrodes electrically isolated from the drill head body .

[0042] Elektropuls dimensjonert for VII-A og VII-B utformingene vil alle være forventet å fungere med et elektrisk energinivå i den høyere del av det indikerte energiområde, for det første fordi de større elektrodegapene krever det og for det andre fordi oppsprekking er ønsket i forlengelsen av elektrodegapene, spesielt bortom jordingselektroden når man ser det fra høyspenningselektroden i senter av borkronekroppen; det samme gjelder VII-C utformingene men i mindre utpreget grad. [0042] Electropulse sized for the VII-A and VII-B designs will all be expected to operate with an electrical energy level in the higher part of the indicated energy range, firstly because the larger electrode gaps require it and secondly because cracking is desired in the extension of the electrode gaps, especially beyond the grounding electrode when viewed from the high voltage electrode in the center of the drill bit body; the same applies to the VII-C designs but to a less pronounced degree.

[0043] Gitt som et eksempel en 12VS" borekrone med 2" ringtykkelse og 8%" diameter for sylinder-bergvolumet inni klokkeformen; dette definerer direkte et elektrodegap S = 20 cm for VII-B utgaven. Gitt en indre sylinderhøyde 0-5 cm det tilsvarende måltall S -10. Tilsvarende verdier for en 8V2" borekrone beregnes til henholdsvis S =10 cm og S~5 cm. Elektrodegap i denne størrelsesorden krever erfaringsmessig pulsspenning i omrodet 100-1000KV og pulsenergi i området 1-10KJ. Såfremt VII-A utformingen kun har et elektrodegap og VII-B utformingen kun et eller noen få og under den betraktning at sylindervolumet i økende grad ville bli destabilisert ettersom sylinderhøyden økte ville de virkelige energiverdiene begge kunne bli lavere. Ringtykkelse i forhold til indre sylinderdiameter er dessuten et tema for optimalisering, også forbundet med pulsenergivurderingen. [0043] Given as an example a 12VS" drill bit with 2" ring thickness and 8%" diameter for the cylinder-rock volume inside the bell shape; this directly defines an electrode gap S = 20 cm for the VII-B edition. Given an inner cylinder height of 0-5 cm the corresponding measurement number S -10. Corresponding values for an 8V2" drill bit are calculated as S =10 cm and S~5 cm, respectively. Electrode gaps of this order of magnitude require, based on experience, a pulse voltage in the region of 100-1000KV and pulse energy in the region of 1-10KJ. If the VII-A design only has one electrode gap and the VII-B design only one or a few and under the consideration that the cylinder volume would be increasingly destabilized as the cylinder height increased, the real energy values could both be lower. Ring thickness in relation to inner cylinder diameter is also a topic for optimization, also connected with the pulse energy assessment.

[0044] Vurderingen av nevnte sylinderhøyde krever oppmerksomhet spesielt for VII-A og VII-B utformingene med en senterelektrode og selve borekroppen som jordingselektrode. En balanse er nødt til å eksistere mellom på den ene side PDC produktiviteten på ringskjærflaten uttrykt ved den ROP som kan oppnås på en oppsprukket bergmatrix og på den andre side volumawirkning pr puls og pulsfrekvens som kan oppnås med EPB på det indre sylindervolum, også kalt kjernevolumet. Hvis ROP = 10 m/t skulle bli valgt som et rimelig samlet måltall viser analyse at 10 cm<3>pr puls ville være tilstrekkelig for EPB-avvirkningen for å holde følge i et 1214" borehull, hvilket er vel under det en nivå en anser oppnåelig etter teknikkens stand, endatil i de hardeste bergtyper så som granitt. Følgelig, gitt denne ROP ville kjerneseksjonen tendere til å bli flat eller nærme seg null høyde hvilket ville være til fordel for sprekkstrukturen under ringskjærflaten ettersom sprekkene, skapt med en viss dybde under senterseksjonen rutinemessig og med vel definert dybde også ville forekomme under ringseksjonen, bortom jordingselektroden som sett fra rotasjonssenter. Dette ville i sin tur virke i retning av økt PDC avvirkning på ringskjærflaten og økt ROP hvilket EPB avvirkningen før eller siden kanskje ikke ville være i stand til å følge opp, hvilket da ville føre til at kjerneseksjonen ville få større høyde som etter hvert ville øke EPB avvirkningen siden kjerneseksjonen ville miste sidestøtte, men samtidig svekke sprekkdannelsen under ringflaten fordi retning og elektrodegaplengde ville tilsi mindre oppsprekkingeeffektivitet under ringskjærflaten; samlet sett muligens under visse forhold selvregulerende men i alle fall en balanse som krever oppmerksomhet. Fremstillingen forutsetter en aksielt bevegelig senterelektrode så som men ikke nødvendigvis en stavformet, fjærbelastet elektrode som kunne være roterende med borkronekroppen eller ikke roterende, med nok bevegelsesfrihet aksielt til å bevege seg også forbi ringskjærplanet for det formål å skape best mulig sprekkstruktur der PDC-brytingen foregår. Som tillegg til denne fremstilling er å si at en høyspennings senterelektrode i en klokkeformet PDC borekrone synes å være en heller enkel ting å fremstille hvilket bidrar til å gjøre utgavene VII-A og VII-B til foretrukne varianter av den nye oppfinnelsen. [0044] The assessment of said cylinder height requires attention especially for the VII-A and VII-B designs with a center electrode and the drill body itself as grounding electrode. A balance has to exist between, on the one hand, the PDC productivity on the annular shear surface expressed by the ROP that can be achieved on a fractured rock matrix and, on the other hand, the volume effect per pulse and pulse frequency that can be achieved with EPB on the inner cylinder volume, also called the core volume . If ROP = 10 m/h were to be chosen as a reasonable overall target figure, analysis shows that 10 cm<3>per pulse would be sufficient for the EPB cutting to keep up in a 1214" borehole, which is well below that by a level a considered achievable by the state of the art, even in the hardest rock types such as granite. Consequently, given this ROP, the core section would tend to become flat or approach zero height which would benefit the crack structure below the annular shear surface as the cracks, created at a certain depth below the center section routinely and with well-defined depth would also occur below the ring section, beyond the grounding electrode as seen from the center of rotation. This in turn would act in the direction of increased PDC cutting on the ring cutting surface and increased ROP which the EPB cutting sooner or later might not be able to to follow up, which would then lead to the core section gaining greater height which would eventually increase the EPB felling since the core section would mi th side support, but at the same time weaken the cracking under the ring surface because direction and electrode gap length would imply less cracking efficiency under the ring shear surface; overall possibly under certain conditions self-regulating but in any case a balance that requires attention. The manufacture requires an axially movable center electrode such as but not necessarily a rod-shaped, spring-loaded electrode which could be rotating with the drill bit body or not rotating, with enough freedom of movement axially to also move past the ring shear plane for the purpose of creating the best possible crack structure where the PDC breaking takes place . As an addition to this presentation, it is to say that a high-voltage center electrode in a bell-shaped PDC drill bit seems to be a rather simple thing to produce, which contributes to making the versions VII-A and VII-B preferred variants of the new invention.

