Key information

Title: Hybrid borkrone
Application number: 20140460
Case type: National
Status: 02.01.2017 Patent meddelt (B1)
Filed: 08.04.2014
Effective date: 08.04.2014
Publicly available: 09.10.2015
Next annual fee due: 30.04.2026
Applicant: Unodrill AS (NO)
Owner: UNODRILL AS (NO)
Inventor: Arild Rødland (NO)
Agent: ACAPO ONSAGERS AS (NO)
Granted: 02.01.2017
Patent number: 339566
Expiry date: 08.04.2034

Abstract and drawing

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content.

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.

Publications

Checking availability of the latest published version...

Documents

Expand

Download files (42)

Date

Date	Doc. No.	Process	Case number	In/Out	Journal description	To/from
02.09.2026	15-01	Saksbehandling	20140460(339566)	UT	PT Påminnelse om ikke betalt årsavgift (3329) (PT20140460)	ACAPO ONSAGERS AS
13.01.2023	02-01	Overdragelse av søknad/rettighet Endring av fullmektig	2023/00230	UT	GH Forespørsel	CURO AS
10.01.2023	01-02	Overdragelse av søknad/rettighet Endring av fullmektig	2023/00230	INN	NO_339566 - Unodrill	CURO AS
10.01.2023	01-01	Overdragelse av søknad/rettighet Endring av fullmektig	2023/00230	INN	Generell henvendelse	CURO AS
03.01.2017	14-01	Saksbehandling	20140460	UT	PT Registreringsbrev Nasjonal Patent (15)
19.09.2016	13-01	Saksbehandling	20140460	UT	PT Meddelelse om patent	Bryn Aarflot AS
14.09.2016	12-06	Saksbehandling	20140460	INN	Beskrivelse merket	Bryn Aarflot AS
14.09.2016	12-05	Saksbehandling	20140460	INN	Beskrivelse	Bryn Aarflot AS
14.09.2016	12-04	Saksbehandling	20140460	INN	Krav merket	Bryn Aarflot AS
14.09.2016	12-03	Saksbehandling	20140460	INN	Krav	Bryn Aarflot AS
14.09.2016	12-02	Saksbehandling	20140460	INN	Hovedbrev	Bryn Aarflot AS
14.09.2016	12-01	Saksbehandling	20140460	INN	Korrespondanse (Hovedbrev inn)	Bryn Aarflot AS
14.07.2016	11-01	Saksbehandling	20140460	INN	Korrespondanse (Hovedbrev inn)	Bryn Aarflot AS
15.04.2016	10-01	Saksbehandling	20140460	UT	Realitet patent	Bryn Aarflot AS
02.02.2016	09-01	Saksbehandling	20140460	UT	PT Batch Varsel om betaling av første årsavgift (3317)
07.08.2015	08-07	Saksbehandling	20140460	INN	Sammendrag	Bryn Aarflot AS
07.08.2015	08-06	Saksbehandling	20140460	INN	Beskrivelse	Bryn Aarflot AS
07.08.2015	08-05	Saksbehandling	20140460	INN	Krav	Bryn Aarflot AS
07.08.2015	08-04	Saksbehandling	20140460	INN	Krav	Bryn Aarflot AS
07.08.2015	08-03	Saksbehandling	20140460	INN	Patenttegninger	Bryn Aarflot AS
07.08.2015	08-02	Saksbehandling	20140460	INN	Beskrivelse	Bryn Aarflot AS
07.08.2015	08-01	Saksbehandling	20140460	INN	Korrespondanse (Hovedbrev inn)	Bryn Aarflot AS
11.05.2015	07-07	Saksbehandling	20140460	INN	Krav	Bryn Aarflot AS
11.05.2015	07-06	Saksbehandling	20140460	INN	Beskrivelse	Bryn Aarflot AS
11.05.2015	07-05	Saksbehandling	20140460	INN	Hovedbrev	Bryn Aarflot AS
11.05.2015	07-04	Saksbehandling	20140460	INN	E-post	Bryn Aarflot AS
11.05.2015	07-03	Saksbehandling	20140460	INN	Beskrivelse - marked up	Bryn Aarflot AS
11.05.2015	07-02	Saksbehandling	20140460	INN	Krav - marked up	Bryn Aarflot AS
11.05.2015	07-01	Saksbehandling	20140460	INN	Korrespondanse (Hovedbrev inn)	Bryn Aarflot AS
08.11.2014	06-01	Saksbehandling	20140460	UT	Anmodning om Norsk oversettelse	Bryn Aarflot AS
08.11.2014	05-03	Saksbehandling	20140460	UT	LOGGFIL
08.11.2014	05-02	Saksbehandling	20140460	UT	PT report 01:28:53
08.11.2014	05-01	Saksbehandling	20140460	UT	Realitet patent	Bryn Aarflot AS
22.05.2014	04-02	Saksbehandling	20140460	INN	Fullmakt og erklæring om rett til oppfinnelse	Bryn Aarflot AS
22.05.2014	04-01	Saksbehandling	20140460	INN	Korrespondanse (hoved dok)	Bryn Aarflot AS
10.04.2014	03-01	Saksbehandling	20140460	UT	Formalia 1	Bryn Aarflot AS
10.04.2014	02-01	Saksbehandling	20140460	UT	Infobrev til oppfinner	Bryn Aarflot AS
08.04.2014	01-05	Saksbehandling	20140460	INN	123055Fig-no
08.04.2014	01-04	Saksbehandling	20140460	INN	Beskrivelse
08.04.2014	01-03	Saksbehandling	20140460	INN	Krav
08.04.2014	01-02	Saksbehandling	20140460	INN	Sammendrag
08.04.2014	01-01	Saksbehandling	20140460	INN	National Patent Application Form

