DE69735830T2 - Verfahren zur Herstellung eines Fensters in einem Rohr und Vorrichtung zum Gebrauch in diesem Verfahren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Fensters in einem Rohr und Vorrichtung zum Gebrauch in diesem Verfahren Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fensters in einem Rohrabschnitt und eine Vorrichtung zur Verwendung bei dem Verfahren.
  • Herkömmlicherweise wird, wenn gewünscht wird, ein Fenster in einem Rohrabschnitt, zum Beispiel einer Länge Futerrohr, herzustellen, ein Ablenkkeil den Rohrabschnitt hinab abgesenkt und in Position gesetzt. Danach wird ein Fräser an einem Arbeitsstrang den Rohrabschnitt hinab abgesenkt und gedreht. Der Ablenkkeil hat eine lange verjüngte Rundhöhlung, so daß ein Teil des Gewichts des Arbeitsstrangs den Fräser gegen den Rohrabschnitt vorspannt, so daß er in den Rohrabschnitt schneidet und das gewünschte Fenster herstellt.
  • Während Ablenkkeile in langen geraden Rohrabschnitten gut arbeiten, haben sie zwei Probleme. Erstens können standardmäßige Ablenkkeile nicht verwendet werden, wenn der Rohrabschnitt um einen engen Radius herumgeht. Zweitens ist es normalerweise notwendig, die verjüngte Oberfläche des Ablenkkeils mit einer Opferlage aus einem Material, zum Beispiel Messing, zu versehen, die durch den Fräser abgetragen wird und die jedes Mal, wenn der Ablenkkeil verwendet wird, ersetzt werden muß.
  • Eine Lösung zum Herstellen eines Fensters in einem Rohrabschnitt, der um einen engen Radius herumgeht, ist es, den Fräser in der gewünschten Position anzuordnen und ihn zu drehen, bis der Fräser schließlich durch den Rohrabschnitt schneidet. Dies beruht darauf, daß durch den Arbeitsstrang ein ausreichender Druck in Radialrichtung bereitgestellt wird, und kann ein langer und langweiliger Vorgang sein.
  • Man neigt dazu, Fräser nach der Geschwindigkeit, mit der sie schneiden, zu beurteilen. Es ist nicht unüblich, daß beim Schneiden eines Fensters die Leistung der meisten Fräser plötzlich abfällt und sich später wiederherstellt. Dies ist auf verschiedene Gründe, einschließlich der „Kernbildung", zurückgeführt worden. Kernbildung tritt auf, wenn die Mitte des Fräsers über der Wand des Futerrohrs liegt und die relative Geschwindigkeit zwischen dem Fräser und der Wand minimal (theoretisch Null) ist.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Fräser zum Fräsen einer Öffnung in einem Rohrabschnitt bereitgestellt, wobei der Fräser einen Körper umfaßt, der ein mit einem Bohrstrang zu verbindendes oberes Ende, ein mit Fräs- und/oder Schneidmaterial versehendes unteres Ende, eine erste Fluiddurchflußbohrung, die sich allgemein in Axialrichtung des Körpers erstreckt, eine zweite Fluiddurchflußbohrung, die sich von der ersten Fluiddurchflußbohrung erstreckt und sich wesentlich auf der Rotationsachse desselben in dem Äußeren des Körpers öffnet, und eine Vielzahl von geneigten Fluiddurchflußbohrungen, die sich von der ersten Fluiddurchflußbohrung erstrecken und sich um die zweite Fluiddurchflußbohrung in dem Äußeren des Körpers öffnen, hat, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fluiddurchflußbohrung mit einer Lage von Fräs- und/oder Schneidmaterial ausgekleidet ist.
