NO302587B1

NO302587B1 - Drilling equipment for the expansion of boreholes

Info

Publication number: NO302587B1
Application number: NO882798A
Authority: NO
Inventors: Djurre Hans Zijsling
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1988-06-23
Publication date: 1998-03-23
Also published as: DK169483B1; EP0298537A3; EP0298537B1; DE3876318T2; DK347088A; DK347088D0; NO882798D0; GB8714921D0; DE3876318D1; EP0298537A2; NO882798L

Description

Oppfinnelsen angår et boreredskap for å utvide et borehull The invention relates to a drilling tool for expanding a borehole

i dypereliggende formasjoner. in deeper formations.

For å utvide diameteren av et borehull, f.eks. før et foringsrør skal settes ned eller for å installere et grusfilter i produksjonssonen i en oljeproduksjonsbrønn benyttes boreredskap av typen "underrømmer", dvs en ekspanderbar brotsj, i det følgende kalt rømmer eller underrømmer. Kjente slike rømmere omfatter vanligvis kuttehoder montert på utsvingbare armer eller svinglege-mer som av sentrifugalkraften presses ut til siden ved rotasjon og som ved aksial føring vil grave ut borehullet til større diameter. To expand the diameter of a borehole, e.g. before a casing is to be set down or to install a gravel filter in the production zone of an oil production well, drilling tools of the "underreamer" type are used, i.e. an expandable reamer, hereinafter called reamers or underreamers. Known reamers of this type usually comprise cutting heads mounted on pivotable arms or pivoting bodies which are pushed out to the side by the centrifugal force during rotation and which, with axial guidance, will excavate the borehole to a larger diameter.

Det er likeledes kjent, f.eks. fra det amerikanske patentskrift US-PS 1 954 166 å benytte en underrømmer som omfatter en lagerhylse som er montert eksentrisk på en dor og en rullende kutter som holdes i skråstilling av doren. Under bruk dreies doren rundt mens lagerhylsen og kutteren bearbeider motsatt liggende sider i borehullet slik at kutteren graver ut borehullets side. It is also known, e.g. from United States Patent US-PS 1,954,166 to use a lower ram comprising a bearing sleeve mounted eccentrically on a mandrel and a rolling cutter held in an inclined position by the mandrel. During use, the mandrel is rotated while the bearing sleeve and the cutter work on opposite sides of the borehole so that the cutter excavates the side of the borehole.

En ulempe med disse kjente underrømmere er at det kun kan foretas en begrenset utvidelse av borehullet, og rømmerne kan også lett kiles fast i borehullet under driften og opptrekkingen. A disadvantage of these known sub-reamers is that only a limited expansion of the borehole can be made, and the reamers can also easily be wedged in the borehole during operation and pulling.

I US 1 485 615 vises også et boreredskap i form av en rømmer for utvidelse av borehull, og dette redskap har leddorganer som et svinglegeme med innstøpte skjæretenner er festet til. Leddorganene er innrettet slik at svinglegemet ved rotasjon føres rundt i sirkulær bevegelse nede i borehullet og presser sine skjærtenner inn mot borehull veggen. Siden imidlertid denne rømmer ikke har leddorganer med mer enn en enkelt svingeakse medfører at rotasjonen av svinglegemet vil kunne skje mer eller mindre ukontrollert, siden den vil være avhengig av friksjonskreftene nede i borehullet. US 1 485 615 also shows a drilling tool in the form of a reamer for expanding boreholes, and this tool has joint members to which a pivot body with embedded cutting teeth is attached. The joint members are arranged so that when rotating, the swing body is moved around in a circular motion down the borehole and presses its cutting teeth against the borehole wall. However, since this reamer does not have joint members with more than a single pivot axis, the rotation of the pivot body will be more or less uncontrolled, since it will depend on the frictional forces down in the borehole.

Andre patentskrifter som belyser teknikkens stilling er US 3 472 553 som gjelder et "agiteringsverktøy", og US 4 299 296 som omfatter en brønnmotor for rotasjon av en borkrone. Other patents that shed light on the state of the art are US 3,472,553 which concerns an "agitation tool", and US 4,299,296 which includes a well motor for rotation of a drill bit.

