SE508331C2 - Förfarande för bestämning av luftflödet i bergborrkronor samt mätdon för genomförande av förfarandet - Google Patents

Description

15 20 25 35 508 531 2 torer och måste därför kontrolleras vid upprepade tillfällen under det enskilda borrningsarbetet. Vissa bergarter kan ge ett mycket grovkornigt och tungt borrkax, som, för att kunna lyftas upp ur hålet, kräver en mycket hög luftströmningshastighet (t ex omkring 50 m/s), medan andra bergarter ger ett finkornigt och lätt kax som kräver en betydligt måttligare hastighet (t ex omkring 25 m/s). Hastigheten får å andra sidan ej heller vara alltför hög, ty då uppstår risk för s.k. blästerskador på olika komponenter i borrkronan. Regelmässigt tappar kompressorn kapa- citet med ökande livslängd. Av detta skäl är det ej praktiskt möjligt att lita på nominella märkdata för kompressorn då den verkliga luftströmningshastigheten skall fastställas. Det är följaktligen nödvändigt att i varje enskilt fall bestämma luft- flödet i enlighet med det ingressvis allmänt angivna förfaran- det.

I 1 .I . 3 1 Vid tidigare kända förfaranden för luftflödesbestämning har använts en särskild mätsats vilken såsom huvudkomponent inbegriper en mättub som via särskilda adaptrar låter sig anslutas till borrsträngar med olika diametrar. Närmare bestämt kan mättuben anslutas till borrsträngen först sedan borrkronan avlägsnats från strängen, varvid en passande adapter först anbringas på borrsträngen, varefter mättuben skruvas fast i adaptern. Mättuben är antingen direkt, eller indirekt via slangar, ansluten till en manometer med vars hjälp lufttrycket inne i tuben kan avläsas. I mätsatsen ingår vidare en mångfald utbytbara tillsatsplattor med olika stora hål vilkas tvär- snittsarea svarar mot den sammanlagda tvärsnittsarean hos de munstycken och/eller lagerspolningskanaler som ingår i olika borrkronor. Tillsatsplattans hål bildar sålunda en referensarea som är karakteristisk för olika typer av borrkronor och för olika munstycken till en och samma krona. Sedan trycket över denna referensarea mätts avlägsnas mättuben från adaptern, var- jämte adaptern avlägsnas från borrsträngen. I ett avslutande steg monteras borrkronan på plats på borrsträngen, varefter borrningsarbetet kan återupptas. Dylik mätning av volymflödet genomförs i praktiken oftast i samband med att borrutrustningen flyttas från ett färdigställt hål till en ny borrort. 10 15 20 25 35 508 331 3 En grav nackdel med ovannämnda mätningsförfarande är emellertid att hela operationen kan ta icke mindre än 1-2 tim- mar i anspråk. En så lång stillestàndstid innebär att den dyra borrutrustningen såväl som arbetskraften utnyttjas på ett eko- nomiskt ineffektivt sätt. Enär personalen vanligen betraktar mätningsgöromålet blott som ett nödvändigt ont föreligger dess- utom risk för slarv såtillvida att kontrollmätningar utförs alltför sällan. Detta kan i sin tur leda till dåliga borrnings- resultat i såväl ekonomiskt som tekniskt hänseende.

HE.. E 1.3 Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda nackdelar och skapa ett förbättrat förfarande för luft- flödesbestämning i samband med bergborrning. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är sålunda att åstadkomma ett förfarande som möjliggör en snabb och effektiv mätning av trycket över referensarean och därmed en snabb bestämning av det aktuella luftflödet genom borrkronan. Enligt uppfinningen nås detta syfte medelst de särdrag som är angivna i patentkravets 1 kän- netecknande del.

I en särskild aspekt avser uppfinningen även ett mätdon för att genomföra förfarandet. Särdragen hos detta mätdon är definierade i patentkravet 2. 1.11, 1.] âi] Genom US 4 754 818 är det i och för sig tidigare känt att utföra en tryckmätning direkt i en borrkrona utan att denna avlägsnas från borrsträngen och ersätts av en särskild mätsats.

Vid detta kända mätningsförfarande sker emellertid blott en enda mätning, nämligen en absolut tryckmätning med vars hjälp ej låter sig fastställas något volymflödesvärde som tar hänsyn till olika varabla parametrar. Vidare sker mätningen med hjälp av en manometerutrustning som dels kräver avlägsnande av en förskruvbar blindplugg, dels montering av en likaledes för- skruvbar nippel. Att demontera resp. återmontera sådana skruv- komponenter är synnerligen besvärligt och tidsödande (om över huvud taget möjligt) i jämförelse med att använda mätdonet enligt föreliggandet uppfinning. 10 15 20 25 30 35 508 331 4 K 1 1 . . . .