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun als Beispiel Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
  • 1A eine schematische Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, ist, die einen Fräser zeigt, der versucht, unter Verwendung eines Verfahrens des Standes der Technik ein Fenster in einer Länge Futerrohr zu schneiden,
  • 1B eine schematische Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, ist, die einen Fräser zeigt, der versucht, unter Verwendung des gleichen Verfahrens des Standes der Technik ein Fenster in einer anderen Länge Futerrohr zu schneiden,
  • 2A eine schematische Seitenansicht, im Querschnitt, ist, die eine erste Vorrichtung zur Verwendung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, verankert in einer Länge Futerrohr, zeigt,
  • 2B ein Schnitt an der Linie 2B-2B von 2A ist,
  • 3 eine Ansicht ähnlich 2A ist, die aber die Vorrichtung bei Anwendung zeigt,
  • 4 eine Seitenansicht, im Querschnitt, ist, die eine zweite Vorrichtung zur Verwendung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 5A eine perspektivische Ansicht einer Ablenkkeilbaugruppe zur Verwendung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
  • 5B ein Querschnitt, in einem vergrößerten Maßstab, einer Verbindungsvorrichtung ist, die einen Teil der in 5A gezeigten Ablenkkeilbaugruppe bildet,
  • 5C ein Schnitt an der Linie 5C-5C von 5A ist,
  • 5D eine Seitenansicht eines Bestandteils der in 5A gezeigten Verbindungsvorrichtung ist,
  • 6A eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Fräsers nach der vorliegenden Erfindung ist,
  • 6B eine Unteransicht des in 6A gezeigten Fräsers ist,
  • 6C eine Ansicht ähnlich 6A, aber mit einem weggeschnittenen Teil, ist,
  • 6D eine Ansicht an der Linie 6D-6D von 6C ist,
  • 7A eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Fräsers nach der vorliegenden Erfindung, mit einem weggeschnittenen Teil, ist und
  • 7B eine Unteransicht des in 7A gezeigten Fräsers ist.
  • Unter Bezugnahme auf 1A der Zeichnungen wird eine Länge eines Futerrohrs C gezeigt. Ein Fräser M ist am Unterteil eines Bohrstrangs P angebracht und stößt an einem Punkt T an das Futerrohr C an.
  • Wenn der Bohrstrang P gedreht wird, wird der Fräser M an der Innenseite des Futerrohrs C reiben. Es wird jedoch zu erkennen sein, daß der Fräser M wegen der inhärenten Flexibilität des Bohrstrangs P nicht bedeutend gegen das Futerrohr C vorgespannt wird und das Herstellen eines Fensters innerhalb eines annehmbaren Zeitraums höchst unwahrscheinlich ist.
  • Unter Bezugnahme auf 1B der Zeichnungen wird nun eine Länge Futerrohr S gezeigt. Ein Fräser L ist an dem Unterteil des Bohrstrangs R angebracht und stößt an einem Punkt N in einem gekrümmten Abschnitt V des Futerrohrs S an das Futerrohr S an. Wenn der Bohrstrang R gedreht wird, wird der Fräser L an der Innenseite des Futerrohrs S reiben. Auf Grund der Krümmung des Futerrohrs S wird die durch den Fräser L auf das Futerrohr S ausgeübte Kraft größer sein als die des Fräsers M gegenüber dem Futerrohr C in 1A. Jedoch könnte das Herstellen eines Fensters noch eine sehr lange Zeit dauern.
  • Unter Bezugnahme auf 2A, 2B und 3 wird nun eine erste Vorrichtung zur Verwendung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die allgemein durch die Bezugszahl 10 identifiziert wird.
  • Die Vorrichtung 10 umfaßt einen hohlen zylindrischen Körper 9, der eine Bohrung 8 hat, die sich von einem offenen oberen Ende 7 bis zu einem offenen unteren Ende 6 durch denselben erstreckt.
  • Die Vorrichtung 10 ist in einer Länge Futerrohr 5 angeordnet und in derselben durch einen Anker festgehalten.
  • Der untere Abschnitt 3 der Vorrichtung 10 ist so geformt, daß das offene untere Ende 6, wie gezeigt, über dem gekrümmten Abschnitt 1 des Futerrohrs 5 liegt.
  • Bei Anwendung wird die Vorrichtung 10 zweckmäßigerweise an einem Arbeitsstrang oder an Schlangenrohr das Futerrohr 5 hinab abgesenkt, und der Anker 4 kann zweckmäßigerweise mechanisch betätigt werden.
  • Sobald die Vorrichtung 10 in Position ist, wird ein Fräser 11 an einem Bohrstrang 12 das Futerrohr 5 hinab abgesenkt. Der Fräser 11 tritt durch das offene obere Ende 7 in die Vorrichtung 10 ein, geht nach unten durch die Bohrung 8 hindurch und kommt zur Auflage auf dem gekrümmten Abschnitt des Futerrohrs 5. Wie in 3 gezeigt, wird der Fräser 11 zwischen der Seite 30 der Vorrichtung 10 und dem Futerrohr 5 festgehalten, und demzufolge spannt ein Teil des Gewichts des Bohrstrangs 12 den Fräser 11 gegen das Futerrohr 5 vor.
