DK168165B1 - Borestangskomponent med et stort bøjningsstyrkeforhold og borestang sammensat af et antal af disse komponenter - Google Patents

Description

i DK 168165 B1

Opfindelsen omhandler en borestangskomponent af den art, der er angivet i indledningen til krav 1, og som f.eks. anvendes inden for olie-, gas-, vand- og mineindustrien.

5 Boremuffesvigt skyldes oftere bøjningsspændinger end vridningsspændinger. American Petroleum Institute define--rer BSR som følger: D4 - b4 10 -

D

BSR = -, R4 - d4

15 R

hvor: BSR = bøjningsstyrkeforholdet, 20 D = tappens og muffens yderdiameter, d = borehullets inderdiameter, b = muffegevindets bunddiameter ved enden af tappen, og R = tapgevindets bunddiameter 1,9 cm fra 25 tappens skulder.

En forbindelsesmuffe med BSR = 2,50:1 accepteres normalt som en gennemsnitlig balanceret muffe. Det acceptable område kan imidlertid variere fra 3,20:1 til 1,90:1, af-30 hængigt af borebetingelserne. Da muffens yderdiameter vil slides hurtigere end tappens inderdiameter, vil det resulterende bøjningsstyrkeforhold blive tilsvarende formindsket. Denne ubalance i slidhastigheden skyldes, at ydersiden er udsat for erosion som følge af, at borevæs-35 ken er mættet med fremkommet slibemateriale, og ved friktion mod hullets sidevæg. Tappens inderdiameter forøges' derimod kun langsomt, fordi den forholdsvis rene borevæs- DK 168165 B1 2 ke pumpes gennem boringen. Når BSR synker under 2,00:1, opstår der begyndende forbindelsesmuffevanskeligheder i form af udbulede muffer, revnede muffer eller trætheds-brud i mufferne ved de sidst i indgreb værende gevind.

5

Det bemærkes, at bøjningsstyrkeforholdet ikke afhænger af kropafsnittets yderdiameter eller inderdiameter, men kun af muffens og tappens respektive dimensioner, eller dimensionerne mellem komponenternes forbindelsesender.

10

Almindelige borestænger roteres i borehullet med komponenternes tap-ender vendende nedad og muffeendeme opad.

Når borestangen af den ene eller den anden grund hænger fast i borehullet på et givet sted, standses almindelig-15 vis boreoperationen, og stangen afbrydes på stedet oven for det første rørafsnit, der hænger fast. Derefter anvendes et udvendigt bidende fangstredskab til at glide over "fisken" (dvs. det i borehullet efterladte afsnit), til at gribe om fisken og derefter samle den op. Fangst-20 redskabet er normalt enten skruelinieformet eller kurveformet, åbent i begge ender og indsnævrer mellem disse til i aktiv tilstand at gribe fat i en genstand, der måtte strække sig gennem redskabet. Fangstredskabet har et indvendigt fletværk og et konisk ydre, så at fisken kan 25 træde ind ved at udvide redskabet til en løst passende skruelinieformet sektion i fiskeredskabets skål. Ved op-, samling af fisken sammentrækkes ved forøgelse af trækkraften fangstredskabet af de koniske flader i skålen til forøget indgreb med stængerne. Fangstredskabet med ydre 30 greb kan frigives ved nedrystning til at frigøre keglefladen på redskabet fra keglefladen i skålen og ved, at det ydre greb derefter langsomt drejes mod højre under optrækningen.

35 Såfremt fiskeredskabet ikke kan befri fisken ved trækning, er det ofte nødvendigt at fjerne det fasthængende afsnit ved såkaldt "overwashing". "Overwashing" er den DK 168165 B1 3 operation, der påbegyndes ved rotation i borehullet af adskillige sammenflugtende forbindelser med en lidt stør-, re inderdiameter end fiskens diameter og en mindre yderdiameter end borehullets diameter. Derefter føres et 5 "washover"-rør ind i hullet i borerøret, og fisken knu ses, ligesom formationen overskæres og bortskylles fra fisken i et forsøg på at befri denne, så at den kan genopfanges med et udvendigt bidende fangstredskab af den ovenfor beskrevne art.

