NO328123B1 - Boreapparat samt fremgangsmate for boring - Google Patents

Description

BOREAPPARAT SAMT FREMGANGSMÅTE FOR BORING

Denne oppfinnelse vedrører et boreapparat, og spesielt et boreapparat for bruk ved boring av borehull i jordformasjoner.

Tradisjonelle borekroner, som for eksempel brukes ved boring av borehull i lete- og produksjonssektoren av olje- og gass-industrien, kjennetegnes ved et antall av tannete rullemeisler. Ved bruk legges det vekt på den roterende borekrone, og meislene ruller over sirkelflaten som utgjør enden av borehullet. Skjæringen av bergarten oppnås gjennom en rekke meka-nismer, herunder en knusevirkning, idet den knuste bergart så fjernes fra skjæreflaten under påvirkning av borefluid som strømmer ut av borekronen via hensiktsmessig rettede stråledyser. I tillegg er det, ved å variere orienteringen av meislenes rotasjonsakse, mulig å frembringe en skrape- eller sku-revirkning etter hvert som meislene roterer.

En nyere utvikling, som knytter seg til fremskritt innen bore- og materialteknologien, har ført til utviklingen av borekroner som oppviser faste skjæreflater forsynt med forholdsvis harde materialer, typisk polykrystallinsk diamant-kompakt (polycrystalline diamond compact = PDC).

Boring av de dype borehull som er nødvendige i olje- og gass-industrien, har tradisjonelt utelukkende gjort bruk av anvendt vekt, hvor denne vekt (belastning) kan legges på fra overflaten eller ganske enkelt oppnås ved hjelp av massen av borestrengen, vektrør og andre verktøyer og innretninger over borekronen. I de senere år har man imidlertid begynt å bore i områder med spesielt harde bergarter, hvor det fremdeles er mulig å bruke tradisjonelle boremetoder, men hvor dette går tregere. I forsøk på å overvinne dette problem er det lagt frem forslag om slagbor- eller borhammerkroner, men skjønt luftdrevne borhammere er vanlige i bruk for eksempel i bygge-industrien og i gruvedrift, innebærer boring av dype borehull med ikke-kompressibelt borefluid mange forskjellige problemer. Ett problem har vært å oppnå de påkrevde støtkrefter ved kronen på en sikker måte. Den begrensede diameter som er tilgjengelig nede i brønnen begrenser størrelsen på hammerverk-tøyet, noe som fører til overbelastning og slitasje på verk-tøyet for å oppnå den nødvendige støtkraft. En annen vanske-lighet som man støter på med slagborekroner, er tendensen kronene har til å "miste mål", det vil si at kronenes ytterkanter slites ned altfor tidlig, med det resultat at kronen borer et mindre borehull enn det som er planlagt, eller at den stadig må skiftes ut.

SU 1730420 Al (Leningrad Scientific-Research & Design Insti-tute "Gipronikel") beskriver et kombinert slag/rotasjons-boreverktøy. Foruten en tradisjonell rullemeisel, fremviser verktøyet en sentralt plassert slagkrone som samvirker med et stempel som aktiveres ved hjelp av trykkluft. En slik anordning ville selvsagt ikke egne seg for brønnarbeider hvor det ikke er tilgang på trykkluft, idet borekronen tradisjonelt tilføres boreslam og denne væske ikke vil kunne brukes til å drive et stempel som beskrevet i dette dokument.

US 3807512 beskriver en slag/rotasjons-boremekanisme med en rotasjonsborekrone og en slagborekrone. En slamdrevet turbin brukes til å frembringe stempelbevegelse i slagborekronen via en buet kam- og kamstøterdrivmekanisme eller en dreibar, ek-sentrisk belastet hjulmekanisme.

US 3297099 beskriver et boreapparat hvor en skjærekonstruksjon utgjøres av minst en støtvirkningskutter og minst en annen kutter, hvor den minst ene støtvirkningskutteren er innrettet for å drives i boreretningen ved hjelp av hydraulisk trykkraft.

US 3387673 beskriver en boremaskin for boring av store hull hvor en rekke boreapparat er montert på et legeme. Et sentralt anordnet boreapparat for boring av pilothull er forsynt med støtvirkningskutter.

