DE69819113T2 - Device for cleaning a tubular borehole element - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von rohrförmigen Bohrelementen im Bohrloch und insbesondere ein im Bohrloch befindliches Reinigungswerkzeug, das einen Rotationsfräskopf mit Fluidausstoßdüsen zum Räumen von Ablagerungen aus der rohrförmigen Bohrung aufweist.The invention relates to a device for cleaning tubular Drilling elements in the borehole and in particular a cleaning tool located in the borehole, with a rotary milling head Fluid ejection nozzles for clear of deposits from the tubular Has bore.
Im Bohrloch befindliche sich drehende Ausstoßköpfe wurden verwendet, um Ablagerungen aus rohrförmigen Bohrlochelementen zu entfernen. Fluidausstoßköpfe, die durch Impulsmotoren angetrieben wurden, wie etwa versetzte Düsen und Turbinen, erzeugen gewöhnlich ein geringes Antriebsmoment. Dadurch neigen die Köpfe zum Blockieren durch Ablagerungsbruchstücke oder durch Ablagerungsbrücken. Wenn der Kopf blockiert, wird ferner kein Signal an die Oberfläche gegeben, dass sich der Kopf nicht mehr dreht. Außerdem besitzen Ausstoßköpfe die größte Effizienz, wenn das Räumen nicht axial sondern radial erfolgt, insbesondere beim Bohren durch Ablagerungsbrücken. Deswegen sind häufig in einem Bohrloch mehrere Vortriebsbewegungen erforderlich, um die Ablagerungen vollständig zu entfernen; zunächst wird ein Verdrängungsmotor (PDM) mit einem Fräskopf betrieben, um Brücken zu entfernen, woraufhin eine Vortrtebsbewegung mit einem in radialer Richtung ausstoßenden Werkzeug folgt, um Wandablagerungen zu entfernen.Rotating in the borehole Were ejection heads used to form deposits from tubular borehole elements remove. Fluid ejection heads that were driven by pulse motors, such as offset nozzles and Turbines, usually generate a low driving torque. As a result, the heads tend to Blocking by deposit fragments or by deposit bridges. If the head is blocked, no signal is given to the surface, that the head no longer turns In addition, ejection heads have the greatest efficiency, when clearing not axially but radially, especially when drilling through deposit bridges. therefore are common Several tunneling motions are required in a borehole in order to Deposits completely to remove; first becomes a displacement motor (PDM) with a milling head operated to bridges to remove, whereupon a preliminary movement with a radial Ejecting direction Tool follows to remove wall deposits.
Das US-Patent Nr. 4.705.107 vom 10. November 1987 zeigt ein Rotationsschneidwerkzeug, das durch einen Fluidturbinenmotor angetrieben wird, der Fluiddüsen aufweist, um das Entfernen von Ablagerungen aus der rohrförmigen Bohrung zu unterstützen. Ausgegebenes Fluid, das zum Antreiben des Turbinenmotors verwendet wird, wird jedoch für die Fluiddüsen verwendet und es ist eine flexible Verbindung zwischen den Bohrkopf und dem Fluidmotor vorgesehen, die im Wesentlichen das an den Bohrer übertragene Moment begrenzt. Ferner sind an dem unteren Ende des Bohrwerkzeugs keine Schneiden oder Bohrelemente vorgesehen, um in überbrückende Ablagerungen einzudringen.U.S. Patent No. 4,705,107 dated 10th November 1987 shows a rotary cutting tool that is used by a Fluid turbine engine is driven that has fluid nozzles to remove of deposits from the tubular Support bore. Output fluid that is used to drive the turbine engine will, but will for fluid nozzles used and there is a flexible connection between the drill head and the fluid motor, which is essentially the one transmitted to the drill Moment limited. Furthermore, at the lower end of the drilling tool No cutting or drilling elements are provided to cut into bridging deposits penetrate.
Es ist erwünscht, dass ein Fräskopf, der mit dem Motor starr verbunden ist, mit Fräselementen versehen ist, die von dem unteren Ende des Kopfes längs der Drehachse nach unten vorstehen, um in Ablagerungen einzudringen, die die rohrförmige Bohrung überbrücken.It is desirable that a milling head that is rigidly connected to the engine, is provided with milling elements that from the lower end of the head down along the axis of rotation protrude to penetrate deposits that bridge the tubular bore.