På basis av den kjente teknikk, som særlig representeres av US 1 485 615 har man videreutviklet denne type boreredskap for å komme frem til en underrømmer som både kan utvide et borehull til en større diameter enn det som har vært vanlig tidligere, uten risiko for fastkiling av rømmeren selv, og slik at også bunn-foringer lett kan tas ut fra bunnen av et borehull uten skade. On the basis of the known technique, which is represented in particular by US 1,485,615, this type of drilling tool has been further developed to arrive at a sub-reamer that can both expand a drill hole to a larger diameter than has been common in the past, without the risk of wedging by the reamer itself, and so that bottom liners can also be easily removed from the bottom of a borehole without damage.

Man har oppnådd dette med det boreredskap som har trekkene som fremgår av krav 1 i de patentkrav som er satt opp etter den beskrivelse som nå følger, og boreredskapet er særlig kjennetegnet ved at leddorganene omfatter et universalledd. Boreredskapet er som i enkelte av de kjente konstruksjoner en underrømmer som har et utsvingbart og roterbart tannforsynt svinglegeme med et konisk anslagshode og som under rotasjonen blir presset ut mot borehull-eller brønnveggen i planetarisk sirkelbevegelse. Derved utvides borehullet når boreredskapet eller underrømmeren trekkes oppover under bearbeidingen av borehullveggen. This has been achieved with the drilling tool which has the features that appear in claim 1 of the patent claims which are set up according to the description that now follows, and the drilling tool is particularly characterized by the joint members comprising a universal joint. The drilling tool is, as in some of the known constructions, an under-reamer which has a swiveling and rotatable toothed pivot body with a conical impact head and which during rotation is pushed out against the borehole or well wall in a planetary circular motion. Thereby, the borehole is expanded when the drilling tool or sub-reamer is pulled upwards during the processing of the borehole wall.

Fortrinnsvis omfatter oppfinnelsens redskap en hydraulisk motor av Moineau-typen, opphengt i en borerørstreng gjennom hvilken borefluid tilføres. Opptrekkshastigheten av underrømmeren gjennom borehullet under arbeidsoperasjonen kan varieres i avhengighet av variasjoner i fluidtrykket av det tilførte fluid, siden det er en klar sammenheng mellom hullstørrelsen og det roterende svinglegemes kraftforbruk ved en gitt rotasjonshastighet. Preferably, the tool of the invention comprises a hydraulic motor of the Moineau type, suspended in a drill pipe string through which drilling fluid is supplied. The pull-up speed of the sub-reamer through the drill hole during the work operation can be varied depending on variations in the fluid pressure of the supplied fluid, since there is a clear connection between the hole size and the power consumption of the rotating pivot body at a given rotational speed.

Oppfinnelsen skal nå gjennomgås i detalj med støtte i de ledsagende illustrasjoner, hvor fig. 1 viser et oppriss av den nedre del av et boreredskap i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2 viser i delvis snitt et tilsvarende oppriss av en annen underrømmer i samsvar med oppfinnelsen, og fig. 3 viser denne underrømmer med utsvingte stabiliserende styreåk. The invention will now be reviewed in detail with support in the accompanying illustrations, where fig. 1 shows an elevation of the lower part of a drilling tool in accordance with the invention, fig. 2 shows, in partial section, a corresponding plan view of another underframe in accordance with the invention, and fig. 3 shows this lower frame with deflected stabilizing steering yokes.

