NO169358B - Roterende kjernetaker med dobbelt sylinder - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en kjerneprøvetaker ifølge kravinnledningen.

Det er især i of f shoresammenheng viktig å ha gode kjerneprøver. Dette er spesielt viktig ved utforskning av anleggssteder offshore før analyse av undergrunnen for off-shorekonstruksjoner og liknende.

Hittil har stempelprøver vært benyttet for å oppnå kjerneprøver offshore. Disse prøver har krevd meget ekstrautstyr, eksempelvis kompensatorer og teleskopiske vektrør på borestrengen samt tunge festeanordninger for å gripe fatt i havbunnen under prøvetakingen.

Fra US 1 741 497 er en anordning kjent for boring og kjerneprøvetaking i et borehull med roterende bevegelse. Anordningen omfatter et i et ytre rør roterbart montert indre rør. Det indre rørs drift foregår via borestrengen. US 2 944 792 beskriver drift av en kjerneprøvetaker ved hjelp av en slamturbin, hvor et indre rør mottar kjerneprøven mens boring foregår via av røret uavhengig arbeidende kuttere. Begge disse kjente utførelser er typiske eksempler på tidligere tiders omstendelig utformede konstruksjoner, fra hhv 1925 og 1957. Utformningen gjør dem uhåndterlige, lite driftssikre og kostbare. Det foreligger derfor et behov for forbedrede kjerneprøvetakere som er enkle og stabile.

Det er et prinsipielt mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe en roterende kjerneprøvetaker med dobbelt sylinder og vaier som aktiveres av boreslamtrykket fra slamsy-stemet i et boreskip eller liknende.

Dette mål oppnås med kjerneprøvetakeren ifølge foreliggende oppfinnelse slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

Ytterligere mål og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende beskrivelse i sammenheng med tegningen hvor fig. 1 viser et lengdesnitt av den foretrukne utførelse av kjerneprøvetakeren i henhold til oppfinnelsen, fig.

2 viser et tverrsnitt langs 2-2 på fig. 3, fig. 3 viser et tverrsnitt langs 3-3 på fig. 1, fig. 4 viser et lengdesnitt, tilsvarende fig. 1, men i mindre målestokk, som viser kjerneprø-vetakerens foretrukne utførelse med kjernesylinderen tilbaketruk-ket i borestrengens bunnventil, fig. 5 viser et lengdesnitt av den foretrukne utførelse av kjerneprøvetakeren i henhold til den foreliggende oppfinnelse med kjernesylinderen forlenget ut av borestrengens bunnventil for prøvetaking, fig. 6 viser et snitt langs 6-6 på fig. 4 og fig. 7 viser et snitt langs 7-7 på fig. 4.

Den foretrukne utførelse av den foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 1-7. En rørformet sylindrisk rørstreng 10 er innrettet for tilkopling til den nedre ende av en langstrakt rørformet streng, eksempelvis en borestreng. Den nedre ende av ventilen kan ha en borekrone 9. Et sylindrisk føringsrør 12 er fjernbart innsatt i den sylindriske ventil 10 og danner deri et ringkammer. Slamtetningsanordninger, generelt vist med 14, er dannet nær den nedre ende av den rørformede ventil 10 for å lukke ringrommet mellom ventilen 10 og føringsrøret 12. Slamtet-ningsanordningene kan være dannet av et ringlegeme 15 som er festet til innsiden av den rørformede ventil 10 og ligger an mot flenspartiet 17 på den nedre ende av føringsrøret 12. Slamtet-ningsanordningen kan omfatte en dreiemomentlåsefjær 31 for å hindre at føringsrøret roterer.

En ytre sylindrisk trommel 20 er montert roterbart og bevegelig i lengderetningen i føringsrøret 12. Som vist på fig. 5 kan den ytre sylindriske trommel 20 strekke seg ut gjennom den nedre ende av ventilen 10. En kjernesylinder 22 er anordnet i den ytre sylindriske trommel 20. En mellomkrage 24 har en gjennom-gående midtre åpning og forbinder kjernesylinderen 22 til den ytre sylindriske trommel 20 for frem og 'tilbakegående bevegelse deri uten vesentlig rotasjon. Således benyttes kulebanen 30 i kulelageret i mellomkragen 24 til å montere kjernesylinderen 22 i den ytre trommel 20 slik at den ytre trommel 20 kan roteres mens kjernesylinderen 22 kan holdes i det vesentlige rotasjonsfri mens den strekker seg ned inn i det materiale det skal tas prøve av.

En slamturbin 40 (fig. 4 og 5) er anordnet i det øvre parti av den rørformede ventil 10 og har en øvre ende 42 innrettet for tilkopling til en vaier. Slamturbiner er som sådan kjent og overfører den væskestrøm som trenger inn i slamturbinens øvre port 41, som vist med piler på fig. 4 og 5, for å dreie akselen 43. Turbinen er opphengt i hylsen 44. Den sylindriske rotoraksel 43 i slamturbinen er roterbart opplagret i hylsen 44. Hylsen 44 er fast forbundet med den øvre ende av det sylindriske føringsrør 12. Hylsen 44 er fjernbart innsatt med føringsrøret 12 i ventilen 10.