[0045] En annen utforming, heretter kalt VII-AP eller VII-BP inkorporerer et lite perkusjonsbor med den nevnte senterelektrode, en elektrode i form av et perkusjonsbor eller en elektrode ved siden av et perkusjonsbor eksempelvis i form av en rørkappe utenpå borstangen men ikke nødvendigvis begrenset til dette, med egen drivvæske og sin egen energiforsyning som fungerer parallelt med PDC rotasjon og EPB idet perkusjonsboret lager et lite senterhull i sylindervolumet av bergmatrix som reiser seg inni klokkeformen ettersom PDC aktiviteten på ringskjærflaten får denne til å avansere fremover; lite senterhull i denne forbindelse å forstås som en diameter 5 - 25% av borehullsdiameter, med dybdebegrensning ved en avstand<1>/2-1x borehullsdiameter forbi ringskjærplanet sett i aksialretning, og med elektropulser tilrettelagt for å gå av mens perkusjonsboret arbeider eller etterpå, kontinuerlig, intervallvis eller synkronisert med perkusjonsboringen eller med den samlede hulllaging ettersom det finnes best i en gitt situasjon. [0045] Another design, hereafter called VII-AP or VII-BP incorporates a small percussion drill with the aforementioned center electrode, an electrode in the form of a percussion drill or an electrode next to a percussion drill, for example in the form of a tube jacket on the outside of the drill rod but not necessarily limited to this, with its own drive fluid and its own energy supply that works in parallel with PDC rotation and EPB as the percussion drill makes a small center hole in the cylinder volume of rock matrix that rises inside the bell shape as the PDC activity on the ring cutting surface causes it to advance forward; small center hole in this connection to be understood as a diameter 5 - 25% of borehole diameter, with depth limitation at a distance <1>/2-1x borehole diameter past the ring cutting plane seen in axial direction, and with electropulses arranged to go off while the percussion drill is working or afterwards, continuously, intermittently or synchronized with the percussion drilling or with the overall hole making as it is found best in a given situation.

[0046] Konseptene VII-AP og VII-BP der høyspenningselektroden er innelukket og begrenset til bunnen av et lite, trangt perkusjonsboret hull i senter av borehullet tilrettelegger for en økt sannsynlighet for at strømbanene som følger av elektropulsen vil gå gjennom matrix og være effektive både med hensyn til å bryte det nevnte kjernevolum og besørge oppsprekking under ringskjærflaten, særlig når perkusjonshullet fordypes forbi ringskjærplanet uansett hva for borehullsvæske som blir brukt, høyresistivitetsvæske eller ordinært boreslam siden det vil være kun et minimum av elektrisk lekkasje opp gjennom et trangt tverrsnitt langs perkusjonsborstangen og rundt toppen av kjernevolumet og fram til innsiden av borkronekroppen. Utforming VII-AP og VII-BP antas ut fra dette å være funksjonsdyktig ved alle typer av borehullsvæske. [0046] The concepts VII-AP and VII-BP where the high voltage electrode is enclosed and limited to the bottom of a small, narrow percussion drilled hole in the center of the drill hole facilitate an increased probability that the current paths resulting from the electropulse will pass through the matrix and be effective both with regard to breaking the said core volume and causing fracturing below the ring cutting surface, especially when the percussion hole is deepened past the ring cutting plane, regardless of what borehole fluid is used, high resistivity fluid or ordinary drilling mud since there will be only a minimum of electrical leakage up through a narrow cross-section along the percussion drill rod and around the top of the core volume and up to the inside of the drill bit body. Designs VII-AP and VII-BP are therefore assumed to be functional with all types of borehole fluid.

