FI115788B

FI115788B - Huuhtelupääkammio

Info

Publication number: FI115788B
Application number: FI992489A
Authority: FI
Inventors: Dale Clarke; David Sean Parent; Robert Thom
Original assignee: Inco Ltd
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2005-07-15
Also published as: SE521297C2; US6105692A; FI19992489A; AU5961799A; CA2290277C; SE9904221L; SE9904221D0; AU759571B2; CA2290277A1

Description

1 11 57 8 8

Huuhtelupääkammio

Tekniikan ala Tämä keksintö liittyy maaperän porausmenetelmiin yleisesti ja erityisesti yksinkertaistettuun laitteistoon, jolla voidaan nopeasti vetää ylös ti-5 manttiporaussydämen pääosat. Erityisesti keksintö koskee patenttivaatimuksen 7 johdannon mukaista huuhtelupääkammiota.

Tekniikan taso

Timanttisydänporaus on yleisesti käytössä oleva porausmenetelmä, joka tuottaa irrotettavan sylinterinmuotoisen poraussydännäytteen. Poraus-10 näytteestä analysoidaan usein sisältö, fysikaaliset ja kemialliset sekä muut ominaisuudet.

Pora, johon kuuluu maanpinnalle asennettu pyöritysyksikkö, pyörittää timanttiporan terää reiässä. Vettä ruiskutetaan porausvarren poraustanko-jen keskeltä jäähdyttämään timanttiteräpaloja ja huuhtelemaan porausjätteet 15 pois teräpinnoista. Poistuva vesi ja porausjätteet virtaavat poraustangon ulkopintaa pitkin ja reiästä ulos.

Poraussydän muodostetaan sisäpuolisen putken avulla, joka on po-rausvarressa porausterän yläpuolella. Poraussydämen irrottamiseksi sisäpuolinen sydän täytyy erottaa porausvarresta ja tuoda maanpinnalle porausvartta · '· : 20 siirtämättä.

. v Tavallisesti vaijerin kannattama sydänholkki asetetaan suoraan te- t;: · rän yläpuolelle. Sydänholkissa on jousikuormitteinen naaraspuolinen lukituslai- te, joka osoittaa takaisinpäin porauslaitteistoa kohti. Yläosa, jossa on uroskär- ki, tuodaan alaspäin porausvarren läpi, jossa se liittyy lukituslaitteeseen, Yh- 25 distetty sydänholkki ja yläosa vedetään porausvarren läpi ylös vaijerin avulla.

Sydänholkki irrotetaan, sydän poistetaan ja holkki syötetään takaisin. Uusi po- . , Taustanko kierretään porausvarteen; sydänholkki painetaan takaisin alas po- *; I.: rausvarren läpi hydraulipaineen avulla; ja porausta jatketaan taas.

• » ‘ ’ Erityisesti tavanomainen timanttiporaussydänten poistamistekniikka, 30 jossa käytetään vaijerijärjestelmää, käsittää useiden osien irrottamisen ja asentamisen. Näitä ovat suurnopeuksinen vesikammio, latauskammio, yläosa, vaijeri, vaijerisuojus ja vesiletkut. Prosessi vie aikaa, aiheuttaa turhaa kulumis-; * *, ta, on vaikea automatisoida ja on altis turvallisuusriskeille.

Nykyisin porauksen aikana suurnopeuksinen vesikammion vesiletku 35 on yhdistetty pyöritysyksikön kiinnitystankoon ja/tai poraustankoon. Näin po- 115788 2 rausvettä voidaan ruiskuttaa pyörivään porausvarteen. Kun porausvaihe on päätetty, on seuraava vaihe sydämen talteenotto.

