NL7909221A

NL7909221A - DRILL FITTING EQUIPPED WITH STABILIZATION STAGES WITH RETRACTABLE BLADES.

Info

Publication number: NL7909221A
Application number: NL7909221A
Authority: NL
Original assignee: Inst Francais Du Petrole
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1980-07-01
Also published as: FR2445431A1; FR2445431B1

Description

·* 793564/Ke/od * «•I m* 793564 / Ke / od * «• I m

Aanvraagster: IKSÏITÏÏT EBiNCAIS Dïï PETSOLE, te Sueil-Malmaison,Applicant: ICSITITAN EBICAIS DI PETSOLE, Sueil-Malmaison,

FrankrijkeFrance

Xitel: Boorgamituur voorzien van stabilisatie trappen met intrekbare bladen·Xitel: Drilling equipment with stabilization steps with retractable blades

Door Aanvraagster wordt als uitvinders genoemd:The Applicant mentions as inventors:

Johan COPPES en Guy BAdQNJohan COPPES and Guy BAdQN

De uitvinding heeft betrekking op een boorgamituur, voorzien van tenminste een stabilisatie trap (of stabilisator) met intrekbare bladen·The invention relates to a drill bit, provided with at least one stabilization stage (or stabilizer) with retractable blades.

De uitvinding betreft meer in het bijzonder een boorgami-5 tuur met een aantal van dergelijke stabilisators met intrekbare bladen die op onderlinge afstand liggen langs dit garnituur teneinde de baan van het boren te sturen in een voorkeursrichting· Deze toepassing wordt in het onderstaande meer speciaal in het oog gehouden*More particularly, the invention relates to a drilling rig having a number of such retractable blade stabilizers spaced along this fixture to steer the path of drilling in a preferred direction. kept an eye on *

Bet is bekend om, bij booroperaties in de grond, het boor-10 garnituur dat zich boven de boor bevindt te voorzien van de stabilisators met bladen of rollen·Bet is known to provide the drill-10 set above the drill with the blade or roll stabilizers for drilling operations in the ground

Door het aantal van deze stabilisators, de plaatsing in het boorgamituur en het verschil tussen de diameter van elke stabilisator en die van de geboorde put te laten variëren'is het mogelijk om ^5 ofwel een gegeven voorrichting te behouden, ofwel de baan van het boren te wijzigen, in het bijzonder de hellingshoek ervan ten opzichte van de vertikaal, teneinde een bepaald punt van de ondergrond, doel genaamd^, te kunnen bereiken·By varying the number of these stabilizers, the placement in the drill bit and the difference between the diameter of each stabilizer and that of the drilled well, it is possible to keep either a given pre-direction or the path of drilling change, in particular its angle of inclination with respect to the vertical, in order to achieve a certain point of the ground, target called ^

Deze baan kan continu vanaf de oppervlakte worden gecontro-20 leerd door in het boorgamituur een meetkop te plaatsen die voorzien is vaQ verschillende ontvangers zoals inclinometers, boussoles, magnetometers en versnellingsmeters, en door via één of meerdere geleiders” signalen naar de oppervlakte over te brengen die representatief zijn voor het azimut en de hellingshoek van de geboorde put· Als alter** 25 natief is het ook mogelijk om de controle van de baan uit te voeren met niet-continue metingen·This path can be continuously monitored from the surface by placing a measuring head in the drill bit that is equipped with various receivers such as inclinometers, boussoles, magnetometers and accelerometers, and by transmitting signals to the surface via one or more conductors. which are representative of the azimuth and the angle of inclination of the drilled well · Alternatively, it is also possible to perform the check of the track with non-continuous measurements ·

