NO169187B - Innsatsdel for innsetting i en boreroerstreng, saerlig for boring gjennom soner med sirkulasjonstap - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en innsatsdel for innsetting i en borerørstreng, særlig i forbindelse med boring gjennom soner med sirkulasjonstap. Under brønnboring hvor boreverktøyet er montert på den nedre ende av et vektrør hvis vekt presser borverktøyet nedover under dettes rotasjon, føres et borefluid ned til vektøyet via vektrøret. Fluidets rolle er dels å av-kjøle verktøyet, dels å rense kuttekanten og føre utgravd løs-materiale opp til overflaten via det ririgrom som dannes mellom brønnveggen og vektrøret.

Denne rolle for borefluidet kan ikke utføres tilfreds-stillende hvis brønnen bores forbi en sone med sirkulasjonstap, siden fluidstrømmen da må reduseres, og en returstrøm av fluid mot overflaten kan vanskelig gjennomføres, eventuelt kan ikke slik returstrøm komme på tale. Dette resulterer i en reduksjon av borehastigheten og risiko for at den del av vektrøret som ikke lenger har kontakt med borefluidet kan bli ødelagt. Et mål med denne oppfinnelse er derfor å skaffe til veie en innsatsdel for innsetting i en borerørstreng, med særlig anvendelse der hvor boringen må passere soner med sirkulasjonstap, og hensikten er å lette boringen gjennom slike soner og unngå ulempene nevnt ovenfor.

Dette mål er oppnådd med den innsatsdel som er nærmere

angitt i de etterfølgende patentkrav.

Ytterdiameteren av innsatsdelens midtre del velges da naturligvis slik at den blir mindre enn brønnens innerdiameter, og borefluidet deles derfor opp på høyde med innsatsdelens indre kanal i en første strøm som følger den konvensjonelle strømvei: nedover i vektrøret, over selve boreverktøyet og til-bake i ringrommet mellom brønnveggen og vektrøret, og i en andre i fluidstrøm som føres gjennom innsatsdelens indre kanal og der-etter stiger direkte opp i ringrommet uten å forårsake noen risiko for erosjon i brønnveggen. Man har lagt merke til at innsatsdelen ifølge oppfinnelsen helt undertrykker eller i det minste i betydelig grad reduserer tap av sirkulerende bore-i fluid og tillater boring gjennom soner méd risiko for sirkulasjonstap uten at boringen forsinkes vesentlig, ved at en normal strøm av borefluid kan opprettholdes. Dette resultat som til å begynne med var uventet ser ut til å kunne forklares ut fra en kombinasjon av den trykkreduksjon som tilveiebringes over innsatsdelens indre kanal, og den virkning som den utgravde masse frembringer ved at fluidets sirkulasjonshastighet øker på oversiden av innsatsdelens midtre, utvidede del, mens det uten anvendelse av en særlig innsatsdel såsom den ifølge oppfinnelsen ville ha skjedd anrikning av borefluidet med utgravd materiale i et område med sirkulasjonstap, hvorved det hydrostatiske trykk i ringrommet ville ha øket. Videre tjener innsatsdelen som en stabilisator i borestrengen som følge av at innsatsdelens midtre del har relativt stor diameter.

Ved videre å utruste midtdelens øvre flate og skulder langs omkretsen med forsterkninger av hardt materiale Tcan man la innsatsdelen arbeide som utgravingsverktøy fra undersiden og oppover i brønnen under vektrørets opptrekking og således unngå at dette kiler seg fast.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av be-skrivelsen av et utførelseseksempel vist på tegningene,idet fig. 1 viser et delvis gjennomskåret oppriss av en innsatsdel ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser samme del ovenfra, i større målestokk og også i delvis utsnitt, og fig. 3 viser et vertikal-snitt av en innsatsdel innsatt i et vektrør som med sitt bore-verktøy er ført ned i en brønn under boring.