Tässä toiminnossa vesikammio ja -letku irrotetaan tangosta ja letku irrotetaan vesi kammiosta. Yläosa vaijereineen syötetään sitten poraustangon 5 avoinna olevaan päähän. Vesiletku (joka irrotettiin vesikammiosta) liitetään la-tauskammioon. Sitten kaapelisuojus kiinnitetään vaijeriin. Veden syöttö käynnistetään ja hydraulipaine työntää yläosaa ja kaapelia poraustankoja alaspäin koko sydänputken irrottamiseksi. Kun sydänputki on kiinnittynyt yläosaan, vaijeri vedetään pois ja se vetää sydänputken poraustankojen kaulusputkeen. 10 Vesiletku, latauskammio, yläosa sekä kaapeli irrotetaan sitten poraustangoista ja sydänputki irrotetaan poraustangoista.

Tyhjä sydänputki syötetään sitten poraustankoihin, vesikammio kierretään poraustankoon ja vesiletkut kiinnitetään uudestaan. Veden kulku käynnistetään ja sen paine työntää tyhjän sydänputken poraustankojen läpi 15 porausnäytteen vastaanottavaan asemaan. Uusi porausvaihe voidaan nyt aloittaa.

Monista syistä johtuen, esimerkiksi parempien työskentelyolosuhteiden saamiseksi, porauksen ohjaaminen on edullista siirtää etäämmäksi kuin toimia oleellisesti suljetussa tilassa, esimerkiksi kaivoksessa. Timanttiporauk-20 sen käytön monimutkaisuuden huomioon ottaen, eräs tärkeä toiminto on pora-...^ tun sydännäytteen talteenotto. Lisäksi on edullista vähentää osien lisäämiseen ; , ja irrottamiseen kuluvaa aikaa. Tämä lisää vuorostaan tuottavaan poraukseen käytettävissä olevaa aikaa. Poistamalla aikaa vievän manuaalisen osien asen- ···: tamisen ja irrottamisen vaiheen tuottavuus lisääntyy ja turvallisuusriskit pie- » · ·.’·! 25 nenevät.

. ·: ·. Keksinnön yhteenveto • » * Käyttöön tarjotaan huuhtelupääkammio, joka yhdistää nykyisen : tekniikan osien toiminnot yhteen yksikköön. Huuhtelupääkammio poistaa tois- • » · tuvan tarpeen irrottaa tai asentaa osia eri työvaiheiden välillä.

*; 30 Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on sanottu patentti- vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Huuhtelupääkammio, joka on suunniteltu kiinnitettäväksi inline-. X tyyliin poran pyörivään yksikköön, käsittää vesitiiviin kiertokytkennän ja pit-

« I I

l". känomaisen kotelon. Pitkänomainen kotelo, joka käsittää porausveden sisään- * * 35 tulon sekä sydämen irrotuksen sisääntulon. Vaijerin suojus mahdollistaa vaije rin kulun huuhtelupääkammiossa minimoiden veden vuotamisen.

115788 3

Huuhtelupääkammio pysyy paikallaan poraus- ja sydämen irrotus-vaiheen aikana. Toisin kuin tavanomaisissa menetelmissä, monimutkaisia osia ei tarvitse irrottaa ja kiinnittää uudelleen, joka toistuessaan aiheuttaa tehottomuutta ja heikentynyttä turvallisuutta.

5 Piirustusten selitys

Kuvio 1 on vertikaaliprojektio tämän keksinnön eräästä suoritusmuodosta.

Kuvio 2 vertikaaliprojektio tämän keksinnön eräästä suoritusmuodosta.

10 Keksinnön edullinen suoritusmuoto

Viitaten kuvioon 1, siinä esitetään tyypillinen timanttipora 10. Esityksen yksinkertaistamiseksi useita poran 10 tavanomaisia komponentteja ei ole esitetty. Oleelliset rakenteet kuvataan kuitenkin lyhyesti.

Porassa 10 on vankka masto 12. Rotaatiokäyttöyksikkö 14 on liuku-15 vasti kiinnitetty mastoon 12 ja se voi siirtyä maston suhteen suurimman osan maston 12 pituutta. Timanttiporalla 10 voidaan porata mihin suuntaan tahansa. Siten sillä voidaan porata reikä 16 pinnassa 18 mihin tahansa suuntaan.

