NO165609B - Vaier-slagverktoey. - Google Patents

Abstract

Et ved oppadrettede slag virkende slagverktøy med en hammer (12) ved bunnenden av en drivstang (3). som er aksielt forskyvbar i et hus (2) som har en ambolt (13) ved sin øvre ende. Dette hus omfatter også en løsbar koplingsinnretning som trykkes nedad til en hvilestilling ved hjelp av en fjær (5). Koplingsinnretningen omfatter en hylse (4) som opptar stangen (3) i sin øvre ende samt et antall bue-formede segmenter (9) som er opptatt i åpninger i hylsen og står i inngrep med et rundtløpendé spor (10) i stangen. Rundtløpendé utsparinger (11) og. (17) i husets (2) innervegg er innrettet til delvis å oppta segmentene når hylsen er i korrekt korres-pondanse med disse, for derved å lette fråkopling og påfølgende sammenkopling mellom drivstangen og hylsen. Fjæren (5) er montert under hammeren, slik at sistnevnte kan bevege seg fritt langs en vesentlig del av huset. Fjæren er utstyrt med et øvre anslag (6) montert på en stang (7) hvis aksielle stilling kan reguleres fra slagverktøyets utside. Ved sin bunn-ende ligger fjæren (5) an mot en med flens utformet foring (15) som rager ned fra hylsen (4). En annen fjær (6) bidrar til å trykke hylsen til dens hvilestilling.

Description

Denne oppfinnelse angår et ved oppadrettete slag virkende, mekanisk drevet vaier-slagverktøy for operasjoner ned i oljebrønner o.l., som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1.

En vaier som nedføres i en oljebrønn kan utføre operasjoner nede i brønnen under høye trykk og ved betydelige dybder.

Trykk på 10.000 psi (6,85 x IO<7> N/m<2>) og dybde på 15.000 ft (4,572 km) er ikke uvanlige. Solide vaiere, kjent som "slick-lines", med liten diameter og glatt overflate, tetter og løper gjennom pakningsbokser. De vaiertykkelser som vanligvis finnes er 2,34 mm og 2,74 mm diameter. Vaieren er viklet på en vinsj på overflaten. Vaiertykkelsen er så liten som mulig for å få minst mulig stempeleffekt på grunn av det høye underliggende brønntrykk i forhold til atmosfæretrykket over, som virker på vaierens tverrsnittsareal. Stempeleffekten holdes under kontroll ved hjelp av synkestenger, eller lodd, i enden av vaieren. Vaierdiameteren er også ønskelig liten for minst mulig metall-utmattning i vaieren under bruk, samt for bøyelig-het.

Liten vaierdiameter har den ulempe at den kraft som kan påføres vaieren er begrenset. For å oppnå en stor kraft som kan være nødvendig nede i hullet, benyttes et slagverktøy ("jar") som skaper en slik kraft ved støtvirkningen fra et element som slår mot et annet. En enkel form for slagverktøy, kjent som et ledd-slagverktøy, betjenes ved å trekke synkestaven opp eller slippe den ned meget hurtig. Dette krever stor omdreiningshastighet på vinsjen, med derav følgende mulighet for vaier-utmattning og -brudd.

For å overvinne dette problem har det tidligere vært brukt slagverktøy som omfatter en drivstav som bærer en hammer og spennes mot vaiertrekket ved hjelp av en fjær. Etter at et forutbestemt strekk er oppnådd virker en utløsermekanisme for å frigjøre stangen fra fjærvirkningen hvoretter stangen flyr oppover inntil hammeren treffer ambolten på verktøyhuset. I en slik anordning bæres utløsermekanismen og fjæren på stangen ved dens bunn-ende og utsettes for skade under slaget. I en annen slik anordning er fjæren beliggende på toppen av huset og stangen strekker seg gjennom det, idet fjærkraften overføres til stangens bunn-ende via en gaffel eller bøyle som er anordnet rundt stangen. Et slikt arrangement begrenser lengden av det slag som er tilgjengelig for drivstangen. Denne sistnevnte anordning har mulighet for regulering av fjærstrekket etter fjerning av et lokk på toppen av verktøyet.

