NL8503371A

NL8503371A - Stabiliser in drilling tube string to vary inclination of bore hole - has tubular member contg. elements radially extendable to hole dia. against springs by mud pressure and retractable by dropping sealing bush

Info

Publication number: NL8503371A
Application number: NL8503371A
Authority: NL
Original assignee: Scope Engineering B V
Priority date: 1985-12-06
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1987-07-01

Abstract

The stabiliser for interposing between two adjoining tube sections of a drilling tube string comprises a cylindrical tubular member at its ends provided with coupling means for tube sections and having outward projections of which the outer ends define an imaginary envelope cylinder with diameter equal to that of the bore hole. The projections are formed by a number of plunger-like elements which are radially outwardly movable (in lining bushes; against springs into their active positions, means being provided to actuate these elements from ground level (actuation being by drilling mud pressure in the tubular member admitted via bores closable by dropping a bush down the tube string).

Description

M.0. 33Λ92 -1-M.0. 33Λ92 -1-

Stabilisator voor toepassing in een boorserie.Stabilizer for use in a drill series.

De uitvinding betreft een stabilisator voor toepassing in en boorserie die uit een aantal, hoofdzakelijk uit buizen bestaande 5 elementen is opgebouwd, omvattende een in wezen cilindrisch buisstuk dat bij de einden, is voorzien van middelen voor het koppelen van het buisstuk tussen twee elementen van de boorserie, welk buisstuk aan de buitenkant is voorzien van uitsteeksels waarvan de einden worden omhuld door een denkbeeldig cilindrisch oppervlak waarvan de diameter in wezen 10 overeenkomt met de diameter van het boorgat.The invention relates to a stabilizer for use in a drill series, which is built up from a number of elements consisting mainly of pipes, comprising an essentially cylindrical pipe section which at the ends is provided with means for coupling the pipe section between two elements of the drill string, the pipe section of which is provided on the outside with projections, the ends of which are enclosed by an imaginary cylindrical surface, the diameter of which corresponds essentially to the diameter of the borehole.

Stabilisators dienen onder andere om bij het boren van een ten opzichte van de verticaal schuin lopend boorgatdeel, de deviatie van het boorgat op te bouwen, te verminderen of op te heffen, en/of te handhaven.Stabilizers serve, inter alia, to build up, reduce or cancel the deviation of the borehole when drilling a borehole portion which is inclined relative to the vertical.

15 Zoals getoond in figuur la zal voor het opbouwen van de deviatie een in de nabijheid van de boorbeitel c gelegen stabilisator b actief aanwezig moeten zijn.As shown in figure 1a, in order to build up the deviation, a stabilizer b located in the vicinity of the drill bit c must be actively present.

Is het daarentegen gewenst dat de deviatie van het boorgat wordt verminderd, dan zal een op zekere afstand van de boorbeitel c, 20 gelegen stabilisator a actief aanwezig moeten zijn, zoals getoond in figuur 1b.If, on the other hand, it is desired that the deviation of the borehole be reduced, then a stabilizer a situated at a certain distance from the drill bit c, 20 should be actively present, as shown in figure 1b.

Tenslotte zullen beide hierboven genoemde stabilisators a en b actief aanwezig moeten zijn, wanneer een bepaalde deviatie van het boorgat moet worden gehandhaafd, zoals getoond in figuur lc.Finally, both of the above-mentioned stabilizers a and b will have to be present if a certain borehole deviation is to be maintained, as shown in Figure 1c.

25 De bekende stabilisators hebben vast op het cilindrische buisstuk aangebrachte uitsteeksels, zodat wanneer zofn stabilisator in een boorserie is opgenomen, hij altijd actief aanwezig zal zijn. Dit betekent dat bijvoorbeeld uitgaande van de situatie getoond in figuur la, wanneer de deviatie van het boorgat moet worden verminderd of 30 opgeheven, de gehele boorserie uit het boorgat moet worden getrokken, de stabilisator b nabij de boorbeitel c moet worden ontkoppeld en hogerop in de boorserie, in de positie a moet worden geplaatst, waarna de boorserie weer moet worden neergelaten, welke werkzaamheden, afhankelijk van de diepte van het boorgat meerdere uren in beslag 35 nemen.The known stabilizers have projections fixedly mounted on the cylindrical pipe section, so that when such a stabilizer is included in a drill series, it will always be actively present. This means, for example, starting from the situation shown in Figure 1a, when the deviation of the borehole is to be reduced or eliminated, the entire drill string must be pulled out of the borehole, the stabilizer b near the drill bit c must be disconnected and higher up in the drill bit. drill string must be placed in position a, after which the drill string must be lowered again, which activities take several hours, depending on the depth of the borehole.

