NO20111529A1

NO20111529A1 - Underrommer med spyling

Info

Publication number: NO20111529A1
Application number: NO20111529A
Authority: NO
Inventors: Erik P Eriksen
Original assignee: Tesco Corp
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2011-11-07
Also published as: US8113301B2; GB2481345B; US20100258354A1; CA2758598A1; GB2481345A; GB2505094B; GB201117465D0; MX2011010767A; WO2010118526A1; CA2758598C; GB2505094A; GB201317188D0; CO6450626A2

Abstract

En underrømmerforjordboringsoperasjoner håret rørformet legeme med en passasje som forløper gjennom det. Armer er svingbart montert til legemet og bevegbare mellom en tilbaketrukket og en utkjørt stilling. En aktuatordor plassert inne i passasjen i legemet skyver armene ut når borefluid pumpes nedover i borestrengen. Porter befinner seg i sideveggen til legemet og i aktuatordoren. Portene flukter med hverandre når doren beveger seg til sin nedstrøms posisjon. Portene avleder en del av borefluidet ut for å spyle det over skjærelementene på armene. Resten av borefluidet passerer nedover til borkronen og ut dyser i borkronen.

Description

Underrømmer med spyling

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt jordboringsverktøy, og spesielt en underrømmer plassert over en borkrone som har porter for avledning til skjær på underrømmerarmene noe av borefluidet som blir pumpet ned borestrengen.

Underrømrnere blir brukt i brønnboringsoperasjoner for å utvide et pilothull. Ved boring med foringsrør er borestrengen satt sammen av foringsrør som til slutt vil bli sementert til brønnen. Dersom borkronene er opphentbar, vil den være del av en nedihullsenhet som låser til en krave eller profilrørstuss som befinner seg nær nederdelen av foringsrørstrengen. Nedihullsenheten strekker seg nedenfor foringsrørstrengen og borkronen er på dens nedre ende for boring av et pilothull. Underrømmeren befinner seg over borkronen for å utvide pilothullet til en utvendig diameter større enn borerørstrengens utvendige diameter.

Underrømmeren har armer som er svingbart montert til underrømmerens hoveddel for bevegelse mellom tilbaketrukket og utkjørt stilling. Skjær, vanligvis polykrystalinske diamantskiver, er montert til den førende flate på hver arm. En type underrømmer har en aktuatordor båret i sin langsgående passasje, der aktuatordoren er aksialt bevegbar fra en oppstrøm posisjon til en nedstrøms posisjon som svar på at borefluid blir pumpet ned borestrengen. Aktuatordoren er samvirkende i inngrep med armene for å bevege armene til en utkjørt stilling når aktuatordoren beveger seg til nedstrøms posisjonen.

Strengen med foringsrør blir dreid med en foringsrørgriper og en toppmontert drivmotor i boreriggen. Nedihullsenheten kan innbefatte en boremotor som roterer underrømmeren og borkronen uavhengig av foringsrørstrengen. Under boring blir borefluid pumpet ned foringsrørstrengen, gjennom nedihullsenheten og dyser i borkronen. Borefluidet strømmer tilbake opp borehullet forbi underrømmeren og opp ringrommet som omgir foringsrørstrengen. Borefluidet fjerner borkaks og tilveiebringer smøring og kjøling av borkronen og underrømmeren. Uansett, i noen formasjoner, kan skjærene på underrømmerarmene bli tilstoppet med kaks og funksjonere ved høyere temperaturer. Forhøyede temperaturer kan være ødeleggende for ytelsen og motstanden mot abrasjon. In denne oppfinnelsen har underrømmeren en aktuatordor båret i sin langsgående passasje, der aktuatordoren er aksialt bevegelig fra en oppstrøms posisjon til en nedstrøms posisjon som reaksjon på at borefluid blir pumpet ned borestrengen. Aktuatordoren er samvirkende med armene for å bevege armene til en utkjørt stilling når aktuatordoren beveger seg til den nedstrøms posisjon.

