DE60124887T2 - Aufbohrbare düse für einen bohrmeissel - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bohrmeißel und Düsen, die im Zusammenhang mit Bohrmeißeln bei der Bohrung von Bohrlöchern für Ölquellen und sonstigen Anwendungen bei Erdbohrungen verwendet werden.
• Drehbohrmeißel sind im Fachbereich wohlbekannt und bestehen normalerweise aus einem Körper des Bohrmeißels, auf dem aus hartem Material wie Wolframkarbid oder Diamant bestehende Schneidelemente montiert sind. In der Regel sind die Körper der Bohrmeißel mit einem Düsenkanal zur Zirkulierung der Bohrflüssigkeit vom Inneren des Bohrmeißels zu dessen Spitze ausgestattet, an der die Schneidelemente den Boden des Bohrlochs angreifen.
• Sowohl die Düsen mit abnehmbaren als auch die mit festem Aufbau können wahlweise auf der Unterseite des Körpers eines Bohrmeißels und am Ende eines Düsenkanals angebracht sein, um so die Ausstoßung der Bohrflüssigkeit durch den Kanal am unteren Ende der Öffnung zu erleichtern, dabei bei beiden zusätzlich zur Unterstützung bei der Entfernung loser Ablagerungen und anderen Schneidmaterials eine schmierende Funktion ausführend.
• Im Fachbereich ist bekannt, dass die Bohrflüssigkeit eine stark schleifende Wirkung aufweist, wenn sie durch die Düsen spritzt, weshalb in der Vergangenheit harte Materialien beim Aufhau vom Düsen für Bohrmeißel verwendet wurden. Es wurden derartige Materialien benötigt, um den hohen Geschwindigkeiten bei der Ausstoßung der Bohrflüssigkeit und den hohen Druckunterschieden innerhalb der Düse zu widerstehen.
• In unserer ebenfalls anhängigen, britischen Patentanmeldung Nummer GB9930287.9 steht der Körper eines Bohrmeißels beschrieben, der im Wesentlichen aus einem Material hergestellt ist, das durch standardmäßige oder herkömmliche Ausrüstung zur Erdlochbohrung durchbohrt werden kann. Solche Technologien können zum Beispiel von Vorteil sein, wenn gewünscht wird, mit Schalung zu bohren, und ebenfalls der Wunsch besteht, während der Auszementierung des ersten Schalungsabschnittes den Bohrmeißel im Bohrloch zu belassen. Nachdem die Auszementierung abgeschlossen ist, kann ein weiterer Bohrmeißel mit einem kleineren Durchmesser dazu benutzt werden, das Bohrloch zu vertiefen, wozu es nötig ist, dass der nachfolgende Bohrmeißel den zuerst eingesetzten Bohrmeißel durchbohrt.
• Allerdings war diese Technologie bis jetzt nicht möglich, wenn der erste oder vorherige Bohrmeißel Düsen enthielt, da früher die Düsen aus den oben beschriebenen Gründen notwendigerweise aus hartem Material hergestellt werden mussten, das folglich jedem anschließenden Versuch zur Durchbohrung der Düse widerstehen würde.
• US 5494122 beschreibt zusammengesetzte Düsen für Bohrmeißel für Gestein und zeigt in den 3 bis 5 Düsen, die einen Teil aus Wolframkarbid, ein Innenfutter, das aus einer aus Wolframkarbid bestehenden Matrix gebildet wird, oder eine Mantelschicht aus keramischem Material aufweisen.
• US 3111179 beschreibt in Drehbohrmeißel zu verwendende Düsenrohr, wobei die Düse aus einem äußeren, zerbrechlichen Gehäuse und einer dünnwandigen, inneren Hülse aus verschleißbeständigem Material besteht.
• Daher hat die vorliegende Erfindung zum einem das Ziel, Bohrdüsen zu erstellen, die dazu gebaut wurden, der reibenden und erodierenden Wirkung ausgestoßener Bohrflüssigkeit zu widerstehen, und zwar bei gleichzeitiger Eignung für nachfolgende Bohrarbeitsgänge, die dazu dienen, Körper von Bohrmeißeln, an die die Düsen befestigt sind, und sogar die Düsen zu durchbohren.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Methode zur Bohrung von Bohrlöchern zu erstellen, wobei die Bohrmethode allgemein die als Bohrung mit Schalung bekannte darstellt, und wobei eine anschließende Bohrung von einem nachfolgenden Bohrmeißel vorgenommen werden kann, ohne die Entfernung des vorherigen oder ersten Bohrmeißels aus dem Bohrloch erforderlich werden zu lassen, und wobei der vorherige oder erste Bohrmeißel Düsen umfasst.
