DE69105910T2

DE69105910T2 - Steigrohrtrennwerkzeug.

Info

Publication number: DE69105910T2
Application number: DE69105910T
Authority: DE
Inventors: Werner Lau; Bruce Mcgarian; Manfred Steinkamp
Original assignee: Red Baron Oil Tools Rental Ltd
Current assignee: Red Baron Oil Tools Rental Ltd
Priority date: 1990-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2011-10-17
Also published as: GB2248792A; GB2248792B; NO914067L; NO914067D0; ATE115678T1; NO301992B1; GR3015402T3; DE69105910D1; EP0481767B1; DK0481767T3; EP0481767A1; ES2068521T3; GB9022424D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrleitungsschneidvorrichtung, und in der bevorzugten Ausführung schafft sie eine Schneidvorrichtung, die sich zum Einsatz in einem Öl- -oder Gasbohrloch oder dergleichen eignet.
Beim Bohren und Betreiben einer Öl- oder Gasbohrung ist es von Zeit zu Zeit erforderlich, in dem Bohrloch befindliche Rohrleitungen zu schneiden, so beispielsweise eines der Teile eines Rohrstranges, der sich in dem Bohrloch oder der Verrohrung des Bohrloches befindet. Die Rohrleitungsschneidvorrichtung der vorliegenden Erfindung eignet sich besonders zum Schneiden eines Rohrstranges, der sich in einem Bohrloch befindet, die Erfindung kann jedoch auch in Formen ausgeführt werden, die sich zum Schneiden anderer Rohrelemente eignen, seien sie nun Teil einer Öl- oder Gasbohrinstallation oder nicht.
Die internationale Patentanmeldung WO-A-8810393 offenbart eine Rohrleitungsschneidvorrichtung, die einen fluidgetriebenen Drehmotor mit einem Körper und einem Drehausgangselement umfaßt. Es ist eine Einrichtung zum Arretieren des Körpers an der zu schneidenden Rohrleitung vorhanden. Ein Drehschneider, der mit dem Drehausgangselement des Motors verbunden ist und sich damit dreht, enthält wenigstens ein schwenkbares Schneidelement, das sich normalerweise innerhalb der Vorrichtung in einem ersten radialen Abstand zu der Längsachse der Vorrichtung befindet, jedoch aus seiner normalen Stellung radial nach außen geschwenkt werden kann, so daß es mit der zu schneidenden Rohrleitung in Kontakt kommt. Die Einrichtung zum Arretieren des Körpers an der Rohrleitung enthält eine erste, auf Fluiddruck ansprechende Einrichtung, die den Körper an der zu schneidenden Rohrleitung arretiert, wenn der Druck des den Motor betreibenden Fluids einen ersten vorgegebenen Wert übersteigt. Die Vorrichtung enthält eine zweite, auf Fluiddruck ansprechende Einrichtung, die in Reaktion darauf, daß der Druck des den Motor betreibenden Fluids einen zweiten vorgegebenen Wert übersteigt, das oder jedes Schneidelement aus seiner normalen Stellung radial nach außen schwenkt, so daß es mit der zu schneidenden Rohrleitung in Kontakt kommt.
Bei der Vorrichtung von WO-A-8810393 werden die verschiedenen Teile dadurch gesteuert, daß der Fluß eines Arbeitsfluids, beispielsweise Druckluft, zu den Teilen mittels eines Verteilers gesteuert wird.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidflußweg für das Arbeitsfluid unterhalb der zweiten, auf Fluiddruck ansprechenden Einrichtung eine Verengung einschließt, wodurch eine Zunahme der Fluiddurchflußgeschwindigkeit zu einer Zunahme des Fluiddruckes sowohl an der ersten, auf Fluiddruck ansprechenden Einrichtung als auch der zweiten, auf Fluiddruck ansprechenden Einrichtung führt, dadurch, daß die Arretiereinrichtung, der Drehmotor, die zweite, auf Fluiddruck ansprechende Einrichtung und die Durchflußverengung in Reihe angeordnet sind, wodurch das Arbeitsfluid diese Elemente nacheinander passiert; und dadurch, daß der zweite vorgegebene Wert des Drucks des den Motor betreibenden Fluids sich von dem ersten vorgegebenen Wert des Drucks des den Motor betreibenden Fluids unterscheidet.