En port i legemet for hver arm forløper gjennom sideveggen i underrømmerens legeme, idet hver port er nær ved flaten til en av armene når armene er i den utkjørte stilling. Dorportene plassert over portene i legemet mens doren er i den oppstrøms posisjon. Dorportene er i flukt med portene i legemet når doren er i den nedstrøms posisjon. Med fordel danner dorportene en abrasjonsmotstandig dyse eller er montert i hver dorport. Fig. 1 viser et skjematisk snittriss som illustrerer en foringsrørstreng og nedihullsenhet oppbygd i samsvar med denne oppfinnelse. Fig. 2 viser et forstørret snittriss av underrømmeren til nedihullsenheten ifølge figur 1. Fig. 3 viser et ytterligere forstørret riss av en del av underrømmeren ifølge figur 2, som viser en arm i den utkjørte stilling. Fig. 4 viser et riss av underrømmeren i likhet med figur 3, men som viser armen i en tilbaketrukket stilling. Fig. 5 viser et snittriss av underrømmeren ifølge fig. 2, tatt langs linjen 5-5 i figur 4. Fig. 6 viser et snittriss av underrømmeren ifølge fig. 2, tatt langs linjen 6-6 i figur 4.

Med henvisning til fig. 1, er en toppmontert drivenhet 11 i en borerigg skjematisk vist. Toppdrivenheten 11 beveger seg opp og ned i et boretårn (ikke vist) og omfatter en roterende kraftkilde som har en hul aksel 13 som roterer. En foringsrørgriper 15 er festet til den hule aksel 13 for rotasjon med den. Foringsrørgriperen 15 har gripeelementer som griper med enten den innvendige diameter som vist eller den utvendige diameter til konvensjonelt foringsrør 17. Foringsrørstrengen 17 er vist forløpende fra foringsrørgriperen 15 gjennom et riggulv 19 og ned i et borehull 21.

En brønnhullsenhet 22 er frigjørbart festet til foringsrørstrengen 17 nær dens nedre ende. Brønnhullsenheten 22 innbefatter en borlåsenhet ("DLA") 23, som er vist festet til en rørkrave eller profilrørstuss 25 festet inn i det nedre endeparti av foringsrørstrengen 17.1 dette eksempel har DLA 23 et rørformet hus 27. Fjærspente stoppaler 29 rager ut fra huset 27 og lander på en oppad vendende skulder 31 utformet i profilrørstussen 25. DLA 23 har også et sett med momentkiler 33 for å overføre moment mellom profilrørstussen 25 og DLA 23. Momentkilene 33 er også spent utad med fjærer i denne utførelsen og griper med sammenpassende langsgående spalter i profilrørstussen 25.1 denne utførelsen har DLA 23 også et sett med aksiale låselementer 35. Låseelementer 35 griper med korresponderende fordypninger i profilrørstussen 25 for å hindre oppad bevegelse av DLA 23 i forhold til profilrørstussen 25.

DLA har en øvre tetning 37 på sin utside anordnet for å hindre oppadgående fluidstrømning nedenfra. Den øvre tetning 37 kan være en nedad vendende kragetetning. DLA 23 kan også ha en eller flere nedre tetninger 39 (to vist) for å hindre at borefluid pumpet ned ovenfra strømmer rundt utsiden av DLA 23. Nedre tetninger 39 kan også være kragetetninger, men som vender oppad i stedet for nedad. Tetninger forskjellige fra kragetetninger kan også bli benyttet for tetninger 37, 39.

Nedihullsenheten 22 har en borkrone 43 i sin nedre ende. Borkronen 43 kan være enhver konvensjonell slepeskjærtype eller en rullekonustype. En underrømmer 45 befinner seg i nedihullsenheten 22 over borkronen 43 og under den nedre enden av foringsrørstrengen 17. Nedihullsenheten 22 kan også innbefatte en boremotor, loggeverktøy og styringsutstyr.

Med henvisning til fig. 2 har underrømmeren 45 et hult eller rørformet legeme 47 som er satt sammen av flere komponenter i dette eksempel. Legemet 47 har en øvre gjenget ende 49 og en nedre gjenget ende 51. Den øvre gjengede enden 49 fester til annen struktur i nedihullsenheten 22, og den nedre gjengede enden 51 fester til borkronen 43. En langsgående passasje 53 forløper gjennom legemet 47 for å overføre borefluid pumpet fra boreriggen ned foringsrørstrengen 17. Legemet 47 og passasjen 53 har en lengdeakse 54.