Es ist ferner erwünscht, dass Fluiddüsen in der Nähe des oberen Endes der Fräselemente an dem Fräskopf vorgesehen sind, um nach dem Fräsen das Räumen der Ablagerungen aus der rohrförmigen Bohrung mit nicht ausgegebenen Antriebsfluid, das für die Fluiddüsen zur Verfügung steht, zu unterstützen.It is also desirable that fluid nozzles in the Near the upper end of the milling elements on the milling head are provided to the after milling clear the deposits from the tubular bore with drive fluid not output, which is used for the fluid nozzles disposal stands to support.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein im Bohrloch befindliches Reinigungswerkzeug mit einem Rotationsfräskopf mit Fluidausstoßdüsen, die Antriebsfluid empfangen. Das Antriebsfluid wird von Ausstoßdüsen an einem kombinierten Fluidausstoß- und Fräskopf (Ausstoß-/Fräskopf) in der Nähe von Fräselementen, die von dem Kopf vorstehen, ausgestoßen und entfernt Ablagerungen außerhalb des Lochs, das von dem Fräskopf gebohrt wird. Die Fräselemente an dem Fräskopf erstrecken sich am unteren Ende des Fräskopfes quer zur Drehachse zum Bohren eines Lochs durch eine überbrückende Ablagerung der rohrförmigen Bohrung und Ströme ausgestoßenen Fluids, die von den Ausstoßdüsen über den Fräselementen ausgestoßen werden, sind sehr wirkungsvoll beim Entfernen von Ablagerungen, die nach der Fräsaktion verbleiben. Zusätzliche Fluidströme können in der Nähe des unteren Endes des Fräskopfes vorgesehen sein.The present invention relates to a cleaning tool in the borehole with a rotary milling head Fluid ejection nozzles that drive fluid receive. The drive fluid is delivered from ejection nozzles to a combined fluid ejection and milling head (ejection / milling head) nearby of milling elements, protruding from the head, expelled and removes debris outside of the hole made by the milling head is drilled. The milling elements on the milling head extend transversely to the axis of rotation at the lower end of the milling head for drilling a hole by bridging the tubular hole and currents expelled Fluids from the ejection nozzles over the milling elements pushed out are very effective in removing deposits, the after the milling action remain. additional fluid streams can nearby the lower end of the milling head be provided.
Ein Fluidmotor wird zum Drehen des Ausstoß-/Fräskopf verwendet und normalerweise wird ein Hauptanteil des Antriebsfluids zu dem Fluidmotor zum Drehen oder Antreiben des Fluidmotors geleitet. Das restliche Antriebsfluid strömt ungehindert zu den Ausstoßdüsen und wird bei einer verhältnismäßig großen Geschwindigkeit gegen den inneren Umfang des angrenzenden rohrförmigen Elements ausgestoßen. Das ausgegebene Fluid, das zu dem Fluidmotor zum Drehen des Ausstoß-/Fräskopfes umgeleitet wurde, vereinigt sich hinter dem Fluidmotor mit dem Abtriebsfluid und wird mit dem Antriebsfluid aus den Ausstoßdüsen ausgestoßen.A fluid motor is used to turn the Ejection / milling head used and usually a major portion of the drive fluid becomes that Fluid motor directed to rotate or drive the fluid motor. The remaining drive fluid flows unhindered to the ejection nozzles and will at a relatively high speed ejected against the inner periphery of the adjacent tubular member. The dispensed fluid that goes to the fluid motor to rotate the ejection / milling head was diverted, combines with the output fluid behind the fluid motor and is ejected from the ejection nozzles with the drive fluid.