Med henvisning til fig. 1 vises således en underrømmer som omfatter et svinglegeme 1 festet til og holdt oppe av et universalledd 2 i enden av en drivaksel 3 fra en hydraulisk drevet brønnmotor 24. Motoren omfatter et motorhus 4 som holdes sentralt på plass i borehullet ved hjelp av styrefinner 5. Motorhuset 4 er ved sin øverste ende festet til en borestreng (ikke vist) som bærer underrømmeren og gjennom hvilken drivfluid pumpes inn i motorhuset 4 og driver en rotor i motoren rundt slik at også drivakselen 3 og svinglegemet 1 dreies. Drivakselen 3, universalleddet 2 og svinglegemet 1 gir en aksial fluidpassasje (ikke vist) slik at drivfluidet kan føres ut fra motorhuset via denne passasje og ut gjennom en rekke fluiddyser 7 i den nedre del av svinglegemet slik at utstrømmende fluid kjøler ned underrømmerens skjærtenner 8, og hvor fluidet likeledes benyttes til å føre vekk utgravet materiale. With reference to fig. 1 thus shows an underbody which comprises a pivot body 1 attached to and held up by a universal joint 2 at the end of a drive shaft 3 from a hydraulically driven well motor 24. The motor comprises a motor housing 4 which is held centrally in place in the borehole by means of guide fins 5. The motor housing 4 is attached at its upper end to a drill string (not shown) which carries the sub-reamer and through which drive fluid is pumped into the motor housing 4 and drives a rotor in the motor around so that the drive shaft 3 and the swing body 1 are also rotated. The drive shaft 3, the universal joint 2 and the pivot body 1 provide an axial fluid passage (not shown) so that the drive fluid can be led out of the motor housing via this passage and out through a series of fluid nozzles 7 in the lower part of the pivot body so that the flowing fluid cools the cutting teeth 8 of the lower reamer. and where the fluid is also used to carry away excavated material.

Etter at underrømmeren er senket ned i borehullet til den nedre del av dette, kalt pilothullet 9, dreies motorens drivaksel 3 rundt slik at svinglegemet 1 på grunn av sentrifugalkraften presses utover i en sirkulerende bevegelse og begynner bearbeiding av pilothullet 9. Utgravingen foregår ved at skjærtennene 8 trenger inn i pilothullets sidevegg 10. Tennene 8 er fordelt over omkretsen på en konisk del 11 på svinglegemet 1. Den koniske del 11 har ytterst et anslagshode 12 med hard overflate og er festet til en rørformet del 13 i den øvre del av svinglegemet 1. Denne rørformede del tjener til å sikre at svinglegemet 1 ikke beveger seg ut over en bestemt arbeidsvinkel a i forhold til pilothullets 9 sentrifugalakse I for å hindre at borehullet rømmes ut til en for stor diameter. Diameterutvidelsen kan overvåkes fra overflaten ved å måle trykket av drivfluidet som presses inn via et tilførselsrør til borestrengen som bærer boreredskapet. Siden det ved en gitt omdreiningshastighet av svinglegemet 1 er en klar sammenheng mellom trykket i tilførselsrøret og underrømmerens kraftforbruk, og siden det også er en nøye sammenheng mellom effektopptaket av svinglegemet og hulldiameteren kan det målte tilførselstrykk benyttes til regulering av den trekkhastighet som underrømmeren skal bevege seg oppover i borehullet med under utrømmingen. After the sub-reamer has been lowered into the drill hole to the lower part thereof, called the pilot hole 9, the motor's drive shaft 3 is turned around so that the pivot body 1 is pushed outwards in a circular motion due to the centrifugal force and processing of the pilot hole 9 begins. Excavation takes place by the cutting teeth 8 penetrates into the side wall 10 of the pilot hole. The teeth 8 are distributed over the circumference of a conical part 11 on the swing body 1. The conical part 11 has an impact head 12 with a hard surface at the end and is attached to a tubular part 13 in the upper part of the swing body 1 This tubular part serves to ensure that the pivot body 1 does not move beyond a certain working angle a in relation to the centrifugal axis I of the pilot hole 9 in order to prevent the drill hole from being reamed to an excessively large diameter. The diameter expansion can be monitored from the surface by measuring the pressure of the driving fluid which is pushed in via a supply pipe to the drill string that carries the drilling tool. Since at a given rotational speed of the swing body 1 there is a clear relationship between the pressure in the supply pipe and the power consumption of the under-reamer, and since there is also a careful relationship between the power absorption of the swing body and the hole diameter, the measured supply pressure can be used to regulate the pulling speed at which the under-reamer must move upwards in the borehole with below the discharge.