Het doel van de uitvinding is een stabilisator te verschaffen die steeds in de boorserie opgenomen kan blijven, zodat het niet nodig is om de boorserie uit het boorgat te trekken voor het uit- of inschakelen van de werking van de stabilisator.The object of the invention is to provide a stabilizer which can always be included in the drill string, so that it is not necessary to pull the drill string out of the borehole to switch the stabilizer operation on or off.

<*· '<JI mm mm .4 .1 -, ** ^ / i v· * v J 4 * -2-<* · '<JI mm mm .4 .1 -, ** ^ / i v · * v J 4 * -2-

Dit doel wordt bereikt doordat bij de stabilisator volgens de uitvinding de uitsteeksels worden gevormd door een aantal in radiale richting verplaatsbaar met het buisstuk verbonden elementen, zodat in de naar buiten verplaatste stand van de elementen, de einden daarvan 5 door de genoemde denkbeeldige cilinder worden omhuld, en middelen aanwezig zijn voor het vanaf het aardoppervlak bedienen van de elementen.This object is achieved in that in the stabilizer according to the invention the protrusions are formed by a number of elements connected to the pipe section which are movable in radial direction, so that in the outwardly displaced position of the elements, the ends thereof are enveloped by the said imaginary cylinder , and means are provided for operating the elements from the earth's surface.

Een op deze wijze uitgevoerde stabilisator kan in wezen blijvend in een boorserie opgenomen worden en al naar gelang het 10 gewenst is dat de stabilisator wel of niet werkzaam is, de uitsteeksels, vanaf het aardoppervlak, naar buiten of naar binnen worden bewogen.A stabilizer constructed in this manner can essentially be permanently included in a drill string and, depending on whether or not the stabilizer is effective or not, the protrusions are moved outwards or inwards from the earth's surface.

Bij voorkeur wordt elk element gevormd door een in wezen cilindrisch, plunjervormig orgaan dat verschuifbaar in een in de wand 15 van het buisstuk gevormde blinde boring is gelegen, welke boring bij de bodem in verbinding staat met de binnenkant van het buisstuk, zodat door de druk van de door de boorserie stromende boorspoeling, de organen in de uitgeschoven stand kunnen worden gedrukt, waarbij elk plunjervormig orgaan is voorzien van een veerorgaan dat het 20 plunjervormige orgaan in de ingetrokken stand wil houden, en in de binnenwand van het buisvormige lichaam, nabij ten minste één van zijn einden, een schouder is gevormd, waarop een bus kan rusten die van bovenaf in de boorserie kan vallen en weer daaruit kan worden getrokken, voor het afsluiten van de verbinding tussen elke boring en 25 de binnenkant van het lichaam.Preferably, each element is formed by an essentially cylindrical, plunger-shaped member slidably located in a blind bore formed in the wall 15 of the tubing, which bore communicates at the bottom with the inside of the tubing, so that by the pressure of the drilling fluid flowing through the drill string, the members can be pushed into the extended position, each plunger-shaped member having a spring member which will retain the plunger-shaped member in the retracted position, and in the inner wall of the tubular body, near At least one of its ends, a shoulder is formed on which a sleeve can rest which can fall into the drill string from above and be pulled out again, to close the connection between each bore and the inside of the body.

Wanneer twee van de op deze wijze uitgevoerde stabilisators, ter plaatse van a en b (figuur lc) in een boorserie zijn opgenomen, dan zullen tijdens het boren, waarbij boorspoeling door de boorserie d wordt gepompt, de plunjervormige organen van alle 30 stabilisators, door de druk van de boorspoeling, tegen de veerdruk in, naar buiten worden gedrukt en dus alle twee stabilisators actief zijn.If two of the stabilizers constructed in this manner, at the locations of a and b (Figure 1c), are included in a drill string, then during the drilling, with drilling fluid being pumped through the drill string d, the plunger-shaped members of all 30 stabilizers will the pressure of the drilling fluid, against the spring pressure, must be pushed out and thus both stabilizers are active.