10

Som nævnt ovenfor, vil en formindskelse af muffens yderdiameter formindske bøjningsstyrkeforholdet. I tilfælde af store huller kan der anvendes borestangskomponenter med større rørforbindelsesendeyderdiameter og dermed 15 større BSR med de medfølgende fiskproblemer. For ret små hulstørrelser gør de snævrere tolerancer det nødvendigt at bruge små borestangskomponenter med lille BSR. Udsig-· terne til normalt slid eller fiskemanipulation, der formindsker BSR ned under acceptable grænser, skaber proble-20 mer for drift med de ovennævnte marginale BSR-værdier.

For et hulstørrelsesområde på 15 cm har boremuffer med 12 cm yderdiameter og tilsvarende borestangskomponenter med en inderdiameter på 5,7 cm, som normalt anvendt, kun et bøjningsstyrkeforhold på 1,85:1 i ny stand. Denne vær-25 di er allerede mindre, end den foretrukne praksis kræver.

Som vist nedenfor forøges BSR, når tappens inderdiameter forøges, og formindskes meget hurtigt, når muffens yderdiameter formindskes.

30 35 DK 168165 B1 4

Forbin- Inder- 120,6 nun 127 mm 133,35 mm delse diameter yderdiameter yderdiameter yderdiameter

Antal 63,5 mm 2,12:1 2,62:1 3,17:1 38/85 mm 57,1 mm 1,85:1 2,38:1 2,84:1 5 indre 50,8 mm 1,80:1 2,25:1 2,67:1 skylning 44,45 mm 1,70:1 2,15:1 2,62:1

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en forbedret borestangsrørkonstruktion med et større bøjningsstyrke-forhold for små boremuffer end de konventionelle konstruktioner, men som dog muliggør en fiskningsoperation uden kritisk sænkning af BSR. Opfindelsen skal også muliggøre anvendelsen af en større og stærkere forbindelse med et acceptabelt bøjningsstyrkeforhold, eksempelvis et antal forbindelser 40/101,6 mm fuldt hul, 133,35 mm yder-X 5 diameter x 63,5 mm inder di ameter, med BSR på 2,30:1 og med over 30 procents forøgelse af vridningsstyrken.

Dette opnås for en borestangskomponent af den indled-2Q ningsvis nævnte art, der er udformet som angivet i krav 1's kendetegnende del.

Opfindelsen indbefatter også en borestang sammensat af, sådanne komponenter. De uselvstændige krav 2-5 kendeteg- __ ner fordelagtige udførelsesformer for borestangskomponen- 2 5 ten ifølge opfindelsen. Flertallet af borestænger af den i krav 1' s indledning angivne art er kendt fra US patentskrift nr. 4 460 202, fra hvilket der kendes et indskudt vægtrør til anvendelse mellem borerøret og flangerne i en borestang, der indgår i borebrøndes roterende system. Ved

wU

denne kendte teknik vender muffepartiet som regel opad, hvilket imidlertid medfører det problem, at der ved anvendelse i et givet borehul enten skal være et større ringrum mellem borehullets væg og muffens yderside, hvil- 35 DK 168165 B1 5 ket medfører formindsket BSR, eller muffeenden skal af-fræses, så at BSR reduceres, når anvendelsen af et fiskeredskab bliver nødvendig.

5 Ved hjælp af opfindelsen, hvor tappartiet vender opad, undgås den uønskede anvendelse af en muffe med reduceret diameter og dermed formindsket BSR fra begyndelsen eller uønsket affræsning og dermed uønsket reduktion af BSR i forbindelse med en gribe- eller "fiske"-operation.

10

Den foreliggende opfindelse er på ingen måde nærliggende ud fra den kendte teknik, og fordelene ved opfindelsen har været ignoreret i de mange år, i hvilke der til boring har været anvendt rørformede borestænger. I denne 15 forbindelse peges der på, at det fra DE-A-199 656 fra 1907 ganske vist har været kendt at anvende en borestang med tappartiet vendende opad og muffepartiet vendende nedad, men dette har i de efterfølgende årtier ikke været nogen tilskyndelse for fagfolk til at nå frem til den fo-20 religgende opfindelse, der ligeledes indbefatter det træk, at tappartiet vender opad og muffepartiet vender nedad, i forbindelse med roterende boregrej med rørformede forbindelser mellem borestængerne. Det omtalte problem angående BSR har hidtil således ikke været løst.