Bei diesem Aufbau werden die verschiedenen Funktionen der Vorrichtung dadurch gesteuert, daß die Durchflußgeschwindigkeit des Fluids durch die Vorrichtung verändert wird, und der Verteiler der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ist nicht mehr erforderlich.
Die bevorzugte Ausführung der Erfindung enthält des weiteren einen Schab- oder Fräskopf, der mit dem Drehausgangselement des Drehmotors verbunden ist, und der durch den Drehmotor gedreht werden kann, um die Innenfläche der Rohrleitung zu reinigen, in der sich die Vorrichtung befindet. In diesem Fall wird der Motor durch Fluid mit einem Druck betrieben, der niedriger ist als der zweite vorgegebene Druck, so daß Drehung des Motors Drehung des Schab- oder Fräskopfes verursacht, jedoch nicht dazu führt, daß die Schneidelemente radial nach außen in Kontakt mit der Rohrleitung bewegt werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung kann der Motor bei einem Druck betrieben werden, der niedriger ist als der erste vorgegebene Druck, so daß das Schab-/Fräswerkzeug gedreht werden kann, wenn sich die Vorrichtung durch die Rohrleitung bewegt. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, den Körper des Motors gegen Drehung zu sichern, und dies läßt sich einfach dadurch bewirken, daß der Motorkörper mit einem geeigneten Rohrleitungsstrang verbunden wird, der dazu dient, die Vorrichtung durch die zu reinigende Rohrleitung zu bewegen und dem Motor Antriebsfluid zuzuführen.
Die Erfindung wird besser anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung derselben verständlich, die lediglich als Beispiel dient, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die schematisch eine bevorzugte Ausführung der Erfindung darstellen, wobei:
Fig.1 ein Halbschnitt ist, der eine Ausführung der Erfindung darstellt, die sich in einem Rohrleitungsabschnitt befindet; und
Fig.2 im Detail einen Abschnitt der Ausführung in Fig. 1 darstellt.
In den Zeichnungen ist eine Rohrleitungsschneidvorrichtung 1 dargestellt, die sich in einem Rohrleitungsabschnitt 2 befindet, so beispielsweise in einem Rohrleitungsstrang, der sich wiederum in einem Bohrloch befindet. Die Vorrichtung 1 umfaßt eine Vielzahl von miteinander verbundenen Unterteilen (subs) und ist an ihrem oberen Ende mit einem Rohrleitungsstrang 3 verbunden, mittels dessen die Vorrichtung durch die Rohrleitung 2 bewegt werden kann. Die Mittelbohrung 4 des Rohrleitungsstranges dient dazu, ein Antriebsfluid, beispielsweise einen Schlamm, zu der Vorrichtung 1 zu befördern.
Die Vorrichtung 1 umfaßt einen Drehmotor 5, der in Funktion durch den Strom von Antriebsfluid durch selbigen angetrieben wird. Der Körper des Motors 5 ist mit einem oberen Unterteil 6 verbunden, an dem eine Vielzahl von Stößeln 7 angebracht sind. Die Stößel 7 werden normalerweise durch geeignete Federn (nicht dargestellt) radial nach innen gedrückt, so daß das radiale äußere Ende der Stößel mit der Oberfläche des Unterteils 6 bündig ist. Die radialen inneren Enden der Stößel 7 sind über radiale Bohrungen 8 dem Fluiddruck in dem Unterteil 6 ausgesetzt, so daß, wenn der Fluiddruck einen ersten vorgegebenen Wert übersteigt, die Stößel 7 nach außen bewegt werden und mit der Rohrleitung 2 in Kontakt kommen. Die radialen, äußeren Enden der Stößel können mit geeigneten Zähnen oder Zacken versehen sein und können gehärtet sein. Wenn die Stößel 7 radial nach außen und mit der Rohrleitung 2 in Kontakt gedrückt werden, sind das obere Unterteil 6 und der Körper des Motors 5 gegen Bewegung in bezug auf die Rohrleitung 2 arretiert.