Description, claims and drawings

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content.

Description

[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 så vel som å lage hull og tunneler og graving innen anlegg, bygging og konstruksjon.

[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 matriks 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.

[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.

[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 matriks som forekommer nær pulsbanen og på den måten løsgjør fjellmatriks 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.

[0005] WO2014/100255A1 omtaler bryting av fjell ved et ringelektrodeprinsipp. Det vil si at en har elektroder av motsatt polaritet anbrakt i konsentriske ringer omkring en senterelektrode, ett sett ringer med utgangspunkt i hullsentrum. Det omtales bruk av oscillasjon slik at ring-segmenter kan benyttes.

[0006] Det er på bakgrunn av begrensninger og mangler inkorporert i forgående dokumenter og oppfinnelser som beskrevet over at den foreliggende oppfinnelse har blitt gjort. Den foreliggende oppfinnelse har til hensikt å fremvise et hit inntil ubeskrevet borekronekonsept.

[0007] 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 hvilket som helst format, i det følgende fokusert på boring; nevnte boring beskrevet som vertikal, avviksboring eller horisontal, eller en hvilken som helst kombinasjon av disse, og med hvilken som helst diameter eller lengde, den nye kombinasjon av teknologiene heretter kalt «det elektropulsassisterte PDC borekrone konseptet» eller «ePDC-bit».

[0008] 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 inkorporeres tilgjengelighet av høyspennings elektropuls ved hullbunnen, repetitive med høy frekvens og som et minimum med tilstrekkelig pulsenergiinnhold til å sprekke opp in situ 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.

[0009] Definisjon av høy frekvens, høy spenning og tilstrekkelig pulsenergi refererer alle til tidligere dokumentasjon, typisk innenfor områdene 10°-103 Hz for puls repetisjonsfrekvens, 10°- 103 KV for puls høyspenning og 10-2- 102 KJ energi pr puls, men ikke nødvendigvis begrenset til disse verdier.

[0010] Fig.1 (VI-A1.1) viseren 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 parallell 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] Fig.5 (VII-C/CS) viser skjærflaten 1 for 4 ringformete PDC borekroner, to av dem merket VII-C og VII-CC med full ringform og to med segmentert ringform merket VII-CS og VII-CSC, med og uten en høyspenningselektrode 6 i senter merket 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

[0015] 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 sektor 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 1Asom 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.