Om ønskelig kan universal leddet 2 omfatte en fluidpassasje som begrenser fluidmengden som føres inn i svinglegemet 1, i avhengighet av arbeidsvinkelen a. Hvis dette er tilfelle kan endringene i tilførselstrykk som følge av den varierende fluid-strømbegrensning i universalleddet benyttes som en parameter for styring av trekkhastigheten av underrømmeren oppover i borehullet under utvidelsesoperasjonen. Alternativt kan universalleddet 2 ha en gjennomløpsventil (ikke vist) med en fluidpassasje som bestemmes av arbeidsvinkelen a. If desired, the universal joint 2 can include a fluid passage that limits the amount of fluid fed into the pivot body 1, depending on the working angle a. If this is the case, the changes in supply pressure as a result of the varying fluid flow limitation in the universal joint can be used as a parameter for controlling the pulling speed of the sub-reamer up the borehole during the expansion operation. Alternatively, the universal joint 2 can have a flow valve (not shown) with a fluid passage that is determined by the working angle a.

Det vil være klart at borerørstrengen og motorhuset 4 under rømmingen kan dreies eller stå stille, og at hele sammenstil-lingen holdes ikke dreiende under nedsenkningen i eller opptaket fra pilothullet 9 slik at svinglegemet da ikke svinger ut til siden, men holdes vertikalt. It will be clear that the drill pipe string and the motor housing 4 during escape can be rotated or stand still, and that the entire assembly is not kept rotating during immersion in or uptake from the pilot hole 9 so that the pivoting body does not swing out to the side, but is kept vertical.

Det kan her være på plass å forklare ytterligere hvordan boreredskapet arbeider, og det kan være praktisk å skille oppstartingsfasen fra redskapets normale arbeidsfase etter oppstartingen. Det som skjer i den normale arbeidsfase er at svinglegemet ruller langs bore- eller pilothullets 9 sidevegg, siden det kan dreies med to svingefrihetsgrader i universalleddet 2 samtidig med rotasjonen. Sentrifugalkraften som virker på svinglegemets nedre, koniske del 11 gir den nødvendige bearbeiding av borehullveggen ved hjelp av tennene 8. Den normale arbeidsfase er altså en stabil driftsfase som kan opprettholdes så lenge drivakselen roterer, nettopp fordi leddorganene 2 omfatter et universalledd og ikke et enkelt svingeledd som i den tidligere kjente teknikk. It may be appropriate here to further explain how the drilling tool works, and it may be practical to separate the start-up phase from the tool's normal working phase after start-up. What happens in the normal working phase is that the swivel body rolls along the side wall of the drill or pilot hole 9, since it can be rotated with two degrees of freedom of rotation in the universal joint 2 at the same time as the rotation. The centrifugal force acting on the lower, conical part 11 of the swing body provides the necessary processing of the borehole wall with the help of the teeth 8. The normal working phase is thus a stable operating phase that can be maintained as long as the drive shaft rotates, precisely because the joint members 2 comprise a universal joint and not a single swivel joint as in the prior art.

Oppstartingsfasen kan imidlertid være noe mer problematisk å forstå, og for å tydeliggjøre den kan man dele den opp i to tilfeller, nemlig tilfellet hvor svinglegemet 1 i sin stasjonære utgangsstilling har anlegg mot borehullets sidevegg 10, eller tilfellet hvor svinglegemet i utgangsstillingen henger rett ned, sentralt i borehullet og uten å berøre dets sidevegg. The start-up phase can, however, be somewhat more problematic to understand, and to make it clearer it can be divided into two cases, namely the case where the pivoting body 1 in its stationary initial position rests against the side wall 10 of the borehole, or the case where the pivoting body in the initial position hangs straight down, centrally in the borehole and without touching its side wall.