Der Motor 5 enthält ein Drehausgangselement 9, das mit einem Drehschneider 10 verbunden ist. Der Drehschneider 10 ist ausführlicher in Fig. 2 dargestellt und umfaßt ein Paar Schneidelemente 11, 12, die schwenkbar an einem Zapfen 13 angebracht sind, der an dem Körper 14 des Drehschneiders befestigt ist.
Das äußerste radiale Ende jedes Schneidelementes 11 und 12 ist auf geeignete Weise geschützt, z.B. durch Einsätze oder zerkleinerte Teilchen aus geeignetem Härtmaterial, z.B. Wolframcarbid oder kubischem Bornitrid. In der Normalstellung der Schneidelemente (auf der linken Seite von Fig. 2 dargestellt) sind die Schneidelemente so angeordnet, daß sich das äußerste radiale Ende jedes Schneidelementes in dem Körper 14 des Drehschneiders befindet. Jedes Schneidelement kann jedoch so geschwenkt werden, daß die Schneidkante desselben radial nach außen bewegt wird und mit der Innenfläche 15 der Rohrleitung in Kontakt kommt, in der sich die Vorrichtung befindet. Die äußerste radiale Außenstellung des Schneidelementes 12 ist auf der rechten Seite in Fig. 2 dargestellt, und in dieser Stellung schneidet der äußerste Punkt des Schneidelementes durch die Wand der Rohrleitung 2 hindurch.
Um die Schneidelemente 11, 12 zwischen den oben beschriebenen äußersten Stellungen zu bewegen, ist eine auf Fluiddruck ansprechende Vorrichtung in Form eines Kolbens 16 vorhanden, der sich in einem Zylinder 17 bewegt. Dichtungen 18, 19 sind zwischen dem Kolben 16 und dem Zylinder 17 vorhanden, und der Kolben wird normalerweise durch eine Feder 20 in die in der rechten Hälfte von Fig. 2 gezeigte Stellung gedrückt. Weitergehende Aufwärtsbewegung des Kolbens 16 wird durch eine Federklammer 21 verhindert, die sich in einer Nut in der Zylinderwand befindet.
In Funktion wird Antriebsfluid, das aus dem Motor 5 austritt, über die Mittelbohrung der Vorrichtung zu der Kammer 22 geleitet, die in dem Zylinder 17 oberhalb des Kolbens 16 vorhanden ist. Dieser Fluiddruck wirkt nach unten auf den Kolben 16. Fluid kann die Kammer 22 über Durchlasse 23 verlassen und dann durch einen ringförmigen Durchlaß 24, der zwischen dem Zylinder 17 und dem Körper 14 ausgebildet ist, zu Durchlassen 25 fließen, die sich unterhalb der Höhe der Schneidelemente 11, 12 befinden. Die Durchlasse 23, 25 bilden eine Verengung für den Fluidfluß, so daß der Druck in der Kammer 22 steigt, wenn die Durchflußgeschwindigkeit des Arbeitsfluids zunimmt. Dichtungen 26, 27 befinden sich zwischen dem Zylinder 17 und dem Körper 14 des Drehschneiders.
Der Drehschneider 10 ist über ein Unterteil 28 mit einem Schab- oder Fräswerkzeug 29 verbunden, das einen Außendurchmesser 30 hat, der im wesentlichen dem Innendurchmesser der Rohrleitung 2 entspricht.