[0047] Videre utvikling av konseptene VII-AP og VII-BP, heretter kalt VII-AP-1 og VII-BP-1, defineres ved anvendelse av en egen høyresistivitetsvæske så som transformatorolje eller en syntetisk olje men ikke begrenset til dette, som pumpes ned gjennom perkusjonsborstangen og fortrenger annen væske som måtte befinne seg i perkusjonsborhullet mens det blir laget idet væsken også fungerer som transportør av utborete partikler ut av perkusjonshullet og/eller etterpå når elektropulsen går, eventuelt med en annulær pakning som forsegler ringrommet rundt borstangen øverst etter at perkusjonsboringen er ferdig og pulsen skal gå når det er relevant. Ved dette arrangement antas det at den elektriske lekkasje gjennom væsken vil bli bragt ned mot null. Operative opplegg så som perkusjonsboring av det nevnte lille senterhull, innledningsvis med drivvæske i form av boreslammet som er i bruk som deretter blir erstattet med høyresistivitetsvæske før perkusjonshullet blir stengt og pulsen går er fullt tenkbare, eller modifisert for bruk av ren høyresistivitetsvæske også som drivvæske for perkusjonsboret. Når pulsen eller pulsene gar gått og det nevnte kjernevolum er brutt vil høyresistivitetsvæsken gå tapt og returnere til overflaten som en liten andel av den generelle slamstrøm. Legger man eksempelvis til grunn et 020 mm perkusjonshull med en 012 mm borstang vil væsketapet utmåles til 314 US GAL pr 100m borehull hvilket med letthet kan være lagret i BHA når BHA går i hullet eller endatil forsynt fra overflaten i en liten separat slange. [0047] Further development of the concepts VII-AP and VII-BP, hereinafter called VII-AP-1 and VII-BP-1, is defined by the use of a separate high resistivity fluid such as transformer oil or a synthetic oil but not limited to this, which is pumped down through the percussive drill rod and displaces any other liquid that may be in the percussive drill hole while it is being made, as the liquid also acts as a transporter of drilled particles out of the percussive hole and/or afterwards when the electropulse goes, possibly with an annular seal that seals the annulus around the drill rod at the top after that the percussion drilling is finished and the pulse should go when it is relevant. With this arrangement, it is assumed that the electrical leakage through the liquid will be brought down to zero. Operative plans such as percussion drilling of the aforementioned small center hole, initially with propellant in the form of the drilling mud that is in use, which is then replaced with high-resistivity fluid before the percussion hole is closed and the pulse goes are fully conceivable, or modified for the use of pure high-resistivity fluid also as propellant for percussion drill. When the pulse or pulses have passed and the said core volume is broken, the high resistivity fluid will be lost and return to the surface as a small proportion of the general mud flow. For example, if you assume a 020 mm percussion hole with a 012 mm drill rod, the fluid loss will be measured at 314 US GAL per 100m borehole, which can easily be stored in the BHA when the BHA goes into the hole or even supplied from the surface in a small separate hose.

[0048] Bruken av en senterelektrode, ved VII-AP utforming inni klokkeformen og ved VII-BP utforming i senter av borkronekroppen definerer en sekundær ringflate rundt elektroden og innenfor indre periferi av ringskjærflaten og lokalisert øverst i det indre rom der det nevnte kjernevolum reiser seg ettersom PDC ringskjæringen avanserer der denne flaten faktisk utgjør begrensningen for hvor høyt kjernevolumet kan bli. Såfremt EPB fungerer som beskrevet i forhold til det nevnte kjernevolum, ved utforming VII-AP i kombinasjon med perkusjonsboret, vil denne indre ringflate aldri komme i kontakt med bergmatrix. Men skulle det ikke fungere vil boreprogresjonen stanse når slik kontakt inntreffer. For å avbøte dette utrustes den nevnte indre ringflate generelt med egne PDC kuttere som vil fungere som en ordinær PDC borekrone dersom noe slikt skulle inntreffe. [0048] The use of a center electrode, in the case of VII-AP design inside the bell shape and in the case of VII-BP design in the center of the drill bit body, defines a secondary ring surface around the electrode and within the inner periphery of the ring cutting surface and located at the top of the inner space where the said core volume rises as the PDC ring cutting advances where this surface actually constitutes the limitation to how high the core volume can be. If the EPB functions as described in relation to the aforementioned core volume, when designing VII-AP in combination with the percussion drill, this inner ring surface will never come into contact with the rock matrix. But should it not work, drilling progression will stop when such contact occurs. To mitigate this, the aforementioned inner ring surface is generally equipped with its own PDC cutters which will function as an ordinary PDC drill bit should something like this occur.

