DK169483B1 - Indretning til oprensning af et borehul - Google Patents

Description

- i - DK 169483 B1

Opfindelsen angår en indretning til oprensning af et borehul gennem underjordiske formationer bestående af en underjordisk motor med en rotor, som kan drejes i forhold til en stator, hvor rotoren basrer en dre-jetap, som bærer en knebel, i hvilken en række slibetænder er indlejret, 5 hvor drejetappen bringer kneblen til under brugen at beskrive en kredsende bevægelse inde i borehullet, hvor de slibende tænder bringes til at gennemtrænge den omsluttende borehulsvæg.

Indretninger til oprensning af et borehul anvendes til at forøge diameteren af et borehul, fx. forud for anbringelsen af foringen i bo-lo rehullet, eller til anbringelse af en gruspakning i produktionszonen i en olieproduktionsbrønd.

US-patentskrift 3.472.553 angiver en oprensningsindretning til udvidelse af et borehul bestående af en underjordisk motor med en rotor, som kan drejes i forhold til en stator, hvor rotoren bærer en drejetap, 15 som bærer en knebel, i hvilken en række slibetænder er indlejret, hvor drejetappen bringer kneblen til under brugen at beskrive en kredsende bevægelse inde i borehullet, hvor de slibende tænder bringes til at gennemtrænge den omsluttende borehulsvæg. I den kendte oprensningsindretning er kneblen en kugle, som er forsynet med fremspring, og som er 20 forbundet med rotoren ved hjælp af en kæde. Under normal drift glider de fremspring, som vender bort fra rotoren, langs borehulsvæggen og udvider derved borehullet, medens de fremspring, som vender mod rotoren ikke deltager i oprensningen. Af denne grund er den kendte oprensningsindretning ineffektivt i brug og behøver vedligeholdelse med små tids-25 intervaller som følge af forøget slid på de fremspring, som vender bort fra rotoren.

Det er derfor en genstand for den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en oprensningsindretning, som er mere effektiv i brug end kendte indretninger.

30 Det er en yderligere genstand for den foreliggende opfindelse at fremskaffe en oprensningsindretning, som kan anvendes til oprensning af et produktionsforingsrør uden at forårsage skade på foringsrøret selv.

Oprensningsindretningen ifølge opfindelsen er derfor kendetegnet ved, at drejetappen er et kardanled. Drejningen af rotoren overføres 35 til kneblen af kardanleddet, hvilken knebel derved ruller og glider - 2 - DK 169483 B1 langs borehullets væg. Således opnås det, at alle slibetænderne på kneblen bidrager til oprensningen, og ligeledes opnås det, at kneblen med lille udslagsvinkel kan trænge gennem et delvis tilstoppet produktionsforingsrør og rense dette op.

5 US-patentskrift 1.485.615 angiver en borehulsoprensningsindretning med et drejeled anbragt for enden af en borestreng, der bærer en knebel, som er forsynet med slibetænder, hvor drejeleddet bringer kneblen til under brugen at beskrive en kredsende bevægelse inde i borehullet, hvorved de slibende tænder bringes til at gennemtrænge borehulsvæggen, ίο I denne oprensningsindretning er slibetænderne ikke indlejret i selve knebel!egernet, men i et skålformet legeme, som er monteret på kneblen.

Det skålformede legeme kan rotere om kneblens akse og vil derfor under brugen blot rulle langs borehulsvæggen. Dette medfører ganske vist et mindre slid, men mindsker effektiviteten væsentligt.

15 US-patentskrift 4.299.296 angiver en underjordisk motor til drej ning af en almindelig borekrone. Denne kendte teknik kan ikke fungere som en oprensningsindretning til et borehul i en underjordisk formation.

FR-patentskrifter 2.370.163 og 2.275.633 angiver indretninger til brug i et borehul, hvilke indretninger er udstyret med en udvidelig 20 stabilisator, som kan tilpasses forskellige borehulsdiametre. Den herfra kendte teknik er ikke af den indledningsvis angivne art, hvorfor den i denne sammenhæng er irrelevant.

