NO169609B - Verktoey for utvidelse av borehull - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et verktøy for utvidelse av borehull som angitt i innledningen i krav 1.

Under prosessen med brønnboringer etter hydrokarbon-mineraler eller geotermisk energi, er det mange situasjoner hvor et eksisterende borehull må utvides. Dette kan oppnås på mange forskjellige måter. F.eks. kan det brukes en større borkrone. Dette har ulemper fordi det hydrauliske utstyr er konstruert for å være effektivti et bunnhull og ikke med et ledehull foran, og borkaks og rester fjernes ikke helt mens skjæringen finner sted, mye vil falle ned i ledehullet for å bli boret på nytt på et senere stadium av operasjonen.

En andre fremgangsmåte for utvidelse av hull vil være

å bruke en konvensjonell hullutvider. I dette tilfelle er det hydrauliske utstyr, selv om den er forbedret, ikke så effektivt som den kunne være.

Ved konvensjonelle hullåpningsoperasjoner blir også hullåpningsverktøyet stabilisert ved å la dets nedre diameter ha den samme diameter som ledehullet for på den måten å ligge mot ledehullet i bruk, men ledehullet har en tendens til å være uregelmessig og grovvegget, og det kan resultere i sterke vibrasjoner i verktøyet.

Til forskjell fra den foreliggende oppfinnelse er formålet med US-patent 3237705 å tilveiebringe et verktøy for utvidelse av borehull til en diameter som ikke er mye for-skjellig fra begynnelsesdiameteren. Dette verktøy er nærmest en roterende brotsj som eliminerer ruheten i borehullveggen.

GB-patent 788104 beskriver en borkrone for stenbrønn beregnet for fjerning av kull. Den sørger for metning av stenen med en borevæske ved bevegelsen fremover av hoveddelen for fjerning av kull. Borkronen for sten omfatter et rørformet hus som har skjærespisser som strekker seg radialt til hullets diameter og en sentral kanal for levering av borvæske.

US-patentskrift 2 028 910 angår en roterende brotsj for å rette og kalibrere et borehull til en jevn dimensjon ved hjelp av en deformasjonskjærevirkning snarere enn bare en skrapevirkning.

US-patentskrift 2 344 598 angår et boreverktøy beregnet for å ta prøver av sideveggformasjonen og å bringe prøvene til overflaten for inspeksjon.

Den foreliggende oppfinnelse angår derimot et bore-verktøy forsynt med faste skjæreverktøy beregnet for å utvide borehullets diameter vesentlig i hele lengden.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det derfor tilveiebrakt et verktøy for utvidelse av borehull som angitt ovenfor, og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av krav 1. Forskjellige utførelsesformer er angitt i de uselvstendige krav.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgen-de i forbindelse med et utførelseseksempel og under henvis-ning til tegningene, det fig. 1 er et sideriss av et verktøy for utvidelse av borehull ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et delvis lengdesnitt av verktøyet på fig. 1, og fig. 3 er et snittriss etter linjen A-A på fig. 1.

Idet det henvises til tegningene, har verktøyet

i denne utførelsesform av oppfinnelsen et hus 1 med sylin-driske topp- og bunnseksjoner 2, 3 med utvendig diameter på 241 mm og en midtre sylindrisk seksjon 4 med en utvendig diameter på 444 mm i dets øvre parti 4A. Huset 1 har en to-tal lengde på 2121 mm.

Et nedre parti 4B av midtseksjonen har en redusert utvendig diameter og har tre slisser 5 med like mellom-rom skåret inn i det, slissene mottar skjæreverktøy 6 med skjæreegger 6A, 6B og 6C som har syntetiske polykrystallinske Compax, Stratax eller Diapax diamantskiver 7 langs dem for

å tilveiebringe hardhet og slitasjemotstand. Ved rotasjon av huset beskriver de ytre skjæreegger 6C en sirkel som har en diameter på 444 mm, dvs. den samme som diameteren av det øvre parti 4A av husets midtseksjon.

Hvert skjæreverktøy 6 er festet innenfor sin sliss 5 ved hjelp av to skruer 12 som passerer gjennom skjæreverktøyet 6 og er skrudd inn i husets 1 parti 4B (se fig. 3) som driver skjæreverktøyet 6 mot en sideflate av slissen 5, og forhindrer derved vibrasjon av skjæreverk-tøyet i slissen. Hver skrue er forhindret fra å løsne ved hjelp av en eksentrisk låseskive 12A.

I sitt nedre parti er skjæreverktøyet 6 forgrenet ved henvisningstall 11, med skjæreverktøy 6 tilveiebrakt på hver forgrening.

En gjennomgående kanal 8 strekker seg aksialt gjennom huset og åpningene 9, 10 har forbindelse fra kanalen 8 radialt utover inn i slissene 5 mellom forgreningene 11 på hvert skjæreverktøy 6. Åpningene 9, 10 er anbrakt i den samme høyde i huset 1 som skæreeggene 6C hhv. 6A.

Åpningene 10 er rettet langs skjæreeggene 6a.

Innenfor åpningene 9, 10 er det anbrakt utskiftbare hylser 14 som står på linje med kanalen 8 ved hjelp av styrepinner 13. Dysene 15 er anbrakt innenfor hylsene 14 og lukket mot sine innerflater for å tilveiebringe et redusert tverrsnittsareal for åpningene 9, 10 etter hvert som de kommer ut fra kanalen 8. Dysene 15 er utskiftbare og innbyrdes ombyttbare, og deres totalareal på ytterendene er 0,9 cm 2.