  • Wenn der Fräser 11 gedreht wird, schneidet er in das Futerrohr 5 und stellt, wie in 3 gezeigt, ein Fenster darin her. Der Fräser 11 ist mit einem länglichen Körper 13 versehen, der in Berührung mit der Seite 30 der Vorrichtung 10 bleibt, während wenigstens ein Anfangsabschnitt, vorzugsweise wenigstens ein Viertel, der Axiallänge des ersten Fensters hergestellt wird.
  • Es wird zu erkennen sein, daß sich der Fräser 11 gegen die Sektion 30 dreht, wenn das Fenster geschnitten wird. Falls gewünscht, kann die Sektion 30 mit einer Opferlagerschicht versehen sein, die ersetzt werden kann, nachdem die Vorrichtung 10 geborgen ist. Alternativ dazu kann die Sektion 30, falls gewünscht, dicker gemacht oder gehärtet sein.
  • Es sind verschiedene Modifikationen an der beschriebenen Vorrichtung vorstellbar, zum Beispiel könnte die Form der unteren Sektion 3 der Vorrichtung 10 (und also die Form des offenen unteren Endes 6) variiert werden, um das Herstellen des Fensters in der allgemeinen gewünschten Form zu erleichtern.
  • 4 zugewendet, wird nun eine zweite Vorrichtung zur Verwendung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Vorrichtung, die allgemein durch die Bezugszahl 15 identifiziert wird, hat einen hohlen zylindrischen Körper 16 mit einer Bohrung 19 durch denselben, die sich von einem offenen oberen Ende 17 bis zu einem offenen unteren Ende 18 erstreckt, das allgemein senkrecht zur Ebene des offenen oberen Endes 17 ist. Die Vorrichtung 15 hat eine abgeschrägte Seitenwand 21, die am Unterteil der Vorrichtung 15 endet.
  • In 4 wird die Vorrichtung 15 aufliegend auf der Rundhöhlung 24 des Ablenkkeils 20 gezeigt.
  • Bei Anwendung wird ein Fräser 25 an einem Bohrstrang 26 durch die Vorrichtung 15 abgesenkt und wird durch die abgeschrägte Seitenwand 21, die als Opferlager für die Rundhöhlung 24 des Ablenkkeils 20 dient, in Berührung mit der Wand des Futerrohrs 22 abgelenkt. Das Gewicht des Bohrstrangs 26, das auf den Fräser 25 nach unten einwirkt, spannt den Fräser 25 in einen Eingriff mit der Wand des Futerrohrs 22 vor, und eine anschließende Drehung des Fräsers 25 stellt das Fenster 27 her.
  • Bei diesem Beispiel stützt der Ablenkkeil 20 die Vorrichtung 15, die folglich aus vergleichsweise leichtem Material hergestellt sein kann. Jedoch ist es denkbar, daß auf den Ablenkkeil 20 verzichtet werden könnte, falls die Vorrichtung 15 ausreichend stark hergestellt wird.
  • Falls gewünscht, könnte die Vorrichtung 15 abnehmbar an dem Ablenkkeil 20 befestigt sein und könnte, falls gewünscht, vor Anwendung mit dem Ablenkkeil in ihre Position abgesenkt werden.
  • Es sollte ebenfalls zu erkennen sein, daß ein Anker ähnlich dem Anker 4 nicht bei allen Anwendungen, zum Beispiel, wenn die Vorrichtung an einem Ablenkkeil befestigt ist, wesentlich sein mag, während er sehr wünschenswert ist.
  • Falls ein Fenster unter Verwendung eines Ablenkkeils hergestellt wird, dann wird es schließlich notwendig, den Ablenkkeil und den Anker, an dem er befestigt ist, zu entfernen. Im äußersten Fall kann dies durch einfaches Ausbohren sowohl des Ablenkkeils als auch des Ankers bewirkt werden. Ablenkkeile sind jedoch verhältnismäßig teuer im Aufbau, und ein Bergen des Ablenkkeils ist wünschenswert.
  • Unter Bezugnahme auf 5A wird nun eine Ablenkkeilbaugruppe gezeigt, die allgemein durch die Bezugszahl 200 identifiziert wird.