Det første tilfelle vil være aktuelt når borehullet ikke er eksakt vertikalt og når det er trangt. Når drivakselen i et slikt tilfelle starter sin rotasjon vil svinglegemet begynne å rulle langs borehullveggen og får en planetarisk bevegelse som vil gå i motsatt retning av akselens rotasjon. Dette vil gjelde opp til en viss rotasjonshastighet av akselen, hvor sentrifugalkraften som virker på svinglegemet, særlig på dettes nedre koniske del 11, blir stor nok til at denne del kommer til å rulle over hele den indre omkrets av borehullet. The first case will be applicable when the borehole is not exactly vertical and when it is narrow. When the drive shaft in such a case starts its rotation, the swing body will start to roll along the borehole wall and get a planetary movement that will go in the opposite direction to the shaft's rotation. This will apply up to a certain rotational speed of the shaft, where the centrifugal force acting on the pivoting body, in particular on its lower conical part 11, becomes large enough for this part to roll over the entire inner circumference of the borehole.

I det andre tilfelle vil svinglegemet starte en oscillerende bevegelse, siden det aldri vil være helt i perfekt balanse og rotere uten å få tendens til å føres til siden. Antas først at svinglegemet starter sin planetariske bevegelse i samme retning som drivakselen, vil sentrifugalkraften forårsake at det etter hvert kommer i berøring med borehullveggen med tennene 8, og da dempes denne bevegelse ved friksjonen mot borehullveggen, inntil sentrifugalkraften blir for liten til å opprettholde kontakten mellom skjærtennene og sideveggen 10. In the second case, the swing body will start an oscillating movement, since it will never be completely in perfect balance and rotate without tending to be carried to the side. If it is first assumed that the pivot body starts its planetary movement in the same direction as the drive shaft, the centrifugal force will cause it to eventually come into contact with the borehole wall with the teeth 8, and then this movement is dampened by the friction against the borehole wall, until the centrifugal force becomes too small to maintain contact between the incisors and the lateral wall 10.

Når den planetariske bevegelse reduseres vil imidlertid svinglegemet øke sin rotasjonsbevegelse om egen dreieakse, ved den fortsatte og økende rotasjon av drivakselen, og denne rotasjon vil via den oscillerende bevegelse føre til at svinglegemet periodisk kommer til å slå inn mot borehullets sider og påvirkes av en støtkraft i motsatt retning av drivakselens rotasj onsretning. For hvert støt blir det derved overført en planetarisk bevegelses- komponent i motsatt retning av drivakselens rotasjon, og når den planetariske bevegelse først er startet opp vil den opprettholdes av seg selv, på samme måte som forklart ovenfor for den normale driftsfase. When the planetary movement is reduced, however, the pivoting body will increase its rotational movement about its own axis of rotation, by the continued and increasing rotation of the drive shaft, and this rotation will, via the oscillating movement, cause the pivoting body to periodically hit the sides of the borehole and be affected by an impact force in the opposite direction to the direction of rotation of the drive shaft. For each impact, a planetary movement component is thereby transferred in the opposite direction to the rotation of the drive shaft, and once the planetary movement is started it will be maintained by itself, in the same way as explained above for the normal operating phase.

Denne virkemåte er betinget av at forbindelsen mellom drivakselen 3 og den rørformede del øverst på svinglegemet 1 tillater fri vinkelbevegelse i minst to retninger og over en romvinkel på to ganger arbeidsvinkelen a. Et universalledd slik som angitt for oppfinnelsens boreredskap vil tilfredsstille dette. This mode of operation is conditional on the connection between the drive shaft 3 and the tubular part at the top of the pivot body 1 allowing free angular movement in at least two directions and over a spatial angle of twice the working angle a. A universal joint as specified for the drilling tool of the invention will satisfy this.

På fig. 2 og 3 er vist den nedre del av en underrømmer som har nedhengende styreåk 20 i form av blader som kan føres ut slik at underrømmeren sentreres i borehull med forskjellig bredde. En innretning av denne type tillater også arbeide i flere trinn slik at et borehull gradvis utvides til sin endelige diameter. In fig. 2 and 3 show the lower part of a lower reamer which has hanging guide yokes 20 in the form of blades which can be extended so that the lower reamer is centered in drill holes of different widths. A device of this type also allows working in several stages so that a borehole is gradually expanded to its final diameter.