Moet nu echter bijvoorbeeld de.deviatie van het boorgat worden . - e- verminderd of opgehven, dan wordt de stabilisator b inactief gemaakt, door de pompdruk op de boorspoeling weg te nemen en een genoemde bus 35 door de boorserie heen naar beneden te laten vallen, totdat deze afsluitbus op de genoemde schouder in de stabilisator b komt te rusten, zodat wanneer daarna weer pompdruk op de boorspoeling wordt gezet, slechts de plunjervormige organen van de stabilisator a naar buiten 8503371 -3- ‘ worden gedrukt. De binnendiameter en de schouder van de stabilisator a zijn daarbij groter dan die van de stabilisator b, zodat de bij de stabilisator b behorende afsluitbus door de stabilisator a heen verder naar beneden kan vallen tot binnen de stabilisator b.Now, for example, should become deviation of the borehole. - e- reduced or lifted, the stabilizer b is rendered inactive by relieving the pump pressure on the drilling mud and dropping a said sleeve 35 through the drill string until this sealing sleeve on said shoulder in the stabilizer b comes to rest, so that when pump pressure is again applied to the drilling fluid, only the plunger-shaped members of the stabilizer a are pushed out 8503371 -3- '. The inner diameter and the shoulder of the stabilizer a are larger than that of the stabilizer b, so that the sealing sleeve associated with the stabilizer b can fall further down through the stabilizer a into the stabilizer b.

Moet daarentegen de deviatie van het boorgat worden 5 vergroot of opgebouwd dan moet de stabilisator b weer actief en de stabilisator a inactief worden gemaakt, door respectievelijk de afsluitbus met behulp van een op zichzelf bekend vanggereedschap uit de stabilisator b te trekken en een bij de stabilisator a behorende afsluitbus in de boorserie te laten vallen.If, on the other hand, the deviation of the borehole is to be increased or built up, then the stabilizer b must be reactivated and the stabilizer a must be rendered inactive, by respectively pulling the sealing sleeve out of the stabilizer b with the aid of a known catching tool and one at the stabilizer a drop the corresponding sealing sleeve into the drill string.

10 Op voordelige wijze bestaat elk plunjervormig orgaan uit een binnen de boring verschuifbaar deel en een daarvan naar buiten uitstekend deel met een kleinere diameter, zodat een naar buiten gerichte schouder wordt gevormd die in de uitgeschoven stand tegen het naar binnen gerichte ringvormige vlak van een bij de ingang van de 15 blinde boring gevormd radiaal naar binnen gericht flensvormig deel aanligt, waarbij het veerorgaan uit een spiraalveer bestaat die bij het ene eind tegen de bodem van een in de schouder gevormde ringvormige holte en bij het andere eind tegen het genoemde ringvormige vlak van het flensvormige uitsteeksel aanligt.Advantageously, each plunger-shaped member consists of a portion slidable within the bore and an outwardly projecting portion of a smaller diameter to form an outwardly facing shoulder which extends in the extended position against the inwardly oriented annular surface of a bee. the entrance of the blind bore formed radially inwardly directed flange-shaped part, the spring member consisting of a spiral spring which at one end against the bottom of an annular cavity formed in the shoulder and at the other end against said annular surface of the flange-shaped projection lies.

20 Bij voorkeur is het buisstuk voorzien van tenminste een, zich door de wand daarvan uitstrekkende doorboring, waarvan de uitmonding in de binnenkant van het buisstuk, bij een ingebrachte bus, zich tegenover een wanddeel van deze bus bevindt.The pipe piece is preferably provided with at least one borehole extending through the wall thereof, the opening of which in the inside of the pipe piece, when a sleeve is inserted, is opposite a wall part of this sleeve.

Hierdoor wordt bereikt dat er geen drukverschillen kunnen 25 ontstaan wanneer de bus is ingebracht.This ensures that no pressure differences can arise when the sleeve is inserted.

Op voordelige wijze zijn de uitsteeksels of plunjervormige organen volgens één of meer spiraalvormige banen over het oppervlak van het buisvormige lichaam gerangschikt.Advantageously, the protrusions or plunger-shaped members are arranged along the surface of the tubular body along one or more spiral paths.

De uitvinding wordt nader beschreven onder verwijzing naar 30 de figuren 2a, 2b en 3 waarin respectievelijk een stabilisator volgens de uitvinding in overlangse doorsnede en gedeeltelijk in aanzicht in de actieve en niet actieve toestand, en een doorsnede volgens de lijn III-III in figuur 2a zijn weergegeven.The invention is further described with reference to Figures 2a, 2b and 3 in which a stabilizer according to the invention in longitudinal section and partly in view in the active and inactive state, respectively, and a section along the line III-III in Figure 2a are shown.