US 2819041 beskriver et boreapparat av rotasjonstypen hvor boreoperasjonen er assistert av en støtvirkningskutter som er hydraulisk aktivert som svar på rotasjonen av en eller flere av rotasjonskutterne.

Det er blant formålene med utførelser av den foreliggende oppfinnelse å anordne et forbedret boreapparat som gir eller i det minste muliggjør en større grad av kontroll i et boreapparat med en støtvirkningskutter kombinert med en annen form for kutter.

Ifølge et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet et boreapparat omfattende en skj«rekonstruk-sjon som utgjøres av minst én støtvirkningskutter og minst én annen kutter, idet den minst ene støtvirkningskutter er innrettet til å drives i en boreretning ved hjelp av hydraulisk trykkraft.

Kombinasjonen av en støtvirkningskutter med en kutter av en annen type, som for eksempel en rullemeisel eller en fast kutter som for eksempel en PDC-kutter, gir mange fordeler i forhold til tradisjonelle boreapparater og borekroner. For eksempel er hammervirkningen fra slagkroner mest effektiv under arbeid med forholdsvis liten belastning (lav vekt) på kronen, men dette kan begrense kronens skjærevirkning, slik at man i tradisjonelle hammerkroner må foreta en avveining mellom disse to krav. I den foreliggende oppfinnelse kan imidlertid den andre kutter bære en vesentlig del av vekten som kronen belastes med, noe som gjør det mulig for støtvirk-ningskutteren å arbeide mer effektivt. I foretrukne utførel-ser av den foreliggende oppfinnelse blir faktisk i det ve-sentlige all den mekaniske kraft som, enten via kraft anvendt mot en borestreng fra overflaten eller som en følge av massen av vektrør, borestrengen o.l., normalt legges på apparatet, lagt på eller båret av den andre kutter. "Vekten" som legges på støtvirkningskutteren, er en funksjon av det anvendte hydrauliske trykk, tilsvarende "pumpe åpen-kraften", og kan derfor styres uavhengig av vekten som legges på den andre kutter, og ene og alene med tanke på å maksimere effektiviteten av støtvirkningskutteren. Denne oppdelingen av kraft mellom kutterne er også til hjelp når det gjelder å utnytte av de ulike krefter som er tilgjengelig, det vil si mekaniske krefter og hydraulisk krefter, på en effektiv og produktiv måte.

Videre kan den støtkraft som den forholdsvis lille støtvirk-ningskutter utøver mot bergarten, for en gitt tilgjengelig hammer- eller støtkraft, være forholdsvis høy ettersom støt-virkningskutteren kun står for en del av skjæreflatearealet. Denne virkningen kan fremheves ytterligere gjennom evnen til å frembringe en hammer- eller støtvirkning inne i apparatle-gemet over et område som er forholdsvis stort sammenlignet med skjæreflaten for støtvirkningskutteren. I tradisjonelle slagborekroner er diameteren av hammerverktøyet alltid vesentlig mindre enn kronens skjæreareal, ettersom kronen må skjære ut et borehull med en diameter som er stor nok til å gi plass til et ringrom for retur av borefluid og verktøyle-gemet. I utførelser av den foreliggende oppfinnelse kan ham-merverktøyet være minst like stort som skjærearealet. Andre utførelser av oppfinnelsen kan selvsagt oppnå en hammer- eller støtvirkning på andre måter, hvilket vil være innlysende for fagfolk på området.

Apparatet omfatter fortrinnsvis en anordning for å frembringe en støtkraft og en anordning for å overføre den påfølgende støtkraft til den minst ene støtvirkningskutter. Anordningen for å frembringe en støtkraft vil typisk omfatte et hammer-verktøy, og støtvirkningskutteren vil fremvise en ambolt. Det er hensiktsmessig dersom hammerverktøyet er hydraulisk aktivert, skjønt andre aktiveringsformer kan benyttes om ønskelig.