In Funktion wird die Vorrichtung 1 mittels eines geeigneten Rohrleitungsstranges durch die Rohrleitung 2 geführt. Wenn die Innenfläche 15 der Rohrleitung gereinigt werden soll, wird ein geeignetes Arbeitsfluid, beispielsweise ein Schlamm, durch den Strang gepumpt, mit dem die Vorrichtung 1 verbunden ist, so daß es mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch den Motor 5 fließt. Diese vorgegebene Geschwindigkeit reicht aus, um den Motor zu betreiben und so den Drehschneider 10 und damit das Schab-/Fräswerkzeug 30 zu drehen und die Innenfläche der Rohrleitung zu reinigen.
Wenn die Rohrleitung 2 geschnitten werden soll, wird die Vorrichtung an einer geeigneten Stelle angebracht, und die Durchflußgeschwindigkeit des Arbeitsfluids wird erhöht. Durch die erhöhte Durchflußgeschwindigkeit arbeitet der Motor mit einer höheren Geschwindigkeit, und aufgrund der Flußverengung, die durch den Motor selbst und die Durchlasse 23, 25 erzeugt wird, steigt der Fluiddruck in der Vorrichtung sowohl oberhalb als auch unterhalb des Motors. Der gestiegene Fluiddruck oberhalb des Motors wird über die Durchlasse 8 zu den Stößeln 7 geleitet, wodurch sich die Stößel radial nach außen bewegen und an der Rohrleitung anklemmen und so den Motorkörper in bezug auf die Rohrleitung arretieren. Der Fluiddruck unterhalb des Motors 5 wirkt in der Kammer 22 und drückt den Kolben 16 nach unten, wodurch die Schneidelemente 11, 12 radial nach außen bewegt werden und mit der Innenwand der Rohrleitung in Kontakt kommen. Da sich der gesamte Drehschneider dreht, schneiden die Schneidelemente die Rohrleitung und werden durch den Kolben 16 mit der Rohrleitung in Kontakt gehalten, wenn der Schneidvorgang vorgenommen wird. Wenn der Schnitt ausgeführt ist, befindet sich der Kolben 16 in der äußersten unteren Stellung, die auf der linken Seite in Fig. 2 dargestellt ist. Der Fluß des Betriebsfluids kann dann unterbrochen werden, wodurch der Kolben 16 in seine oberste Stellung zurückkehrt und die Schneidelemente 11, 12 wieder ihre radiale Innenstellung einnehmen können. Die Stößel 7 kehren ebenfalls unter der Wirkung der zugehörigen Federn in ihre eingezogene Stellung zurück. Die Vorrichtung kann dann an eine neue Stelle für einen weiteren Schneidvorgang bewegt werden oder kann in der oben beschriebenen Reinigungsbetriebsart eingesetzt werden.
Es ist ersichtlich, daß die oben beschriebene Vorrichtung entweder einen Rohrreinigungsvorgang oder einen Rohrschneidvorgang bzw. eine Kombination dieser vorgänge ausführen kann. Die Vorrichtung ist relativ einfach aufgebaut und macht keine Entfernung aus der Rohrleitung zur Neueinstellung nach jedem Schnitt erforderlich.
Bei einer anderen Ausführung kann der Zylinder 17 eine Einheit mit dem Kolben l4 und den Kammern 22 und Durchlassen 23, 25 bilden, die entsprechend gebohrt sind. Stopfen würden eingepaßt, um das obere Ende des Durchlasses 24 abzudichten, der über die Länge des Körpers verläuft und die Durchlasse 23 und 25 verbindet.