[0016] 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 flaten 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 bergmatriks i borekronesenter forutsettes å unnslippe gjennom fra under klokkeformen 7.

[0017] 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 til rette for mer effektiv bryting av matriksbergmatriks i senter av borehullet under klokkeformen.

[0018] 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 i stand til å lage et 020-50 mm grunt hull i senter av senter-bergmatriks volum 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 bergmatrikssylindervolum er tillat å reise seg inni klokkeformen ettersom ringskjæringen 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 ideen med dette kan regulere bl.a. perkusjonsboredybde og elektropulsbehov, og dermed energiforbruk og

[0019] 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.

[0020] Sylindervolumet av bergmatriks 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 bergmatriks under nevnte ringskjærflate.

[0021] 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 strømlekkasje gjennom væsken uansett resistivitet tilstrekkelig til å sikre elektrisk strømgang gjennom matriks når pulsen går og dermed bryting av sentervolum og tilstrekkelig oppsprekking av matriks under PDC ringskjærflaten.

[0022] 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 energi for perkusjonsfunksjonen samt forsyning av høyresistivitetsvæske, av hvilke de to sistnevnte eventuelt kan kombineres.

[0023] 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 bergmatriksvolum dersom det av en eller annen grunn ikke har blitt brutt ved EPB-anvendelsen 6 og/eller perkusjonsboret 12.

[0024] Fig.14 (VII-AP-1 a) 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.

[0025] 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 i stand til å fungere

[0026] 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

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 hvilken som helst annen type skjær eller brytingsflate som skaper mye forbedret utgangsareal 23 som utborete partikler kan unnslippe gjennom.

[0027] 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 bergmatriks lokalt og videre arrangert på borekronekroppen slik at PDC kutterne hver for seg møter løsgjort eller som et minimum oppsprukket bergmatriks langs sine rotasjonsbaner.

[0028] 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 hvilken som helst eksentrisk skjærflate, symmetrisk eller asymmetrisk arrangert på hullbunnen med bunnhulls fotavtrykk av en hvilken som helst form eller størrelse når den ikke roterer idet den bryter bergmatriks i et ringformat når den roterer og skaper et ringformet hull med et uberørt sylindrisk matriks sentervolum, og en eller flere elektropuls elektrodepar inkorporert og posisjonert med sikte på for det første å forholde seg til og bryte nevnte matriks sentervolum idet tilgjengelig pulsenergi er tilstrekkelig for dette og dessuten å sprekke opp bergmatriks lokalt straks under ringflaten som skjæres av PDC kuttere slik at kutterne blir stilt overfor generelt løsgjort eller som et minimum oppsprukket matriks materiale langs sine rotasjonsbaner og dessuten videre posisjonert mellom segmenter når ringflaten er segmentert og foran nevnte fotavtrykk når det er aktuelt.

[0029] 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

[0030] 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.

[0031] 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 løsgjorde eller nær løsgjorde matrikspartikler ut fra under borekrona så raskt som mulig og i størst mulig omfang.

[0032] 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 parallelt med nevnte plan eller nær dette, passerer over bergmatriks i hullbunnen når borekrona roterer før kutterne forholder seg til nevnte matriks 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

[0033] 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 parallelt 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.

[0034] 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 bergmatriks å forholde seg til som hadde mistet noe av sin sidestøtte på grunn av matriksavvirkning 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.

[0035] 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 bergmatriks der også kutterinduserte skjærkrefter burde være lokaliserte for å få full effekt av oppsprekkingen.

[0036] 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.

[0037] Ved PDC skjærborekroner forekommer det store mekaniske krefter i interaksjonen mellom borekrone og bergmatriks 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 bergmatriks, eller som et maksimum kun ta en liten del av kreftene som opptrer der.

[0038] 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.

[0039] Konsept A av Versjon II, heretter kalt VM-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 bergmatriks sylindervolumet som vokser inni klokkeformen etterhvert som bergmatriks 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 bergmatriks 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 bergmatriks 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).