Zoals getoond omvat de stabilisator een buisvormig lichaam 35 1 met een centrale doorgang 2, waarin in de wand een aantal blinde boringen 3 zijn aangebracht die volgens spiraalvormige banen zijn gerangschikt. Elke blinde boring 3 staat via een doorgang 3' in 83 33 3 7 1 -4- verbinding met de centrale doorgang 2. Elke blinde boring 3 kan echter ook een zodanige diepte hebben dat het midden van de bodem tot de doorgang 2 reikt, zodat geen aparte doorgang 3' aanwezig is. In elke blinde boring 3 is een voeringbus 4 aangebracht die bij de ingang van de blinde boring 3 een naar binnen gericht flensvormig uitsteeksel 4' 5 heeft. Een plunjervormig orgaan 5 is verschuifbaar binnen elke voeringbus 4 gelegen, waarbij dit orgaan 5 uit een deel 5' en een van dit deel 5' naar buiten uitstekend deel 5'1 met een kleinere diameter bestaat, zodat een schouder 6 wordt gevormd, die in de uitgeschoven stand van de organen 5 tegen het naar binnen gerichte ringvormige vlak 10 van het flensvormige uitsteeksel 4' aanligt. In de ringvormige schouder 6 is een ringvormige groef 7 gevormd waarin een spiraalveer 8 is opgenomen, die bij het andere eind tegen het naar binnen gerichte ringvormige vlak van het flensvormige uitsteeksel 4' aanligt.As shown, the stabilizer comprises a tubular body 35 with a central passage 2, in which a number of blind bores 3 are arranged in the wall and are arranged along spiral paths. Each blind bore 3 is connected to the central passage 2 via a passage 3 'in 83 33 3 7 1 -4 connection. However, each blind bore 3 can also have a depth such that the center of the bottom extends to the passage 2, so that no separate passage 3 'is present. A liner sleeve 4 is provided in each blind bore 3 and has an inwardly directed flange-like projection 4 '5 at the entrance to the blind bore 3. A plunger-shaped member 5 is slidably located within each liner sleeve 4, said member 5 consisting of a portion 5 'and an outwardly projecting portion 5' 1 of a smaller diameter to form a shoulder 6 which is formed in the extended position of the members 5 abuts the inwardly directed annular surface 10 of the flange-shaped projection 4 '. An annular groove 7 is formed in the annular shoulder 6 in which a coil spring 8 is received, which at the other end abuts the inwardly directed annular surface of the flange-shaped projection 4 '.

De centrale doorgang 2 is nabij het boveneind van het 15 buisvormige lichaam 1 voorzien van een schouder 9. De schouder 9 dient voor het tegenhouden van een afsluitbus 10 die in de boorserie waarin de stabilisator is opgenomen, naar beneden kan vallen totdat een op de buitenkant van de bus 10 gevormde schouder 10' op de ringvormige schouder 9 komt te rusten (fig. 2b). Wanneer de bus 10 is ingebracht 20 dan worden de verbindingen tussen de boringen 3 en de centrale doorgang geblokkeerd, met behulp van de afdichtringen 11 en 11' die nabij de uiteinden van de bus 10 zijn gelegen, zodat de druk van de door de centrale doorgang en door de bus 10 stromende boorspoeling niet meer wordt overgebracht op de organen 5, die bij het wegvallen van de 25 pompdruk op de boorspoeling, door de veren 8 naar binnen in de holtes 3 zijn gedrukt, waardoor de stabilisator inactief is geworden. Het buisvormige lichaam 1 is bij een of meerdere plaatsen voorzien van een doorboring 12, die bij voorkeur zodanig is gelegen dat, wanneer een bus 10 is ingebracht, de afdichtringen 11 en 11' zich vlak boven 30 respectievelijk vlak onder de doorboring 12 bevinden.The central passage 2 is provided with a shoulder 9 near the top end of the tubular body 1. The shoulder 9 serves to stop a sealing sleeve 10 which can fall down in the drill series in which the stabilizer is included until one on the outside. shoulder 10 'formed from the sleeve 10 rests on the annular shoulder 9 (Fig. 2b). When the sleeve 10 is inserted, the connections between the bores 3 and the central passage are blocked, using the sealing rings 11 and 11 'located near the ends of the sleeve 10, so that the pressure of the passage through the central passage and drilling mud flowing through the sleeve 10 is no longer transferred to the members 5, which, when the pump pressure on the drilling mud drops, are pressed in by the springs 8 into the cavities 3, whereby the stabilizer has become inactive. The tubular body 1 is provided at one or more places with a piercing 12, which is preferably located such that, when a sleeve 10 is inserted, the sealing rings 11 and 11 'are just above 30 and just below the piercing 12, respectively.

