NO164932B - Kjernegriper for anvendelse i et kjerneopptakerverktoey. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en heltlukkende kjernegriper for anvendelse i et ytterrør til et kjerneopptakerverktøy, som angitt i ingressen til det etterfølgende patentkrav 1.

Som eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes DE-patentskrift nr. 28.650 samt US-patentskrifter nr. 3.298.450 og 3.878.904.

Et kjerneboreverktøy består typisk av et toroideformet kjernebor med en ytre styreseksjon og en indre styreseksjon. Kjerneboret skjærer ut av fjellformasjonen en sylindrisk kjerne som deretter innrettes gjennom den indre styreseksjon, stort sett i flukt med borstrengens lengdeakse. Kjerneboret er som regel forbundet med et borskaft som er koplet til en ytre kjernesylinder og borflens, og i sin tur til en borstreng som strekker seg til markoverflaten hvorigjennon det overføres dreiebevegelse til kjerneboret. Da borvæske presses nedad gjennom det indre av borstrengen og til sist gjennon kjerneborets indre styreseksjon, vil en kjernesylinder typisk innbefatte en yttersylinder og én eller flere konsentriske innersylindere som er beliggende i langsgående flukt med bortrengen og adskiller kjernen fra borevæsken. Etterat kjernen er skåret, særlig i en konsolidert formasjon, vil det kreves midler for løsbryting eller frigjøring av kjernen fra den fjellformasjon hvorfra den utgår. Det er fra tidligere kjent flere forskjellige versjoner av kjernegripere bestående av en gruppe krumme og kileformede segmenter. Segmentene danner i forening en sylindrisk splittring av slik innerdiameter at den bringes i friksjonsinngrep med kjerneyttersidene når sylinderen føres nedad over kjernen. Etterat kjernen er løsskåret, trekkes kjernesylinderen oppad. Kjernegriperen fastholder kjernen og føres nedad i forhold til kjernesylinderen, mot et indre, kjeglestumpformet flateparti på kjerneboreverktøyets innervegg. Kjernegriperen fastkiles således mellom kjerneboreverktøyets innervegg og kjernen. Hele strekk-kraften som virker i borstrengen, vil derved til sist kunne overføres til kjernen. Kjernen løsbrytes deretter fra fjellformasjonen og fastholdes i kjernesylinderen, for opphenting til overflaten.

En slik vanlig kjernegriper er imidlertid helt uegnet for anvendelse i oppstrukne, løse, sandholdige eller andre, ukonsoli-derte formasjoner. Mange slike kjerner behøver for det første ikke å løsebrytes fra de underliggende fjellformasjoner. For det andre er slike konvensjonelle, stive kjernegripere ute av stand til å gripe tak i kjernen og fastkile denne i kjernesylinderen, med det resultat at en del eller hele kjernen går tapt under opphentingen av kjerneverktøyet fra borehullet. For å avhjelpe disse vanskeligheter har det tidliger vært foreslått heltlukkende gripere som typisk består av et antall tilspissede klaffventiler som er innmontert i det indre av kjernesylinderen på slik måte, at kjernen kan føres oppad i kjernesylinderen,

men ved å beveges nedad vil bringes i kontakt med klaffventilene som derved dreies til en stengt eller helt lukket stilling. Denne nedadgående bevegelse vil typisk foregå under innvirkningen av tyngdekraften. Selv om det er tale om en sandkjerne, vil således sandsøylens nedadgående bevegelse i forhold til klaffventilene bevirke at disse presses inn i sandkjernen og dreies slik at de fullstendig lukker det indre av kjerne-syl inderen.

Selv ved slike heltlukkende kjernegripere kan imidlertid klaffventilenes plassering i kjernesylinderkammeret skape en hindring hvorimot kjernen kan fastklemmes under løsskjæringen, eller medføre fysisk forstyrrelse av den opprinnelige lagdeling

i kjernen. Blokkeringen eller forstyrrelsen av kjernen forsterkes ytterligere ved anvendelse av fjærbelastede klaffventiler som iblant benyttes for å øke systemets driftssikkerhet.

Det er derfor et behov for en heltlukkende kjernegriper

som vil eliminere de ovennevnte mangler ved kjente anordninger, og særlig for en heltlukkende kjernegriper som ikke frembyr hindringer eller muligheter for at kjernen fastklemmes eller forstyrres under løsskjæringen og innplasseringen i kjernesylinderen, men som er pålitelig og på sikker måte vil kunne bringes i lukket stilling etter at kjernen er utskåret.

