NO162598B - Fremgangsmaate til fremstilling av en isolerende kobling for vektroer, samt isolerende vektroerforbindelse. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for dannelsen av

en isolerende kobling for et vektrør med første og andre vektrørsegmenter med til hverandre passende gjengede seksjoner. Oppfinnelsen vedrører også en isolerende vektrørforbindelse. Gjengene til koblingsforbindelsen er belagt med et lag av isolerende materiale for å bevirke elektrisk isolasjon mellom til hverandre støtende seksjoner av et vektrør for å forhindre føring av en elektrisk strøm aksialt langs vektrøret.

På fagområdet boring av borehull er det flere grunner

til at det kan være ønskelig å anbringe en elektrisk isolasjon mellom mot hverandre støtende segmenter av et vektrør. En av de prinsipielle grunner for ønsket om elektrisk å isolere mot hverandre støtende seksjoner av et vektrør er det formål å

bruke borestrengen som en elektrisk ledning for overføring av data samlet på bunnen av brønnen til overflaten i løpet av boringen. Dette trekk med hensyn til elektrisk telemetri har vært kjent i mange år, men det har ikke vært anvendt på en reell kommersiell basis på grunn av en rekke dermed forbundne problemer. Et av disse prinsipielle problemer innbefatter] manglende evne til å frembringe en egnet isolert forbindelse for .tilveie-bringelsen av elektrisk isolasjon mellom mot hverandre støtende segmenter av vektrøret uten å gå på alvorlig kompromiss med den konstruktive integritet for vektrøret. Som typisk eksempel hadde de inntil nu kjente isolerte forbindelser en rekke alvorlige vanskeligheter eller ulemper, av hvilke en hovedulempe er mangelen på evne til å motstå belastninger forårsaket av dreie-belastninger ved sammensetning og bruk av borstrengen.

Isolerte forbindelser av en eller annen type er vist i et antall bevilgede US-patenter. Uten å forsøke å gi en full-stendig liste er typiske tidligere kjente isolerte forbindelser vist i US patentene nr. 3.150.321, nr. 2.940.787, nr. 2.917.704, nr. 2.388.141, nr. 2.313.384, nr. 2.300.823, nr. 1.859.311 og DE-OS 32.37.588. Fra det sistnevnte DE-OS 32.37.588 er det

kjent en gasstett elektrisk isolerende kobling mellom to rørender, men det dreier seg der ikke om noen gjenget forbindelse, som jo er mere komplisert å isolere.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å overvinne de ovenfor nevnte og andre ulemper ved den kjente teknikk.

Denne hensikt oppnås ved en fremgangsmåte for dannelse av en isolerende kobling for et vektrør med første og andre vektrørsegmenter, med til hverandre passende gjengede seksjoner, som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den gjengede seksjon på et av vektrørsegmentene utformes med en tykkelse som er redusert med mellom 0,0 5 og,0,15 mm i forhold til de ønskede endelige dimensjoner for det gjengede samvirke med den tilpassede gjengede seksjon på det andre vektrør-segment, at det påføres et elektrisk isolerende keramisk belegg med en tilsvarende tykkelse mellom 0,05 og 0,15 mm på den gjengede seksjon til det ene vektrørsegment for oppnåelsen av de ønskede sluttdimensjoner og at det keramiske belegg forsegles med et forseglingsmiddel som kan redusere porøsi-teten. Ytterligere trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av underkravene 2-6.

Det isolerende keramiske belegg kan påføres med en eksplosjonssprøyteprosess. Belegget påføres innenfor et kritisk tykkelsesområde for å gi den ønskede kombinasjon av oppnåelsen av ønsket elektrisk motstand og samtidig bevarelse av den konstruktive integritet for forbindelsen. Før påføringen av det isolerende keramiske belegg blir gjengene fordelaktig maskinert for å fjerne en mengde av material svarende til tykkelsen for det keramiske belegg som skal påføres, for således å bevare dimensjonens integritet på koblingen.

Ved oppfinnelsen er det også tilveiebragt en" isolerende vektrørsforbindelse som innbefatter et første metallisk vektrørsegment med en første gjenget seksjon med belegg av elektrisk isolerende materiale, hvilket isolerende belegg ligger i tykkelsesområdet mellom 0,05 og 0,15 mm og et andre metallisk vektrørsegment-som er forbundet til det første vektrørsegment, hvilket andre vektrørsegment har en andre gjenget seksjon som kan bringes i gjengesamvirke med den isolasjonsbelagte gjengede seksjon av den første vektrør-seksjon. Ytterligere fordelaktige trekk fremgår av kravene 8-10.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen, hvor: fig. 1 er et snittriss av en forbindelsesseksjon på et vektrør med den isolerende kobling ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 er et forstørret riss av en del av koblingen på fig. 1,

fig. 3 er et flytskjema av fremgangsmåten for forming av den isolerende kobling ifølge foreliggende oppfinnelse.