Claims

1. Rohrleitungsschneidvorrichtung (1), die einen fluidgetriebenen Drehmotor (5) mit einem Körper und einem Drehausgangselement (9) umfaßt; eine Einrichtung (7) zum Arretieren des Körpers an der zu schneidenden Rohrleitung (2); einen Drehschneider (10), der mit dem Drehausgangselement des Motors verbunden ist und sich damit dreht, wobei der Drehschneider wenigstens ein schwenkbares Schneidelement (11) aufweist, das sich normalerweise innerhalb der Vorrichtung in einem ersten radialen Abstand zu der Längsachse der Vorrichtung befindet und aus seiner normalen Stellung radial nach außen geschwenkt werden kann, so daß es mit der zu schneidenden Rohrleitung in Kontakt kommt; wobei die Einrichtung (7) zum Arretieren des Körpers an der Rohrleitung eine erste auf Fluiddruck ansprechende Einrichtung ist, die den Körper an der zu schneidenden Rohrleitung arretiert, wenn der Druck des den Motor betreibenden Fluids einen ersten vorgegebenen Wert übersteigt; und wobei die Vorrichtung des weiteren eine zweite auf Fiuiddruck ansprechende Einrichtung (16) umfaßt die in Reaktion darauf, daß der Druck des den Motor betreibenden Fluids einen zweiten vorgegebenen Wert übersteigt, das oder jedes Schneidelement aus seiner normalen Stellung radial nach außen schwenkt, so daß es init der zu schneidenden Rohrleitung in Kontakt kommt; dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidflußweg für das den Motor betreibende Fluid eine Verengung (23, 25) unterhalb der zweiten auf Fluiddruck ansprechenden Einrichtung einschließt, wodurch eine Zunahme der Fluiddurchflußgeschwindigkeit zu einer Zunahme des Fluiddrucks sowohl an der ersten auf Fluiddruck ansprechenden Einrichtung als auch an der zweiten auf Fluiddruck ansprechenden Einrichtung führt; dadurch, daß die Arretiereinrichtung (7), der Drehmotor (5), die zweite auf Fluiddruck ansprechende Einrichtung (16) und die Durchflußverengung (23, 25) in Reihe angeordnet sind, wodurch das Antriebsfluid alle diese Elemente nacheinander passiert; und dadurch, daß der zweite vorgegebene Wert des Drucks des den Motor betreibenden Fluids sich von dem ersten vorgegebenen Wert des Drucks des den Motor betreibenden Fluids unterscheidet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Drehschneider einen Schneidkörper (14) aufweist und das oder jedes Schneidelement schwenkbar an einem Zapfen (13) angebracht ist, der an dem Schneidkörper befestigt ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste auf Fluiddruck ansprechende Einrichtung eine Vielzahl von radial zu betätigenden, federgespannten Stößeln umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite auf Fluiddruck ansprechende Einrichtung einen federgespannten Kolben umfaßt.

Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Kolben in Längsrichtung betätigt werden kann und in Reaktion darauf, daß der Druck des den Motor betreibenden Fluids den weiten vorgegebenen Wert übersteigt, das oder jedes Schneidelement aus seiner normalen Stellung radial nach außen schwenkt, so daß es mit der zu schneidenden Rohrleitung in Kontakt kommt.

Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die des weiteren einen Schab- oder Fräskopf (29) umfaßt, der mit dem Drehausgangselement des Drehmotors verbunden ist und durch den Drehmotor gedreht werden kann, um die Innenfläche der Rohrleitung zu reinigen, in der sich die Vorrichtung befindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die des weiteren eine Einrichtung zum Betreiben des Motors bei einem Fluiddruck umfaßt, der niedriger ist als der zweite vorgegebene Druck, um Drehung des Schab- oder Fräskopfes zu bewirken, so daß Drehung des Motors bei diesem Betriebsdruck nicht dazu führt, daß das oder jedes Schneidelement radial nach außen in Kontakt mit der Rohrleitung bewegt wird.

Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, die des weiteren eine Einrichtung zum Betreiben des Motors bei einem Fluiddruck umfaßt, der niedriger ist als der erste vorgebene Druck, um den Schab-/Fräskopf zu drehen, wenn die Vorrichtung durch die Rohrleitung bewegt wird.