På ritningarna är: Fig 1 en delvis skuren perspektivvy visande en konventionell rullborrkrona, Fig 2 en partiell längdsektion genom borrkronan enligt fig 1, och Fig 3 en likartad sektion visande ett mâtdon enligt uppfin- ningen instucket i ett munstycke i kronan. 21.311.. E..

Den i fig 1 visade rullborrkronan innefattar en i sin helhet med 1 betecknad stomme, vilken uppvisar tre ben 2 som vart och ett bär en konisk rullkropp 3 som är bestyckad med stift 4. Vidare är på rullkroppen och på benets 2 utsida appli- cerade skyddselement eller slitplattor 5 med stor beständighet mot nötning. Den enskilda rullkroppen är roterbart lagrad rela- tivt benet 2 via rull- resp. kullagerorgan 6, 7. I varje ben 2 ingår ett huvudmunstycke 8 med jämförelsevis stor diameter. Via en grenkanal 9 kommunicerar munstycket med en för samtliga grenkanaler gemensam huvudkanal 10. I varje ben ingår dessutom en något klenare grenkanal 11 som i sin tur via ett antal ännu klenare kanaler kan föra ut spolluft till de olika lagren i syfte att kyla och renspola dessa. I grenkanalen 11 ingår ett filtreringsdon 12. På utsidan av den rörformiga hals som avgränsar huvudkanalen 10 är utformad en hangänga 13 med vars hjälp borrkronan låter sig anslutas till en borrsträng.

Munstycket 8 utgörs av en ring som är lösgörbart monte- rad i området av grenkanalens 9 mynning, varvid ringen hålls på plats med hjälp av ett lämpligt làselement 8', t ex en skruv.

Till borrkronan hör en hel serie av munstycksringar med olika innerdiametrar. I praktiken har det minsta munstycket en diame- ter av 8 mm och det största en diameter av 26 mm. Skillnaden i diameter mellan olika ringar uppgår vanligen till 1,5-2 mm (det näst minsta munstycket har sålunda en diameter av 9,5 mm, nästa munstycke en diameter av 11 mm, etc).

Såsom illustreras medelst pilarna i fig 2 avleds från den vida huvudinloppskanalen 10 två delflöden för vart och ett av kronans tre ben, nämligen ett relativt stort flöde genom M U 20 25 30 35 508 331 5 grenkanalen 9 och munstycket 8, samt ett mindre flöde via gren- kanalen ll till rullkroppens lager.

Så långt den visade rullborrkronan hittills beskrivits är densamma helt känd. Såsom ingressvis beskrivits har den tidigare kända tekniken för luftflödesmätning krävt att borr- kronan avlägsnas från borrsträngen och ersätts av en särskild mättub med en hålförsedd tillsatsskiva vilken tjänar såsom referensarea svarande i huvudsak mot den sammanlagda tvär- snittsarean hos kronans munstycken och lagerspolningskanaler.

Föreliggande uppfinning grundar sig på en kombination av två åtgärder, nämligen att i stället för den särskilda mättuben utnyttja själva borrkronan och dennas munstycken resp. kanaler såsom referensarea, och att genomföra själva tryckmätningen medelst ett mätdon som låter sig stickas in i ett av kronans munstycken utan att väsentligt störa ett luftflöde genom kro- nan.

Den förstnämnda åtgärden vidtas redan i samband med tillverkningen av borrkronan jämte tillhörande sats av mun- stycken. Sålunda mäts (i laboratorium) för den enskilda borr- kronan de nominella luftflöden som erhålls för de olika mun- styckena 8, allt ifrån det minsta munstycket till det största, såväl som det totala trycket över dessa jämte spolkanalerna 11.

De sålunda uppmätta värdena på luftflöde och tryck ätföljer därefter den enskilda typen av borrkrona såsom för denna karak- teristiska märkdata.