Støtvirkningskutteren oppviser fortrinnsvis en strømningsbe-grenser (innsnevring), slik at hydraulisk fluid som strømmer gjennom denne, opplever et trykkfall og dermed frembringer en trykkraft mot kutteren. Innsnevringen kan være i en hvilken som helst hensiktsmessig form og vil typisk fremskaffes ved hjelp av én eller flere stråledyser. Innsnevringen kan anordnes i kombinasjon med en stempelflate som også kan gjøre nyt-te som ambolt.

Det er fortrinnsvis en grad av overlapping i arealet som sveipes av skjæreflåtene til støtvirkningskutteren og den andre kutter. Dermed vil et eventuelt tap av diameter på grunn av slitasje på støtvirkningskutteren oppveies av den andre kutter.

Støtvirkningskutteren kan være plassert slik at den skjærer ut en midtre del av borehullet. Som en følge av en roterende borekrones forholdsvis lave hastighet ved kronemidtpunktet, opplever man ofte problemer med å skjære ut midtre del av borehullet. Ved å plassere støtvirkningskutteren i midten, vil den forbedrede sk jaer evi rkning som oppnås gjennom borhammer-virkningen gjøre at man unngår dette problemet. Videre er det generelt ønskelig å rotere støtvirkningskuttere ved forholdsvis lave hastigheter (10 til 40 omdreininger pr. minutt), hvor hovedgrunnen for rotasjonen er å blottlegge nye deler av formasjonen for de enkelte skjæreelementer, idet høyere hastigheter fører til overdreven eller akselerert slitasje på skjæreelementene. Ved bare å plassere støtvirkningen sentralt er den lineære hastighet som skjæreelementene opplever, selvsagt forholdsvis lav sammenlignet med de andre kuttere som befinner seg radialt utenfor støtvirkningskutterne, hvilke andre kuttere normalt har fordel av høyere skjærehastigheter (150 til 200 omdreininger pr. minutt). I tillegg, eller som et alternativ, kan støtvirkningskutteren være forspent bakover, fortrinnsvis ved hjelp av en fjær, eller på annen måte konfigurert slik at støtvirkningskutteren normalt holdes litt opp fra bunnen og således kun er i kontakt med formasjonen den tiden hammerslaget eller -impulsen varer. Støtvirknings-kutteren vil dermed kun komme i periodisk kontakt med formasjonen, og kun i en brøkdel av den tid den andre kutter er i kontakt med formasjonen. Dette vil redusere gnidningen og slitasjen som støtvirkningskutteren utsettes for, selv ved høyere hastigheter, noe som gjør det mulig å rotere apparatet ved hastigheter som er hensiktsmessige for den andre kutter, uten å skade støtvirkningskutteren.

En sentralt plassert støtvirkningskutter kan også ha en skjæ-ref late som befinner seg foran den andre kutters skjæreflate, slik at støtvirkningskutteren effektivt skjærer ut et pilothull i midten av borehullet. Dette underletter selvsagt den etterfølgende kutters arbeid med å skjære løs bergarten. Videre kan man ved å forsyne pilotstøtvirkningskutteren med fluidutløp i siden, foran den andre kutter, injisere borefluid inn i bergformasjonen foran den andre kutter, noe som underletter den etterfølgende kutters arbeid med å løsgjøre borekaks.

I lys av muligheten for at de ulike kuttertyper oppnår ulike skjærehastigheter, kan apparatet innbefatte ett eller flere av de følgende trekk.

Det kan anordnes en innretning som indikerer at den andre kutter skjærer ved en høyere hastighet enn støtvirkningskut-teren, noe som for eksempel gjør det mulig å redusere vekten som legges på den andre kutter, for således å redusere den andre kutters skjærehastighet og forbedre støtvirkningskutte-rens skjæreeffektivitet og forebygge for tidlig skade og slitasje på støtvirkningskutteren, idet denne kan ha blitt belastet med for høy vekt. En slik innretning kan oppnås i form av fluidutløp som stenges dersom støtvirkningskutteren utsettes for høyere vekt og presses bakover og inn i apparatlege-met. Den påfølgende forandring i mottrykk vil kunne påvises ved overflaten og gjør det mulig å sette i verk avhjelpende tiltak.