Porausvarsi 20 käsittää useita poraustankoja 22, 24 (vain kaksi on esitetty), jotka on kierteillä liitetty toisiinsa ja jotka ulottuvat reikään 16. Tan- II» v : 20 gonpidin 26 kiinnittää tangon 24 poran 10 jalustaan. Valinnainen kierteitetty • t v.: kiinnitystanko 28 toimii liitoksena tangon 24 ja rotaatiokäyttöyksikön 14 välillä.

_ Tanko 24 voidaan vaihtoehtoisesti kiinnittää suoraan rotaatiokäyttöyksikköön 14. Vaijeri tai kaapeli 30, joka on liitetty kela/vinssi-yhdistelmään 32, toimii tar- • · tuntalaitteen 34 irrottavana vaijerina välipyöräjärjestelyn 38 välityksellä.

♦ .·.··. 25 Tavanomaisen kömpelön vesikammion ja siihen liittyvän vesiletkun

> I I

sijasta pora 10 esitetään varustettuna välittömällä huuhtelupääkammiolla 36.

. Viitaten kuvioon 2 , huuhtelupääkammio 36 käsittää pitkänomaisen sylinterinmuotoisen pesän 40, joka on yhdistetty rotaatiokytkentäelimeen 42.

*·;·' Keksintöä rajoittamattomana käytäntönä huuhtelupääkammiossa on lähempi ,,; : * 30 pääty 52 ja etäisempi pääty 76.

Γ": Rotaatiokytkentäelin 42, valmistaja Deublin Company of Waukegan, \ Illinois (sarjanumero 55, osanumero 655-500-124) mahdollistaa nestetiiviin lii- toksen pyörivän poratangon sovittimen 44 sekä kiinteän pesän 40 välillä. Myös muiden valmistajien kiertävän/kiinteän nesteliittimen käyttö on mahdollista.

115788 4

Tangon sovitin 44 kierretään pyörivään kiinnitystankoon 28 (jos käytössä) tai tankoon 24.

Ontto pesä 40 käsittää huuhteluveden sisääntulon 46 ja poraus-sydämen talteenotossa tarvittavan fluidin sisääntulon 68. Kukin sisääntulo voi-5 daan varustaa pikaliittimellä tai kierteillä, jotta sisääntulot voidaan yhdistää ve-siletkuihin 78 ja 80. Vaihtoehtoisesti yksi vesiletku voidaan jakaa Y-liittimellä ja liittää sisääntuloihin 46 ja 68.

Rotaatiokäyttöyksikössä 42 on tiiviste kiinteän huuhtelupääkammi-on 36 ja pyörivien poraustankojen välissä. Tämän ansiosta huuhtelupääkam-10 mion 36 porausveden sisääntuloon 46 liitetystä letkusta 78 voi virrata vettä pesän 40 läpi ja alempana oleviin poraustankoihin. Sisempi hylsy 48 on kiinnitetty rotaatiokäyttöyksikön 42 sisäpuolelle sovittamaan rotaatiokäyttöyksikön 42 sisähalkaisija poraustangon halkaisijaan, sekä sallimaan liukuva liike männän tiivistysrenkaan 50 avulla, joka rengas on vaijerikäyttöisen tartuntalaitteen 34 15 ympärillä.

Tartuntalaite 34 sijaitsee huuhtelupääkammion 36 sisäpuolella siten, että tiivistysrengas 50 on aluksi porausveden sisääntulon 46 takana huuhtelupääkammion 36 lähemmän pään 52 suunnassa. Tällöin lähteestä 56 pumpattu porausvesi 54 pääsee virtaamaan poraustankoihin aktivoimatta tartunta-20 laitetta 34 virraten kiinteän yläosan 34 ympärillä ja sitten tankoihin.