25

Der opretholdes et stort bøjningsstyrkeforhold i borestangsforbindelsen i de tilfælde, hvor forholdsvis små huldimensioner ved den kendte teknik nødvendiggjorde anvendelsen af små borestangskomponenter med et lille BSR.

30 "Vægtrør" og "borerør" er generiske betegnelser for en længde eller samling af rør bestemt til optagelse i en borestang. Der findes mange særskilte boremuffer og borerør, som kan være tungere end normalt eller omfatte særskilte redskabskomponenter (eksempelvis knive). De norma-35 le borerørslængder såvel som de særskilte længder betegnes alle generisk som boremuffer og borerør, undertiden også som "roterbare undersøiske organer".

DK 168165 B1 6

Borestangskomponenten ifølge opfindelsen er bestemt til at indgå i borestangen med tap-enden vendende opad. Komponentens kropparti støder op til muffepartiet ved den ene ende og til tappartiet ved den anden ende. For bore-5 muffers vedkommende har muffepartiet enten samme yderdiameter som kroppartiet eller en større yderdiameter end dette. For et borerør har muffepartiet en større yderdiameter end kroppartiet. Tappartiet har en større diameter end kroppartiet, men tappartiet er snævrere end muffepar-10 tiets yderdiameter. Tappartiet omfatter en såkaldt "fiskehals" ud for tappen, hvilket vil sige, at dets yderdiameter er mindre end muffepartiets yderdiameter.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med 15 tegningen, hvor: fig. 1 er et længdesnit gennem en foretrukken udførelsesform for et par samforbundne boremuffer ifølge opfindelsen, 20 fig. 1A er et længdesnit gennem en ændret udførelsesform for en boremuffe ifølge opfindelsen, fig. IB er et længdesnit gennem en foretrukken udførel-25 sesform for et borerør ifølge opfindelsen, og fig. 1C er et længdesnit gennem en stabilisator ifølge opfindelsen.

30 Som vist på fig. 1 omfatter en boremuffe 10 tre partier eller sektioner, nemlig et kropparti 12, der strækker sig over den største del af boremuffens længde, et muffeparti 14 og et tapparti med en tap-ende 16. Muffepartiet 14 udgør forbindelsens hun-del og tappartiet 16 han-delen. Det-35 ses, at tappartiet 16 er rettet opad i det aktuelle borehul 18.

DK 168165 B1 7

Under tap-enden 16 er der udformet en fiskehals 20, og bag denne befinder kroppartiet 12 sig. Tappens skulder ved taprejfningens yderdiameter 22 skal kunne bære den forbindelsen påvirkende vridningsbelastning. Denne skul-5 derbredde maskinbearbejdes oprindeligt med en rejfnings- diameter på 116,28 mm, 121,05 mm og 125,8 mm for muffe-yderdiametre på henholdsvis 120,6 mm, 127 mm og 133,35 mm. Tappens borestyrke ændres ikke ved en ændring af dens yderdiameter, så længe der opretholdes en passende skul-10 derbredde.

Muffe- og tappartierne er begge forholdsvis korte hvad længden angår sammenlignet med kroppartiet. Kroppartiet har normalt en længde på 8,35 m, og endepartierne har 15 normalt en længde på 457,2-609,6 mm. Den på tegningen viste fiskehals 20 har normalt en mindste længde på 457,2 mm. I den på fig. 1A viste ændrede udførelsesform har hele kroppartiet 12A den samme yderdiameter som fiskehalsen 20A.