[0040] 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 hvilken som helst oppdeling, størrelse og fasong, symmetrisk i borehullet eller asymmetrisk, og posisjonert hvordan som helst 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

bergmatriks sylindervolumet som vokser innenfor nevnte ringskjærflate etterhvert som bergmatriks 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 bergmatriks sylindervolum innenfor ringskjærflaten og videre å sprekke opp bergmatriks under PDC kutterne slik at PDC kutterne møter lokalt oppsprukket bergmatriks når de roterer i borehullet.

[0041]

[0042] 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, for 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.

[0043] 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.

[0044] Gitt som et eksempel en 12%" borekrone med 2" ringtykkelse og 8Vi" 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 området 100-1000KV og pulsenergi i området 1-10KJ. Såfremt VM-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.

[0045] 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 bergmatriks 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 cm3 pr puls ville være tilstrekkelig for EPB-avvirkningen for å holde følge i et 12VS" 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.

[0046] 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 bergmatriks 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 hull-laging ettersom det finnes best i en gitt situasjon.

[0047] 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 matriks 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.

[0048] 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.

[0049] 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 bergmatriks. 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.

[0050] 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.

[0051] 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.

[0052] 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-1 a og VII-BP-1 a;

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.

[0053] EGENSKAPER FOR INDUSTRIELL UTNYTTELSE

[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.

Claims

1. En fremgangsmåte for boring av borehull i undergrunnen, omfattende trinnene av å: - anvende bryting med rotasjonsteknikk, perkusjonsteknikk, hydraulisk spyling, - kombinere rotasjonsteknikk, perkusjonsteknikk, hydraulisk spyling med bruk av elektrisk utladning generert ved høyspenningspulser mellom elektroder av motsatt polaritet arrangert i en borekrone, - bore i et ringformet format og å danne en ringformet boreoverflate og å tillate at en bergmatrixkjerne får reise seg inni den utborede ringen ettersom boringen avanserer, og -strukturere anvendelse av elektrisk utladning generert av høyspenningspulser mellom elektroder ved midler så som høyspenningspulsposisjonering og antall høyspenningspulser slik at matrixkjernen brytes ned og det skjer oppsprekking av bergmatrix under den omgivende ringformede boreoverflaten.

2. En fremgangsmåte henhold til krav 1 videre omfattende trinnene av å: -penetrere senterelektroden eller elektrodene en avstand inn i bunnhullsmatrix, gjennom den nevnte matrixkjernen og videre fra null til en full borehulldiameters avstand forbi den nevnte ringformede boreoverflaten ved en separat boremetode så som et perkusjonsbor med høyspenningselektrisk puls eller pulser anvendt med elektroden eller elektrodene posisjonert inni den ringformede senterhullseksjon innenfor borekronas utvendige kant med tilstrekkelig energiinnhold til å bryte ned matrixkjernen og sprekke opp bergmatrix under den ringformede boreoverflaten.

3. En fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2, videre omfattende trinnene av å tilveiebringe et lite senterhull med liten diameter eller et antall små hull ved bruk av bryting med rotasjonsteknikk, perkusjonsteknikk, hydraulisk spyling og kombinere bryting med rotasjonsteknikk, perkusjonsteknikk, hydraulisk spyling med anvendelse av elektrisk utladning generert av høyspentpulser mellom elektroder med motsatt polaritet arrangert i ei borekrone.

4. En fremgangsmåte i henhold til krav 2 videre omfattende trinnene av å spyle det eller de nevnte liten-diameter senterhullene med en utvalgt høyresistivitetsvæske før eller når den eller de høyspente elektriske pulser utlades.

5. En fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller krav 2 videre omfattende trinnene av å tilveiebringe en elektrode i det nevnte ringformete senter innenfor borekronas utvendige kant så som høyspenningselektroden av et elektrodepar.

6. En fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav videre omfattende trinnet av å sirkulere en hvilken som helst normal type boreslam i borehullet.

7. En fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav der en jordingselektrode av det eller de nevnte elektrodepar er borekrona og/eller kutterelementene til borekrona.