Vanneer echter om een of andere reden (bijvoorbeeld verandering van de aard van de geologische formatie) de gevolgde baan correcties nodig heeft bestaat een mogelijke oplossing daarvoor uit het 3q wijzigen van de stabilisatie van het garnituur. Dit vereist dat aller- 73ö 92 2 1 ί • >V · “ _ 2 _ eerst het garnituur veer naar hoven wordt gefeaia vervolgens het aan» tal en de plaats vaa de stabilisators wordt gewijzigd, om tenslotte het gewijzigde garnituur weer naar beneden te brengen om het boren te vervolgen· Deze reeks handelingen kan lang duren, hetgeen dus 5 hinderlijk is, vooral wanneer de put diep is· Se onderhavige uitvinding beoogt een boorgarnituur te realiseren waarmee het mogelijk is om, door afstandbediening vanaf de oppervlakte, de baan van het boren te corrigeren zonder dat het nodig is om het garnituur weer naar boven te halen* 10 Sit resultaat wordt volgens de uitvinding bereikt met een boorgarnituur dat gekenmerkt is doordat het tenminste 44n stabilisatie trap omvat met intrekbare bladen, welke trap een aantal bladen aan de omtrek heeft die verplaatsbaar zijn tussen een ingetrokken stand en een werkstand waarin ze zich op afstand van het garnituur 15 bevinden, met afstandbedieningsmiddelen waardoor de bladen in de l werkstand geblokkeerd kunnen worden en kunnen worden ontgrendeld·However, if for some reason (eg change in the nature of the geological formation) the path followed needs corrections, a possible solution is to change the stabilization of the set 3q. This requires that all of the trim spring be turned towards the court, then change the number and position of the stabilizers, and then bring the modified trim back down. to continue drilling · This series of operations can take a long time, which is therefore a nuisance, especially when the well is deep. The present invention aims to realize a drilling kit with which it is possible, by remote control from the surface, to trace the path of the to correct drills without the need to bring the set back up * 10 Sit result according to the invention is achieved with a drill set characterized in that it comprises at least 44n stabilization stage with retractable blades, which stage has a number of blades on the circumference movable between a retracted position and a working position in which they are remote from the set 15, with remote control means for operating the blades i n the l working position can be locked and unlocked

Het-is-vaa- voordeel wanneer het boorgarnituur volgens de uitvinding voorzien is van meerdere stabilisatie trappen met afzonderlijk 3 besturing van de blokkering van de bladen in de open stand voor deze 20 verschillende trappen, zodat dus meerdere instelmogelijkheden verkregen worden·The advantage is when the drill bits according to the invention are provided with several stabilization stages with separate 3 control of the blade lock in the open position for these 20 different stages, so that multiple adjustment options are obtained.

Se uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening van een ui tvoerings voor beeld· üg· 1 toont een boorgarnituur volgens de uitvinding dat voor» 2^ zien is van drie stabilisatie trappen met intrekbare bladen; fig· 2 en 2A tonen een langadoorsnede door een stabilisator in geopende stand~(uitgestaken bladen)^ fig* 3 en 3A tonen een langadoorsnede door deze stabilisator in gesloten stand (ingetrokken bladen); 30 fig» 4 toont hydraulische bedieningsmiddelen voor de bladen·The invention will be elucidated hereinbelow with reference to the accompanying drawing of an embodiment, Example 1 shows a drill set according to the invention, illustrated for three stabilization stages with retractable blades; FIGS. 2 and 2A show a cross-section through a stabilizer in the open position ~ (blades extended) ^ FIGS. 3 and 3A show a cross-section through this stabilizer in the closed position (blades retracted); 30 fig »4 shows hydraulic operating means for the blades ·

Men ziet in fig· 1 schematisch een boorgarnituur volgens de uitvinding weergegeven dat voorzien is van meerdere stabilisatie trappen met intrekbare bladen*Fig. 1 shows diagrammatically a drilling set according to the invention, which is provided with several stabilization stages with retractable blades *

Sit boorgarnituur bevindt zich onderaan een boorkolom C boven 35 J® boor B·Sit drilling equipment is located at the bottom of a drilling column C above 35 J® drill B