Dette oppnåes ifølge oppfinnelsen ved en kjernegriper'av den innledningsvis nevnte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige etter-følgende patentkrav.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det følgende

under henvisning til de medfølgende tegninger hvor like deler er betegnet med samme henvisningstall, og hvori: Figur 1 viser et snitt av den nedre del av et kjerneopp-takerverktøy med kjernegripere ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser et snitt av verktøyet ifølge figur 1, etter utskjæring av en kjerne og aktivisering av kjernegriperne.

Foreliggende oppfinnelse består i en selvvirkende og direkte drevet, skjult kjernegripermekanisme i et kjerneopp-takerverktøy. En kjernegriper av fjærtype og en kjernegriper av heltlukkende type eller grabb-type er skjult bak en endeforlengelse av et innerrør. Når den heltlukkende kjernegriper bringes i funksjon, vil kjernegriperens klaffventiler drives innad i kjernesylinderkammeret under påvirkning av en fjær-drevet kamringanordning. Denne fjærdrevne kainringanordning er forspent. Når innerrørforlengelsen trekkes tilbake fra dobbel-funksjons-griperen vil fjærkjernegriperen lukkes rundt kjernen slik at den heltlukkende kjernegriper som er i kontakt med kamringanordningen, fritt kan dreies innad i kjernekammeret. Klaffventilene drives innad når kamringanordningen beveges glidende langs baksiden av klaffventilen, og derved på sikker måte tvinger klaffventilene inn i en fullstendig lukket stilling. Den heltlukkende kjernegriper er således selvvirkende, og krever verken fysisk kontakt med kjernen, innvirkning av tyngdekraften eller noen form for hydraulisk drivkraft for å være fullt funksjonsdyktig.

Lengdesnittet i figur 1 viser et kjerneverktøy ifølge oppfinnelsen, innen det bringes i funksjon. Et konvensjonelt kjernebor 10 er på vanlig måte fastskrudd til et ytre over-gangsrør 12. Et innerrør som er konsentrisk og teieskopisk anordnet i ytterrøret, er bragt i en nedre stilling ved hjelp av en glidbar innerrørsko 14. Den nedre del av skoen 14 er vist i figur 1 og innbefatter en indre, sylindrisk plast-foring 16 som ligger tett an mot og i flukt med innerrøret og innerrørhylsen 14 og derved danner en glatt innerflate for opptakelse av kjernen. Innerrørhylsen 14 er forlenget med et tynt, sylindrisk endeparti 18 som strekker seg gjennom den gjenstående, nedre del av kjerneopptakerverktøyet og ender i anlegg mot en innerrørsko 20. Innerrørskoen 20 er ved gjenger forbundet med et griperhus 22 som opptar en klaffventil-anordning av heltlukkende type eller grabbtype, som beskrevet i det etterfølgende. Griperhuset 22 er i sin tur med gjenger forbundet med et sylindrisk, øvre hus 24. Det øvre hus 24

er konsentrisk plassert rundt innerrørhylsen 14 i den øvre del av den sylindriske forlengelse 18, og avtettet mot denne ved hjelp av en konvensjonell G-ring i et spor 26. Fluidum vil derfor strømme nedad gjennom et ringformet rom 28 i borskaftet og videre gjennom dyser som er anordnet i borskjæret 10 og gjennom borskjærets 10 styreseksjon 30.

Ved verktøyets nedre parti er en fjærkjernegriper 32 anordnet ovenfor innerrørskoen 20. Kjernegriperen 32 er konsentrisk plassert på yttersiden av en sylindrisk hylse 18 og innenfor innerrørskoen 20 og griperhuset 22. Et øvre inner-veggparti 34 av innerrørskoen 20 danner en kjeglestumpflate hvorimot ytterflaten 36 av kjernegriperen 32 vil tvinges i anlegg når kjernegriperen 32 forskyves nedad i forhold til inner-rørskoen 20. Kjernegriperen 32 består av en vanlig, elastisk splittring som er svakt ekspandert og derved innpasset rundt innerrørhylsen 18. Etterat innerrørhylsen er løftet og kjernegriperen 32 avdekket, vil denne, som beskrevet i det neden-stående, sammenpresses rundt kjernen som er plassert i det aksiale kammer 38, og vil deretter innkiles i kjernen under sin nedadgående bevegelse langs innerveggpartiet 34.