Under forhold hvor støtvirkningskutteren skjærer fortere enn den andre kutter, kan utvidelse av kutteren forbi en forhåndsbestemt, relativ stilling resultere i at det tilhørende slagverktøy slutter å banke, hvilket gjør det mulig for den andre kutteren å komme å jour. Det er et standardtrekk ved mange slagverktøy at dersom verktøyet løftes opp fra bunnen, vil verktøyet slutte å banke. Alternativt kan ambolten på kutteren i en hammer-og-amboltanordning ganske enkelt bevege seg utenfor enden av hammerslaget.

En sentralt plassert støtvirkningskutter kan være tilbaketrekkbar eller flyttbar for å gjøre det mulig å skjære ut borekjerner ved hjelp av den gjenværende kutter for å la andre verktøy eller innretninger passere gjennom apparatet, eller for å legge til rette for strømning av f.eks. sementslur-ry gjennom apparatet. Dermed kan boreapparatet brukes som en ledesko. I en slik anvendelse vil skoen sannsynligvis være forsynt med faste rømmingskuttere, typisk PDC-kuttere, som har en tendens til å kreve et stort, anvendt dreiemoment for å rotere kutterne for å rømme ut hindringer som er i veien for skoen og det etterfølgende foringsrør. Imidlertid har foringsrør og foringsrørgjenger en tendens til ikke å være i stand til å tåle store dreiemomenter. Ved å anordne en støt-virkningskutter i skoen, plassert sentralt eller på annet sted, kan man redusere dreiemomentet som kreves for å rotere skoen.

Ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det anordnet en borefremgangsmåte som innbefatter følgende trinn: - anordning av et boreapparat omfattende en skjærekonstruksjon som utgjøres av minst én støtvirkningskutter og minst én annen kutter; og - driving av den minst ene støtvirkningskutter i en boreretning ved hjelp av hydraulisk trykkraft.

Disse og andre aspekter av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet gjennom eksempel under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Figur 1 er en snittegning av en del av et boreapparat i henhold til en første utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 2 er en tegning av apparatet på figur 1 sett neden-fra; Figur 3 er en alternativ snittegning av boreapparatet på figur 1; Figurer 4 og 5 er snittegninger av en del av et boreapparat i henhold til en andre utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 6 er en snittegning av en del av et boreapparat i henhold til en tredje utførelse av den foreliggende oppfinnelse; og Figur 7 er en snittegning av en del av et boreapparat i henhold til en fjerde utførelse av den foreliggende oppfinnelse.

Det henvises først til figurer 1, 2 og 3 av tegningene, hvor disse viser et boreapparat 10 i henhold til en første utfø-relse av den foreliggende oppfinnelse. Apparatet 10 innbefatter en borekrone 12 montert via en tapp- og boksforbindeIse 14 på den nedre ende av et hammerverktøy 16.

Montert på nedre ende av borekronen er to rullemeisler 18,

19. Når borekronen 12 roteres, vil meislene 18, 19 rulle over bergformasjonen under kronen 12 og knuse eller på annet vis løsne borekaks fra bergarten. Borekronens 12 skjærekonstruksjon avgrenses videre av to sirkulære skjæreflater som avgrenses av endene av et par støtvirkningskuttere 20, 21. Som det kan ses på figur 2 er rullemeislene 18, 19 plassert på motsatte sider av borekronen 12, og støtvirkningskutterne 20, 21 befinner seg i kvadrantene mellom rullemeislene 18, 19. Begge støtvirkningskutterne 20, 21 er montert på enden av en stamme 22 som strekker seg gjennom borekronelegemet og inn i hammerverktøyet 16. Stammen 22 er forsynt med kilespor 24 og samvirker med borekronelegemet 13 på en slik måte at stammen 22 kan bevege seg aksialt i forhold til borekronelegemet 13, men ikke kan rotere i forhold til borekronen 12. En øvre del av stammen 22 oppviser en ringformet utsparing 26 som samvirker med en ring 28 som er fanget mellom hammerverktøyslegemet 29 og borekronelegemet 13, for å begrense stammens 22 aksial-bevegelse.

