NO178835B - Verktöy for innsetting i en borestreng - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et verktøy for innsetting i en borestreng, omfattende et borestrengstabiliserende, rørformet element som omfatter en ytre overflate som vender mot borehull veggen under boring, idet den nevnte overflate har en fortannet profil i et plan normalt på en lengdeakse av elementet, hvilken fortannet profil er dannet av blad, idet hvert blad har en forkant og en skarp bakkant som trenger inn i borehullveggen under rotasjon av det rørformede element i retning mot urviseren.

Et verktøy av ovennevnte type er kjent fra US-patent-skrift 2 911 195.

Roterende boreaggregater som benyttes ved underjordiske brønnboringsoperasjoner, omfatter vanligvis en borkrone som er koplet til den nedre ende av en langstrakt borestreng. Bore-aggregatet kan omfatte en i borehullet nedsenkbar boremotor som driver borkronen mens borestrengen over motoren ikke roteres eller roteres langsomt ved hjelp av rotasjonsbordet ved overflaten.

Slik som vist i de europeiske patentsøknader 85 444 og 109 699, kan det ønskes at borestrengen ikke roteres under en siste del av boreoperasjonene, slik at borkronens arbeids- eller bearbeidelsesflate opprettholdes i en forutbestemt, vippet orientering i borehullet for å bore et awiks-hullavsnitt. En vanskelighet som påtreffes under sådanne orienterte boreopera-sj oner, er at fluktuasjoner i vekt på borkronen frembringer reaktive vridningsmomentfluktuasjoner som et resultat av hvilke graden av vridning i den langstrakte borestreng varierer og orienteringen av arbeidsflaten blir ustabil. Denne ustabile arbeidsflateorientering gjør styreprosessen mindre effektiv og vanskeligere å kontrollere. Det er et behov for et boreaggregat som kan hindres fra å utføre svingende bevegelser i borehullet som et resultat av reaktive vridningsmomentfluktuasjoner.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et borestrengstabiliserende, rørformet element som kan monteres i et roterende boreaggregat og som er i stand til å undertrykke svingende bevegelser av en borestreng som reaksjon på sådanne reaktive vridningsmomentfluktuasjoner.

Et annet formål er å tilveiebringe et borestrengstabiliserende, rørformet element som er utformet slik at det oppnås reduserte friksjonskrefter under normal rotasjon av borestrengen.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt et verktøy av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at radien av hvert blad øker gradvis i en retning fra forkanten mot bakkanten, og at borestrengen roterer i retning med urviseren.

Ved anvendelse av verktøyet ifølge oppfinnelsen tilveiebringes høy motstand mot rotasjon av borestrengen mot urviseren (venstrerotasjon) og lav motstand mot rotasjon med urviseren (høyrerotasjon). På denne måte vil det under høyrerota-sjon av borestrengen, som er den normale rotasjon for de fleste tilgjengelige boreaggregater, bli frembrakt bare lave friksjonskrefter dersom tannprofilf laten glir langs borehull veggen. Dersom imidlertid rotasjonsbordet holdes stasjonært og borestrengen har en tendens til å svinge tilbake på grunn av reaktive vridnings-momentf luktuas joner , er imidlertid tannprofilens skarpe kant den fremre kant som trenger inn i borehullveggen og frembringer motstand mot eventuell ytterligere venstrerotasjon.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. IA viser et tverr-snittsriss av en stabilisator som omfatter oppfinnelsen, fig. IB illustrerer den lave motstand til de fortannede blad av stabilisatoren på fig. IA mot høyrerotasjon, fig. 1C illustrerer den høye motstand til de fortannede blad av stabilisatoren på fig. IA mot venstrerotasjon, fig. 2A viser et perspektivriss av en stabilisator omfattende skruelinjeformede blad på hvilke det er montert fortannede innlegg, fig. 2B viser det innsirklede parti av det ene av bladene av stabilisatoren på fig. 2A, fig. 2C viser et tverrsnitt av stabilisatorbladet på fig. 2B etter linjen A-A og sett i retning av pilene, fig. 2D viser et langsgående snitt av stabilisatorbladet på fig. 2B etter linjen B-B og sett i retning av pilene, fig. 3A viser et sideriss av en gjengemuffe som omfatter oppfinnelsen, og fig. 3B viser et tverrsnitt av gjengemuffen på fig. 3A etter linjen C-C og sett i retning av pilene.