Opfindelsen forklares i det følgende mere detaljeret med henvisning til tegningen. På tegningen viser: 25 fig. 1 en vertikalprojektion af den nedre del af en oprensningsindretning ifølge opfindelsen, fig. 2 dels en vertikalprojektion, dels et lodret snit gennem den nederste del af en anden oprensningsindretning ifølge 30 opfindelsen, og fig. 3 en oprensningsindretning ifølge fig. 2 med udslåede stabilisatorblade.

På fig. 1 vises en oprensningsindretning bestående af en knebel 1, 35 som med et kardanled 2 bæres af en udgangsaksel 3 på en hydraulisk dre- - 3 - DK 169483 B1 vet motor. Motoren består af et hus 4, som er stabiliseret i et borehul 5 ved hjælp af stabilisatorblade 6. Motorhuset 4 er forbundet ved den øvre ende til en ledningsstreng (ikke vist), som bærer oprensningsindretningen, og gennem hviken en drivvæske pumpes ind i motorhuset 4, hvor-5 ved den i huset anbragte rotor bringes til at dreje udgangsakslen 3 og kneblen 1. Udgangsakslen 3, kardanleddet 2 og kneblen 1 udgør en aksial væskepassage (ikke vist), of drivvæsken udledes fra huset gennem væskepassagen og en række ledekanaler 7 ned i borehullet for at køle slibetænderne 8, som er monteret på kneblen og for at fjerne borespåner her-lo fra.

Hvis udgangsakslen 3 på motoren efter nedsænkning af oprensningsindretningen i et pilothul 9 drejes, vil kneblen 1 kredse rundt i pilothullet. Denne kredsende bevægelse frembringer en centrifugalkraft, og som et resultat af denne trænger tænderne 8 ind i sidevæggen 10 i 15 pilothullet 9 i sideretningen. Tænderne 8 er fordelt over omkredsfladen på en keglestumpformet del 11 af kneblen 1. Den keglestumpformede del 11 er anbragt mellem en hårdmetal dækket næsedel 12 og en rørformet del 13 af kneblen, hvilken sidste del tjener til at sikre, at kneblen 1 under drift er rettet i en bestemt vinkel α i forhold til den centrale 20 akse I for borehullet 9, og for at undgå at borehullet bliver udvidet i en uønsket stor udstrækning. Oprensningen kan overvåges på overfladen ved måling af trykket i drivvæsken, som indsprøjtes gennem et standrør ind i rørstrengen, som bærer oprensningsindretning. Eftersom der ved en given omdrejningshastighed for kneblen 1 hersker et entydigt forhold 25 mellem standrørtrykket og effektforbruget for kneblen og hulstørrelsen, kan det målte standrørtryk anvendes til at styre hastigheden for op-træknng af oprensningsindretning gennem borehullet under drift af denne.

Hvis det ønskes, kan kardanleddet 2 omfatte en væskepassage, som begrænser størrelsen af væskestrømningen ind i kneblen 1 med en sti -30 gende hældningsvinkel α. I dette tilfælde kan standrørtrykvariationer, som frembringes som følge af den varierende strømningsbegrænsning i kardanleddet, anvendes til styring af trækhastigheden for indretningen gennem borehullet under oprensningerne. På den anden side kan kardanleddet 2 udstyres med en shuntventil (ikke vist), som har en væskepassage, 35 som styres af hældningsvinklen α for kneblen 1.

- 4 - DK 169483 B1

Det kan forstås, at rørledningen og motorhuset 4 under oprensningsforløb kan drejes eller holdes fast, og at hele arrangementet forhindres i at dreje, hvis indretningen sænkes ned i eller optages fra pi-lothullet 9, for at sikre at kneblen 1 holdes i pilothullets længderet-5 ning.

På figurerne 2 og 3 vises den nederste del af en oprensningsindretning, som er udstyret med hængslede stabilisatorblade 20, der kan slås ud for at centrere oprensningsindretningen i borehuller af forskellige størrelser. En indretning af denne type kan gennemføre flere passager ίο for at udvide hullet til den største diameter.