[0049] Ved den endelige versjon av VII-A konseptet er nevnte indre ringflate med påmonterte PDC-kuttere gjort til undre begrensningsflate for en separat del av borkronekroppen med fasong så som men ikke begrenset til fasongen av et hydraulisk stempel som er anbragt i et hulrom øverst i borkronekroppen med frihet til og drivmekanisme bak som gjør at det kan beveges aksielt ned på en kontrollert måte inni klokkeformen idet det roterer med borkronekroppen og aksielt glir mot klokkeformen på ytre periferi inntil nevnte indre ringflate er flush med ringskjærflaten, og låses i denne posisjon, hydraulisk eller på annen måte; senterelektrode med perkusjonsbor når det er relevant medbragt og fortsatt operativt uavhengig av den nevnte bevegelse og uavhengig av hva for posisjon den nevnte indre ringflate har. [0049] In the final version of the VII-A concept, said inner ring surface with attached PDC cutters is made into a lower limiting surface for a separate part of the drill bit body with a shape such as but not limited to the shape of a hydraulic piston which is placed in a cavity at the top of the drill bit body with freedom to and drive mechanism behind which enables it to move axially down in a controlled manner inside the bell shape as it rotates with the drill bit body and axially slides against the bell shape on the outer periphery until said inner ring surface is flush with the ring cutting surface, and is locked in this position , hydraulically or otherwise; center electrode with a percussion drill when relevant and still operative regardless of the aforementioned movement and regardless of the position of the aforementioned inner ring surface.

[0050] Ved den endelige versjon av VII-B konseptet er nevnte indre ringflate med påmonterte PDC-kuttere gjort til undre begrensningsflate for en separat del av borkronekroppen med fasong så som men ikke begrenset til fasongen av et hydraulisk stempel som er anbragt i et hulrom øverst i borkronekroppen med frihet til og drivmekanisme bak som gjør at det kan beveges aksielt ned på en kontrollert måte i forhold til borkronekroppen idet det roterer med borkronekroppen og aksielt glir mot føringer på borkronekroppen på sin ytre periferi inntil nevnte indre ringflate er flush med ringskjærflaten, og låses i denne posisjon, hydraulisk eller på annen måte; senterelektrode med perkusjonsbor når det er relevant medbragt og fortsatt operativt uavhengig av den nevnte bevegelse og uavhengig av hva for posisjon den nevnte indre ringflate har. [0050] In the final version of the VII-B concept, said inner ring surface with attached PDC cutters is made into a lower limiting surface for a separate part of the drill bit body with a shape such as but not limited to the shape of a hydraulic piston which is placed in a cavity at the top of the drill bit body with freedom to and drive mechanism behind which enables it to move axially down in a controlled manner in relation to the drill bit body as it rotates with the drill bit body and axially slides against guides on the drill bit body on its outer periphery until said inner ring surface is flush with the ring cutting surface, and is locked in this position, hydraulically or otherwise; center electrode with a percussion drill when relevant and still operative regardless of the aforementioned movement and regardless of the position of the aforementioned inner ring surface.

[0051] De nevnte VII-A klokkeform borekroner og de nevnte VII-B sektor borekroner vil ved dette ha egenskapen «byttbar under boring» fra hardformasjonsbor basert på ringskjæring og EPB og perkusjonsbor når det er inkludert til sedimentbor eller ordinærformasjonsbor med fullprofil PDC-bit og som sådan tilpasset for rask boring gjennom mykere og middels harde formasjoner og lignende fjell der PDC-bit er kjent for å fungere meget godt, dog for sistnevnte med oppsprekkingsmuligheten i behold som vil påvirke grenseoppgangen for hva en PDC bit kan mestre, og reversert tilbake til hybrid format med EPB og eventuelt perkusjon når harde geologiske lag krever det, ofte tynne men krevende nok til å stanse ordinære borkroner; d.e. full reverserbarhet ettersom harde og myke geologiske formasjoner måtte kreve det. Som gitt ved utformingene VII-AP-1 og VII-BP-1 er den nye oppfinnelsen fullt kompatibel med bruk av ordinært boreslam. Med dette som utgangspunkt defineres det endelige raffinement ved den nye oppfinnelse, heretter kalt VII-AP-1a og VII-BP-1a; som virkelig «ombyttbar under boring» myk- og hardformasjons borkroner, benevnt BHA når støttemodul bak borkrona er inkludert, med operasjonsområde fra de mykeste sediment til det hardeste fjell, og som sådan unike. [0051] The aforementioned VII-A bell-shaped drill bits and the aforementioned VII-B sector drill bits will thereby have the property of being "changeable during drilling" from hard formation drills based on ring cutting and EPB and percussion drills when it is included for sediment drills or ordinary formation drills with a full profile PDC bit and as such adapted for fast drilling through softer and medium-hard formations and similar rocks where PDC bit is known to work very well, although for the latter with the possibility of fracturing retained which will affect the limit increase for what a PDC bit can master, and reversed back to hybrid format with EPB and possibly percussion when hard geological layers require it, often thin but demanding enough to punch ordinary drill bits; the. full reversibility as hard and soft geological formations may require it. As given by the designs VII-AP-1 and VII-BP-1, the new invention is fully compatible with the use of ordinary drilling mud. With this as a starting point, the final refinement of the new invention is defined, hereafter called VII-AP-1a and VII-BP-1a; as truly "interchangeable during drilling" soft and hard formation drill bits, referred to as BHA when the support module behind the drill bit is included, with an operating range from the softest sediment to the hardest rock, and as such unique.