Som eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes FR patentskrift nr. 2 416 337 samt US patentskrift nr. 2 621 025, 3 203 482 og 4 333 542.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å muliggjøre en forenklet konstruksjon av et vaier-slagverktøy av den innledningsvis angitte art, der spenninnretningen, f.eks. en fjær, ikke vil komme i konflikt med drivstangens slag. Slagmekanismen vil derved være mindre utsatt for skade under bruk, og lengden av stangens slag ikke unødvendig begrenset.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etter-følgende krav 1.

For å muliggjøre tilbakespenning av slagverktøyet for en gjentatt operasjon, omfatter utløserinnretningen fortrinnsvis en foring som er teleskopisk anordnet i en hylse, slik at nevnte spennkraft virker gjennom foringen frem til hylsen, og slik at hylsen kan bevege seg nedad uavhengig av foringen for å tillate at hylsen danner inngrep med drivstangen ved hjelp av utløserinnretningen.

Ytterligere fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de etterfølgende uselvstendige krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Figur IA og IB viser, delvis i snitt, henholdsvis øvre og nedre del av en utføringsform av et ved oppadrettete slag virkende, mekanisk drevet vaier-slagverktøy ifølge oppfinnelsen, i spent tilstand, Figur 2A og 2B viser verktøyet på fig. 1 etter utløsning, Figur 3 viser en nøkkel for regulering av fjærspenningen ved verktøyet på f ig. 1, og Figur 4 er et perspektivisk utsnitt av en ytterligere utføringsform av oppfinnelsen.

I figur 1 omfatter et ved oppadrettete slag virkende, mekanisk drevet vaier-slagverktøy 1 et hus 2 som bærer en drivstang 3 som er løsbart forbundet med en hylse 4. Hylsen 4 er forspent nedad ved hjelp av en fjær 5 som ligger an mot en skulder 6 utformet på en stang 7 ved dennes topp-ende. Stangen 7 holdes fast i forhold til huset 2 ved hjelp av et skruegjenget parti 8 anordnet i bunnen av huset 2.

Den løsbare forbindelsen mellom drivstangen 3 og hylsen 4 utgjøres av et antall buesegmenter som bæres i åpninger i hylsen 4 og griper inn i et rundtløpendé spor 10 som er utformet ved den bakre eller nedre ende av drivstangen 3. En skulder 12 på et utvidet parti av drivstangen 3 omfatter en hammer som slår mot en komplementær skulder 13 ved husets toppende.

Ved drift av slagverktøyet trekkes drivstangen 3 opp fra oversiden ved hjelp av en vaier i hvilken der frembringes en strekkraft. Den påførte kraft må være tilstrekkelig til å overvinne en opprinnelig nedadvirkende forspenning på hylsen 4 på grunn av fjæren 5, hvoretter stangen 3 og hylsen 4 sammen beveges oppad inntil segmentene 9 kommer på linje med en rundtløpendé utsparing 11 som er utformet i hus-veggen. Segmentene beveger seg da utad inn i utsparingen 11, under påvirkning av en avfaset flate på sporets 10 nedre kant og en komplementær fas på segmentenes anleggskanter. Derved frigjøres stangens 3 fastlåsing til hylsen 4. Den kraft som ved hjelp av vaieren påføres stangen 3 vil få den til å bevege seg hurtig oppad, idet dens bevegelssesmengde raskt tiltar, inntil skulderen 12 på hammerpartiet ved styrestangens 3 ende treffer skulderen 13 som er utformet ved øvre ende av huset 2 for å frembringe den ønskete slagvirkning (figur 2). Hylsen 4 går tilbake til sin utgangsstilling under påvirkning av fjæren 5 og en ytterligere fjær 16 som virker på hylsens underside, idet segmentene 9 skyves innad på grunn av utsparingens 11 kantfaser og segmentene ved starten av denne returbevegelse.