På fig. 2 vises indretningen i et pilothul 21 med lille diameter med stabilisatorblade 20 i indtrukket stilling, hvorimod indretningen på fig. 3 vises i et udvidet hul 22, hvor stabilisatorbladene 20 i en udslået stilling.

15 Som det kan ses både på fig. 2 og 3 omfatter oprensningsindretnin gen et motorhus 23, som nær den nederste ende bærer stabilisatorbladene 20. Motoren omfatter en hul udgangsaksel 25, som bærer en knebel 26 ved hjælp af et kardanled 27. Motoren er en hydraulisk motor, som fx. en Moineaumotor, som drives af en drivvæske, som sprøjtes ind i motoren 20 gennem en rørstreng (ikke vist), som er forbundet til den øverste ende af motorhuset 23. Drivvæsken udledes (se pilene II) fra motorhuset 23 i et hult udgangsaksel 25 gennem åbninger 28 i den øverste ende af akslen 25. Drivvæsken strømmer altså gennem det indre af udgangsakslen 25, kardanleddet 27 og kneblen mod en række ledekanaler 29, som er fordelt 25 over omkredsfladen på en keglestumpformet del 30 af kneblen 26.

På den nederste ende af motorhuset er der monteret et ringformet stempel 31, som kan glide inde i et ringformet stempel hus 32. Stempel-huset 32 står i væskeforbindelse med det indre 34 af motorhuset 23 gennem en aksial væskepassage 33. På denne måde udøver trykket af drivvæ-30 sken inde i motorhuset 34 en nedadrettet kraft på stemplet 31, hvorved en glat buet næsedel 36 på stemplet bringes til at skubbe indad buede nedre dele 37 af stabilisatorbladene 20 udad i sideretningen, hvorved stabilisatorbladene 20 tvinges til en udslået stilling.

Stemplet 31 kan tvinges tilbage til en tilbagetrukket stilling ved 35 hjælp af fjedre (ikke vist), hvis der ikke pumpes drivvæske gennem mo- - 5 - DK 169483 B1 toren for derved at muliggøre en aksial bevægelse af indretningen gennem borehullet under nedsænkning eller optagelse, medens stabilisator-bladene 20 holdes i den tilbagetrukne position.

Kneblen 26 i indretningen vist på fig. 2 og 3 er udstyret med en 5 hårdmetal dækket cylindrisk del 39 anbragt oven over den keglestumpformede del 30, i hvilken slibetænderne er indsat. Den cylindriske del 39 tjener til at begrænse huldiametertilvæksten pr. passage. Den endelige borehulsdiameter er begrænset ved anbringelsen af en glat hårdmetaldæk-ket næsedel 41 for enden af kneblen 26. ίο Oprensningsindretningen ifølge opfindelsen kan anvendes ved enhver normal oprensning af borehuller, fx. forud for anbringelse af en foring eller en gruspakning. Oprensningsindretningen ifølge opfindelsen er endvidere egnet til oprensning af i det mindste delvis tilstoppede produktionsforingsrør. Den glatte næsedel på kneblen forhindrer beskadigelse is på foringsrøret selv, og oprensningsindretning kan virke godt i produktionsforingsrørdele med variable grader af oprensning.

Under drift af oprensningsindretningen ifølge opfindelsen er der ingen risiko for, at den underjordiske motor, som driver kneblen, får motorstop, fordi skæringen af kneblen bliver mindre udtalt med forøget 20 omdrejningshastighed. Det vil kunne forstås, at den kredsende bevægelse af kneblen i borehullet frembringer en centrifugalkraft med det resultat, at tænderne trænger ind i borehul svæggen i sideretningen, og at tænderne i almindelighed vil have en tangential fart i forhold til borehul svæggen med det til følge, at tænderne skraber bjergarten ned fra 25 væggen. Eftersom den sidekraft, som udøves på tænderne, og deres tangential e fart i forhold til borehulsvæggen kan variere i længderetningen af kneblen, kan størrelsen, orienteringen og fordelingen af tænderne også variere i længderetningen af kneblen. Hvis det ønskes, at tænderne ikke har nogen tangential fart i forhold til borehulsvæggen under 30 driften af indretningen, da kan den keglestumpformede del formes således, at toppen af en matematisk kegle, som indhyller den keglestumpformede del, befinder sig i drejningscentret for kardanleddet. Alternativt kan tænderne også indlejres i en kugleformet del af kneblen. Hvis det ønskes, kan en del af den kugleformede overflade på dene del anbringes 35 tangentialt til en matematisk kegle, hvis top befinder sig i drej- - 6 - DK 169483 B1 ningscentret for kardanleddet. I dette tilfælde har i det mindste en del af tænderne ingen tangential bevægelse i forhold til borehulsvæggen under drift af indretningen.