Fig. 1 viser at innsatsdelen 1 har et øvre sylindrisk endeparti 2, et tilsvarende nedre sylindrisk endeparti 3, og en sentral midtre del 4 med større ytterdiameter enn endeparti-enesog med en indre, aksial boring 5. Endepartiene 2, 3 og den midtre del 4 behøver ikke være eksakt sylindriske, men kan ha svakt konisk fasong. Det øvre 2 og det nedre endeparti 3 har på sin ytterste del hhv. et innvendig gjengeparti 6 og et utvendig gjengeparti 7 for at innsatsdelen 1 skal kunne skrus inn i fast forbindelse mellom en øvre 8 og en hedre del 9 av borestrengen eller dennes vektrør, såsom vist på fig. 3. Endepartiene 2, .3 kan f.eks. ha en ytterdiameter på 20,3 cm, mens ytterdiameterén av den midtre del 4 kan være 28,6 cm. Den midtre dels øvre omkretskant 10 danner en skulder som via en øvre flate 11 hvis form tilnærmet er som en avkortet kjegle/idet kanten 10 tilsvarer kjeglens største omkrets, danner overgangen til det øvre endeparti 2.

I den midtre dels 4 øvre skulder og den skrå, Øvre flate 11 som forbinder denne med det øvre endeparti 2 er det anordne-t tre utsparinger 12, 13, 14 som ligger jevnt fordelt over innsatsdelens 1 omkrets slik som vist på fig. 2. I utsparingene er det innpasset et respektive uttakbart element 15, 16, 17 av behandlet stål og holdt på plass av i det minste én bolt. I eksempelet er benyttet to bolter 18, 19 i fluktende hull fra det innpassede element til den midtre del 4, og boltene er låst på plass., ved hjelp av skruer såsom skruen 20 vist . på fig. 2.

Hvert av de innpassede elementer 15, 16, 17 omfatter en indre kanal 21, 22 vist på fig. 1, og kanalen strekker seg fra sin nedre ende 22 som munner ut i boringen 5 og opp til sin øverste ende 21 som munner ut i borehullet fra innsatsdelens 1 øvre skulder, et sted hvor innsatsdelens diameter altså ligger mellom ytterdiameteren av den midtre del 4 og ytterdiametereri av det øvre endeparti 2. Dysen 23 er utskiftbar og fremstilt av wolframkarbid. Innpassingen i kanalens øvre ende 21 skjer på tradisjonelt vis med en tettende pakning og en låsering. Mellom den midtre del 4 og hvert av de innpassede elementer 15, 16 og 17 er likeledes innsatt en pakning 24. For å gi best mulig tetning på dette sted omfatter hvert av elementene 15, 16 og 17 en kort sylindrisk del 25 innpasset i en komplementær boring i hver respektive utsparing 12., 13 og 14, i et område som ligger nær inntil boringen 5. Et innvendig gjenget hull som under innsatsdelens 1 drift har en innskrudd skrue 26, letter plassering-en og uttaket av hvert av de innpassede elementer 15, 16 og 17. Det er således mulig å bytte ut både hvert av disse elementer og dysene 23 når det er behov for dette, uten å behøve å bytte selve innsatsdelen 1. De innpassede., men uttakbare elementer 15, 16 og 17 lukker hovedsakelig den midtre dels 4 sylindriske kontur, men likevel gjenstår åpne spalter i det forbindelses-område som avgrenses mellom den midtre dels 4 øvre skulder og den indre del av den øvre flate 11 med kjegleform. Hver spalte får to radiale sideflater og gir beskyttelse av dysene 23

(som ligger tilbaketrukket i forhold til den øvre omkretskant 10 og den midtre dels øvre skulder og den.øvre flate 11). For å

gi oppboringsvirkning når borestrengens vektrør føres oppover i brønnen er det anordnet flateforsterkninger 27 på det som gjenstår av den øvre omkretskant 10 etter at utsparingene 12, 13 og 14 er maskinert ut, og forsterkningen kan være i form av et hardt materiale såsom wolframkarbid. Likeledes er det

anordnet kantforsterkninger 28 på hver av de egger som ved en bestemt dreieretning av borerørstrengen danner den skjærende kant mellom de radialt rettede innskjæringer som spaltene danner og den øvre flate 11.

Fig. 3 viser oppfinnelsens innsatsdel 1 montert på plass i en borestreng på oversiden av dennes vektrør 29 som bærer det skjærende boreverktøy 30. Det bores en brønn 31 hvor veggen omfatter en sone 32 med sirkulasjonstap. Borefluidets strøm er vist med piler.