Ved bruk er verktøyet i denne utførelsesform av oppfinnelsen skrudd med sine øvre og nedre ender inn i en borestreng, slik at kanalen 8 har forbindelse med fluid-passasjer over og under seg. Strengen bærer på sin nedre ende en borkrone (ikke vist) som danner et ledehull 16 (fig. 2)

i havbunnen ved rotasjon av strengen, eller en formsten som vil følge et bestående ledehull.

Boreslam pumpes gjennom borestrengen og passerer gjennom kanalen 8 til borkronen, og blir under trykk drevet i deler gjennom dysene 15, og stråler ut fra dem med en hastighet på 60 - 100 m pr. sekund. Trykktapet over dysene 15 er omkring 70 bar. Mengden av strømmende fluid gjennom dysene er 5455 1 pr. minutt.

Mens fluidet stråler ut gjennom dysene 15 driver det rester vekk fra skjæreeggene 6A, 6B, 6C, med direkte virkning langs eggen 6A. Borkaks bringes så i strømmen oppover av fluid fra borkronen, som er forbundet av fluidet fra dysene 15. Videre hjelper den øhøye hastighet av fluid fra dysene 15 mot veggen i borehullet til med skjære-virkningen av skjæreverktøyet ved å forårsake startsvekking og brudd i veggen, da fluidstrømmen fra dysene er i tverr-retningen av borehullet virker den direkte mot hullveggen overveiende i planet for stenlagene, og produserer derfor en ødeleggende virkning på veggen. Det lokaliserte høytrykk skapt av fluidet fra dysene reduserer også sponnedholdelses-("chip hold-down")-virkningen av en i det vesentlige nedover-rettet stråle, som derfor reduserer slitasjen på skjæreeggene 6A, 6B, 6C.

På den måten åpnes ledehullet 16 til en større diameter av skjæreverktøy 6 som tilveiebringer et borehull 17 (fig. 2) på omtrent 444 mm i diameter. Mens verktøyet rote-rer ligger derfor det øvre parti 4A av husets midtseksjon mot veggen i borehullet 17, og tilveiebringer stabilisering av verktøyet. Overflaten i det nydannede borehull 17 er jevnere og er mer uskadet enn det for ledehullet 16, og tilveiebringer derfor bedre stabilisering av verktøyet enn konvensjonelle anordninger hvor stabiliseringen utøves mot ledehullet.

Det er flere grunner for det høye ydelsesnivå oppnådd av verktøyet i denne utførelsesform: 1) Trykket fra høyhastighetsstrålen bryter ned avsatsen. 2) Strålen til siden frakter bort borkaksen effektivt da det bare skal vende 90° for å bevege seg opp hullet i motsetning til 180° som i vanlige stråledysebor-kroner eller hullåpnere. 3) Skapelse av en utvaskingssituasjon som av-laster skjæreverktøyet for mye av dets arbeide. 4) Skapelse av lokalisert høy trykkdannelse som reduserer sponnedholdelseseffekten.

Det er et velkjent faktum at sponnedholdelsen

i stor grad påvirkes av overbalanse og dersom utstrålingen sideveis forårsaker at formasjonstrykket øker til et nivå over det hydrostatiske trykk av boreslamsøylen, vil det bestemt finne sted en vesentlig økning i gjennomtrengnings-hastigheten.

Dette gjenstår nå å bli bevist under laboratorie-forhold.

Økninger i ROP er i den senere tid blitt oppnådd ved å anvende dyser for å redusere bunnhulltrykk, men denne fremgangsmåte for økning av ROP har vært ledsaget av den økende risiko for å bevirke en innstrømning ved å redusere eller fjerne overbalansen eksitert av boreslamsøylen. I tilfelle med sideveis utstråling i den foreliggende oppfinnelse er dette ikke tilfellet, da formasjonstrykket økes lokalt på et skjærepunkt som effektivt ville redusere risikoen for en innstrømning men fremdeles redusere eller fjerne overbalansen eksitert av boreslamsøylen.

Modifiseringer og forbedringer kan gjøres uten

å forlate området for oppfinnelsen.

Claims (4)

1. Verktøy for utvidelse av borehull, omfattende et rørformet hus (1) som har sidevegger, flere skjæreverktøy (6) som rager ut av huset (1) og som har skjæreegger (6A, 6B, 6C) for inngrep med en borehullsvegg, og en sentral kanal (8) dannet av et hult parti av huset (1) for levering av trykk-fluid gjennom minst én dyse (15) festet i huset (1) sidevegger og rettet vinkelrett på husets (1) rotasjonsakse, for tilveiebringelse av en stråle av nevnte fluid i en retning tverrgående med huset (1) og på overveiende det samme nivå på huset (1) som skjæreeggen (6A, 6B, 6C), KARAKTERISERT VED at skjæreverktøyene (6) er løsbart festet i slisser (5), anordnet i husets sidevegger, idet skjæreeggene (6A, 6B, 6C) er anordnet parvis i slissene (5) med avstand fra hverandre langs periferien og forløper aksialt langs et parti av det rørformede hus (1), og at dysene er beliggende mellom skjæreeggene .

2. Verktøy ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED'at hvert skjæreverktøy (6) er løsbart festet i sin sliss ved hjelp av smekkringer eller pinneskruer som passerer gjennom skjære-verktøyet (6) og er skrudd inn i partiet av huset (1) slik at skjæreverktøyet (6) trykkes mot en sideflate av slissen (5).

3. Verktøy ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at minst én åpning tilveiebragt gjennom husets (1) sidevegger kommer ut mellom to tilstøtende skjæreegger (6A, 6B, 6C) i høyden av skjæreeggenes (6A, 6B, 6C) nedre ender.

4. Verktøy ifølge ett av kravene 1-3, KARAKTERISERT VED at husets (1) øvre parti (4A) er hoveddelen av en stabilisator i ett stykke som trykker mot borehullets (17) vegg.