Wenn der Ausstoß-/Fräskopf nicht blockiert ist oder nicht fräst, ist der Druckabfall über dem Fluidmotor normalerweise verhältnismäßig gering (7 kg/cm2) (100 psi) und der restliche Druckabfall, der über dem Werkzeug auftritt, erfolgt über den Düsen. Wenn der Kopf zu blockieren oder zu fräsen beginnt, steigt der Druckabfall über dem Fluidmotor z. B. auf etwa 28 kg/cm2 (400 psi) an, wodurch ein Ansteigen des gesamten Druckabfalls des Werkzeuges bei einer konstanten Strömungsrate erzeugt wird. Das erzeugt eine Blockierungsanzeige an der Oberfläche und die Strömungsrate kann auf annehmbare Pegel verringert werden. Der erhöhte Druckabfall über dem Fluidmotor entwickelt ein bedeutendes Moment, wie beispielsweise wenigstens etwa 6,9 kgm (50 ft.-lbs.), das den blockierten Kopf befreien sollte (woraufhin ein Druckabfall über dem Werkzeug folgt) oder das Fräsen einer Brücke ermöglichen sollte.If the ejection / milling head is not blocked or does not mill, the pressure drop across the fluid motor is usually relatively small (7 kg / cm 2 ) (100 psi) and the remaining pressure drop that occurs across the tool is through the nozzles. When the head begins to block or mill, the pressure drop across the fluid motor increases e.g. B. to about 28 kg / cm 2 (400 psi), producing an increase in the overall pressure drop of the tool at a constant flow rate. This creates a blockage indicator on the surface and the flow rate can be reduced to acceptable levels. The increased pressure drop across the fluid motor develops a significant moment, such as at least about 6.9 kgm (50 ft.-lbs.), That should clear the blocked head (followed by a pressure drop across the tool) or allow a bridge to be milled ,
Ein gewundener Rohrstrang wird normalerweise für die Instandsetzung von Bohrlöchern verwendet, um Zunder oder andere im Bohrloch befindliche Ablagerungen an den Wänden der rohrförmigen Bohrlochelemente zu entfernen. Das Reinigungsfluid wird in den gewundenen Rohrstrang eingespeist und strömt nach unten zu der unteren Lochbaueinheit oder zu dem Werkzeug, das den Fluidmotor und den Ausstoß-/Fräskopf enthält. Das Antriebsfluid wird durch den Rotor in eine Strömung durch den Motor und eine Strömung durch einen Nebenanschluss aufgeteilt, wodurch sich eine bessere Drehzahlsteuerung ergibt. Die beiden geteilten Strömungen vereinigen sich nach dem Motor und strömen zu den Ausstoßdüsen. Die Menge der Nebenströmung wird gesteuert, indem Öffnungen, die in geeigneter Weise dimensioniert sind, in dem Nebendurchlass zu dem Motor verwendet werden. Wenn der Kopf infolge von Verklemmen oder durch Auftreffen auf eine Brücke blockiert, ist der verfügbare Druckabfall über dem Motor (und somit das Moment) durch den Druckabfall durch den Nebenanschluss, der durch die vergrößerte Strömung durch den Nebenanschluss nach dem Blockieren bewirkt wird, begrenzt.A coiled tubing string is typically used to repair boreholes to remove scale or other downhole deposits on the walls of the tubular borehole elements. The cleaning fluid is fed into the coiled tubing and flows down to the lower hole assembly or to the tool containing the fluid motor and the ejection / milling head. The drive fluid is translated into a flow through the motor by the rotor and split a flow through a shunt, resulting in better speed control. The two divided flows merge after the engine and flow to the exhaust nozzles. The amount of bypass flow is controlled using openings suitably dimensioned in the bypass to the engine. If the head is blocked due to jamming or hitting a bridge, the available pressure drop across the engine (and therefore the moment) is limited by the pressure drop through the shunt caused by the increased flow through the shunt after blocking.