Øvre endeflate av stammen 22 fremviser en ambolt 30 som en hammer 32 kan slå mot. Stempelbevegelse av hammeren 32 kan oppnås ved hjelp av hvilke hensiktsmessige midler som helst, og kan gjøre bruk av trykkrefter som skapes gjennom trykket av borefluid i borestrengen. Borefluidet strømmer gjennom apparatet 10 og ut gjennom ulike, hensiktsmessige stråledyser grensende til kutterne 20, 21 og rullemeislene 18, 19. Borefluidet strømmer gjennom stammen 22 og skaper ved hjelp av trykkfallet som forårsakes av at fluidet strømmer gjennom dysene, en trykkraft som virker mot amboltens 30 øvre flate, og driver dermed kutterne 20, 21 i en boreretning med en kraft som er proporsjonal med borefluidtrykket.

Ved bruk vil apparatet 10 bli kjørt ned i brønnen på enden av en ellers tradisjonell borestreng. Borefluid vil bli pumpet fra overflaten og vil bevege seg gjennom strengen, hammer-verktøyet 16 og borekronen 12 for å strømme ut av kronen 12 gjennom hensiktsmessige stråledyser (ikke vist på figurer 1 til 3), som bemerket ovenfor. Borekronen 12 roteres slik at rullemeislene 18, 19 ruller over borehullets endeflate og skjærer ut den underliggende bergformasjon på vanlig måte.

Støtet fra hammeren 32 mot ambolten 30 vil imidlertid frembringe en slag- eller hammervirkning som overføres via stammen 22 til støtvirkningskuttere 20, 21. Dermed drives kutterne 20, 21 inn i bergformasjonen med en støtkraft mens kronen 12 roterer.

Det antas at kombinasjonen av skjærevirkningen som frembring-es ved hjelp av rullemeislene 18, 19, og slaghammervirkningen av kutterne 20, 21 vil være mer effektiv enn virkningen av for eksempel en borekrone som kun er utstyrt med rullemeisler, spesielt ved boring gjennom forholdsvis harde formasjo-ner. Videre vil den mekaniske vekt som legges på borekronen 12 bæres av rullemeislene 18, 19, slik at den anvendte vekt kan være forholdsvis høy uten at det reduserer kutternes 20, 21 hammervirkning. Som bemerket ovenfor, er "vekten" som legges på kutterne 20, 21, som kommer i tillegg til støtet eller impulsen, en funksjon av det hydrauliske trykk av borefluid og kan styres uavhengig av den anvendte, mekaniske vekt for å gi mer effektiv slagboring. Videre er støtvirkningskutternes 20, 21 skjæreflate forholdsvis liten sammenlignet med stør-relsen av hammerverktøyet 16, slik at slag- eller støtkraften som utøves mot bergformasjonen vil være forholdsvis stor.

Det henvises nå til figurer 4 og 5 av tegningene, hvor disse viser et boreapparat 40 i henhold til en andre utførelse av oppfinnelsen. Apparat har mange fellestrekk med apparatet 10 som beskrives ovenfor, men i dette apparatet 40 er det kun anordnet en enkelt støtvirkningskutter 42, og kutteren 42 befinner seg midt i borekronen 43. Dermed vil støtvirkningskut-teren 42 under borearbeidene skjære ut et pilotborehull, og de etterfølgende rullemeiselkuttere 44, 45 vil i realiteten utføre en rømmingsoperasjon for å bringe borehullet ut til normalmål.

Kutteren 42 er montert på nedre ende av en stamme 46, hvis øvre ende fremviser en ambolt 48 som treffes av en hammer 50 i slagverktøyet 52 som er anordnet over apparatet 40. Verk-tøylegemet 54 oppviser en boring 56, og ambolten 48 er utstyrt med en tetning 58 som anordner en glidetetning mellom boringen 56 og ambolten 48. Som med den foregående utførelse, er derfor "vekten" eller kraften som normalt anvendes mot kutteren 42, avhengig av det innvendige fluidtrykk som virker mot amboltens 48 tetningsflate.

Figuren viser også en sentral boring 60 som går gjennom stammen 46, hvor boringen 60 fører til hensiktsmessig plasserte stråledyser 62, 64. Ved bruk vil de første stråledysene 62,

som befinner seg i støtvirkningskutterens 42 flate, injisere trykksatt borefluid i veggene i pilotborehullet som lages av kutteren 42, noe som dermed gjør det lettere for meislene 44, 45 å fjerne borekaks. Dersom det er ønskelig, kan det anordnes stråledyser på sidene av kutteren 42, slik at borefluid rettes til siden fra kutteren 42 og rett inn i den omgivende formasjon.