8. En fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av kravene 3-6 der gjennomstrømning av det eller de nevnte liten-diameter borehull med en høyresistivitets væske finner sted etter at det eller de nevnte liten-diameter hull har nådd full, intendert dybde og før eller senest når elektrisk puls eller pulser blir iverksatt.

9. En fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav inkluderende trinnet av å stenge av det eller de nevnte liten-diameter borehull ved en lukkemekanisme.

10. En fremgangsmåte i henhold til krav 9 omfattende trinnet av å tilveiebringe lukkemekanismen som en annulær pakning.

11. En fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav omfattende trinnene av å: tilveiebringe en full klokkeform borkronekropp eller kropper eller en segmentert klokkeform borkronekropp eller kropper.

12. En fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav omfattende trinnet av å tilveiebringe den ringformete utgravingsoverflate ved en boremetode så som ved rotasjons PDC teknikk eller diamantborkrone eller en hvilken som helst annen metode med en utgravingsflate som kan være av en hvilken som helst fasong, størrelse eller form og utgjøre kun en sektor eller sektorer av ringtverrsnitt som den graver ut.

13. En fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav omfattende trinnet av å bruke en senterelektrode for hver ringformete utgravingsenhet så som en senterhøyspenningselektrode.

14. En fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav videre omfattende trinnene av å: * -tilveiebringe en bevegelig del av borkronekroppen lokalisert i rotasjonssenter av borkronekroppen i en hvilken som helst avstand større eller lik null avstand opp fra ringskjærflaten med frihet og evne til å bevege seg fram langs borkronekroppens rotasjonsakse i retning av den ringformede boreoverflaten og tilbake idet den bevegelige del har et ringformet tverrsnitt definert ved en ytre diameter i det vesentlige lik den ringformede boreoverflatens indre diameter og en innvendig diameter i det vesentlige lik den utvendige diameteren til den nevnte lille hull med liten utvendig diameter, og videre posisjonert i et hulrom i borkronekroppen med forsiden flush med øverste del av klokkeformens indre rom når den er i sin øvre posisjon og når klokkeform er relevant, og i en likedan posisjon i øvre del av borkronekroppen når klokkeformen ikke er relevant, og med sin forside flush med ringskjærflaten når den er i sin nedre posisjon slik at den i denne posisjon sammen med ringskjærflaten utgjør en fullprofil borkrone så som en fulldiameter PDC borkrone når klokkeformen er relevant og en full sektor borkrone når den ikke er relevant, kun kompromisset ved senterelektroden eller senterelektrode/utgravingsredskap-kombinasjonen som forblir funksjonsdyktig i borkronens rotasjonssenter, nevnte bevegelige del videre karakterisert ved et arrangement av kutterelementer så som PDC-kutterne på sin undre ringoverflate, dermed en indre PDC ekskavator, og et arrangement for energiforsyning til å bevege seg så som et hydraulisk system bakom med stempel eller stempler som skaffer bevegelse forover og bakover i forhold til borkronekroppen, nevnte boremetode karakterisert ved sin evne til å tilpasse seg til den skiftende borbarhet som alltid erfares i ved boring i varierende geologiske formasjoner så som til å bore som en full-tverrsnitts PDC bit i mykere formasjoner, og med ringformet bryting i hardere formasjoner assistert av elektrisk utladning under den ringformede overflaten for bryting av kjernevolum og oppsprekking foran ringskjærflaten, med anledning til å skru dette av og på mellom forskjellige bruksmodi mens boring pågår.