På fig. 2 vises underrømmeren nedsenket i et borehull med liten diameter og hvis pilothull er angitt med henvisningstal-let 21, og styreåkene 20 er da ført helt mot hverandre, mens fig. 3 viser samme innretning nedsenket i et utvidet borehull med sitt pilothull 22, og styreåkene 20 er her ført ganske mye ut for å ligge an mot brønnveggen. In fig. 2 shows the lower reamer immersed in a borehole with a small diameter and whose pilot hole is indicated by the reference number 21, and the guide yokes 20 are then guided completely towards each other, while fig. 3 shows the same device submerged in an extended borehole with its pilot hole 22, and the control yokes 20 are here extended quite a bit to rest against the well wall.

Både fra fig. 2 og fremgår at underrømmeren omfatter en motor 24 med et motorhus 23 til hvis nedre del styreåkene 20 er festet. Motoren 24 omfatter en hul drivaksel 25 til hvis nedre ende underrømmerens svinglegeme 26 er festet ved hjelp av et universalledd 27. Motoren er en hydraulisk motor så som en Moineau-motor og drives av et drivfluid som presses inn i den via en borerørstreng (ikke vist) som er tilkoplet motorhusets 23 øverste del. Drivfluidet føres ut (se pilene II) fra motorhuset 23 til den hule drivaksel 25 via åpninger 28 nær akselens øvre ende. Drivfluidet føres så gjennom det indre av drivakselen 25, universalleddet 27 og svinglegemet 26 ut til en rekke fluiddyser 29 som ligger fordelt over omkretsen på den koniske del 30 i svinglegemets egentlige skjærehode. I den nedre ende av motorhuset kan et sylindrisk rørformet stempel 31 gli i et omsluttende sylinderkammer 32 som står i fluidforbindelse med det indre 34 av motorhuset 23 via en aksial fluidkanal 33. På denne måte bevirker fluidtrykket i motorhuset en nedoverrettet kraft mot stempelet 31, og nederst har stempelet en jevnt avrundet glidekant 36 innrettet for å overføre den nedoverrettede kraft til en sidekraft som presser de nedhengende styreåk 20 utover ved at disse pa innsiden og i sitt nedre parti 37 har en tilsvarende buet fasong. Both from fig. 2 and it appears that the under-roamer comprises a motor 24 with a motor housing 23 to the lower part of which the guide yokes 20 are attached. The motor 24 comprises a hollow drive shaft 25 to the lower end of which the sub-reamer's swing body 26 is attached by means of a universal joint 27. The motor is a hydraulic motor such as a Moineau motor and is driven by a drive fluid which is forced into it via a drill pipe string (not shown ) which is connected to the upper part of the engine housing 23. The drive fluid is led out (see arrows II) from the motor housing 23 to the hollow drive shaft 25 via openings 28 near the upper end of the shaft. The drive fluid is then led through the interior of the drive shaft 25, the universal joint 27 and the pivot body 26 out to a series of fluid nozzles 29 which are distributed over the circumference of the conical part 30 in the actual cutting head of the pivot body. At the lower end of the motor housing, a cylindrical tubular piston 31 can slide in an enclosing cylinder chamber 32 which is in fluid communication with the interior 34 of the motor housing 23 via an axial fluid channel 33. In this way, the fluid pressure in the motor housing causes a downward force against the piston 31, and at the bottom, the piston has an evenly rounded sliding edge 36 designed to transfer the downward force to a side force which pushes the hanging control yokes 20 outwards, as these on the inside and in their lower part 37 have a corresponding curved shape.

Stempelet 31 kan tvinges tilbake til tilbaketrukket stilling av fjærorganer (ikke vist) dersom intet drivfluid pumpes gjennom motoren, og dette muliggjør aksial bevegelse av underrøm-meren i borehullet når den føres inn og trekkes opp mens styreåkene holdes i inntrukket stilling. The piston 31 can be forced back to the retracted position by spring means (not shown) if no drive fluid is pumped through the motor, and this enables axial movement of the lower reamer in the borehole when it is introduced and pulled up while the guide yokes are held in the retracted position.