  • Die Ablenkkeilbaugruppe 200 umfaßt einen Ablenkkeil 202, der eine Rundhöhlung 204 hat, einen Anker 208 und eine Verbindungsvorrichtung 206.
  • Der Ablenkkeil 202 und der Anker 208 sind von wesentlich herkömmlichem Aufbau, wobei der Anker 208 in US A 5 341 873, in Miteigentum mit der vorliegenden Erfindung, beschrieben wird.
  • Wie in 5B gezeigt, umfaßt die Verbindungsvorrichtung 206 ein oberes Element 222 und ein (unteres) Fangelement 216, die durch einen Abscherbolzen 210 verbunden sind, der dafür ausgelegt ist, bei etwa 43 200 kg (95 000 Pfund) zu versagen, und der sich durch ein Loch 212 in dem Hals 214 des Fangelements 216 und die Löcher 226 im unteren Abschnitt des oberen Elements 222 erstreckt.
  • Der Oberteil des oberen Elements 222 ist mit einer Aussparung 228 versehen, die eine Nase aufnimmt, die vom Unterteil des Ablenkkeils 202 nach unten vorsteht. Der Ablenkkeil 202 wird danach um die Nase an das obere Element 222 geschweißt.
  • Das untere Ende des Fangelements 216 ist mit einer Nase 218 versehen, die an den Anker 208 geschweißt wird.
  • Es wird zu bemerken sein, daß das Fangelement 216 mit einem Fluidentlastungskanal 211 versehen ist, der sich längs des Fangelements 216 erstreckt und sich in den Hohlraum 224 öffnet, der in dem oberen Element 222 geformt ist. Das obere Element 222 ist ebenfalls mit einem Fluidentlastungskanal 230 versehen, der mit dem Hohlraum 224 in Verbindung steht.
  • Bei Anwendung wird, wenn gewünscht wird, die Ablenkkeilbaugruppe 200 zu entfernen, ein Fangwerkzeug, das einen Haken hat, abgesenkt, bis es die Rundhöhlung 204 erreicht. Danach wird der Haken manipuliert, bis er in den rechteckigen Schlitz in der Rundhöhlung 204 eintritt. Danach wird das Fangwerkzeug angehoben. Dies bewirkt, daß der Abscherbolzen 210 versagt, und der Ablenkkeil 202 kann danach entfernt werden, wobei die Trennung des oberen Elements 222 von dem Fangelement 216 durch den Fluidentlastungskanal 230 erleichtert wird.
  • Sobald der Ablenkkeil 202 und das obere Element 222 geborgen worden sind, kann ein anderes Fangwerkzeug abgesenkt werden, um sich zum Bergen des Ankers 208 an das Fangelement 216 zu klemmen. Falls gewünscht, kann der fluidentlastungskanal 211 mit einem Mechanismus verbunden sein, um den Anker 208 freizugeben, obwohl der Anker 208 mit einer Vielfalt von mechanischen oder hydraulischen Freigabeeinrichtungen versehen sein könnte.
  • Sobald der Anker 208 freigegeben ist, kann er an die Oberfläche gehoben und geborgen werden.
  • (So, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Fangelement" ein beliebiges Element, das zum Entfernen des Ankers ergriffen werden kann, und ist nicht auf Elemente begrenzt, die Flansche und/oder Bünde haben, die besonders dafür geeignet sind, durch Greifer geborgen zu werden.)
  • Unter Bezugnahme auf 6A bis 6D wird nun ein Fräser nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, der allgemein durch die Bezugszahl 400 identifiziert wird. Der Fräser 400 umfaßt einen Körper 402, der ein oberes, mit Gewinde versehenes, Ende 404 und mehrere (wahlweise) Klingen 408 am unteren Ende 412 desselben hat. Die Vorderflächen der Klingen 408 und der Unterteil des Fräsers 400 sind mit Schneid- und/oder Schleifmaterial, zum Beispiel Fräseinsätzen mit oder ohne Spänezerkleinerer und/oder Wolframkarbidspänen, überzogen.