... Tartuntalaitteen 34 ulkohalkaisija on hieman pienempi kuin sisem män hylsyn 48 halkaisija, jolloin niiden väliin muodostuu rengasmainen tila 74. Vesi 54 kulkee ensin rengasmaisen tilan 74 läpi ja sitten tankosovittimen 44 ···· ennen siirtymistä porausvartta pitkin porakruunuun.

: 25 Huuhtelupääkammion 36 taaempi sovitin 58 on kierteitetty, jotta vai- v ; jerintiivistyskammio 60 sisäpuolella olevine nestetiiviine vaijerintiivistyselimeen :’i : 62 voidaan liittää siihen. Vaijeri 30 liitetään tartuntalaitteen 34 silmukkaan 64 vaijerin kiinnittimen 66 avulla. Vaijeri 30 ulottuu pesän 40 taaemman sovitti- • men 58, vaijerintiivistyskammion 60 ja vaijerintiivistyselimen 62 läpi. Huuhtelu-30 pääkammion 36 ulkopuolella vaijeri 30 kiinnitetään ulkopuoliseen vinssiin 32.

Kun tietty porausvaihe on valmis, veden kulku sisääntuloon 46 • suljetaan ja paluuvesi 70 johdetaan vesisäiliöstä 72 sydämen talteenotossa tarvittavan fluidin sisääntuloon 68 letkun 80 avulla. Porausveden sisääntulo 46 : ja sydämen talteenotossa tarvittavan fluidin sisääntulo 68 ovat erillään : 35 toisistaan. Tämä mahdollistaa sen, että tartuntalaitteen 34 tiivistysrengas 50 on aluksi sisääntulojen 46 ja 68 välissä. Tässä asemassa veden paine 70 ulottuu tiivistysrengasta 50 vasten, joka painaa tartuntalaitteen 34 ulos 5 115788 rengasta 50 vasten, joka painaa tartuntalaitteen 34 ulos huuhtelupääkammion 36 läpi siihen liitettyyn tankoon. Tartuntalaite 34 työntyy tankojen sisään, kunnes se osuu täyteen sydämen irrotusputkeen, joka on välittömästi reiässä olevan porakruunun takana. Vesi 70 virtaa sisäpuolisen poran hylsyn 48 ja 5 tartuntalaitteen 34 väliin muodostuneen renkaan lävitse. Tässä vaiheessa tartuntalaitteen 34 liike eteenpäin pysähtyy, kun se kiinnittyy sydämen irrotusputkeen. Veden paineessa tapahtuva muutos osoittaa kiinnittymisvaiheen päättyneen. Paineherkkä anturi (ei esitetty) antaa osoitussignaalin, että kiinnittyminen onnistui.

10 Sydämen talteenotossa tarvittavan fluidin sisääntulon 68 veden syöttö katkaistaan. Huuhtelupääkammion 34 ja kiinnitystangon 28 edessä oleva poraustanko 24 kierretään auki ja huuhtelupääkammio 36 irrotetaan rotaa-tiokäyttöyksikön 14 avulla, jolloin tangon kaulus paljastuu.

Vinssi 32 käynnistetään ja vaijeri 30 vetää tartuntalaitteen 34 sekä 15 sydämen irrotusosan tangon kaulukseen. Tartuntalaite 34 irrotetaan sydämen irrotusosan putkesta ja vedetään takaisin huuhtelupääkammion 36 sisälle vaijerin 30 avulla. Täysi sydännäyteputki poistetaan tankojen sisäpuolelta ja tyhjä putki asetetaan sen tilalle poraustankoihin. Porausvarteen voidaan lisätä ylimääräinen poraustanko, ja huuhtelupääkammio 36 kierretään poraustankoon 20 tai kiinnitystankoon 28. Vesi johdetaan uudelleen porausveden sisääntuloon ...# 46 ja hydraulipaine ajaa tyhjän sydämen irrotusosan putken takaisin alas po- ; . ran vartta pitkin porakruunun takana olevaan sydämen irrotusasentoon.