Fig. IA viser en borestreng-stabilisator 1 som omfatter fire skruelinjeformede eller rette stabilisatorblad 2A-D. Hvert blad 2A-D har en avrundet, fremre kant eller forkant 3 og en skarp, etterfølgende kant eller bakkant 4. Den ytre overflate 5 av hvert blad er beliggende på en radius R fra stabiliseringsrør-ets lengdeakse I, hvilken radius øker i retning fra forkanten 3 mot bakkanten 4. I den viste situasjon ligger stabilisatoren på den lave side av borehull veggen 6 slik at stabilisatorbladene 2A og 2B er i kontakt med borehullveggen 6, mens det er en viss klaring mellom de andre to stabilisatorblad 2C og 2D og borehullveggen 6.

Fig. IB viser bevegelsen av stabilisatorbladet 2A under høyrerotasjon av stabilisatoren. Under boreoperasjoner er høyrerotasjon den vanlige rotasjonsretning for borestrengen. Slik det fremgår av fig. IB, er stabilisatorbladets 2A avrundede kant 3 den fremre kant under sådan høyrerotasjon. Den avrundede kant 3 har dårlige skjæreegenskaper på grunn av den ekstremt store negative sponvinkel og hindrer således bladet 2A fra å trenge inn i hullveggen 6. Opphopning av en filterkake 8 mellom bladets 2A ytre overflate 5 og hullveggen tilveiebringer dessuten smøring som bidrar til en lav friksjonsmotstand for bladet mot høyrerota-sjon.

Slik det fremgår av fig. 1C, forårsaker venstrerotasjon av stabilisatoren at stabilisatorbladets 2A skarpe kant 4 trenger inn i borehullveggen 6 og bygger opp motstand mot ytterligere venstrerotasjon. På denne måte unngås at variasjoner av reaktivt vridningsmoment som utøves av borkronen på en motor i borehullet over borkronen når rotasjonsbordet holdes stasjonært, forårsaker at borestrengen svinger tilbake, da sådanne vrid-ningsmomentvariasjoner overføres til borehullveggen via stabilisatorbladene .

Tannprofilutformingen ifølge oppfinnelsen kan realiseres ved stabilisatorer med langsgående stabilisatorblad. I dette tilfelle vil stabilisatorbladene under sidetrykk skjære ut langsgående spor i borehullveggen mens strengen nedsenkes gjennom borehullet, og derved frembringer motstand mot venstrerotasjon uten å endre borestrengens vinkelorientering.

Slik som vist på fig. 2A-2D, kan tannprof ilutf ormingen ifølge oppfinnelsen også realiseres ved skruelinjeformede stabilisatorer.

Slik det fremgår av fig. 2B og 2C, har hvert stabilisatorblad 10 en glatt forkant 11 og en skarp bakkant 12 som er dannet av fortannede innlegg 13. Den ytre overflate 14 av hvert stabilisatorblad er beliggende på varierende avstand fra borestrengens 15 lengdeakse L, hvilken avstand øker i retning fra forkanten 11 mot bakkanten 12.