Selv om den kan finne anvendelse i andre omgivelser, er foreliggende oppfinnelse primært beregnet for bruk i forbindelse med en borstreng for boring av olje- og gassbrønner. Mer spesielt er foreliggende oppfinnelse beregnet på å gi en isolert kobling mellom segmentene i et vektrør i en borestreng, slik at borestrengen kan bli benyttet som en elektrisk ledning for elektrisk telemetri til overflaten av data utledet nede i brønnen vedrørende borehullsinformasjon, såsom retningsborings-data, brønnloggedata etc. Da borestrengen og resten av omgivelsene kan være av vanlig art, viser tegningen bare vektrørsegmentet som innbefatter den isolerte forbindelse ifølge foreliggende oppfinnelse.

Under henvisning til de enkelte figurer på tegningen

er det øvre segment 10 på et vektrør forbundet til et lavere segment 12 over en isolert, gjenget forbindelse 14. I nær-heten av forbindelsen 14 kan vektrørsegmentet 10 bestå av en "American Petroleum Institute" (API) tapp ("pin")-forbindelse 16 og vektrørsegmentet 12 består av en API fatnings ("box")-forbindelse 18. Tapp- og fatningsforbindelsene 16 og 18 har til hverandre passende gjenger (ikke vist i detalj på fig. 2

for dannelsen av en gjenget forbindelse mellom vektrørseg-mentene 10 og 12. Gjengene utstrekker seg mellom endeseksjonen 20 på vektrørsegmentet 10 og skulderen 23 på vektrørsegmentet 12.

Under spesiell henvisning til fig. 2 er det vist en gjenge-forbindelse mellom fatning 18 og tapp 16 i detalj. I samsvar med foreliggende oppfinnelse er et elektrisk isolerende keramisk belegg 24, så som et aluminiumoksid, påført på gjengene på tapp-elementet 16. Det isolerende keramiske belegg vil bli påført på hele lengden eller den aksielle spennvidde av gjengene, og det isolerende belegg vil også utstrekke seg til endeseksjonen 20 og skulderen 22 på vektrørsegmentet 10 for å sikre elektrisk isolasjon mellom vektrørsegmentene. I og med at det også er mulig å påføre belegget på gjengene til fatningselementet 18 og skulderen 23 på vektrørsegmentet 12, vil det isolerende keramiske belegg bli påført den ene eller den andre av forbindelses-segmentene, men det er ikke nødvendig å påføre belegget på begge.

Som vist i strømhingsdiagrammet på fig. 3 er forbindelsen 14 dannet ved en flertrinnsprosess. I trinn A blir en liten mengde materiale fjernet fra gjengene og skulderseksjonen på for-bindelsessegmentet som skal belegges med et isolerende materiale. Hvis det således antas at et isolerende keramisk belegg skal påføres på tapp-elementet 16 til vektrørssegmentet 10, blir en liten mengde materiale svarende i dybde til dybden eller tykkelsen på belegget som skal påføres, fjernet fra gjengene på tappsegmentet 16 og skulderområdet 22, f.eks. ved maskinering. Deretter blir i trinn B et belegg av isolerende keramisk materiale, fortrinnsvis aluminiumoksid, påført på de reduserte gjenge- og skulderområder for å tilbakeføre disse deler av tappseksjonen 16 til deres opprinnelige dimensjoner, og eventuelt på endeseksjonen 20 som en mulig sikkerhetsforanstaltning mot kortslutning. Det isolerende keramiske belegg blir påført med en kjent detonasjons-sprøyteprosess, og det isolerende belegg påføres langs hele den aksielle utstrekning og omkretsutstrek-ningen av gjengene og langs skulderområdet og eventuelt endeom-rådet (hvorved alle deler kan betraktes som å være "den gjengede seksjon" slik det er benyttet i beskrivelsen og kravene) for å sikre elektrisk isolasjon mellom vektrørssegmentene. Etter at et isolerende belegg 24 er blitt påført på den gjengede seksjon, blir aluminiumoksidet forseglet i trinn c med en epoksy eller en tilsvarende type forseglingsmiddel for å eliminere eller redusere porøsiteten. Som et alternativ til fjerning av materialet fra vektrørsegmentet 10 er det også mulig å tilforme vektrørsegmentet 10 underdimensjonert med tykkelsen for det keramiske belegg som skal påføres, og deretter påføre den ønskede tykkelse av keramisk isolerende belegg.