Innsatsdelen er i den viste situasjon på oversiden av sonen med sirkulasjonstap, og virkningen av delen er større desto nærmere sonen den kommer. Imidlertid bør innsatsdelen aldri passere sonen. Vektrøret og borestrengen bør derfor tas opp og innsatsdelen plasseres høyere oppe i borestrengen. når denne situasjon nærmer seg, dvs. når innsatsdelen nærmer seg sonen 3 2 under boringen. Opptrekkingen utføres så mange ganger som det anses nødvendig inntil boreverktøyet når sitt endelige nivå før en foring monteres. Avstanden mellom innsatsdelen og boreverktøyet 30 er vanligvis mer enn 150 m.

En innsatsdel hvor den midtre del 4 har en ytterdiameter på 28,6 cm tilsvarer en brønn med innerdiameter på f.eks.. 44,3 cm. Samme innsatsdel kan også anvendes i en trangere brønn, f.eks. en brønn hvor diameteren 31,1 cm. Men det er da å foretrekke at det anvendes en innsatsdel som på sin sylindriske, midtre del.. har en overflate med spiralformede spor (dvs. spor som følger skruelinjer) slik som sporene 33 vist på fig. 1, idet borefluidet da lettere kan passere nedenfra og oppover mellom brønnveggen og den midtre del.

Claims (8)

1. Innsatsdel (1) for innsetting i en borerørstreng, med

lengdeutstrekning hovedsakelig sammenfallende med rørstrengens vertikale lengdeakse og med en gjennomgående aksial boring (5), omfattende et øvre (2) og et nedre hovedsakelig sylindrisk endeparti (3) som ytterst har et innvendig hhv. utvendig gjenge- parti (6, 7) for å kunne skru innsatsdelen (1) fast mellom to borerør i rørstrengen, og en midtre del (4) med større ytterdiameter enn den for det øvre endeparti (2), idet en skrå øvre flate-(11) danner overgangen mellom dette og den midtre dels (4) øvre skulder, KARAKTERISERT VED at den midtre dels . (4) øvre skulder har minst tre utsparinger (12, 13, 14) som ligger jevnt fordelt over innsatsdelens (1) omkrets og strekker seg inn til den aksiale boring (5), at det i hver respektive ut- . sparing (12, 13, 14) er innpasset et element (15, 16, 17) med. en indre kanal (21 , 22) hvis øvre ende (.21) er oppoverrettet og munner ut i borehullet og hvis nedre ende (22) munner ut i boringen (5), og at en dyse (23) er anordnet i kanalens øvre ende (21 ) i radial akseavstand mellom den midtre dels (4) og det øvre partis (2) ytteromkrets.

2. Innsatsdel ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den øvre flate (11) har forsterkninger (27, 28) av hardt materiale.

3. Innsatsdel ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den øvre flate (11) generelt har form av en avkortet kjegle, og at utsparingene (12, 13, 14) danner rette, radiale innskjæringer i denne.

4. Innsatsdel ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at for-sterkningene omfatter flateforsterkninger (27) på det som gjenstår av den midtre dels (4) øvre omkretskant (10) og den øvre flate (11) etter at utsparingene (12, 13, 14) er maskinert ut, og kantforsterkninger (28) på hver av de egger som ved eri bestemt dreieretning av borerørstrengen danner _den skjærende kant mellom de radiale innskjæringer og den øyre flate (11).,

5. Innsatsdel ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den midtre dels (4) overflate er sirkulært sylindrisk og har spiralformede spor (33).

6. Innsatsdel ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at elementene (15, 16, 17) er av behandlet stål og holdes på plass med minst én respektive bolt (18, 19) som går gjennom elementet og den midtre del (4) , idet bolten er festet med en skrue (20)....

7. Innsatsdel ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hver dyse (23) er utskiftbar, fremstilt av wolframkarbid og holdes på plass med en låsering.

8. Innsatsdel ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hvert element (15, 16, 17) omfatter en kort sylindrisk del (25) innpasset i en komplementær boring i hver respektive utsparing (12, 13, 14), inne ved den aksiale boring (5), og at en pakning (24) er anordnet rundt den sylindriske dels (25) omkrets.