Slibetænderne kan fremstilles af ethvert slidmodstandsdygtigt ma-5 teriale, som fx. diamant, wolframcarbid eller sintret diamant eller bornitri tparti kl er, som sikres på et wolframcarbidsubstrat. Tænderne kan endvidere være trekantede, skiveformede eller enhver anden passende form.

Det vil endvidere kunne forstås, at kardanleddet, som i de viste ίο eksempler forbinder udgangsakslen fra motoren og kneblen, hvis det ønskes kan erstattes af enhver anden art drejetappe, der fungerer som et kardanled, fx. en fleksibel ledningsdel.

15

Claims (7)

1. Indretning til oprensning af et borehul bestående af en underjordisk motor (24) med en rotor, som kan drejes i forhold til en stator, hvor rotoren bærer en drejetap (27), som bærer en knebel (26), i hvilken en række slibetænder (40) er indlejret, hvor drejetappen (27) brin- 5 ger kneblen (26) til under brugen at beskrive en kredsende bevægelse inde i borehullet (5), hvor de slibende tænder (40) bringes til at gennemtrænge den omsluttende borehulsvæg (5), kendetegnet ved» at drejetappen (27) er et kardanled.

2. Oprensningsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, io at motoren (24) er en hydraulisk drevet motor og består af et motorhus (23), som danner statordelen af motoren (24), og som kan forbindes til den nedre ende af en rørstreng, gennem hvilken en drivvæske kan ind-spprøjtes i motoren (24), og hvor motoren (24) endvidere består af en rotor, som består af en hydraulisk drevet rotor og en udgangsaksel (25), is som rækker ud gennem den nederste ende af motoren (24), og som foroven er forbundet med rotoren og forneden med den drejetap (27), som bærer kneblen (26).

3. Oprensningsindretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at motoren (24) er af Moineau-typen.

4. Oprensningsindretning ifølge krav 2, kendetegnet ved» at kneblen (26) består af en rørformet del (39), som er forbundet via drejetappen (27) til udgangsakslen (25) og en keglestumpformet del (30), i hvilken slibetænderne (40) er indlejret, hvilken keglestumpformede del (30) har en ydre diameter, som tiltager med afstanden fra kardan-25 leddet (27), og at kneblen (26) endvidere består af en næsedel (41) anbragt i den nederste ende af den keglestumpformede del (30).

5. Oprensningsindretning ifølge krav 4, kendetegnet ved, at udgangsakslen (25) og kneblen (26) omfatter en fluidumpassage, gennem hvilken drivvæske kan strømme fra motorhuset (23) ind i en række 30 ledekanaler (29), som er anbragt i den keglestumpformede del (30) af kneblen (26).

6. Oprensningsindretning ifølge krav 2, kendetegnet ved» at motorhuset (23) omfatter udklappelige stabilisatororganer (20) til - 8 - DK 169483 B1 centrering af motorhuset (23) i borehullet, hvilke stabilisatororganer (20) kan indstilles til forskellige borehulstørrelser.

7. Oprensningsindretning ifølge krav 4, kendetegnet ved, et fluidumpassagen i udgangsakslen (25) og kneblen (26) omfatter en 5 strømningsbegrænsning, som i stigende grad begrænser væskestrømningen gennem passagen i afhængighed af en voksende hældningsvinkel for kneblen (26) i forhold til udgangsakslen (25). 10