Det er, ovenfor kjernegriperen 32 og i griperhuset 22, anordnet et antall klaffelementer som danner den heltlukkende kjernegriper 40 av grabb-typen. Klaffelementene 40 er til-spisset og vil i samvirkning med hverandre dreies innad om hver sin svingtapp 42 og derved lukke sylinderkammeret 38 fullstendig, slik det tydeligst fremgår av figur 2. En kamring 44 som er anordnet ovenfor klaffelementet 40, er innrettet og ut-formet for å bringes i anlegg mot baksiden 43 av hvert klaffelement 40. Kamringen 44 omslutter innerrørhylsen 18 og ligger derved an mot baksiden 43 av hvert klaffelement 40. Kamringen 44 vil i sin tur tvinges nedad i kjerneverktøyet under påvirkning av en trykkfjær 46 som er forspent når verktøyet befinner seg i den åpne stilling som vist i figur 1, men som hax mulighet for å ekspandere og derved tvinge klaffelementene 40 i den lukkede stilling som er vist i figur 2.

Etter ovenstående beskrivelse av de ulike elementer ved oppfinnelsen er virkemåten beskrevet i det etterfølgende. Kjerneopptakerverktøyet nedfores i borehullet, og boringen be-gynner. Når kjerneopptakerverktøyet skjærer inn i fjellformasjonen, vil det sylindriske aksialkammer 38 oppta en kjerne som strekker seg oppad gjennom innerrøret, qodt forbi endeforlengelsen 18. Etterat kjernen er skåret, blir innerrøret og den glidbare innerrørsko 14 trukket hydraulisk eller på annen, kjent måte oppad i kjerneopptakerverktøyet, hvorved innerrørhylsen 14 forskyves i langsgående retning mens ytter-røret med innbefatning av det ytre overgangsrør 12, fortsatt er fiksert i langsgående retning i borehullet. En splittring 48 som omslutter griperhuset 22 perifert, strekker seg innad i anlegg mot griperhuset 22 ihvertfall ved et nedre skulderparti 50. Splittringen 48 er forsynt med en rekke åpninger 54 som gjennomstrømmes av fluidum under normal drift. Hvis en kraft tilstreber å trekke griperhuset 22 oppad, vil splittringen 48 følge griperhuset 22 oppad. Splittringen 48 strekker seg imidlertid radialt utad mot det ytre overgangsrør 12 i tilstrekkelig lengde til å ligge an mot et skulderparti 52. Enhver langsgående, oppadrettet forskyvning av griperhuset i dets tilkoplete elementer vil således forhindres av splittringen 48, grunnet dennes samvirkning med skulderpartiene 50

og 52. Derved sikres relativ, langsgående forskyvning av inner-rørets endeforlengelse 18 og kjernegripermekanismen. Når den indre sylinderhylse 18 avdekker kjernefjæren 32, vil denne smekkes elastisk rundt kjernen. Innerrørhylsen 18 trekkes fortsatt oppad og avdekker til sist gruppen av gripeklaff-elementer 40, slik at kamringen 44 kan drives nedad av trykkfjæren 46. I tilfelle av en massiv fiellkjerne vil gripeklaff-elementene 40 helt enkelt legges an mot fjellkjernen uten å lukkes fullstendig. Hvis kjernen er sandholdig, løs, ukonsoli-dert eller meget fragmentert vil imidlertid klaffelementene 40

drives fullstendig eller ihvertfall delvis inn i kammeret 38

og derved fullstendig eller delvis lukke det sylindriske aksialkammer. Hvis klaffventilene 40 bare lukkes delvis vil den fjasrbelastede kamring 44 bevirke at klaffventilene 40 fortsatt tvinges mot kjernen og bringes i lukkestilling dersom kjernen smuldrer. Trykkfjæren 46 er meget mindre utsatt for fastklem-ming og vil kunne yde en vesentlig større drivkraft for lukking av klaffelementene 40 enn de torsjonsfjærer som ved tidligere kjente anordninger vanligvis er plassert rundt svingtappen 42.

Den viste og beskrevne utførelsesform av oppfinnelsen tjener utelukkende som eksempel. Mange endringer og modifika-sjoner er mulig innenfor oppfinnelsesrammen.