De andre stråledyser 64 er rettet mot meislene 44, 45 og befinner seg normalt under enden av kronelegemsboringen 66 som utgjør en forlengelse av hammerverktøylegemsboringen 56. Dersom kutterstammen 46 beveges seg bakover og inn i kronelegemet 68, vil imidlertid dysene 64 stenges, og dette kan ved overflaten identifiseres gjennom en økning i borefluidets mottrykk.

Støtvirkningskutternes 42 tilstedeværelse sentralt i borekronen 44 gjør at man unngår de vanskeligheter man normalt stø-ter på ved boring av midten av et borehull ved bruk av en tradisjonell borekrone. Videre fremgår det av figurer 4 og 5 at dersom det oppstår en reduksjon i kutterens 42 normalmål, vil en slik reduksjon av kutterens 42 diameter ikke ha noen vesentlig effekt, ettersom rullemeislenes 44, 45 sveipete område overlapper kutterens 42 ytterkanter.

Videre, dersom meislenes 44, 45 skjærehastighet skulle overstige kutterens 42 skjærehastighet og meislene 44, 45 "tar

igjen" kutteren 42, som vist på figur 5, kan hammerverktøyets virkning påvirkes, og kutteren 42 kan utsettes for en poten-sielt skadelig belastningsøkning. I dette tilfellet vil dysene 64, som bemerket ovenfor, stenges og en økning i mottrykk konstateres ved overflaten. Dermed varsles operatøren om be-

hovet for å redusere den anvendte vekt og dermed redusere meislenes 44, 45 skjærehastighet, for eksempel gjennom å redusere den mekaniske vekt som legges på meislene 44, 45, og la kutteren 42 bevege seg foran meislene 44, 45 til den nor-male, optimale borestilling.

Om kutterens 42 skjærehastighet derimot skulle overstige meislenes 44, 45 skjærehastighet, vil ambolten 48 bevege seg mot, eller kanskje til og med forbi, enden av hammerslaget 50, slik at energien som overføres til kutteren 42 vil minske og kutterens 42 skjærehastighet vil avta. I andre utførelser kan slagverktøyet innbefatte en styreanordning som stopper hammervirkningen når reaksjonsvekten eller kraften som verk-tøyet eller verktøyskronen i form av kutteren 42 utsettes for, faller under et forhåndsbestemt nivå.

Det henvises nå til figur 6 av tegningene, som viser en snittegning av en del av et boreapparat 70 i henhold til en tredje utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Apparatet 70 har mange fellestrekk med det ovenfor beskrevne apparat 40 og innbefatter i tillegg en fjær 72 anordnet mellom en ansats på ambolten 74 og ringen 76 som er fanget mellom nedre ende av hammerverktøyet 78 og øvre ende av kronelegemet 80. Fjæren 72 velges slik at støtvirkningskutteren 82 normalt holdes litt over bunnen 84, som vist. Dermed er kutteren 82 kun i kontakt med bunnen 84 av borehullet når hammeren 86 treffer ambolten 74 og driver borekronen forover slik at kutteren 82 støter mot formasjonen. Dermed berører kutteren 82 bunnen av borehullet kun den tid hammerslaget varer, og når hammeren 86 beveger seg vekk fra ambolten 74, fjærer kutteren 82 tilbake fra bunnen av hullet.

Dette trekk ved apparatet 70 reduserer gnidning og slitasje på kutteren 82, slik at apparatet 70 trygt kan roteres ved en forholdsvis høy hastighet som egner seg bedre for meiselkut-ternes 90, 92 skjærevirkning, typisk 150 til 200 omdreininger pr. minutt, i stedet for den forholdsvis lave hastighet (10 til 40 omdreininger pr. minutt) som normalt benyttes ved slagboring.