[0052] [0052]

[0053] EGENSKAPER FOR INDUSTRIELL UTNYTTELSE [0053] PROPERTIES FOR INDUSTRIAL USE

[0054] Egenskapen som den nye oppfinnelsen fører med seg til å modifisere berggrunnen ved hjelp av elektropuls, straks under borekrona mens boring pågår, på bunnen av borehullet, enten det er stort eller lite, og redusere berggrunnens styrke ved å sprekke den opp før eller senest idet den blir eksponert for borekronas brytende krefter slik de forekommer for eksempel ved mekaniske kuttere som er montert på en roterende borekronekropp men ikke begrenset til akkurat denne form for bryting, enten brytingen skjer i et fullt hulltverrsnitt eller i et ringformet tverrsnitt idet elektropuls er tilveiebragt ved en nedihulls pulsgenerator eller flere pulsgeneratorer, spesielt når høyspenningselektroden eller elektrodene ved den nevnte elektropulsmetoden er ført fram til en posisjon nær brytingsplanet gjennom kombinasjon med en perkusjonshammer slik at den på egenhånd avanserer dypt ned i berggrunnen på nivå med PDC kutterne når pulsen går av, eller til og med foran dem, eller nær dette; denne egenskapen utgjør et helt nytt fundament for bryting av berg, spesielt hardt fjell, en ny kategori av brytingsmetoder for alle slags brytingsformat og alle slags kombinasjoner av geologiske formasjoner på alle slags dyp som etter enhver kvalifisert vurdering må forventes å skape økte ytelser og økt produktivitet, raskere og billigere boring og økt energieffektivitet enn det som fins i eksisterende teknologi. [0054] The property that the new invention brings with it to modify the bedrock by means of an electropulse, immediately under the drill bit while drilling is in progress, at the bottom of the borehole, whether it is large or small, and reduce the strength of the bedrock by cracking it before or at the latest when it is exposed to the breaking forces of the drill bit as they occur, for example, with mechanical cutters that are mounted on a rotating drill bit body but not limited to just this form of breaking, whether the breaking takes place in a full hole cross-section or in an annular cross-section when an electric pulse is provided by a downhole pulse generator or several pulse generators, especially when the high-voltage electrode or electrodes by the aforementioned electropulse method have been advanced to a position close to the fracture plane through combination with a percussion hammer so that it advances on its own deep into the bedrock at the level of the PDC cutters when the pulse goes off, or even before them, or near this; this property constitutes a completely new foundation for rock mining, especially hard rock, a new category of mining methods for all kinds of mining formats and all kinds of combinations of geological formations at all kinds of depths which, according to any qualified assessment, must be expected to create increased performance and increased productivity , faster and cheaper drilling and increased energy efficiency than is found in existing technology.

Claims

1. A drilling method for drilling boreholes in the subsoil, by rotary technique, percussion technique, hydraulic flushing or any other known technique in combination with the use of electrical discharge generated by high-voltage electrical pulses between electrodes of opposite polarity characterized by the discharge occurring through the rock matrix with enough energy to crack open the matrix at the bottom of the borehole where the hole deepening takes place before or when the drilling method is used

2. A drilling method according to claim 1 where the electrical discharge occurs at the bottom of the hole by a plurality of electrode pairs, each pair consisting of two electrodes of opposite polarity where each pair has the purpose and is positioned so that they can produce the cracking effect in favor of a specific or a specific group of fracture elements as defined by the relevant drilling method.

3. A drilling method according to claim 1 where the electrical discharge occurs at the bottom of the hole at one or a plurality of electrode pairs, each pair consisting of two electrodes of opposite polarity which are positioned so that there is a general cracking of the bedrock at the bottom of the hole where the excavation takes place

4. A drilling method according to claims 1-2 where prevailing fracturing patterns have been adapted to prevailing fracture patterns such as but not limited to fracture depth and cutting depth with the aim of achieving a maximum impact effect for the fracturing technique in relation to the fracture technique

5. A drilling method according to claim 1 where an electrode of the mentioned electrode pair or pairs is a breaking element or the breaking elements on the drill bit body or the entire drill bit body including all the breaking elements

6. A drilling method for drilling boreholes in the subsoil, by breaking with rotary technique, percussion technique, hydraulic flushing or any other known technique or techniques in combination with the use of electrical discharge generated by high voltage pulses between electrodes of opposite polarity where the hole formation takes place in an annular format in that a rock matrix core is allowed to rise inside the excavated ring as the drilling progresses and the electric pulse application is structured by means such as but not limited to pulse energy, pulse positioning and number of pulses so that the core is broken down and cracking of the rock matrix occurs below the surrounding annular shear surface

7. A drilling method according to claim 6 wherein the center electrode or electrodes are modified to penetrate a distance into the bottom hole matrix, through said core body and further from zero to a full hole diameter distance past said annulus cutting surface by a separate drilling method such as but not limited to to a percussion drill, with an electrical pulse or pulses applied with the electrode or electrodes positioned inside the said small-diameter center hole or holes with sufficient energy content to break down the core and crack open the rock matrix below the annular shear surface

8. A drilling method according to claim 7 wherein said small-diameter center hole or holes are flowed through and filled with a selected high-resistivity fluid before or when the electrical discharge takes place

9. A drilling method according to claim 6 or claim 7 where there is only one electrode in said annular center such as but not necessarily the high voltage electrode of an electrode pair