In de doorboring 12 kan een bekledingsbus 12' van een slijtvast materiaal zijn aangebracht. Met zo'n doorboring wordt bereikt dat er geen drukverschillen kunnen ontstaan wanneer de bus 10 is ingebracht. Dit garandeert de werking van de spiraalveer 8 en 35 vergemakkelijkt het inbrengen respectievelijk verwijderen van de afsluitbus 10.A lining sleeve 12 'of a wear-resistant material can be arranged in the bore 12. With such a piercing it is achieved that no pressure differences can arise when the sleeve 10 is inserted. This guarantees the operation of the coil springs 8 and 35 and facilitates the insertion or removal of the sealing sleeve 10.

Stabilisators volgens de uitvinding kunnen worden uitgevoerd met centrale doorgangen 2 en schouders 9 van verschillende diameters, zodat bij elke stabilisator een bepaalde afsluitbus 10 8503371 -5- ;sr - behoort die door een stabilisator heen kan vallen met een centrale doorgang 2 en een schouder 9 van grotere diameter.Stabilizers according to the invention can be made with central passages 2 and shoulders 9 of different diameters, so that each stabilizer has a specific sealing sleeve 10 8503371 -5-; sr - which can pass through a stabilizer with a central passage 2 and a shoulder 9 of larger diameter.

De plunjervormige organen 5 van de stabilisator volgens de uitvinding bevinden zich steeds in de ingetrokken stand, als gevolg van 5 de werking van de veren 8, wanneer de pompdruk voor het door de boorserie heen pompen van boorspoeling wegvalt, wat het voordeel geeft dat de stabilisator gemakkelijk door eventuele vernauwingen in het boorgat kan worden getrokken.The plunger-shaped members 5 of the stabilizer according to the invention are always in the retracted position, due to the action of the springs 8, when the pump pressure for pumping drilling mud through the drill string drops, which gives the advantage that the stabilizer can be easily pulled into the borehole through any constrictions.

>!v^ w 1 *J* v' V# W / 3>! v ^ w 1 * J * v 'V # W / 3

Claims

1. Stabilizer for use in a drill string for drilling a borehole made up of a number of elements mainly consisting of pipes, comprising an essentially cylindrical pipe section provided at the ends with means for coupling the pipe section between two elements of the drill string, the pipe section of which is provided on the outside with projections, the ends of which are enveloped by an imaginary cylindrical surface, the diameter of which corresponds essentially to the diameter of the borehole, characterized in that the projections are formed by a number of elements connected radially to the pipe section in a radial direction, so that in the outwardly displaced position of the elements the ends thereof are enveloped by the said imaginary cylindrical surface, and means are provided for operating the elements from the earth's surface.

Stabilizer according to claim 1, characterized in that each element is formed by an essentially cylindrical, plunger-shaped member which is slidably located in a blind bore formed in the wall of the pipe section, which bore communicates at the bottom with the inside of the tubing, so that the plunger-shaped members can be pushed into the extended position by the pressure of the drilling fluid flowing through the drill string, each plunger-shaped member being provided with a spring member for retaining the plunger-shaped member in the retracted position, and in the inner wall of the tubular body, near at least one of its ends, a shoulder 25 is formed on which a sleeve can rest which can fall into the drill string from above and be pulled out again, to close the connection between each bore and the inside of the tubular body.

3. Stabilizer according to claim 2, characterized in that each plunger-shaped member consists of a part slidable within the bore and one outwardly projecting part of a smaller diameter so that an outwardly directed shoulder is formed which is in the extended position against the inwardly oriented annular surface of a flange-shaped projection radially inwardly directed at the entrance to the blind bore, the spring member consisting of a coil spring at one end against the bottom of an annular cavity formed in the shoulder and abutting at the other end against said annular face of the flange-like projection.

Stabilizer according to claim 2 or 3, characterized in that the pipe section is provided with at least one bore extending through the wall thereof, the opening of which, in the interior of the pipe section, when a sleeve is inserted, is opposite a wall part of this bus is located.

Stabilizer according to claims 1-4, characterized in that the projections are arranged along the surface of the tubular body along one or more spiral paths. 3503371