• Andere Zielsetzungen und Eigenschaften dieser Erfindung werden von Zeit zu Zeit im Verlauf der Spezifikationen und Ansprüche, die hiernach angeführt sind, offensichtlich werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich hierbei um eine Düse für Bohrmeißel und eine Methode zur Bohrung eines Bohrloches, wie in den begleitenden Ansprüchen dargestellt.
• Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezug auf die beigefügten Abbildungen beschrieben werden, in denen:
• 1a) eine Teilansicht einer Düse für Bohrmeißel für Erdbohrungen darstellt;
• 1b) eine einfache Aufsicht auf einen Schnitt durch den Abschnitt y-y in 1a) darstellt; und
• 2 eine weitere Düse für Bohrmeißel darstellt, die im Wesentlichen aus nicht metallischem Material hergestellt wurde.
• In Bezug auf 1 wird hierbei eine Düse für Bohrmeißel gezeigt, die generell als (1) beschrieben wird. Die Düse für Bohrmeißel wurde dahingehend angepasst, dass sie aufgrund des Gewindeteils (2) per Gewinde mit dem Körper des Bohrmeißels (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Düse (1) ist mit einem ringförmigen Element (3) ausgestattet, der einen Durchgang oder eine Durchbohrung (4) definiert.
• Die Durchbohrung (4) ist mit einem Einlass ausgebildet, das einen konkaven, verbreiterten Abschnitt (4a) aufweist, der mit einem zylindrischen Abschnitt kleineren Durchmessers (4b) in Verbindung steht, dabei zu einem Auslass (7) führend. Die Durchbohrung (4) ist derart gestaltet, dass Bohrflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit aus dem Auslass (7) ausgestoßen wird.
• Es ist in der Erfindung klar erkennbar, dass die Durchbohrung (4) der Düse dafür vorgesehen ist, Bohrflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit und hohen Druckunterschieden aufzunehmen. In Übereinstimmung hiermit wird die Oberfläche (5) der Durchbohrung (4) aus einem Material hergestellt, das einen geeigneten Widerstand im Hinblick auf die abschleifende und erodierende Eigenart der verwendeten Bohrflüssigkeit aufweist. Die Oberfläche des Durchgangs muss nicht nur den Erosionskräften der Bohrflüssigkeit widerstehen, sondern im Hinblick auf die Nähe der Düsen zu der schneidenden Oberfläche des Bohrmeißels kann ein übermäßiger Verschleiß an der Erscheinung eines nicht widerstandsfähigen Materials auftreten, und zwar als Ergebnis des vom Bohrmeißel bei der Ausarbeitung des Bohrlochs verursachten Aufpralls kleiner Steinpartikel und anderer Schneidrückstände. Die erodierende Wirkung von Steinpartikeln in Düsen für Bohrmeißel ist wohlbekannt und dokumentiert. Aus diesem Grund wird die Oberfläche der Durchbohrung (4) bevorzugt aus einem harten Material hergestellt, das in der beispielhaften Ausführungsform in 1 aus hartem Chrommaterial besteht. In einem anderen Beispiel kann Wolframkarbid als Oberflächenmaterial benutzt werden.
• Jedoch wird als Oberflächenmaterial normalerweise eines gewählt werden, das mit einem weicheren, durchbohrbaren Material kombiniert werden kann, wobei dieses weichere, durchbohrbare Material im Wesentlichen den Körper der Düse für den Bohrmeißel bildet, und zwar mit Ausnahme der hierin vorher genannten Oberfläche. In der in 1 gezeigten, beispielhaften Ausführungsform stellt Kupfer das zweite Material dar, aus dem im Wesentlichen der gesamte Körper der Düse hergestellt ist. Kupfer wird als geeignetes Material gewählt, da die Oberflächenbeschichtung aus hartem Chrom auf einfache Weise durch galvanisierende Mittel auf den Körper aus Kupfer aufgebracht werden kann. Außerdem ist Kupfer ist ausreichend weich, um einem nachfolgenden Bohrer zu erlauben, den Körper der Düse zu durchbohren.