Den andra åtgärden består i att mäta trycket över borr- kronan direkt i denna, närmare bestämt med hjälp av ett enkelt mätdon 14 av det slag som visas i fig 3. Karakteristiskt för detta mätdon är att detsamma innefattar ett långsmalt rör 15 som kommunicerar med en manometer 16. I det schematiskt visade utförandet är röret 15 direkt förbundet med manometern via ett knärör 17. I praktiken har röret lämpligen en ytterdiameter I ett föredraget utförande har sålunda röret en ytterdiameter av 4 mm inom området 3-5 mm och en väggtjocklek av ca 0,5 mm. och en innerdiameter av 3 mm. Vid mätning sticks mätröret 15 in i grenkanalen 9 genom munstycket 8, varvid det i spolkanalen rådande trycket fortplantas in i mätröret så att detsamma kan direkt avläsas på manometern 16. I och med att mätröret har en tvärsnittsarea som uppgår till mindre än 25% av tvärsnittsarean 10 15 20 25 30 508 331 6 hos det minsta munstycket 8 UZ = 8 mm) kommer mätröret i prak- tiken att uppta blott nâgra få procent (mindre än 5%) av borr- kronans totala luftgenomsläppande tvärsnittsarea. Med andra ord stör mätröret ej i något väsentligt avseende det totala luft- flödet genom kronan.

Vid extremt höga luftgenomströmningshastigheter kan det av säkerhetsskäl vara lämpligt att fjärma manometern från borr- kronan. fietta kan ske genom att själva röret fästs vid kronan medelst en särskild hållare (ej visad) och förbinds med manome- tern via en slang. Pä sä sätt kan manometern avläsas på betryg- gande avstànd fràn borrkronan.

Sedan trycket över borrkronan mätts på ovan angivet sätt förfares på konventionellt sätt, dvs ett nominellt värde på luftvolymflödet beräknas på matematisk väg med utgångspunkt från det uppmätta trycket, varjämte det nominella volymflödes- värdet korrigeras genom hânsynstagande till olika variabla parametrar. I synnerhet mäts temperaturen hos ingàngsluften till kronan såväl som temperaturen i kronans omgivning, varvid temperaturskillnaden kan via tabell användas för modifiering av det nominella värdet. En annan faktor som kräver korrigering är borrortens höjd över havet (pà högre höjd är luften tunnare, innebärande att kompressorn tappar kapacitet). Avslutningsvis kan det korrigerade volymflödesvärdet utnyttjas för att matema- tiskt beräkna luftens strömningshastighet mellan borrsträng och hàlvägg, varjämte denna hastighet jämförs med etablerade värden för erforderlig kaxlyftkraft. j En primär fördel med uppfinningen är att borrkronan ej behöver avlägsnas från borrsträngen i samband med mätningen.

Detta innebär att stillestándstiden för borrutrustningen kan reduceras till någon eller några minuter. En sekundär fördel som följd av denna korta stillestàndstid är att personalen utan besvär kan utföra kontrollmätningar oftare än tidigare; något som i sin tur borgar för kontinuerligt goda borrningsresultat.

Claims (3)

10 15 20 25 30 508 331

1. Förfarande för att i samband med bergborrning bestämma ett luftflöde genom en borrkrona (1) av det slag som under borrning är ansluten till en förlängningsbar borrsträng och innefattar ett eller flera munstycken (8) och/eller renspolningskanaler (11) för luft som matas genom borrsträngen och -kronan från en kompressor, innefattande stegen att mäta spolluftens tryck över en referensarea, att med hjälp av det uppmätta trycket matema- tiskt beräkna ett nominellt värde på luftvolymflödet och att korrigera det nominella volymflödesvärdet genom hänsynstagande till variabla parametrar, såsom temperaturerna hos ingångsluf- ten till kronan resp dennas omgivning, borrplatsens höjd över havet och liknande, allt under erhållande av ett korrigerat volymflödesvärde, k ä n n e t e c k n a t därav, att såsom referensarea för tryckmätningen utnyttjas sagda befintliga mun- (11) bestämt genom att redan i samband med borrkronans tillverkning fastställa det eller de nominella luftflöden som erhålls för stycken (8) och/eller kanaler i borrkronan, närmare sagda munstycken och låta de uppmätta värdena åtfölja borrkro- nan såsom specifika märkdata, och att det verkliga trycket mäts (14) smalt rör med hjälp av ett mätdon som innefattar ett med en manome- (16) (15) sticks in i ett av borrkronans munstycken (8). ter kommunicerande, som med en mynning

2. Mätdon för genomförande av förfarandet enligt krav 1, (16) (15) vilket är instickbart i ett munstycke k ä n n e t e c k n a t av ett med en manometer kommuni- cerande, smalt rör till en borrkrona.

3. Mätdon enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att mätrörets (15) ytterdiameter uppgår till 3-5 mm, lämpligen ca 4 mm.