10. A drilling method for drilling boreholes in the subsoil in which any normal type of drilling mud is circulated, by breaking by rotary technique, percussion technique, hydraulic flushing or any other known technique or techniques in combination with the use of electrical discharge generated in the case of high-voltage pulses between electrodes of opposite polarity where the discharge occurs at the bottom of the hole at one or a majority of electrode pairs, each with electrodes of opposite polarity that are positioned so that there is cracking and/or breaking of the rock matrix at the bottom of the hole where the excavation takes place and where a electrode such as but not necessarily the high voltage electrode or electrodes of the pair or pairs of electrodes are adapted to penetrate a distance into the bottom hole matrix which may be from zero to a full borehole diameter distance past the annulus cutting surface by a separate drilling method such as but not limited to one or more small-diameter center borehole in difference ge positions implemented with a percussion drill system and with electrical pulse or pulses applied while said electrode or electrodes are positioned inside said small-diameter borehole or holes such that the electrical discharge shears through the rock matrix with sufficient energy to crack open or break down matrix where or near where deepening of the hole takes place before or while the relevant drilling technique relates to the relevant rock matrix volume.

11. A drilling method according to claim 10 where the grounding electrode of the mentioned electrode pair or pairs is the drill head body itself including the cutter elements

12. A drilling method according to claim 10 or claim 11 which includes flowing through said small-diameter borehole(s) with a high-resistivity fluid

13. A drilling method according to claim 10 or claim 11 and claim 12 which includes flowing through said small-diameter borehole(s) with a high-resistivity fluid after said small-diameter hole(s) has reached full, intended depth and before or at the latest when an electrical pulse or pulses are initiated

14. A drilling method according to claim 10, claims 12-13 which includes closing said small-diameter borehole(s) by a closure mechanism such as but not limited to an annular packing after said small-diameter hole(s) has reached full, intended depth and has been filled with the aforementioned high-resistivity liquid but before or at the latest when an electric pulse or pulses are applied and thereby ensure that the electric discharge occurs through the rock matrix with enough energy content to break and/or crack open the matrix where the hole depression finds place before or at the latest when it happens.

15. A drilling method according to claim 10 or claim 11, or one or the other of these claims in combination with the one, second or third or any combination of claims 12-14 wherein the borehole formation has an annular format with a full bell shape drill bit body or bodies or a segmented bell shape drill bit body or bodies with one or more annular cores volume of rock matrix that rises within the bell shape or shapes as excavation takes place on the annular cutting surface or surfaces and where the aforementioned small-diameter borehole or boreholes are driven into the said core volume of rock matrix

16. A drilling method according to claim 15 where the annular excavation format is implemented by a drilling method such as but not limited to rotary PDC technique or diamond drill bit or any other method with an excavation surface which can be of any shape, size or form and constitute only a sector or sectors of ring cross-section which it excavates

17. A drilling method according to any one of claims 10-16 which uses only one center electrode for each annular excavation unit such as but not necessarily a high voltage electrode.

18. A drilling method according to claim 15 or claim 16 in combination with claim 17 which assumes a movable part of the drill bit body located in the center of rotation of the drill bit body at any distance greater than or equal to zero distance up from the ring cutting surface with freedom and ability to move forward along the axis of rotation of the drill bit body in the direction of the ring cutting surface and back, as the moving part itself has an annular cross-section defined by an outer diameter equal to or close to the inner diameter of the ring cutting surface and an inner diameter equal to the outer diameter of the said small diameter or close to it, and further positioned such as but not necessarily in a cavity in the drill bit body with the front face flush with the upper part of the bell shape inner space when it is in its upper position and when bell shape is relevant, and in a similar position in the upper part of the drill bit body when bell shape is not relevant , and with its face flush with the ring cutting surface when it is in its lower position so that in this position it ion together with the annular cutting surface constitutes a full profile bit such as but not limited to a full diameter PDC bit when the bell shape is relevant and a full sector bit when it is not relevant, only the compromise at the center electrode or center electrode/excavation tool combination remaining functional in the bit's center of rotation, said moving part further characterized by an arrangement of cutter elements such as but not limited to PDC cutters on its lower ring surface, thus an inner PDC excavator, and an arrangement for power supply to move such as but not necessarily a hydraulic system behind with piston or pistons which provides fore and aft movement relative to the drill bit body, said drilling method characterized by its ability to adapt to the changing drillability always experienced when drilling in varying geological formations such as but not limited to drilling as a full cross section PDC bit in softer or medium-hard fo formations where EPB support can be used or not based on decisions on the drill deck, and with annular breaking in harder formations with full EPB assistance for breaking core volume and fracturing in front of the ring cutting surface, with the opportunity to turn this on and off while drilling is in progress as decided on the drill deck.

19. A downhole system (BHA) consisting of a drill bit and the necessary support systems for the drill bit such as but not limited to the drill bit's energy supply and control system, where said drill bit is of the type rotary drill bit, hydraulic flushing drill bit, percussion drill bit or any other type of drill bit with one or more pairs of electrodes integrated, each pair consisting of a high-voltage electrode and an earthing electrode and further characterized by its or their positioning on or near the breaking surface of the drill head body and its or their timing plan for initiating an electric pulse as well as pulse energy level, the said level being sufficient for electropulse cracking of rock matrix under the drill bit and the aforementioned position and timing plan is such that cracking occurs immediately in front of the drill bit's cutter element before or at the latest when excavation begins on the cracked area of the hole bottom.