  • Eine erste Fluiddurchflußbohrung 406 (6C) erstreckt sich vom Oberteil des Körpers 402 aus und teilt sich in eine einzelne zweite Fluiddurchflußbohrung, die praktisch eine Verlängerung der ersten Fluiddurchflußbohrung 406 ist (aber einen kleineren Durchmesser als die erste Fluiddurchflußbohrung 406 hat), und eine Vielzahl von geneigten Durchflußbohrungen 416, die von der ersten Fluiddurchflußbohrung 406 nach unten und nach außen geneigt sind und einen kleineren Durchmesser sowohl als die erste Fluiddurchflußbohrung 406 als auch als die zweite Fluiddurchflußbohrung haben.
  • Die zweite Fluiddurchflußbohrung öffnet sich auf der Rotationsachse des Fräsers 400 und ist, ähnlich dem Unterteil des Fräsers 400, innen mit Schneid- und/oder Schleifmaterial versehen.
  • Bei Anwendung wird Bohrschlamm die erste Fluiddurchflußbohrung 406 hinabgepumpt, während der Fräser 400 gedreht wird. Es hat sich gezeigt, daß das Vorhandensein des Schneid- und/oder Schleifmaterials an der Innenseite der zweiten Fluiddurchflußbohrung eine bedeutende Steigerung des Bohrwirkungsgrades erzeugt. Es wird vermutet, daß durch Aufbringen von Schneid- und/oder Schleifmaterial auf die Innenseite der geneigten Fluiddurchflußbohrungen 416 eine weitere kleine Steigerung des Wirkungsgrades erreicht werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf 7A und 7B wird nun ein Fräser nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, der allgemein durch die Bezugszahl 420 identifiziert wird. Der Fräser 420 ähnelt allgemein dem Fräser 400 und umfaßt einen Körper 422, der ein oberes, mit Gewinde versehenes, Ende 424 hat. Der Fräser 420 hat jedoch keinerlei Klingen. Der Unterteil des Fräsers und der untere Teil der Seite desselben sind mit Schleifmaterial in der Form von Wolframkarbidspänen, die daran hartgelötet sind, überzogen.
  • Eine erste Fluiddurchflußbohrung 426 erstreckt sich vom Oberteil des Körpers 422 aus und teilt sich in eine einzelne zweite Fluiddurchflußbohrung 438, die praktisch eine Verlängerung der ersten Fluiddurchflußbohrung 426 ist (aber einen kleineren Durchmesser hat), und eine Vielzahl von geneigten Durchflußbohrungen 428, die einen kleineren Durchmesser sowohl als die erste Fluiddurchflußbohrung 426 als auch als die zweite Fluiddurchflußbohrung 438 haben.
  • Die zweite Fluiddurchflußbohrung 438 ist, wie gezeigt, innen mit Schleifmaterial versehen.

Claims (4)

  1. Fräser (400; 420) zum Fräsen einer Öffnung in einem Rohrabschnitt, wobei der Fräser einen Körper (402; 422) umfaßt, welcher besteht aus einem mit einem Bohrstrang zu verbindendes oberes Ende, einem mit Fräs- und/oder Schneidmaterial versehendes unteres Ende, einer ersten Fluiddurchflußbohrung (406; 426), die sich allgemein in Axialrichtung des Körpers erstreckt, einer zweiten Fluiddurchflußbohrung, die sich von der ersten Fluiddurchflußbohrung erstreckt und sich in dem Äußeren des Körpers (402; 422) im wesentlichen auf der Rotationsachse desselben öffnet, und einer Vielzahl von geneigten Fluiddurchflußbohrungen (416; 438), die sich von der ersten Fluiddurchflußbohrung (420; 422) erstrecken und sich um die zweite Fluiddurchflußbohrung in dem Äußeren des Körpers öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fluiddurchflußbohrung mit einer Schicht von Fräs- und/oder Schneidmaterial (414; 436) ausgekleidet ist.
  2. Fräser nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der geneigten Fluiddurchflußbohrungen (416; 438) ebenfalls mit einer Schicht von Fräs- und/oder Schneidmaterial versehen ist.
  3. Fräser nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Fluiddurchflußbohrung einen kleineren Durchmesser hat als die erste Fluiddurchflußbohrung (406; 426).
  4. Fräser nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die geneigten Fluiddurchflußbohrungen einen kleineren Durchmesser haben als die zweite Fluiddurchflußbohrung, zumindest vor dem Aufbringen der Auskleidung von Schneid- und/oder Schleifmaterial auf denselben.
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