15. Et bunnhullssystem, BHA, bestående av en borkrone og støttesystemer for borkrona så som borkronas energiforsyning og kontrollsystem, der nevnte borkronekropp er av en full eller segmentert klokkeform-type, en enkel klokke eller en dobbel eller multippel klokke-inni-klokkeformtype med åpninger for å slippe utborete partikler ut, inkluderende en eller flere full eller segmenterte ringformede utgravningsoverflater eller overflater foran klokkemunningen eller munningene slik som en overflate frembrakt ved rotasjonsteknikk, perkusjon eller knusing, hydraulisk spyling og en eller flere elektrisk pulsenergi elektrodepar installert på eller ved den ringformede boreoverflate eller de ringformede boreoverflatene, mellom klokkesegmenter og/eller innenfor den innvendige konturen eller konturene av den ringformede boreoverflate eller de ringformede boreoverflatene, og forsynt med tilstrekkelig pulsenergi til å bryte ned kjernevolumet eller volumene av bergmatrix som reiser seg innenfor den klokkeformede eller de klokkeformede borekronene og sprekke opp bergmatrix under den ringformede flaten eller de ringformede flatene.

16. Et bunnhullssystem i henhold til krav 15, der den innvendige dybden til den klokkeformede borekrona kan anta en hvilken som helst verdi fra null til et flertall diametere til borekrona.

17. Et bunnhullssystem i henhold til krav 15, der utgravningsoverflaten eller utgravningsoverflatene foran klokkemunningen eller munningene er en PDC naturlig diamant utgraver.

18. Et bunnhullssystem i henhold til krav 15 der en del av det klokkeformede legemet har blitt fjernet slik at utgravningsoverflaten antar en form av et segment eller segmenter av den klokkeformede munning med sitt roterende senter lokalisert en aksial avstand bak utgravningsoverflaten, og grave ut en enkelt eller flere hull med ringformede tverrsnitt ved bruk av PDC-kuttere, naturlig diamantkuttere, utgraving ved perkusjon eller knusing, ved hydralisk spyling eller en hvilken som helst annen type utgravning, og en eller flere elektrisk pulsenergi elektrodepar installert på det ringformede segment eller segmenter av boreoverflaten eller boreoverflatene og/eller innenfor den innvendige konturen eller konturene av den ringformede boreoverflate eller de ringformede boreoverflatene og forsynt med tilstrekkelig pulsenergi til å bryte ned kjernevolumet eller volumene av bergmatrix som reiser seg innenfor konturen eller konturene og sprekke opp bergmatrix under hullet eller hullene med det ringformede tverrsnitt.

19. Et bunnhullssystem i henhold til krav 18 der det roterende senter er lokalisert en aksial avstand bak utgravningsoverflaten tilsvarende til en hvilken som helst verdi fra null til en avstand på flere diametere.

20. Et bunnhullssystem i henhold til krav 15-19 der den ene elektroden av elektrodeparet eller -parene er et brytingselement eller brytingselementene på borkronekroppen eller hele borkronekroppen inkludert de nevnte brytingselementene.

21. Et bunnhullssystem i henhold til krav 15-19 der borkronekroppen har kun en ringformet boreoverflate som er konsentrisk i forhold til borehullet og kun en elektrode posisjonert i senter av borkrone og borehull.

22. Et bunnhullssystem i henhold til krav 15-17 der en eller flere elektrodepar med elektrisk pulsenergi er bevegelige langs rotasjonsaksen for borkronekroppen mellom endestopp ved en mekanisme så som en mekanisk fjær i et lederør, der det fremste endestopp er definert opp til lengden av en hulldiameter foran den ringformede boreoverflaten og dens bakre endestopp definert flush med toppen av det indre rom i den klokkeformede borekrona når det er aktuelt eller der den eller de nevnte utriggerarm eller armene møter borkronekroppens senterseksjon når det er relevant idet den utgjør et elektrodepar med borkronekroppen som den andre elektrode.