20. A drill bit according to claim 18, where the electrical discharge takes place over the entire bottom hole surface by a plurality of electrode pairs, each pair consisting of two electrodes of opposite polarity, as they are individually arranged and positioned so that they cause cracking of the rock matrix to the advantage for a specific or a specific group of cutter elements as defined by the relevant drilling method.

21. A drill bit according to claims 18-19 where prevailing fracturing patterns have been adapted to prevailing fracture patterns such as but not limited to fracturing depth and cutting depth in order to achieve the maximum effect of fracturing in relation to the excavation technique in question.

22. A downhole system (BHA) consisting of a drill bit and the necessary support systems for the drill bit such as but not limited to the drill bit's energy supply and control system, where said drill bit is of the roller drill bit type, diamond drill bit or PDC drill bit or hybrid combinations of, for example, roller and PDC drill bit designed for any kind of rotation in the borehole, single coaxial to the borehole, multi coaxial or non-coaxial or rotation in any other way, a percussion or crushing drill bit, hydraulic flushing or any other type of drill bit with one or more pairs of electrodes integrated, each pair consisting of a high voltage electrode and a grounding electrode and positioned so that upon application of its or their pulse energy, an electrical pulse or a plurality of pulses is created which is, at a minimum, capable of fracturing the rock matrix throughout Swedish kronor or at least close to this

23. A drill bit according to claim 18 or claim 21 where one of the mentioned electrodes in the mentioned electrode pairs is the breaking element or elements themselves, or the breaking elements together with the drill bit body on which they are mounted

24. A drill bit according to claim 21 or claim 22 where one of the electrodes in the electrode pair or pairs is located in the center or centers of the drill bit rotation or rotations

25. A drill bit according to claim 23 where said center electrode is located in the center of the borehole

26. A drill bit according to claim 23 where said center electrode or electrodes are the high-voltage electrode or electrodes of the electrode pair or pairs.

27. A bottom hole system (BHA) consisting of a drill bit and the necessary support systems for the drill bit such as but not limited to the drill bit's energy supply and control system, where said drill bit body is of a full or segmented bell-shaped type, a simple bell or several adjacent each other or a plural bell-within-bell arrangement with openings cut into the bell shape or segments of the bell shape removed to release excavated particles and internal depth of the bell shapes of any size from zero depth to a depth equal to many hole diameters, all with the bell opening, whether it is a full opening or only a segment or segments of an opening, arranged for and mounted on a cutter element which, when it rotates together, forms a ring cutting surface with cutting by PDC, diamond, percussion or crushing or any other cutting method and which per bell shape constitutes a cutting surface that digs holes in the shape of a ring when it rotates and all with one or more re electrical pulse energy electrode pairs installed on or at the annular shear surface, between bell segments and/or within the bell mold or molds, and provided with sufficient pulse energy to break down the core volume or volumes of rock matrix that rise within the bell mold or molds as the ring shear advances and fracture the rock matrix below the annular surface or — surfaces

28. A bottom hole system (BHA) consisting of a rotating drill bit body and the necessary support systems for the drill bit such as but not limited to the drill bit's energy supply and control system, wherein said drill bit body incorporates one or more eccentric cutting or breaking surface or surfaces of which any shape, size or shape but arranged on the drill bit body on one or more outrigger arms or arms so that it digs in one or more ring formats and defines the outer and inner periphery or peripheries of the hole when the drill bit body rotates around its axis or axes while within said inner periphery or peripheries rise core volume of rock matrix as the annulus cutting advances, said core volume limited in the axial direction by the height of the outrigger arms which can be anything from zero height to several diameter height as a single annular hole or multiple annular holes, inside each other or side alongside PDC cutters, diamond cutters, by hydraulic flushing, percussion or any other method, and one or more electrical pulse energy electrode pairs installed on or at the annular shear surface or surfaces and/or within the inner contour or contours of the annular shear surface or surfaces and provided with pulse energy sufficient to break down the said core volume or volumes within the said contour(s) and crack open the rock matrix below the annular shear surface or surfaces.

29. A drill bit according to claim 26 or k claim 27 where one electrode of the electrode pair or pairs is a breaking element or the breaking elements on the drill bit body or the entire drill bit body including the mentioned breaking elements.

30. A drill bit according to claim 28 where the drill bit body has only one annular cutting surface that is concentric with respect to the drill hole and only one electrode positioned in the center of the drill bit and drill hole

31. A drill bit according to claim 29 where the mentioned electrode is movable along the axis of rotation of the drill bit body between end stops by a mechanism such as but not necessarily a mechanical spring in a guide pipe and thus always has contact with the rock matrix, with the foremost end stop defined up to the length of a hole diameter in front of the ring cutting surface and its rear end stop defined flush with the top of the internal space in the bell format when applicable or where the said outrigger arm or arms meet the center section of the drill bit body when relevant forming an electrode pair with the drill bit body as the second electrode