Svinglegemet 26 i underrømmeren vist på fig. 2 og 3 har en sylindrisk del 39 med hard overflate og anordnet like over den koniske del 3 0 med skjærtennene 40. Den sylindriske del 39 tjener til å begrense hulldiameterens utvidelse for hver arbeidsoperasjon. Den endelige borehulldiameter begrenses av den glatte og harde overflate av anslagshodet 41 i den nedre ende av svinglegemets 2 6 skjærehode. The pivoting body 26 in the sub-roamer shown in fig. 2 and 3 has a cylindrical part 39 with a hard surface and arranged just above the conical part 30 with the cutting teeth 40. The cylindrical part 39 serves to limit the expansion of the hole diameter for each working operation. The final borehole diameter is limited by the smooth and hard surface of the impact head 41 at the lower end of the swing body 2 6 cutting head.

Oppfinnelsens underrømmer som her er vist kan benyttes for en hvilken som helst borehullutvidelse, for eksempel for å kunne føre inn en foringsrør eller et grusfilter. Den er videre også særlig anvendbar for å kunne fjerne belegg og avleiringer i i alle fall delvis tilstoppede bunnfåringer, idet underrømmerens glatte anslagshode hindrer at selve bunnfåringen skades. Således kan oppfinnelsens underrømmer benyttes til avskraping og rensing av bunnfåringer med varierende grad av avleiringer. The lower chambers of the invention shown here can be used for any borehole expansion, for example to be able to introduce a casing pipe or a gravel filter. It is also particularly useful for removing coatings and deposits in at least partially blocked bottom grooves, as the smooth impact head of the sub-reamer prevents the bottom groove itself from being damaged. Thus, the invention's undercuts can be used for scraping and cleaning bottom grooves with varying degrees of deposits.

Under arbeidet med oppfinnelsens underrømmer vil det ikke forefinnes noen risiko for at brønnmotoren skal kjøre seg fast når svinglegemet drives rundt, siden skjærevirkningen blir mindre dersom dreiehastigheten avtar. Under rotasjonen oppstår en sentrifugalkraft som tvinger tennene radialt ut til bearbeiding av borehullets vegg, og samtidig får skjærtennene en tangentialhastighet i forhold til veggen, slik at en utskraping eller utgraving av materiale fra denne finner sted. Siden side-kreftene og tangentialhastigheten i forhold til borehullveggen kan variere over lengden av svinglegemet vil orienteringen og fordelingen av tenner også med fordel være anordnet forskjellig langs lengden. Dersom det er ønsket at tennene ikke skal ha noen tangentialhastighet i forhold til borehullveggen under underrømmerens utgravingsoperasjon kan den koniske del være utformet slik at toppen av den matematiske kjegle som omslutter den koniske del kommer til å befinne seg i utsvingssentrum i universalleddet. Alternativt kan tennene være anordnet i en sfærisk del av svinglegemet, og det kan da være ønskelig at en del av svinglegemets kuleflate ligger tangentialt til•en matematisk kjegle som også har sin topp i svingsentrum i universalleddet. I det siste tilfelle vil i det minste enkelte av skjærtennene ikke få noen tangentialbevegelse i forhold til borehullets vegg under driften. During work with the lower bodies of the invention, there will be no risk of the well motor getting stuck when the pivoting body is driven around, since the cutting effect is reduced if the turning speed decreases. During the rotation, a centrifugal force occurs which forces the teeth radially out to work the wall of the borehole, and at the same time the cutting teeth acquire a tangential speed in relation to the wall, so that a scraping or excavation of material from this takes place. Since the side forces and the tangential speed in relation to the borehole wall can vary over the length of the swing body, the orientation and distribution of teeth will also advantageously be arranged differently along the length. If it is desired that the teeth should not have any tangential speed in relation to the borehole wall during the sub-reamer's excavation operation, the conical part can be designed so that the top of the mathematical cone that encloses the conical part will be in the pivot center of the universal joint. Alternatively, the teeth can be arranged in a spherical part of the pivot body, and it may then be desirable for part of the pivot body's spherical surface to lie tangentially to•a mathematical cone which also has its apex at the pivot center in the universal joint. In the latter case, at least some of the cutting teeth will not have any tangential movement in relation to the borehole wall during operation.