20 Bøjningsstyrkeforholdet refererer til den med en skulder udformede skrueforbindelse eller gevindet mellem borestangskomponenterne, hvor muffens yderdiameter primært bestemmer bøjningsstyrkeforholdet. Tappartiets yderdia-25 meter og kroppartiets yderdiameter kan formindskes, uden-at bøjningsstyrkeforholdet mindskes. Derfor behøver muffepartiets største yderdiameter kun at være nogle få tommer lang, nemlig tilstrækkeligt til at afstive muffens gevindskårne forbindelse. Der benyttes normalt en til-30 strækkelig længde til at muliggøre en genbearbejdning af muffeforbindelsen adskillige gange.

Når kroppartiets diameter er den samme som eller mindre end tappartiets diameter, som vist for kroppartiet 12B af 35 borerøret 10B på fig. IB, kan kroppartiet overskylles uden afskrælning af stålpartikler, så at den ovenfor beskrevne konstruktion som vist på fig. 1 kan forblive, som DK 168165 B1 8 den er, og med en større dimension, end hvis muffeenden · vendte opad, til at tilvejebringe vægt og stivhed. Det formindskede tapparti muliggør for fangstredskabets udvendige bid at gribe om fisken, som omtalt ovenfor.

5 Når det er nødvendigt at overskylle et stangparti i hele dets længde, kan muffepartiet, når blot det har den større diameter, let affræses med skyllerørets affræsnings-sko, dvs., at operatøren, når der blot er udformet en 10 fiskehals ud for tap-enden, disponerer over en tungere og stivere boremuffe med et større bøjningsstyrkeforhold under opretholdelse af gribeevnen. Med formindsket tap-ende og kropparti som i boremuffen 10A opnår operatøren, i forhold til den konventionelle konstruktion med tappen 15 vendende nedad, et større BSR under opretholdelse af gribeevnen og overskylningsevnen.

Det er nævnt ovenfor, at en borestang ofte omfatter særskilte redskaber ud over de normalt i en boremuffe ind-20 gående, eksempelvis slidknaster, rømmeknive, stabilisa torvinger eller løfte- eller frigangsrecesser. Kroppartiet af en rømmer eller stabilisator, såsom stabilisatoren 10C på fig. 1C, har normalt en større yderdiameter end både tap- og muffepartierne. Med den ovenfor beskrevne 25 udformning med tappen opad vil redskabet stadig have gri-beevne. Muffepartiet vil have en større yderdiameter end et redskab af samme type med tappen nedad ved den kendte teknik og således medføre et større bøjningsstyrkeforhold. Enhver overskylning af et sådant redskab vil kræve 30 en affræsning over kroppartiet for at fjerne rømmeknivene eller stabilisatorvingerne og det korte muffeparti.

Det forstås, at selv om den ovenfor beskrevne boremuffe har et kropparti og et muffeparti med den samme yderdia-35 meter, kan muffepartiet dog have en større yderdiameter end kroppartiet.

Claims (6)

1. Borestangskomponent (10), der kan forbindes til at 5 indgå som en del af en roterbar borestang, og indbefattende en rørsamling med et tapparti (16) og et muffeparti (14) med skrueorganer til at forbinde disse til samling* af successive borestangskomponenter (10), og hvor tappartiet (16) har en skulder, der er indrettet til at ligge 10 an mod enden af nabokomponentens (10) muffeparti (14) og optage de forbindelsen påvirkende torsionskræfter, kendetegnet ved, at a) komponentens tapparti under brugen er beliggende ved 15 dens øvre ende, b) at der under skulderen forefindes en fiskehals (20, 20A, 20B, 20C) og 20 c) at muffepartiets (14) ydre diameter er større end fiskehalsens .

2. Borestangskomponent ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den er et vægtrør (10, 10A) med et kroppar- 25 ti, hvis yderdiameter er mindre end muffepartiets yderdiameter.

3. Borestangskomponent ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den er et vægtrør (10, 10A) med et kroppar- 30 ti, hvis yderdiameter er mindst lige så stor som muffepartiets .

4. Borestangskomponent ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den er et borerør (10B) med et kropparti, 35 hvis yderdiameter er mindre end muffepartiets. 10 DK 168165 B1

5. Borestangskomponent ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den har et kropparti med en yderdiameter, der er større end muffepartiets. 5

6. Borestang, kendetegnet ved, at den er sam mensat af et antal komponenter ifølge krav 1-5. 10 15 20 25 30 35