79 0 922 T79 0 922 T

- 3-- 3-

In dit uitvoeringsvoorbeeld wordt het boorgarnituur ge» vormd door stangen M-j, Mg en M^ en een turbine 2 voor de aandrijving van de boor, onderling verbonden door stabilisators S-j, Sg, S^, S^ en S^e De bladen van deze stabilisators zijn evenwijdig aan de as van 5 het garnituur in het geval van de stabilisators Sg, Sj en S^, en stasm onder een hoek ten opzichte van deze as in het geval van de stabilisator S.j en S^· Bij wijze van voorbeeld kan verondersteld worden dat de stabilisators en S- klassieke stabilisators zijn met vaste bla·· den, en dat de stabilisators Sg, Sj en stabilisators met intrek» 10 bare bladen volgens de uitvinding zijn, zoals hierna beschreven aan de hand van fig* 2, 2A, 3 en 3A0 De intrekbare bladen van deze stahüi-sators zijn verplaatsbaar tussen een ingetrokken stand en een werk- stand op afstand van het garnituur, en er zijn middelen aanwezig om, ! afzonderlijk voor de drie stabilisators Sg, en S^, op afstand de 13 | blokkering te besturen van de bladen in de geopende stand, of de i ontgrendeling ervan* Onder deze omstandigheden wordt het mogelijk om l I nauwkeurig de baan van het boren bij te regelen; zo zal het de vakman i I duidelijk zijn dat, door vergrendeling van de bladen van de stabilise- i tor S^ in de geopende stand terwijl die van de stabilisators Sg en S^ 20 I ingetrokken zijn, de hoek van de geboorde put ten opzichte van de vertikaal groter kan maken? dat door vergrendeling van de bladen van |de drie stabilisators Sg, en in de geopende stand de tellings» ! hoek van het boren op de vertikaal wordt gehouden, en dat door ver» jgrendeling van de bladen van de stabilisator Sg in de geopende stand 25 i terwijl die van de stabilisator en ingetrokken gehouden worden !de hoek van de geboorde put ten opzichte van de vertikaal kleiner wordtoIn this exemplary embodiment, the drilling equipment is formed by rods Mj, Mg and M ^ and a turbine 2 for driving the drill, interconnected by stabilizers Sj, Sg, S ^, S ^ and S ^ e. The blades of these stabilizers are parallel to the axis of the set in the case of the stabilizers Sg, Sj and S ^, and stasm at an angle to this axis in the case of the stabilizers Sj and S ^ · For example, it can be assumed that the stabilizers and S-are classic stabilizers with fixed blades, and that the stabilizers Sg, Sj and retractable stabilizers are according to the invention, as described below with reference to FIGS. 2, 2A, 3 and 3A0 The retractable blades of these standing sators are movable between a retracted position and a working position remote from the set, and means are provided to:. separately for the three stabilizers Sg, and S ^, at a distance the 13 | to control locking of the blades in the open position, or their unlocking * Under these conditions it becomes possible to precisely adjust the I trajectory of the drilling; for example, it will be apparent to one skilled in the art that, by locking the blades of the stabilizer S ^ in the open position while those of the stabilizers Sg and S ^ 20 I are retracted, the angle of the drilled well relative to of the vertical bigger? that by locking the blades of the three stabilizers Sg, and in the opened position the counting »! angle of the drilling is maintained on the vertical, and that by locking the blades of the stabilizer Sg in the open position while those of the stabilizer are held and retracted, the angle of the drilled well relative to the vertical gets smaller o

De onderste stang M^ zal niet»magnetisch zijn, zodat rich» tingsmetingen kunnen worden uit gevoerd met behulp van een meetkop die 30 zich in de stang bevindt of erin wordt gebracht* fig* 2, 2A, 3 en 3A tonen een stabilisatietrap volgens de uitvinding, zoals de trap Sg, die een lichaam 1 omvat dat voorzien is van schuine vlakken 2 waarlangs de bladen 3 van de stabilisator glijden* het bovenste gedeelte 3A van de bladen is in aanraking met 33 een ringvormig element 3D dat aanligt tegen een zuiger 4 die verplaats» 7 9 0 9 2 2 f t - 4 - t* baar is volgens de lengteas van de stabilisator en zich bevindt tussen twee ringvormige kamers 5A en 53 die verbonden zijn door een leiding 6 welke voorzien is van een elektrisch bediende klep 7» Ten opzichte van het lichaam 1 bevindt de zuiger zich ofwel in de lage stand 5 wanneer de bladen uitgestoken zijn (fig* 1)» ofwel in de hoge stand wanneer de bladen ingetrokken zijn (fig* 3)·The lower rod M ^ will be non-magnetic, so that direction measurements can be taken using a measuring head located or inserted into the rod. FIG. 2, 2A, 3 and 3A show a stabilization step according to the invention, such as the step Sg, which comprises a body 1 provided with inclined surfaces 2 along which the blades 3 of the stabilizer slide * the upper part 3A of the blades is in contact with 33 an annular element 3D which abuts against a piston 4 which is movable »7 9 0 9 2 2 ft - 4 - t * adjustable along the longitudinal axis of the stabilizer and is located between two annular chambers 5A and 53 connected by a pipe 6 which is provided with an electrically operated valve 7» With respect to the body 1, the piston is either in the low position 5 when the blades are extended (fig * 1) »or in the high position when the blades are retracted (fig * 3) ·