32. A bottom hole system (BHA) with a drill bit according to claim 29 wherein said center electrode is in the form of the excavator in a separate hole-making tool or arranged in combination with said excavator such as but not limited to the drill rod in a percussion tool, hereinafter called the Center System (CA) and its support system which may include component systems such as but not limited to energy supply including energy source, control system, control system, and further characterized in that the CA is movable between end stops along the axis of rotation of the drill bit body by a mechanism such as but not limited to a hydraulic piston force mechanism, with the front end stop defined up to a hole diameter length past the ring cutting surface and the rear end stop defined flush with the top of the inner bell shape when applicable and where the said outrigger arms meet the center of the drill bit body when applicable, the CA forming an electrode pair with the ring cutting surface or itself the drill bit body as the second electrode and is capable of making a small-diameter hole such as but not limited to 015-30 mm in the core volume of rock matrix that rises within the inner contour of the ring shear surface as it advances, with a maximum depth as given by end stop and otherwise characterized by pulse energy supply sufficient to break down the aforementioned core volume of rock matrix and crack open the rock matrix below the ring shear surface

33. A bottom hole system (BHA) according to claim 31 which incorporates a control and management system which provides for the supply of the used drilling mud, whatever it may be, into the center hole while it is being made and out of said hole carrying excavated particles for then to be absorbed in the general mud circulation in the borehole, said control system further characterized by controlling the electric pulse, such as but not limited to when the pulse should go, how many and with what energy content, whether they should go during drilling or after drilling and depth level where pulse must be activated.

34. A bottom hole system (BHA) according to claim 31 incorporating a fluid reservoir and the necessary fluid transport system such as but not limited to pipes, valves, manifolds, steering and control system for supplying to said CA a separate high resistivity electrically insulating fluid which shall be in place in said small-diameter central hole, either while it is being made or after it has been made, in the latter case displacing other liquid that is there before.

35. A downhole system (BHA) according to claim 33 which incorporates a management and control system which ensures the supply of the wellbore circulation fluid which in a given case may be in use, known as drilling mud, to said small-diameter center hole being said mud is taken from the main mud flow and used as a circulation medium during drilling of the center hole including lifting out drilled particles and dumping them in said main flow, further characterized by management and control of annular closure of the center hole after the remaining mud has been displaced with high resistivity electrically insulating liquid which is closed inside the hole before the electropulse program is implemented with one or more pulses with an energy level sufficient to break down the core volume and crack open the formation below the ring cutting surface

36. A bottom hole system (BHA) according to claim 34 which incorporates in the CA an annular closure mechanism and guidance and control system for operation thereof, such as but not necessarily an annular packing which expands for said closure at or near the opening such as but not necessarily after the hole has been completed and filled with high resistivity insulating liquid, said control system further characterized by controlling the electropulse application so that a pulse goes off when the seal has been set with pulse energy level, pulse time and electrode position arranged for the best possible effect in relation to breaking the core volume and cracking of the rock matrix below the ring shear surface

37. A drill bit according to claims 30-35 where said center electrode is the high-voltage electrode

38. A drill bit according to claims 26-27 where the ring cutting surface at the lower end of the drill bit body is provided with a lip-shaped extension inwards to a smaller inner diameter than the inner diameter further up on the drill bit body, said smaller diameter extending upwards only a short distance as that contact between the drill bit body and the core volume only takes place over a cylinder area given by the inner lip diameter and the lip height

39. A drill bit according to claim 37 where said lip construction is divided along its periphery into alternating lipless segment and segment with an intact lip so that the contact surface between the drill bit body and the core volume is defined as the surface area of the part of the intact segment that faces the core volume

40. A drill bit according to claim 38 where said intact segments are individually reduced in lateral extent until they have more or less a wedge shape whereby contact with the core volume is in the form of a point or a short line, this for the purpose of concentrating and have better control over the current paths resulting from the electrical pulse

41. A bottom hole system (BHA) according to claim 30 or claim 31 which incorporates a secondary cutting surface of ring shape or ring sector shape, hereinafter called the secondary ring surface (SR), defined by an outer diameter equal to or close to the inner diameter of the ring cutting surface and an inner diameter equal to CA outer diameter or close to this and located coaxially with the drill bit body at the top of the inner space of the drill bit body where the core volume rises when drilling is in progress as the SR is equipped with a breaking element for rotary breaking, percussion, hydraulic flushing or any other cutting mechanism.

42. A drill bit according to claim 40 wherein SR constitutes the lower end of a separate body such as but not limited to a cylindrical annular body or a body such as a segment of such an annular cylinder, which is installed in the upper end of a bell-shaped drill bit body or said drill bit body with an outrigger arm or other similar drill bit body and around said CA which has a sliding fit against the inner hole in the annular cylinder, further characterized in that said annular cylinder has freedom and is equipped with aids so that it can move axially down into the said inner space in the direction of the ring cutting surface at the bottom and up where in its uppermost position it is flush with the uppermost extension inside the bell shape when applicable and the central part of the drill bit body when the outrigger concept is applicable and further characterized by the fact that it is equipped with such as but not limited to hydraulic pistons that promote movement down and up, and that lock it in position when applicable t

43. A drill bit according to claim 41 where the downward end stop for the said SR is such that the outer periphery of the SR is flush with and has a minimum of clearance in relation to the inner periphery of the ring cutting surface, the said ring cutting surface and the SR surface having a curvature and contour that when they are in this position, the appearance and function change so that it appears close to an ordinary state-of-the-art full-profile drill bit of the type in question, for example but not necessarily a PDC bit and further characterized in that the CA still functions and can move, make holes and initiate electrical pulses by the aforementioned SA small-diameter percussion drill with pulse output at levels in front of the drill face.