Der Ausstoß-/Fräskopf mit einer im Allgemeinen kegelstumpfförmigen Form enthält Fräselemente oder Fräseinsätze, die sich von der äußeren Oberfläche des Fräskopfes, die das abgerundete untere Ende des Kopfes enthält, erstrecken und besonders wirkungsvoll beim Durchbrechen einer Brücke quer zur rohrförmigen Bohrung sind. Radial gerichtete Fluidausstoßdüsen sind an dem Ausstoß-/Fräskopf in der Nähe des oberen Endes der Fräselemente angeordnet und stoßen Reinigungsfluid radial mit hohem Druck direkt gegen die Ablagerungen in dem rohrförmigen Element aus, nachdem die Fräselemente an den Ablagerungen in Kontakt gelangten. Fluidausstoßdüsen sind an dem unteren abgerundeten Ende des Ausstoß-/Fräskopfes vorgesehen für das nach unten gerichtete Ausstoßen von Fluid mit hoher Geschwindigkeit gegen die Ablagerungen, bevor die Fräselemente an den Ablagerungen in Eingriff gelangen. Die unteren Düsen sind außerdem wirkungsvoll für den Transport von gefrästen Bruchstücken in Aufwärtsrichtung zu einer Stelle über dem Fluidausstoß- und Fräskopf.The ejection / milling head with one in general frustoconical Contains form Milling elements or Milling inserts that from the outer surface of the milling head which contains the rounded lower end of the head, extend and are particularly effective when breaking a bridge transverse to the tubular Are bore. Radially directed fluid ejection nozzles are located on the ejection / milling head Near the upper end of the milling elements arranged and bump Radial cleaning fluid with high pressure directly against the deposits in the tubular Element off after the milling elements came into contact with the deposits. Are fluid ejection nozzles at the lower rounded end of the ejection / milling head intended for that down directional ejection of fluid at high speed against the deposits before the milling elements engage the deposits. The lower nozzles are Moreover effective for the transport of milled fragments in the upward direction to a place about the fluid ejection and Milling head.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Reinigungswerkzeug zum Räumen von Ablagerungen aus einem rohrförmigen Bohrlochelement zu schaffen, das einen kombinierten Fluidausstoß- und Fräskopf mit Düsen zum schnellen Ausstoßen umfasst, die über vorstehenden Fräselementen positioniert sind, um Ablagerungen aus der rohrförmigen Bohrung des rohrförmigen Elements zu entfernen.It is an object of the invention a cleaning tool for clearing Deposits from a tubular To create a borehole element that has a combined fluid ejection and milling head Nozzles for rapid ejection includes that about protruding milling elements are positioned to remove deposits from the tubular bore of the tubular member to remove.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Reinigungswerkzeug zu schaffen, das einen unteren Fluidausstoß- und Fräskopf mit Fräselementen, die von dem abgerundeten unteren Ende des Kopfes vorstehen, und Fluidausstoßdüsen in der Nähe des unteren Endes der Fräselemente, die vor dem Eingriff der Fräselemente an den Ablagerungen Reinigungsfluid mit großer Geschwindigkeit direkt gegen die Ablagerungen ausstoßen, aufweist.It is another object of the invention to provide a To create cleaning tool that has a lower fluid ejection and milling head Milling elements that protrude from the rounded lower end of the head, and fluid ejection nozzles in the Near the bottom End of the milling elements, before the engagement of the milling elements at the deposits cleaning fluid at high speed directly against the deposits, having.
Es ist eine weitere Aufgabe, ein derartiges Reinigungswerkzeug zu schaffen, das einen Fluidmotor zum Drehen des Ausstoß-/Fräskopfes mit dem Antriebsfluid, das auf einen Durchlass zum Antreiben des Motors und einen Nebendurchlass durch den Rotor des Fluidmotors aufgeteilt wurde, aufweist, um dadurch zu ermöglichen, dass Antriebsfluid oder nicht ausgegebenes Fluid zu den Ausstoßdüsen strömt.It's another job, one to create such a cleaning tool that a fluid motor for turning the ejection / milling head with the drive fluid that is on a passage for driving the Motor and a secondary passage through the rotor of the fluid motor has been divided, thereby allowing drive fluid or non-discharged fluid flows to the ejection nozzles.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung deutlich.Other tasks, features and advantages of Invention will become apparent from the following description and drawings clear.
Kurzbeschreibung der ZeichnungSummary the drawing
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Insbesondere in
Ein Reinigungswerkzeug, das allgemein durch
das Bezugszeichen
Wie in
Normalerweise ist der Fluiddruckabfall über dem
Fluidmotor
Um das Moment für den Rotor
Die Welle
Der Fluidausstoß- und Fräskopf
In den
Ein Paar unterer Ausstoßanschlüsse
Als ein Beispiel eines zufrieden
stellenden Reinigungswerkzeugs
Es ist klar, dass verschiedene Fluiddüsen über und
unter den Fräselementen
Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genau erläutert wurden, ist es klar, dass einem Fachmann Modifikationen und Anpassungen der bevorzugten Ausführungsformen erscheinen werden.While preferred embodiments of the present invention explained in detail , it is clear that one skilled in the art will make modifications and adjustments of the preferred embodiments appear become.
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