Stroming van de olie van kamer 5A naar kamer 53 of omgekeerd is slechts mogelijk in de ppen stand van de elektrisch bediende klep 7·Flow of the oil from chamber 5A to chamber 53 or vice versa is only possible in the ppen position of the electrically operated valve 7

Deze klep ^ is met de oppervlakte verbonden door middel van de elektrische kabel S die door stekers 9» 10 verbonden is met geleiders 11 die opgenomen zijn in de stang , zodat deze klep op afstand kan worden bediend*This valve is connected to the surface by means of the electric cable S which is connected by plugs 9 »10 to conductors 11 incorporated in the rod, so that this valve can be operated remotely *

Andere trappen van de stabilisator die zich onder de in 15 fig* 2 en 2A, 5 en JA weergegeven trap bevinden zouden op dezelfde maaier, onafhankelijk daarvan, kunnen worden bediend door het in werking stellen van regelkleppen in die trappen die identiek zijn aan de klep 7 en verbonden zijn met de elektrische steker 9 parallel aan deze klep, door middel van geleiders 12* Sik van deze kleppen kan 20 onafhaske lijk van de andere aan de oppervlakte worden bediend met behulp van een gecodeerd elektrisch bedieningssignaal welke specifiek is voor de betreffende klep*Other stages of the stabilizer located below the stage shown in FIGS. 2 and 2A, 5, and JA could be operated on the same mower independently of them by operating control valves in those stages identical to the valve 7 and connected to the electrical plug 9 parallel to this valve, by conductors 12 * Sik of these valves 20 can be operated independently of the others on the surface using a coded electrical control signal specific to the respective valve *

De bedieningshandelingen* a) Te volgen procedure voor het naar buiten brengen van 25 de bladenj ra De bladen van de stabilisator zijn ingetrokken (fig* 3) maar omdat de put scheef loopt ligt tenminste Sêh van de bladen tegen de wand van het gat«-De klep 7 openen* •a Het garnituur naar boven bewegen* Het lichaam 1 van de 30 stabilisator zal naar boven glijden* Hen met het lichaam 1 verbonden ringvormige aanslag 1a drijft dan de olie naar de kamer 5a door de leiding 6* ·» De klep 7 sluiten* De olie die zich dan in de kamer 5a bevindt kan niet meer wegstromen, waardoor dus de zuiger 4 in de hoge 35 stand wordt geblokkeerd·,De bladen kunnen dus niet meer worden terug·-The operating procedures * a) Procedure to be followed for bringing out the blades j The blades of the stabilizer are retracted (fig. * 3), but because the well is skewed at least Sêh of the blades lies against the wall of the hole «- Open the valve 7 * • a Move the set upwards * The body 1 of the stabilizer will slide upwards * The annular stop 1a connected to the body 1 then drives the oil to the chamber 5a through the pipe 6 * · »The close valve 7 * The oil that is then in chamber 5a can no longer flow away, so that the piston 4 is blocked in the high position ·, so the blades can no longer be returned · -

79 0 9 2 2 T79 0 9 2 2 T

-5 - getrokken, zelfs wanneer het garnituur naar beneden wordt bewogen, bijvoorbeeld vd<5r het intrekken van de bladen van êên of meer van de andere stabilisatie trappen zoals hierboven vermeld» b) Te volgen procedure ύ66χ het intrekken van de bladen: 5 -.De bladen van de stabilisator zijn uitgestoken (fig· 2)»-5 - drawn, even when the set is moved downwards, for example, before retracting the blades of one or more of the other stabilization steps as mentioned above »b) Procedure to follow ύ66χ retracting the blades: 5 - .The blades of the stabilizer are extended (fig · 2) »