Rotorakselen 43 har en indre passasje 48 som avgir den væske som brukes av slamturbinen 40 til å dreie akselen i ringrommet over mellomkragen 24. Akselens 43 midtre parti 53 er ikke rundt og har fortrinnsvis et kvadratisk tverrsnitt som vist på fig. 3. Når således akselen roteres vil mellomkragen 24 og den ytre sylindriske trommel 20 rotere med. Væsketrykket ved kragens øvre flate søker å presse kragen og elementene som er forbundet med denne ut av den nedre ende av ventilen 10.

Den rotasjonseffekt som er omtalt ovenfor sammen med den nedadgående kraft som virker mot den ringformede krone 52 tjener til å bore den ytre trommel 20 ned i det materiale det skal tas prøver av. Kjernesylinderen 22 er forskjøvet sammen med den ytre trommel 20 uten vesentlig rotasjon for å frembringe en bedre prøvetaking av materialet. Et fotelement 23 er forbundet med den nedre ende av akselen og bidrar om nødvendig til å styre kjernesylinderen. Dersom kjernesylinderen 22 er fullt utstrukket slik det er vist på fig. 5, er mellomkragen 24 beveget fra akselens 43 kvadratiske parti 53 til et rundt parti 61 med redusert diameter nær fotelementet 23 slik at rotasjon av den ytre trommel 22 stanser og prøven kan hentes opp med minimal forstyrrelse. Effekten av det runde parti 61 som roterer fritt i kragen 24 forårsaker også et trykktap i borevæskesystemet som kan observeres ved overflatekontroilene og signaliserer avslut-ning av prøvetakingen.

Mellomkragen 24 har en væskepassasje 62 som tillater at et parti av væsken kan komme fra turbinen 40 og strømme mellom føringsrøret 12 og den ytre trommel 20 for å forenkle rotasjon og utstrekning av den ytre trommel i forhold til det stasjonære føringsrør. En andre passasje 50 tillater at en del av turbinens driwæske strømmer mellom den ytre trommel 20 og kjernesylinderen 22. Dette forenkler rotasjon av den ytre trommel mens kjernesylinderen i det vesentlige holdes rotasjonsfri når disse er ført ut ned i prøven.

Prøvetakeren ifølge den foreliggende oppfinnelse kontrolleres med vaieren. Prøvetakeren slippes ned i borestrengen som er fylt med væske (boreslam) og beveger seg ned til prøvetak-ingsstillingen av egen vekt. Prøvetakeren aktiveres ved boreslamtrykket fra boresystemet på borefartøyet. Selve prøvetakingen overvåkes av boresystemets kontroller for strømning og trykk. Etter prøvetakingen hentes prøvetakeren opp fra borestrengen ved en standardprosedyre med vaiermuffe.

Således frembringer den foreliggende oppfinnelse en vaierbetjent kjerneprøvetaker for bruk i en borestrengventil. Et sylindrisk føringsrør kan fjernbart settes inn i ventilen. En ytre sylindrisk trommel er montert roterbart og i lengderetningen bevegelig i føringsrøret og kan strekkes ut gjennom den nedre ende av ventilen. En kjernesylinder er anordnet i den ytre sylindriske trommel. Borehullanordninger som reagerer på væsketrykket i borestrengen er anordnet for rotasjon av den ytre trommei og for å strekke ut den ytre trommel og kjernesylinderen gjennom den nedre ende av ventilen for på denne måte å foreta prøvetakingen.

Claims (2)

1. Kjerneprøvetaker opphengt i vaier for bruk i en rørstreng (10), med et sylindrisk føringsrør (12), en ytre sylindrisk trommel (20) som er roterbart og aksialt bevegelig i føringsrøret (12) slik at det kan strekke seg ut av den nedre ende av rør strengen (10) for å bore ut en kjerneprøve, og med en kjernesylinder (22) anordnet i den ytre sylindriske trommel (20), KARAKTERISERT VED at en mellomkrage (24) forbinder rotasjonsfast kjernesylinderen (22) med trommelen (20), idet en slamdrevet turbin (40) er innrettet til samtidig å rotere trommelen (20) og kjernesylinderen (22) og bevege disse ut gjennom rørstrengens (10) nedre ende for å gjennomføre kjerneprøvetakingen.

2. Kjerneprøvetaker ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at en aksel (43) strekker seg gjennom en ikke sirkulær åpning i mellomkragen (24), med et øvre parti utformet for inngrep med åpningen for å rotere mellomkragen (24), og et nedre parti som kan rotere fritt i åpningen, at en øvre hylse er forbundet med føringsrørets øvre ende, at turbinen (40) er innrettet for drift av akselen og slipper slam inn i rommet mellom mellomkragen og den øvre hylse, og at en del av slammen strømmer gjennom en begrenset slampassasje i mellomkragen til ringrommet mellom føringsrøret og trommelen og en del av slammen strømmer gjennom ringrommet mellom trommelen og kjernesylinderen og ut av rørstrengen.