• Nun auf 2 blickend, zeigt diese eine alternative, im Allgemeinen als (10) bezeichnete Düse. Im Wesentlichen ist diese Düse (10) aus einem einzigen, nicht metallischen Material hergestellt, und zwar Gummi. Um jedoch eine Verbindung der Düse aus Gummi mit dem Körper des Bohrmeißels zu ermöglichen, ist die Düse mit einer Gewindebuchse ausgestattet, die aus metallischem Material besteht. Allerdings ist die Gewindebuchse (11) aus einem Material hergestellt, das ausreichend weich ist, um einem nachfolgenden Bohrer zu erlauben, durch sie hindurch zu bohren. Die Düse kann Polyurethan oder andere Elastomere enthalten.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung wird durch die für die Düse des Bohrmeißels nützliche Methode offensichtlich, wie in den Abbildungen aufgezeigt und oben beschrieben, die es einem mit Düsen für Bohrmeißel besetzten Bohrmeißel ermöglicht, in einem Bohrloch während der Auszementierung der Schalung zu verbleiben, und anschließend von einer standardmäßigen Bohrausrüstung zur Erstellung von Bohrlöchern durchbohrt zu werden, um so das Bohrloch zu vertiefen.
• Die Erfindung kann dazu vorgesehen werden, die Schwierigkeiten beim Angebot von Düsen für Bohrmeißel zu überwinden, und zwar derart, dass es ermöglicht wird, weiterhin den Widerstand gegen den Verschleiß, der sich aus den erodierenden Eigenschaften der ausgestoßenen Bohrflüssigkeit ergibt, aufweisen, und es dabei trotzdem einer nachfolgenden, herkömmlichen oder standardmäßigen Ausrüstung zur Bohrung von Bohrlöchern erlauben, die Düsen zu durchbohren.
• Weitere Abänderungen und Verbesserungen können mit aufgenommen werden, ohne den Rahmen der hiermit beabsichtigten Erfindung zu verlassen.

Claims (7)

1. Eine Düse für Bohrmeißel, die einen eine Durchbohrung (4) definierenden Körper (3) umfasst, wobei die Durchbohrung einen Durchgang für die verwendete Bohrflüssigkeit definiert, und wobei der Körper (3) aus einem Material oder mehreren Materialien hergestellt wird, das/die es der Düse ermöglicht/ermöglichen, nachfolgend von einer standardmäßigen Ausrüstung zur Bohrung von Bohrlöchern durchbohrt zu werden, dadurch gekennzeichnet, das die Durchbohrung eine Oberfläche mit einschließt, die aus Chrom besteht und gegen Erosion beständig ist, und dass der Körper im Wesentlichen aus entweder Nickel, Aluminium oder Kupfer oder einer ihrer Legierungen hergestellt ist.
2. Düse für Bohrmeißel nach Anspruch 1, wobei die Durchbohrung (4) einen vergrößerten, konkaven Abschnitt (4a) an einer Einlassseite der Düse umfasst und mit einem zylindrischen Abschnitt kleineren Durchmessers in Verbindung steht.
3. Düse für Bohrmeißel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in der das besagte Chrommaterial als dünner Film erstellt wird.
4. Düse für Bohrmeißel nach irgendeinem der vorherigen Ansprüche, in der die besagte Oberfläche hartes Wolframkarbid oder eine Legierung umfasst.
5. Düse für Bohrmeißel nach irgendeinem der vorherigen Ansprüche, in der das Chrom durch Galvanisierung auf den Körper aufgebracht wird.
6. Düse für Bohrmeißel nach irgendeinem der vorherigen Ansprüche, wobei die Düse zumindest teilweise aus Gummi, Polyurethan oder anderen Elastomeren hergestellt wird.
7. Eine Methode zur Bohrung eines Bohrlochs, dabei folgende Schritte umfassend: (a) Die Bohrung eine Bohrlochs bis zu einer ersten Tiefe, wobei ein erster Bohrmeißel verwendet wird; und (b) Die Bohrung des Bohrlochs bis zu einer zweiten Tiefe, wobei ein zweiter Bohrmeißel verwendet wird, die zweite Tiefe tiefer liegt als die erste, und wobei der zweite Bohrmeißel den ersten Bohrmeißel durchbohrt, der sich im Bohrloch in der ersten Tiefe befindet, und zumindest der erste Bohrmeißel zumindest eine Düse gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche umfasst.