De klep 7 openen* «Het garnituur naar beneden bewegen* Tenminste êén van de bladen 3 blijft aanliggen tegen de wand van de put, terwijl het lichaam 1 naar beneden zal schuiven* De olie wordt dan uit de kamer 10 5 a verdreven naar de kamer 5b door de leiding 6* ! De klep 7 sluiten* De olie die zich dan in de kamer 5b be- ! vindt kan niet meer wegstromen, waardoor dus de zuiger 4 in de boven-| ste stand wordt geblokkeerd* ; Omdat het ringvormige element 3b niet vast is verbonden met 13 I het bovenste gedeelte 5a van de bladen 3 zouden deze bladen de neiging kunnen hebben om weer terug te vallen in de geopende stand wan-I neer de zuiger 4 zich bovenaan bevindt» Ze worden echter in de ge- sloten stand gehouden door wrijving tegen de wand van de put tijdens de voortgang van het boren* Sr kunnen niettemin middelen worden aange * 20 bracht voor het blokkeren van de bladen 3 van de verschillende stabilisatie trappen in de ingetrokken stand, bijvoorbeeld door in elke stabilisator onder de bladen 3 (niet weergegeven) zuiger te plaatsen, identiek aan de zuiger 4* en voorzien van een klep met een soortgelijke besturing als de klep 7« waardoor elke stabilisatie trap dan een 25 stel grendelkleppen heeft met de gelijktijdige afstandbediening door een elektrisch signaal dat specifiek is voor de betreffende trap* De twee zuigers van elke trap kunnen zo gelijktijdig worden vergrendeld in de onderste stand (vergrendeling van de bladen in de geopende starnL) of in de bovenste stand (vergrendeling van de bladen in de ingetrokken 30 stand)« fig* 4 illustreert schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van de hydraulische bedieningsmiddelen voor de blokkering van de zuiger 4< die gebruikt kunnen worden wanneer er geen elektrische kabels aanwezig kunnen zijn in het inwendige van het boorgarnituur, zodat dan dus 35 Het gebruik van een elektrisch bediende klep voor het sluiten van de >leiding 6- ónmogelijk- -is-o-——-- 7909221 _ 6 _Open the valve 7 * «Move the set down * At least one of the blades 3 remains in contact with the wall of the well, while the body 1 will slide down * The oil is then expelled from the chamber 10 a into the chamber 5b through line 6 *! Close valve 7 * The oil then accumulates in chamber 5b! can no longer flow away, so that the piston 4 in the top | st position is blocked *; Since the annular element 3b is not rigidly connected to the upper part 5a of the blades 3, these blades could tend to fall back into the open position when the piston 4 is at the top. kept in the closed position by friction against the wall of the well during the progress of drilling * Sr, nevertheless means can be provided * for blocking the blades 3 of the different stabilization stages in the retracted position, for example by to be placed in each stabilizer under the blades 3 (not shown) piston, identical to the piston 4 * and provided with a valve with a control similar to the valve 7 «, so that each stabilization stage then has a set of 25 latch valves with the simultaneous remote control by an electrical signal specific to the respective stage * The two pistons of each stage can be locked simultaneously in the lower position (locking of the blades in the opened starnL) or in the upper position (locking of the blades in the retracted position) «fig * 4 schematically illustrates an exemplary embodiment of the hydraulic actuating means for locking the piston 4 <which can be used when no electric cables can be present in the interior of the drilling equipment, so that the use of an electrically operated valve for closing the pipe 6 is impossible -is-o -—— 7909221 _ 6 _

rVRV

>>

Midden in de stabilisator bevindt zich een bus 13» voor*· zien van een schouder 14» de bus is beweegbaar volgens de lengteas van de stabilisatoroIn the center of the stabilizer there is a sleeve 13 »provided with a shoulder 14» the sleeve is movable along the longitudinal axis of the stabilizer o

Tijdens deze verplaatsing beweegt de schouder 14 zich in 3 een uitsparing 15 in het lichaam van de stabilisator, waarbij een veer 16 wordt samengedrukt*During this displacement, the shoulder 14 moves into a recess 15 in the body of the stabilizer in 3, compressing a spring 16 *