23. Et bunnhullsystem i henhold til krav 21 der elektroden anordnet i borekronas rotasjonssenter, den nevnte senterelektroden, er i form av ekskavatoren i et separat hull-skapende redskap eller arrangert i kombinasjon med nevnte ekskavator så som en perkusjonshammer, og dets støttesystem som kan omfatte komponentsystem så som energiforsyning inkludert energikilde, kontrollsystem, styresystem, og videre ved at sentersystemet er bevegelig mellom endestopp langs rotasjonsaksen for borkronekroppen ved en mekanisme så som en hydraulisk stempelkraft mekanisme, med fremre endestopp definert opp til en hulldiameter-lengde forbi den ringformede boreoverflaten og bakre endestopp definert flush med toppen av den innvendige klokkeformede borekrona når det er aktuelt eller der den eller de nevnte utriggerarmene møter rotasjonssenteret for et boss til borkronekroppen når det er aktuelt, og inkluderende et elektrodepar med selve borkronekroppen som den annen elektrode og er i stand til å lage et hull med en liten diameter mellom 015-30 mm i kjernevolumet av bergmatrix innenfor den ringformede utgravningsoverflaten med en dybde som gitt ved endestopp, elektrodeparene er konfigurert for å tilveiebringe pulsenergier tilstrekkelig til å bryte ned kjernevolumet av bergmatrix og sprekke opp bergmatrix under den ringformede utgravningsoverflaten

24. Et bunnhullssystem i henhold til krav 23 som inkorporerer et kontroll- og styresystem som forsyner et borehullsirkulerende fluid, inn i senterhullet mens det blir laget og ut fra det nevnte hull medbringende utborete partikler for deretter å absorberes i det generelle borehullsirkulerende fluid i borehullet, kontrollsystemet styrer tilførsel av elektrisk puls eller elektriske pulser, under boring, ved intervaller under boring, etter at hullet har blitt laget så vel som også å styre pulsenerginivå og dybdenivå til senterhullet der pulsen eller pulstogene skal anvendes.

25. Et bunnhullssystem i henhold til krav 23 som inkorporerer et væskereservoar og væsketransportsystem så som rør, ventiler, manifolder, styring og kontrollsystemer for at sentersystemet skal ha en separat høyresistiv elektrisk isolerende væske som skal på plass i det nevnte senterhullet med liten diameter senterhullet.

26. Et bunnhullsystem i henhold til krav 25 som inkorporerer et styringssystem som besørger forsyning av borehullssirkulerende fluid til senterhullet med liten diameter når dette lages og løfter utborete partikler for avkuttene til senterhullet ut av borehullet for forening med den generelle borehullssirkulasjonen, og deretter stenge av den borehullssirkulerende fluidforsyning til senterhullet og åpne opp forsyningen av en separat høyresistiv fluidtype ved hvilken senterhullet spyles, styresystemet styrer videre at elektriske pulser opptrer under spyling og pulsenerginivået eller nivåene, pulstimingen og dybdenivåene inntil senterhullet der pulsen eller pulstogene skal anvendes.

27. Et bunnhullssystem i henhold til krav 22 som inkorporerer i sentersystemeten annulær lukkemekanisme og et styresystem for operasjon av denne, så som en annulær pakning for et ringrom til senterhullet med lite hull for stengning ved eller nær sin åpning så som etter at hullet er ferdigstilt og fylt med den høyresistive fluid, nevnte styresystem tilveiebringer videre at elektriske pulser frembringes når pakningen har blitt satt og at pulsenerginivået eller nivåene blir anvendt, så vel som at pulstidspunkt og dybdenivåer til senterhullet hvor pulsen eller pulstogene skal anvendes blir styrt av styresystemet.

28. Et bunnhullssystem i henhold til et hvilket som helst av kravene 22-27 der nevnte senterelektrode er høyspenningselektroden.

29. Et bunnhullssystem i henhold til kravene 15-18 der den ringformede boreoverflaten ved nedre ende av borekronekroppen er forsynt med en leppeformet utvidelse innover til en mindre indre diameter enn indre diameter lengre oppe på kroppen, idet nevnte mindre diameter har utstrekning oppover kun et kort stykke slik at berøring mellom borekronekropp og kjernevolum av matrix idet ringmatrix blir utgravet er definert å inntreffe ved den innvendige periferi av den sylindriske overflate med liten diameter.