Skjærtennene kan være utført av forskjellig slitasje-bestandig materiale, såsom diamant, wolframkarbid eller en sin-tret masse av diamantpulver eller bornitritt som så er bundet til et substrat av wolframkarbid. Tennene kan videre ha triangulær form, være utført som skiver eller ha en annen gunstig fasong. The cutting teeth can be made of different wear-resistant material, such as diamond, tungsten carbide or a sintered mass of diamond powder or boron nitride which is then bonded to a substrate of tungsten carbide. The teeth can also have a triangular shape, be designed as disks or have another favorable shape.

Leddorganene har ifølge oppfinnelsen to svingeakser, men universalleddet kan erstattes av en fleksibel rørseksjon. According to the invention, the joint members have two pivot axes, but the universal joint can be replaced by a flexible pipe section.

Claims

1. Drilling tool for expanding boreholes, comprising a well motor (24) with a rotor part which can be rotated in relation to a stator part and has joint members (2, 27) to which a pivot body (1, 26) with embedded cutting teeth (8, 40) is fixed, and that the joint members (2, 27) are arranged so that the pivot body (1, 26) is moved around in a circular motion down a borehole (9, 21) during rotation and thereby presses the cutting teeth (8, 40) against the surrounding borehole side wall (10), CHARACTERIZED IN THAT the joint members (2, 27) comprise a universal joint.

2. Tool according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the motor (24) is hydraulically driven and comprises a motor housing (4, 32) which forms the stator part of the motor, arranged to be fixed at the bottom of a drill string through which a drive fluid can be forced into the motor, and that the motor's rotor part comprises a rotor and a drive shaft (3, 25) which extends downwards and is connected at its lower end to the joint members (2, 27) to which the swivel body (1, 26) is pivotally attached to.

3. Tool according to claim 2, CHARACTERIZED IN THAT the motor is of the Moineau type.

4. Tool according to claim 2, CHARACTERIZED IN THAT the swivel body (1, 26) comprises a tubular part (13) which is connected to the drive shaft (3, 25) via the joint members (2, 27), and a conical part (11, 30) to which the incisors (8, 40) are attached, the conical part (11, 30) having an increasing outer diameter in the direction from the joint members (2, 27), and that the swivel body (1, 26) further comprises an impact head (12, 41) at its lower end and below the conical part (11, 30).

5. Tool according to claim 4, CHARACTERIZED IN THAT the drive shaft (3, 25) and the pivot body (1, 26) comprise a fluid passage through which drive fluid can flow out from the motor housing (4, 23) to and through a series of fluid nozzles (7, 29) in the conical part (11, 30).

6. Tool according to claim 2, CHARACTERIZED IN THAT the motor housing (4, 23) comprises swing-out, stabilizing control yokes (20) for centering in the borehole (9, 21), and whose swing-out can be adjusted to suit different borehole diameters.

7. Tool according to claim 6, CHARACTERIZED IN THAT the guide yokes (20) comprise several blades which are pivotally attached to the motor housing (23) near its lower end, and that each yoke (20) has a lower part whose thickness increases in the downward direction and which cooperates with a cylindrical tubular piston (31) which can be pressed downwards and out of the engine housing (23) by the fluid pressure of the drive fluid and in this way push the control yokes (20) outwards into a swing-out position.

8. Tool according to claim 4, CHARACTERIZED IN THAT the fluid passage in the drive shaft and the pivoting body (1, 26) comprises flow-limiting organs which limit the fluid flow in the passage depending on the working angle (a) that the pivoting body (1, 26) takes in relation to to the drive shaft (3, 25).