For å tilbakestille verktøyet skyves drivstangen 3 først ned inntil en fas 14 ved stangens 3 bunn-ende treffer segmentene 9. Hylsen 4, som fjæren 5 direkte virker på via en foring 15, kan fritt bevege seg nedad i forhold til foringen 15 mot virkningen av den andre fjær 16. Fortsatt nedadbevegelse av drivstangen 3 skyver hylsen 4 nedad inntil segmentene 9 kommer på linje med en annen rundtløpendé utsparing 17 som er utformet i husveggen. Segmentene 9 beveges utad inn i utsparingen 17 på grunn av virkningen av fasen 14 på enden av stangen 3. Hylsen 4 er således fastlåst i forhold til huset 2, mens stangen 3 fortsetter sin nedadbevegelse inntil sporet 10 i avstand fra stangens 3 bunn-ende kommer på linje med segmentene 9, hvoretter hylsen 4 beveger seg oppad under påvirkning av den annen fjær 16 og komplementære faser utformet på segmentene og sporet 17, hvorved segmentene beveges innad til inngrep ved sporet 10 og således låser stangen 3 til hylsen 4. Slagverktøyet er nå i spent tilstand, klart for en ytterligere operasjon.

Forspenningen av fjæren 5 kan reguleres for å imøtekomme forskjellige vaiertykkelser og synkestangvekter, ved hjelp av en reguleringsnøkkel 18 som er vist i figur 3. Nøkkelen 18 innføres i et hull 19 ved nedre ende av huset 2, og danner inngrep med stangen 7 som heves eller senkes gjennom sitt skruegjengeparti 8 for å frembringe den ønskete fjærspenning. Indikatormerker eller -spor 2 0 på nøkkelen 18 gjør det mulig å måle strekkraften.

Foringen 15 er også utvendig gjenget ved sin nedre ende og har en påmontert anslagsring 21. Anslagsringen 21 begrenser hylsens 4 nedadbevegelse, for derved å hindre at fjæren 16 skades dersom hylsen beveges for langt under tilbakestillings-operasjonen.

Figur 4 viser en annen utføringsform av oppfinnelsen, der skruefjæren 5 er erstattet av et sett tallerkenfjærer 22.

Disse er anordnet parvis, idet tilstøtende skivepar vender i motsatte retninger. Tallerkenfjærer gir bedre effekt tatt i betraktning anordningens dimensjonsmessige begrensninger.

De andre deler av denne utføringsform er lik tilsvarende deler med utføringsformen vist i figur IA, IB, 2A og 2B, og har samme henvisningstall.

Forskjellige andre alternative arrangementer innenfor oppfinnelsestanken vil være åpenbare for en fagmann. F.eks. kan fjæren 5 være plassert på utsiden av hylsen 4 og ved sin nedre ende ligge an mot en utvendig flens eller anslagsring på foringen 15. Denne flensens eller anslagsringens aksielle posisjon kan gjøres regulerbar ved å anordne en skruegjenget monteringsanordning i foringen for flensen eller anslagsringen. Et fast nedadvendt anslag på huset 2 må være anordnet for fjærens øvre ende, istedenfor den tidligere stang 7. For å gi plass for fjæren 5 er det hensiktsmessig å avkorte hylsen 4 og forlenge foringen 15, slik at fjæren derved blir plassert under hylsen istedenfor på dens utside. Det er også hensiktsmessig med dette arrangement å anordne et oppadvendt anslag på huset over fjærens topp-ende for å oppta fjærens 5 bunn-ende.

Alle slike alterantive arrangementer ansees å ligge innenfor rammen av oppfinnelsen som angitt i de medfølgende krav.

Claims (5)