Legemet 49 har et antall aksialt forløpende slisser eller spalter 55 utformet i sin sidevegg. I dette eksempel er det tre identiske slisser 55, hver plassert omkring 120 grader fra hverandre rundt omkretsen til legemet 47, som vist i fig. 5. Hver spalt 55 forløper fra den langsgående passasjen 53 til utsiden av legemet 47. En arm 57 er svingbart festet inne i hver spalt 55 for bevegelse mellom en tilbaketrukket stilling (Fig. 4) og en utkjørt stilling (Fig. 3). En arm 57 har et hull i en øvre ende gjennom hvilken en svingtapp 59 forløper. Svingtappen 59 er festet inne i sammenpassende huller i legemet 47 på motsatte sider av spalten 55 for å gjøre det mulig for armen 57 å svinge mellom den utkjørte stilling og den tilbaketrukne stilling. Armen 55 har en fremovervendende flate, når sett i rotasjonsretningen, som inneholder skjærelementer 61. Med fordel omfatter skjærelementene 61 polykrystallinske diamantskiver ("PDC"), som hver har en flat flate som vender i rotasjonsretningen. Dette eksempel viser tre skjærelementer 61 på hver arm 57, men antallet kunne avvike.

En aktuatordor 63 blir båret inne i passasjen 53. Doren 63 har en dorpassasje 65 som forløper gjennom den som er koaksial med passasjen 53. Med fordel er en foring 67 plassert inne i minst et øvre parti av passasjen 65. Foringen 67 er tildannet av et hardt, mer slitasjebestandig materiale enn doren 63. Doren 63 er vanligvis tildannet av stål, mens foringen 67 for eksempel kan tildannes av Wolframkarbid. Et ringformet stempel 69 er festet til den øvre enden av doren 63. Stemplet 69 har tetninger 71 på sin utside som tetter og glidende griper med en sylindrisk del av passasjen 53. Doren 63 har også tetninger 73 på sin nedre ende som tetter og glidende kontakter en del av passasjen 53 med mindre diameter. Stempelet 69 befinner seg over spaltene 55, og tetninger 73 befinner seg under spaltene 55.

Doren 63 har et sett med tannstangtenner 75 tildannet på sin utside nær armene 57. Tannstangtennene 75 forløper i en rett linje aksialt langs doren 63. Hver arm 57 har et oppsett av girtenner 77 tildannet i en delvis sirkulær oppstilling som passer sammen med tannstangtennene 75. Pumping av borefluid nedad gjennom passasjen 53 skaper et trykkfall inne i dorpassasjen 65 som bevirker at doren 63 beveger seg nedad til den nedstrøms posisjon vist i fig. 2, som derved svinger armene 57 til den utkjørte stilling. I den utkjørte stilling vil armene 57 omskrive en ytre diameter som er større enn den ytre diameter av foringsrørstrengen 17 (Fig. 1). Når boringsfluidtrykket opphører og operatøren trekker oppad, vil armene 57 bevege seg tilbake til den tilbaketrukne stilling for å muliggjøre at underrømmeren 45 kan bli trukket oppover inn i den nedre enden av foringsrøret 17. Stempelet 69 beveger seg tilbake til den oppstrøms posisjon vist i fig. 4.

Ringrommet som omgir doren 63 mellom stempeltetningen 71 og dortetningen 73 er

ikke et lukket kammer, snarere har det en ventileringsport 79 for å tillate fluid under

stemplet 69 å bli fortrengt ut når stemplet 69 beveger seg nedad. Det er ikke nødvendig at et utvendig parti av doren 63 danner en tett tetning mot den indre diameter av legemet 47 under ventileringsporten 79 og over spaltene 55. Imidlertid er minimumsklaringen mellom doren 63 og innsiden av legemet 47 akkurat over armene 57 ganske liten.

En dyse 81 kan være plassert nær den nedre gjengede ende 51 inne i passasjen 53. Dysen 81 medfører et trykkfall for å hjelpe til med bevegelsen til stemplet 69 til den nedre stilling. Etter passering gjennom dysen 81, vil borefluid passere gjennom dysene til borkronen 43 (fig. 1).