Det henvises nå til figur 7 av tegningene, som viser et boreapparat 100 i henhold til en tredje utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Apparatet 100 har mange likhetstrekk med de ovenfor beskrevne utførelser, men i stedet for å være utstyrt med rullemeisler er apparatet 100 forsynt med en fast skjærekonstruksjon forsynt med polykrystallinske diamantkom-pakter (PCD'er) 102.

Som for det ovenfor beskrevne apparat 40, har apparatet 100 en sentralt plassert støtvirkningskutter 104 som ved bruk vil skjære ut et pilotborehull foran PDC-kutterne 102.

Tradisjonelle borekroner forsynt med aggressive PDC-kuttere fordrer vanligvis bruk av forholdsvis store dreiemomenter, noe som kan skape vanskeligheter i enkelte boresituasjoner. I denne utførelse av den foreliggende oppfinnelse vil imidlertid anordningen av støtvirkningskutteren 104 ha en tendens til å redusere det dreiemoment som er nødvendig for å rotere apparatet 100, idet en del av skjæringen utføres av støtvirk-ningskutteren 104, som krever et forholdsvis lavt inngangsmo-ment.

Det vil være tydelig for fagfolk på området at de ovennevnte utførelser av den foreliggende oppfinnelse, hvor én eller flere støtvirkningskuttere kombineres med andre kuttere i et enkelt boreapparat, gir mange fordeler fremfor tidligere kj ent teknikk.

Det vil også være innlysende for fagfolk at de ovennevnte ut-førelser kun er eksempler på den foreliggende oppfinnelse, og at den kan gjøres til gjenstand for ulike modifikasjoner og forbedringer uten å avvike fra oppfinnelsen ramme. For eksempel kan apparatets særskilte konfigurasjon avvike fra de ovenfor beskrevne konfigurasjoner, og utførelser av oppfinnelsen kan anordnes i andre former enn borekroner, for eksempel som rømmere eller sko.

Claims (34)

1. Boreapparat (40) innbefattende en skjærekonstruksjon som utgjøres av minst én støtvirkningskutter (42) og minst én annen kutter (44, 45), hvor den minst ene støtvirkningskutter (42) er innrettet for å drives i en boreretning ved hjelp av hydraulisk trykkraft, karakterisert ved at apparatet (40) videre innbefatter midler for å indikere at den i det minste ene annen kutter (44, 45) skjærer med en høyere hastighet enn den minst ene støtvirkningskutteren (42) .

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at det er anordnet en flerhet av støtvirknings-kuttere (42).

3. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den minst ene andre kutter (44, 45) innbefatter en rullemeisel.

4. Apparat som angitt i et hvilket som helst av krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den minst ene andre kutter (44, 45) innbefatter en flerhet av rullemeisler.

5. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene andre kutter (44, 45) innbefatter en fast kutter (102).

6. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene andre kutter (44, 45) innbefatter en flerhet av faste kuttere (102).

7. Apparat som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at den faste kutter (102) er en PDC-kutter.

8. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene andre kutter (44, 45) er tilpasset for, ved bruk, å bære i det minste det meste av den mekaniske vekt som legges på apparatet.

9. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det videre omfatter en anordning (52) for å frembringe en støtkraft og en anordning (48, 50) for å overføre den resulterende støtkraft til den minst ene støtvirk-ningskutter (42) .

10. Apparat som angitt i krav 9, karakterisert ved at nevnte anordning (52) for frembringelse av en støtkraft omfatter et hammerverktøy (48, 50).

11. Apparat som angitt i krav 10, karakterisert ved at anordningen for å overføre den resulterende støtkraft til den minst ene støtvirknings-kutter omfatter en ambolt (48).

12. Apparat som angitt i krav 10 eller 11, karakterisert ved at hammerverktøyet (48, 50) er hydraulisk aktivert.

13. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at støt-virkningskutteren (42) oppviser en strømningsinnsnev-ring (62, 64) som er slik at hydraulisk fluid som strømmer gjennom denne, opplever et trykkfall og dermed skaper en trykkraft mot kutteren (42).

14. Apparat som angitt i krav 13, karakterisert ved at innsnevringen (62, 64) omfatter minst én stråledyse.

15. Apparat som angitt i krav 14, karakterisert ved at strømningsinnsnevringen (62, 64) er anordnet i kombinasjon med en stempelflate (48) som oppvises av støtvirkningskutteren.