Claims (6)

1. Heltlukkende kjernegriper for anvendelse i et ytterrør (12) til et kjerneopptakerverktøy med et innerrør (14) og lengdeakse omfattende: en endeforlengelse (18) av innerrøret (14) , som strekker seg langs kjerneopptakerverktøyets lengdeakse; lukkemidler (40) nær endeforlengelsen (18) for fullstendig lukking av innerrøret (14), hvilke lukkemidler (40) kan innta en åpen og en lukket stilling, idet lukkemidlene omfatter et antall klaffventiler (40) som er omkretsmessig anordnet radielt utenfor innerrørets (14) endeforlengelse (18) når lukkemidlene (40) er i den åpne stilling, idet innerrrørets (14) endeforlengelse (18) skjuler klaffventilene og fastholder klaffventilene (40) i den åpne stilling; og aktuatormidler (44, 46) innrettet til å frembringe en kraft mot klaffventilene (40) for å tvinge disse fra den åpne stilling til den lukkete stilling, idet klaffventilene (40) inntar den lukkete stilling når innerrørets (14) endeforlengelse (18) forskyves en forutbestemt strekning i langsgående retning i forhold til klaffventilene (40), slik at det fremkommer en heltlukkende kjernegriper som påvirkes direkte når innerrøret forskyves i forhold til kjerneopptakerverktøyet, inne i dette, og avdekker de skjulte klaffventiler, karakterisert ved at aktuatormidlene omfatter en kamring (44) og en trykkfjær (46) , hvilken kamring (44) og trykkfjær (46) er omkretsmessig og konsentrisk anordnet rundt innerrørets endeforlengelse (18), idet kamringen (44) forskyvbart ligger an mot klaffventilene (40) for selektivt å tvinge klaffventilene (40) til den lukkete stilling når klaffventilene (40) fritt kan dreie ved relativ lengdeforskyvning av innerrørets (14) endeforlengelse (18) den forutbestemte strekning i forhold til klaffventilene (40).

2. Kjernegriper ifølge krav 1, karakterisert ved et griperhus (22) som er anordnet perifert utenfor og konsentrisk med innerrørets (14) endeforlengelse (18) og radialt utenfor klaffelementene (40), hvor nedre ende av hvert klaffelement er svingbart forbundet med griperhuset (22), hvor griperhuset (22) avgrenser et perifert, ringformet kammer som klaffelementene vil befinne seg i når de er i åpen stilling, idet trykkfjæren (46) og kamringen (44) likeledes opptas i det ringformete kammer i griperhuset, hvor trykkfjæren (46) er forspent når klaffelementene (40) befinner seg i åpen stilling, idet den ene ende av trykkfjæren (46) ligger an mot griperhuset (22) og den motsatte ende av trykkfjæren (46) ligger an mot kamringen (44), for å forskyve denne i lengderetningen nedad mot klaffelementene og derved tvinge hvert klaffelement (40) fra åpen til lukket stilling når klaffelementet (46) er istand til å dreies om den svingbare forbindelse (42) med griperhuset (22).

3. Kjernegriper ifølge krav 2, karakterisert ved at griperhusets (22) beliggenhet i lengderetningen er begrenset, i det minste i forhold til ytterrøret (12), ved hjelp av en splittring (48) som samvirker med griperhuset (22) og ytterrøret (12) ved skuldre (50, 52) som er anordnet på disse.

4. Kjernegriper ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at den videre omfatter en splittet kjernefjær som er perifert plassert utenfor innerrørets (14) endeforlengelse (18) , og en innerrørsko (20) som er perifert plassert utenfor og konsentrisk med innerrørets (14) endeforlengelse (18) og den splittete kjernefjær (32), idet innerrørskoen (20) og kjernefjæren har gjensidige, kjeglestumpformete kontaktflater som sammenpresser kjernefjæren (32) radielt innad når kjernefjæren forskyves nedad i langsgående retning langs innerrørskoens (20) kjeglestumpformete flateparti.

5. Kjernegriper ifølge krav 4, karakterisert ved at kjernefjæren (32) er anordnet i avstand under klaffelementene (40) , hvorved kjernefjæren (32) vil bli aktivert før aktivering av klaffelementene (40) når innerrøret (24) forskyves innvendig i kjerneverktøyet.

6. Kjernegriper ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at kamringen (40) forskyvbart ligger an mot en i lengderetningen skrånende bakflate (43) på hver av klaffelementene (40).