Se verplaatsing van de bus 13 wordt verkregen door de kracht die uitgeoefend wordt door een massief lichaam 17» dat in het boor» garnituur omlaag gebracht kan worden met behulp van een kabel 18 10 totdat het op een zitting 13a komt te liggen bovenaan de bus 13« He vertikaal naar beneden gerichte kracht die op dit lichaam uitgeoefend wordt door het boorfluldum wordt dan op de bus 13 overgebracht, zodai die naar beneden gedrukt wordt· Tijdens het omlaag bewegen van de bus 13 wordt de leiding 19 in verbinding gebracht met het boorfluldum· 13 Soor de druk daarvan wordt een zuiger 20 in werking gesteld die zorgt voor het openen van een klep 21 die zich in de leiding 6 bevindt, welke klep de vervanging is van de elektrisch bediende klep 7 uit de eerdere uitvoeringsvorm· Wanneer de stroming van het boorfluïdum gestopt wordt,, wordt de zuiger 20 in de oorspronkelijke stand terugge-20 bracht door middel van de veer 22· Omdat dan op de bus 13 geen ver-tikale kracht naar beneden meer wordt uitgeoefend zullen deze bus en het lichaam If door de druk veer 16 omhoog gebracht worden en zal de verbinding verbroken worden tussen het boorfluldum en de leiding 19· Het is voldoende om het lichaam 17 weer naar de oppervlakte te halen 23 met behulp van de kabel 18 om de vloeistofstroming te kunnen hervatten zonder'opnieuw de klep 21 in werking te stellen·The displacement of the sleeve 13 is obtained by the force exerted by a solid body 17 which can be lowered into the drill set using a cable 18 until it rests on a seat 13a at the top of the sleeve 13 The vertically downwardly directed force exerted on this body by the drilling fluid is then transferred to the sleeve 13 so that it is pressed downward. When the sleeve 13 is lowered, the conduit 19 is connected to the drilling fluid. 13 As a result of its pressure, a piston 20 is actuated which opens a valve 21 located in the pipe 6, which valve replaces the electrically operated valve 7 of the previous embodiment. drilling fluid is stopped, the piston 20 is returned to its original position by means of the spring 22 · Because then no vertical force is exerted on the sleeve 13 anymore Finally, this sleeve and the body If will be raised by the pressure spring 16 and the connection between the drilling fluid and the pipe 19 will be broken. It is sufficient to bring the body 17 back to the surface 23 using the cable 18. to be able to resume fluid flow without restarting valve 21 ·

Se verschillende stabilisatie trappen zullen selektief worden bestuurd door verschillende lichamen zoals 17 waarvan de middel·· lijn, met die van de bussen die er in de verschillende trappen door 30 zullen worden afgesloten, van boven naar beneden in het boorgamituur zal afnemen, zodat elk lichaam 1J, wanneer het aan de uiteinde van de kabel 18 naar beneden wordt gebracht, door de stabilisatie trappen heen kan die zich boven de te bedienen klep bevinden· -Conclusies- ?9 0 9 2 2 fThe different stabilization stages will be selectively controlled by different bodies such as 17 whose centerline, with that of the buses that will be closed in the different stages by 30, will decrease from top to bottom in the drill bit, so that each body 1J, when lowered at the end of the cable 18, can pass through the stabilization steps located above the valve to be operated · -Conclusions-? 9 0 9 2 2 f

Claims

- 7 - * 1 «Drilling equipment, equipped with stabilization * blades on the puller which can be moved from a retracted position to a position away from the centerline of the set and vice versa by displacement along inclined surfaces at the circumference of 5 i the garnish, characterized by at least two with each other! spaced stabilization stages with blades, provided with remote control means for individually blocking and unlocking these different stages, allowing the blades of each stage i to be moved from one position to the other independently of the blades of another stage by simple friction of the t! set of blades against the walls of the drilled well as a result of an axial displacement of the set. Device according to claim 1, characterized in that the blocking means are formed by a ring which abuts against the blades and which is axial is movable relative to ii of the body of the set in an annular cavity, where | it forms a double - acting piston separating in that cavity between two annular spaces connected by a! conduit for transferring an incompressible fluid from one to another space, said conduit being provided with an on-off position operated valve having a locking position in which the transition of fluid is prevented and an unlocking position in which this transition is possible »3« Device according to claim 2, characterized in that the blocking means have an electric actuation · 4 »Device according to claim 2, with the knowledge that the blocking means have a hydraulic actuation 0 79 0 922 t