16. Apparat som angitt i krav 15, karakterisert ved at stempelflaten tjener som en ambolt (48) .

17. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det videre omfatter et hydraulisk aktivert hammerverktøy som oppviser en fluidtrykkpåvirkelig stempelflate (48) med dimensjoner som kan sammenlignes med den minst ene støtvirkningskutters (42) skjæreflate.

18. Apparat som angitt i krav 17, karakterisert ved at hammerverktøyet (48) er minst like stort som den minst ene støtvirkningskutters (42) skjæreflate.

19. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det finnes en grad av overlapping i området som sveipes av skjæreflaten til den minst ene støtvirkningskutteren (42) og den minst ene andre kutteren (44, 45).

20. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at en støtvirkningskutter (42) er plassert slik at den skjærer ut en midtre del av et borehull.

21. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at minst en støtvirkningskutter (42) har en skjæreflate som befinner seg foran den minst ene andre kutters (44, 45) skjæreflate.

22. Apparat som angitt i krav 21, karakterisert ved at nevnte minst ene støtvirkningskut-ter (42) innbefatter siderettede borefluidutløp (62) foran den minst ene andre kutter (44, 45).

23. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene støtvirkningskutter (42) er tilbaketrekkbar eller flyttbar.

24. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene støtvirkningskutter (42) er aksialt bevege-lig i forhold til den minst ene andre kutter (44, 45).

25. Apparat som angitt i krav 24, karakterisert ved at bevegelse av den minst ene støt-virkningskutter (42) forbi en forhåndsbestemt, relativ aksialstilling kan påvises av operatør.

26. Apparat som angitt i krav 25, karakterisert ved at bevegelse av den minst ene støt-virkningskutter (42) forbi en forhåndsbestemt, relativ aksialstilling i det minste begrenser fluidstrømningen gjennom en fluidåpning (64).

27. Apparat som angitt i krav 25 eller 26, karakterisert ved at nevnte bevegelse svarer til at nevnte minst ene andre kutter (44, 45) skjærer foran nevnte minst ene støtvirkningskutter (42).

28. Apparat som angitt i krav 25, 26 eller 27, karakterisert ved at en fremoverbevegelse av den minst ene støtvirkningskutter (42) forbi en forhåndsbestemt aksialstilling i forhold til den minst ene andre kutter (44, 45) svarer til at nevnte minst ene støtvirkningskutter (42) har skåret foran nevnte minst ene andre kutter (44, 45).

29. Apparat som angitt i krav 28, karakterisert ved at det videre omfatter en anordning som reagerer på nevnte fremoverbevegelse av nevnte minst ene støtvirkningskutter (42), idet nevnte anordning fungerer slik at den i det minste reduserer nevnte minst ene kutters (42) støtvirkning som en reaksjon på nevnte fremoverbevegelse.

30. Apparat som angitt i et hvilket som helst av kravene 24 til 29, karakterisert ved at den minst ene støtvirkningskutter (82) normalt er trukket tilbake fra en fullt utstrakt stilling.

31. Apparat som angitt i krav 30, karakterisert ved at den minst ene støtvirkningskutter (82) er fjærforspent mot den normalt tilbaketrukne stilling.

32. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den minst ene støtvirkningskutter (42) innbefatter et mon-tasjeelement i glidende, tettende kontakt med en boring (56) som avgrenses av et bærende legeme, hvorved fluidtrykk i boringen skaper en trykkraft som virker på kutteren (42).

33. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at apparatet (40) er i form av en sko.

34. En fremgangsmåte for boring, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter følgende trinn: anordning av et boreapparat (4 0) omfattende en skjærekonstruksjon som utgjøres av minst én støtvirk-ningskutter (42) og minst én annen kutter (44, 45); og driving av den minst ene støtvirkningskutter (42) i en boreretning ved hjelp av hydraulisk trykkraft mens den minst ene andre kutter (44, 45) drives i en boreretning ved hjelp av mekanisk kraft, og å tilveiebringe midler for å indikere at den i det minste ene annen kutter (44, 45) skjærer med en høyere hastighet den minst ene støtvirkningskutteren (42) .