' ·'; ’ Sydämen irrotusvaihe on näin valmis ja porausta voidaan jatkaa.

Tässä esityksessä käsitellään keksinnön erityisiä suoritusmuotoja.

*: 25 Alan ammattilainen ymmärtää, että keksintöön voidaan tehdä muutoksia pa- v : tenttivaatimuksissa esitetyn keksinnön muotoon; ja että joitakin keksinnön ·.*’ ominaisuuksia voidaan käyttää hyödyksi käyttämättä vastaavasti muita omi naisuuksia.

> ·

Claims

1. Huuhtelupääkammio (36), joka on tarkoitettu käytettäväksi tar-tuntalaitteen (34) kanssa, jolla on ennaltamäärätty halkaisija ja jossa on ulko-5 puolinen tiiviste (50), sekä poraustangon (22, 24) kanssa, jolloin huuhtelupääkammio (36) käsittää onton pesän (40), jossa on lähempi pääty (52) ja etäi-sempi pääty (76), tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi fluiditiiviin rotaa-tiokytkentäelimen (42), joka on kiinnitetty pesän (40) etäisempään päätyyn (76), elimen (44) fluiditiiviin rotaatiokytkentäelimen (42) liittämiseksi poraustan-10 koon (22, 24), ensimmäisen, porasydämen talteenotossa tarvittavan fluidin sisääntulon (68), joka on kiinnitetty pesään (40) ja järjestetty pesän (40) lähemmän päädyn (32) puolelle, toisen, huuhtelufluidin sisääntulon (46), joka on kiinnitetty pesään (40) ja järjestetty pesän (40) etäisemmän päädyn (76) puolelle, rengasmaisen tilan (74), joka sijaitsee mainitun tartuntalaitteen (34) ja 15 onton pesän (40) välissä, ja vaijerintiivistyselimen (62), joka on kiinnitetty pesän (40) lähempään päätyyn (52) jolloin ontto pesä (40) on tarkoitettu ottamaan sisäänsä tartuntalaitteen (34), joka on kytketty vaijeriin (30), joka on tarkoitettu kulkemaan fluiditiiviin tiivisteen (62) läpi ja jolloin huuhtelupääkammio (36) on asennettavissa poraan (10).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huuhtelupääkammio, ... tunnettu siitä, että tartuntalaitteen (34) ulkopuolinen tiiviste (50) on järjes tetty ensimmäisen fluidisisääntulon (68) ja toisen fluidisisääntulon (46) välille. • * » I

· · ·;·: 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huuhtelupääkammio, 25 tunnettu siitä, että se käsittää elimen päähuuhtelukammion (36) kiinnit- v : tämiseksi poraan (10). v

· 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huuhtelupääkammio, tunnettu siitä, että huuhtelupääkammion sisään on järjestetty sisäpuoli- : nen hylsy (48). • »· · ;*··. 30

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huuhtelupääkammio, tunnettu siitä, että se käsittää vähintään yhden fluidin kuljetuselimen (78, *;;; 80), joka on liitetty ensimmäiseen fluidisisääntuloon (68) ja toiseen flui- disisääntuloon (46). : ;': 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huuhtelupääkammio, j 35 tunnettu siitä, että huuhtelupääkammion (36) etäisempään päätyyn (76) on järjestetty vaijerintiivistyskammio (60). 115788

6 115768

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huuhtelupääkammio, tunnettu siitä, että fluiditiivis rotaatiokytkentäelin (42) on rotaatiokytkin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen huuhtelupääkammio, tunnettu siitä, että rotaatiokytkin (42) on kiinnitetty poraan (10).

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huuhtelupääkammio, tunnettu siitä, että ainakin yksi fluidilähde (56, 72) on liitetty fluidisisääntu-loihin (68, 46).

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huuhtelupääkammio, tunnettu siitä, että siihen on järjestetty vaijerintyyppinen timanttipora (10). 10 > · 1 · 1 · * 1» 115788