1. Ved oppadrettete slag virkende, mekanisk drevet vaier-slagverktøy for operasjoner nede i oljebrønner o.l. installa-sjoner, omfattende et hus (2) med en ambolt (13) som utgjøres av en innvendig, nedadvendt skulder i huset, en første stang (3) som er aksielt forskyvbar i huset idet stangens (3) øvre ende rager ut fra huset (2) og har en innretning for å forbinde slagverktøyet med en vaier, hvilken stang (3) i huset (2) bærer en hammerinnretning (12) som er innrettet til å slå ambolten (13) ved et oppadrettet slag av stangen, en i huset (2) aksielt flyttbar koplingshylse (4) innrettet for løsbart inngrep med en fri ende av stangen (3) innvendig i huset, en i huset anordnet, første fjærende spenninnretning (5) som motvirker innledende oppadbevegelse av stangen fra en hvilestilling hvor stangen og hylsen er i inngrep ved at det mellom hylsen (4) og huset (2) skapes en i en aksialretning virkende reaksjonskraft, idet nevnte bevegelse skyldes trekk i vaieren, en utløserinnretning (9, 10, 11) for plutselig fråkopling av hylsen (4) fra stangen (3) ved en forutbestemt oppadbevegelse av stangen, slik at ved nevnte fråkopling vil kraften på stangen som skyldes strekket i vaieren aksellere dens oppadbevegelse og bringe hammerinnret-ningen (12) til å slå mot ambolten (13) idet hylsen (4) tilbakeføres til sin hvilestilling ved hjelp av den fjærende spenninnretning (5), mens ny sammenkopling av stangen og hylsen utføres ved hjelp av en nedadrettet kraft fra stangen på hylsen, karakterisert ved at hylsen (4) ved sin nedre ende er forsynt med en innvendig skulder som danner et anslag for lokalisering av den nedre ende av den første fjærende spenninnretning (5), og at en andre oppadstående koaksialt anordnet stang (7) i hylsen (4) har en nedadvendt skulder (6) som danner et anslag for den øvre ende av den første fjærende spenninnretning (5), idet den andre stang (7) har en nedre ende som er fast montert på huset (2) og strekker seg inn i hylsen (4) mot den øvre ende av sistnevnte.

2. Vaier-slagverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at husets (2) innvendige vegg har ensartet diameter og har to i aksiell innbyrdes avstand anordnete, rundtløpendé, avfasete slisser (11, 17) langs hylsens bevegelsesbane, idet hylsen ved sin øvre ende er forsynt med vegg-gjennomgående åpninger som opptar en koplingsinnretning (9), idet koplingsinnretningen samtidig fysisk griper inn i husets to innvendige vegger og et respektivt, avfaset rundtløpendé spor (10) i den første stang (3) slik at ved oppadbevegelse av den første stang når sistnevnte er i inngrep med hylsen (4), gjennom nevnte forutbestemte bevegelse, vil koplingsinnretningen (9) gripe inn i den øverste slisse (11) i huset og utløse den første stang (3) fra hylsen (4), og når den første stang (3) forskyves nedad, etter utløsning, ved hjelp av en nedadbevegelse av vaieren, vil den første stang trenge inn i hylsen (4), danne inngrep med koplingsinnretningen (9), og drive hylsen nedad inntil koplingsinnretningen trenger inn i den nedre slisse (17) i huset, for derved midlertidig å feste hylsen til huset mens ytterligere nedadbevegelse av den første stang skjer, hvorved tillates gjeninntrengning av koplingsinnretningen i sporet (10) i den første stang (3) og gjeninngrep av sistnevnte med hylsen (4).

3. Vaier-slagverktøy ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hylsen (4) omfatter en forskyvbar foring (15) som rager ut fra og under dens nedre ende, hvilken foring ved sin nedre ende har en flens som danner den første spenninnretnings (5) nedre anslag, idet stangen (7) er forskyvbar i foringen (15), og at en andre fjærende innretning (16) er montert på den andre stang (7) og er beliggende mellom huset (2) og den nedre enden av hylsen (4) for derved å stoppe bevegelse av hylsen etter at den er utløst fra den første stang (3) under drift av slagverktøyet og for å tilbakeføre hylsen til en stilling hvor koplingsinnretningen (9) er beliggende mellom de øvre og nedre slisser (11, 17).

4. Vaier-slagverktøy ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at den andre stang (7) er montert i en fjernbar plugg som danner bunnlukke i huset og at sistnevnte er en av to deler bestående konstruksjon som omfatter et sylindrisk element og pluggen.

5. Vaier-slagverktøy ifølge krav 2-4, karakterisert ved at koplingsinnretningen (9) omfatter et antall bueformete elementer som hvert har avfasete konkave og konvekse kanter, idet elementene er opptatt i hvert sitt av et tilsvarende antall vegg-gjennomgående åpninger i hylsen (4).