Den ytre overflate 14 av hvert stabilisatorblad 10 omfatter en rekke slitasjebestandige wolframkarbidinnlegg 16 som ligger i flukt med den nevnte overflate 14. Hvert blad 10 omfatter videre fortannede innlegg 13 som i omkretsretningen (se fig. 2C) har sagtannprofil og i lengderetningen (se fig. 2D) har langstrakt trekantform. Orienteringen av de fortannede innlegg 13 er slik at skjærekanten eller skjæreeggen 12 har en langsgående orientering og skjæreeggene 12 dermed settes i stand til å skjære ut langsgående spor i borehullveggen mens strengen 15 nedsenkes gjennom borehullet, og å frembringe motstand mot venstrerotasjon uten å endre borestrengens 15 vinkelorientering.

De fortannede innlegg 13 tilveiebringer lav motstand mot høyrerotasjon, men høy motstand mot venstrerotasjon av borestrengen 15.

Fig. 3A og 3B viser en utførelse av oppfinnelsen hvor en sperrehake- eller skralleprofil er dannet ved å utskjære langsgående spor 20 i den i hovedsaken sylindriske, ytre overflate av en gjengemuffe av en tung borerørseksjon 22. Den således dannede sperrehakeprofil omfatter i omkretsretningen fordelte skjæreegger 23 som tilveiebringer lav motstand mot høyrerotasjon av seksjonen 22, men høy motstand mot venstrerotasjon av seksjonen 22. Den høye motstand mot venstrerotasjon som tilveiebringes ved hjelp av sperrehake- eller tannprof ilen ifølge oppfinnelsen, er av særlig betydning i kombinasjon med det kontinuerlige borkronestyrekonsept som benytter boreslammotorer i awiksbrønner, slik som vist i de europeiske patentsøknader nr. 85 444 og 109 699.

Under boring i den orienterte boringsmodus med disse kontinuerlige styrekonsepter, hvilke krever at borestrengen ikke roterer, sikrer utnyttelse av stabilisatorer eller gjengemuffer med tannprofilen ifølge oppfinnelsen at reaktive vridnings-momentf luktuas joner som frembringes på grunn av vekt-på-borskjær-fluktuasjoner, overføres til borehullveggen og ikke frembringer variasjoner i borestrengvridning. Det vil innses at det gjennom-snittlige vridningsmomentnivå i borestrengen overføres til overflaten og kan utbalanseres ved hjelp av rotasjonsbordet. Det vil videre innses at i stedet for å forsyne stabilisatorer eller gjengemuffer med en tannprofil, kan hvilket som helst annet borestrengstabiliserende, rørformet element som vender mot borehullveggen under boring, også omfatte tannprof ilen ifølge oppfinnelsen.

Claims (7)

1. Verktøy for innsetting i en borestreng, omfattende et borestrengstabiliserende, rørformet element (1) som omfatter en ytre overflate (5) som vender mot borehullveggen under boring, idet den nevnte overflate har en fortannet profil i et plan normalt på en lengdeakse av elementet, hvilken fortannet profil er dannet av blad (2A-2D), idet hvert blad har en forkant (3) og en skarp bakkant (4) som trenger inn i borehullveggen under rotasjon av det rørformede element i retning mot urviseren, KARAKTERISERT VED at radien (R) av hvert blad øker gradvis i en retning fra forkanten (3) mot bakkanten (4), og at borestrengen roterer i retning med urviseren.

2. Verktøy ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at forkanten (3) av hvert blad (2A-2D) er avrundet for å hindre bladet fra å trenge inn i borehullveggen under rotasjon av det rørformede element (1) i retning med urviseren.

3. Verktøy ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det rørformede element er dannet av en borestrengstabilisator.

4. Verktøy ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den fortannede profil er dannet av innlegg (13) som er periferisk fordelt over den nevnte overflate (5) og som har en fortannet form i omkretsretningen.

5. Verktøy ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at hvert innlegg (13) i lengderetningen har en langstrakt, trekantet form.

6. Verktøy ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at hvert innlegg er montert på det nevnte blad (2A-2D) nær dettes bakkant (4).

7. Verktøy ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det rørformede element er dannet av en gjengemuffe av en borestreng-seksjon (22).