I samsvar med oppfinnelsen er det vesentlig at belegget

24 blir påført i et kritisk tykkelsesområde på gjengene som skal isoleres. Dette kritiske tykkelsesområde er mellom 0,05 og 0,15 mm for tykkelsen av belegget. Et belegg som er mindre enn 0,05 mm i tykkelse vil eventuelt ikke gi den nødvendige elektriske motstand, selv om den kan bibeholde dens mekaniske integritet. Omvendt vil et belegg som er tykkere enn 0,15 mm bli utsatt for avskalling ved gjengeryggene, noe som vil re-sultere i tap av elektrisk isolasjon og kan også påvirke den konstruktive integritet. Et belegg tykkere enn 0,15 mm kan skalle av fordi den større tykkelse på belegget bevirker at sprøheten av keramikken kan bli mere sterkt belastet, da den forsøker å følge deformasjonen av gjengene i forbindelsen når dreiemomentet utøves under sammensetning. Med et belegg som holdes innenfor det kritiske tykkelsesområde mellom 0.05 mm og 0,15 mm vil forbindelsen ifølge foreliggende oppfinnelse til-veiebringe og opprettholde elektrisk isolasjon mellom vektrør-segmentene 10 og 12 uten noen vesentlig påvirkning av den konstruktive integritet og den dreiemomentbærende evne for forbindelsen. Det skal også bemerkes at det er vesentlig ved

gjennomføring av foreliggende oppfinnelse at det isolerende belegg 24 påføres ved en eksplosjonssprøyteprosess, så som "Union Carbide"s kjente eksplosjonssprøyteprosess eller en tilsvarende prosess som vil gi en binding mellom det keramiske isolerende

materiale og metallgjengene i tilstrekkelig grad til å motstå belastninger og dreiemomentet som utøves ved sammensetningen og bruken av vektrøret. Plasmasprøytning og tilsvarende prosesser er ikke egnet fordi de ikke resulterer i en binding med tilstrekkelig styrke til å motstå belastningene som er iboende i systemet.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for dannelse av en isolerende kobling for et vektrør med første og andre vektrørsegmenter med til hverandre passende gjengede seksjoner, karakterisert ved at den gjengede seksjon på et av vektrørsegmentene utformes med en tykkelse som er redusert med mellom 0,05 og 0,15 mm i forhold til de ønskede endelige dimensjoner for det gjengede samvirke med den tilpassede gjengede seksjon på det andre vektrørsegment, at det påføres et elektrisk isolerende keramisk belegg med en tilsvarende tykkelse mellom 0,05 og 0,15 mm på den gjengede seksjon til det ene vektrørsegment for oppnåelsen av de ønskede sluttdimensjoner og at det keramiske belegg forsegles med et forseglingsmiddel som kan redusere porøsiteten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at påføringen av et belegg av keramisk materiale innbefatter påføringen av et keramisk materiale ved hjelp av en eksplosjonssprøyteprosess.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at trinnet med dannelsen av den gjengede seksjon på et av vektrørsegmentene med en redusert diameter innbefatter at den gjengede seksjon på et av vektrørsegmentene tilformes underdimensjonert med en tykkelse svarende til tykkelsen av det keramiske belegg som skal påføres.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at trinnet med utformingen av den gjengede seksjon på et av vektrørsegmentene som har en redusert diameter innbefatter at den gjengede seksjon opprinnelig utformes med en første forutbestemt dimensjon og at det fra den gjengede seksjon fjernes en forutbestemt mengde materiale for å redusere tykkelsen til den endelige, ønskede og reduserte dimensjon.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, kar aOj£ fc e - risert ved at trinnet med utformingen av den gjengede seksjon på et av vektrørsegmentene som har en redusert diameter, innbefatter en opprinnelig tilforming av den gjengede seksjon til ca. den endelige, ønskede dimensjon for seksjonen, og at det fra den gjengede seksjon fjernes en materialmengde svarende til tykkelsen for belegget av keramisk isolerende materiale som skal påføres den gjengede seksjon med redusert diameter.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at trinnet med påføring av et belegg av keramisk isolerende materiale innbefatter påføring på den gjengede seksjon med redusert diameter av et belegg av keramisk isolerende materiale svarende til mengden av materiale som er fjernet fra den gjengede seksjon.

7. Isolerende vektrørsforbindelse, karakterisert ved at den innbefatter et første metallisk vekt-rørsegment med en første gjenget del med et belegg av elektrisk isolerende keramisk materiale, 'hvilket isolerende belegg har en tykkelse i området mellom 0,05 og 0,15 mm, samt et andre metallisk vektrørsegment som er forbundet til det første vektrørsegment, hvilket andre vektrørsegment har en andre gjenget seksjon som kan bringes i gjengesamvirke med den isolasjonsbelagte gjengede seksjon på den første vektrør-seksjon.

8. Isolerende vektrørsforbindelse ifølge krav 7, karakterisert ved at belegget av keramisk materiale er påført ved en eksplosjonssprøyteprosess.

9. Isolerende vektrørsforbindelse ifølge krav 7, karakterisert ved at den første gjengede seksjon før den keramiske belegging har en tykkelse som er redusert fra den belagte dimensjon med en mengde svarende til tykkelsen for det keramiske belegg.

10. Isolerende vektrørsforbindelse ifølge krav 7, karakterisert ved at det keramiske belegg er aluminiumoksid.