30. Et bunnhullssystem i henhold til krav 29 der nevnte leppekonstruksjon er oppdelt langs sin periferi i alternerende leppeløse segment og segment med intakt leppe så at berøringsflate mellom borekronekropp og kjernevolum er definert som overflatearealet på den del av de intakte segment som vender mot kjernevolumet

31. Et bunnhullssystem i henhold til krav 30 der nevnte intakte segmenter hver for seg er reduserte i sideveis utstrekning til de har mer eller mindre en kileform hvorved berøring med kjernevolumet blir i form av et punkt eller en kort linje, dette med formål å konsentrere og ha bedre kontroll på strømbanene som følger av den elektriske puls.

32. Et bunnhullssystem i henhold til krav 22 eller krav 23 som inkorporerer en sekundær skjærflate med ringform eller ringsektorform, sekundærringflaten, definert ved en ytre diameter lik ringskjærflatens indrediameter eller nær dette og en indre diameter lik sentersystemets ytre diameter eller nær dette og lokalisert koaksialt med borekronekroppen øverst i det indre rom av borekronekroppen der kjernevolumet reiser seg når boring pågår idet SR er utrustet med brytingselement for roterende bryting, perkusjon, hydraulisk spyling eller hvilken som helst annen avvirkningsmekanisme.

33. Et bunnhullssystem i henhold til krav 32 der sekundærringflaten utgjør nedre ende av en separat kropp så som men ikke begrenset til en sylindrisk annulær kropp eller en kropp som et segment av en slik annulær sylinder, som er installert i øvre ende av en klokkeform borekronekropp eller nevnte borekronekropp med utriggerarm eller annen tilsvarende borekronekropp og rundt nevnte sentersystem som har en glidende pasning overfor det indre hull i den annulære sylinder, videre karakterisert ved at nevnte annulære sylinder har frihet og er utstyrt med hjelpemidler slik at den kan bevege seg aksielt ned i det nevnte indre rom i retning ringskjærflaten nederst og opp hvor i sin øverste posisjon den er flush med den øverste utstrekning inni klokkeformen når det er aktuelt og den sentrale del av borekronekroppen når utrigger-konseptet er aktuelt og videre karakterisert ved ved at den er utrustet med hydrauliske stempel som befordrer bevegelse ned og opp, og som låser den i posisjon når det er aktuelt.

34. Et bunnhullssystem i henhold til krav 33 der endestopp nedover for den nevnte sekundærringflaten er slik at ytre periferi for sekundærringflaten er flush med og har et minimum av klaring i forhold til indre periferi for ringskjærflaten idet nevnte ringskjærflate og sekundærringoverflaten har kurvatur og kontur som når de er i denne posisjon endrer utseende og funksjon slik at den fremstår som nær en ordinær state-of-the-art fullprofil borekrone av den aktuelle type, eksempelvis en PDC bit og videre karakterisert ved at sentersystemet fortsatt fungerer og kan bevege seg, lage hull og iverksette elektriske pulser ved det nevnte SA liten-diameter perkusjonsbor med pulsavgang på nivåer foran borefronten.

Drawings

Priority

No priority

Patent classes

IPC classes

E21B 7/15

E21B 10/00

E21B 4/04

E21B 10/60

E21B 7/08

CPC classes

E21B 7/15

E21B 10/00

Citations

US 7784563 B2 (B2)

WO 2014/100255 A1 (A1)

WO 2010/121346 A1 (A1)

US 2013/112482 A1 (A1)

RU 2471987 C1 (C1)

Applicants, owners and inventors

Owners

UNODRILL AS

Amalie Skrams vei 5

5036 BERGEN

NO (BERGEN Municipality, Vestland county)

Org. number: 912561666

Inventors

Arild Rødland

7240 HITRA

NO (HITRA Municipality, Trøndelag county)

Agent

ACAPO ONSAGERS AS

Edvard Griegs vei 1

5059 BERGEN

NO (BERGEN Municipality, Vestland county)

Org. number: 932214636

Reference: -

Status history

Payment history

Oppositions and appeals

No oppositions or appeals

Administrative limitation

No administrative limitation

Liens and licences

No liens or licenses registered

Gazette entries

No Gazette entries found

Only events from 2024.03.04 and onwards are shown.

Hybrid borkrone