Med henvisning til fig. 3 og 4, forløper en port 83 i legemet gjennom sideveggen til underrømmerens legeme 47 for hver arm 57. Porten 83 i legemet har fortrinnsvis skrådd nedad langs legemets 47 lengdeakse 54, med innløpet plassert over utløpet. Størrelsen på helningen kan variere og i dette eksempel er omkring 30 grader i forhold til et plan vinkelrett på lengdeaksen 54.

En dorport 85 forløper gjennom sideveggen til doren 63 for å korrespondere med hver port 83 i legemet mens doren 63 er i den nedstrøms posisjon vist i fig. 3. Hver dorport 85 er skrå i forhold til lengdeaksen 54 den samme størrelse som hver port 83 i legemet. Dersom et foringsrør 67 blir benyttet vil huller 87 tildannes gjennom foringsrøret 67 for innretting med og tjenende som innløp til dorportene 85. Med fordel er en dyse 89 av hardt, slitasjemotstandig materiale slik som Wolframkarbid festet i dorporten 85. Dysen 89 befinner seg ved innløpsenden av dorporten 85 i dette eksempel. Dersom doren 63 har en forholdsvis tynn veggkonstruksjon kan dysen 89 forløpe fra innløpet til utløpet av dorporten 85.1 det tilfelle blir passasjen gjennom munnstykket 89 dorporten 85. Utløpet fra hver dorport 85 vil korrespondere med innløpet til hver av portene 83 i legemet, mens doren 63 er i den nedstrøms posisjon som vist i fig. 3. Når doren 63 er i den oppstrøms posisjon vist i fig. 4, vil utløpet fra hver dorport 85 være plassert aksialt over innløpene til portene 83 i legemet. Valgvis er det ingen tetninger mellom utløpene til dorportene 85 og innløpene til portene 83 i legemet. På grunn av den innvendige konfigurasjon av dysen 89, vil det bevirke konvergering av strømningen fra dorpassasjen 65 inn i porten 83 i legemet uten betydelig lekkasje mellom doren 63 og innsiden av legemet 47.

Med henvisning til fig. 3 vil en senterlinje 93 til portene 83 og 85 når på linje, passere over den flate side av det ytterste skjærelement 61, og vil være noe oppstrøms skjærelementene 61 plassert innad fra det ytterste skjærelement 61. Imidlertid divergerer den spylte dusj fra porten 83 slik at noe av den vil sveipe over de andre skjærelementer 61. Det ytterste skjærelement 61 er vanligvis det varmeste under drift fordi det forflytter seg den største omkretsavstand. Innretting av senterlinjen 93 med det ytterste skjærelement 61 sikrer at kjølefluid og smøremiddel vil bli forsynt. Innretting av senterlinjen 93 med skjærelementene 61 kan varieres.

Med henvisning til fig. 6, i dette eksempel, peker dysene 89 ikke langs radiale linjer fra lengdeaksen 54 til dorpassasjen 65; snarere står senterlinjen 93 til hver dyse 89 ved en vinkel til den radiale linje 95 som passerer gjennom den samme dyse 89. Senterlinjen 93 krysser dermed ikke lengdeaksen 54. Tatt i betraktning rotasjonsretningen som skal indikeres med pilen i fig. 6, drar hver senterlinje 93 en radial linje 95 som passerer gjennom den samme dyse 89. Hver arm 57 har et senterpunkt som ville være på en radial linje 95. Imidlertid er flaten på hver arm 57 ikke på en radial linje 95 fra aksen 54, snarere er den rotasjonsmessig framfor den radiale linje. Dysene 89 er orientert slik at hver senterlinje 93 er i hovedsak parallell og brakt en kort avstand forover fra flaten til hver arm 57. Denne orientering bevirker at dusj strålen sveiper over flatene til skjærelementene 61 (Fig. 3).

I drift, og med henvisning til fig. 1, er nedihullsanordningen 22 festet til profilrørstussen 25 for rotasjonsmessig og aksial bevegelse av paler 29 og momentkiler 33. Foringsrørstrengen 17 blir senket til bunnen av borehullet 21. Operatøren betjener topdriftsanordningen 11 til å rotere foringsrørstrengen 17 og pumper borefluid ned foringsrørstrengen 17, som strømmer inn i den øvre enden av nedihullsanordningen 22. Borefluidtrykket skyver stemplet 69 (fig.2) nedover, som beveger armene 57 til den utkjørte stilling. Noe av borefluidet blir spylt ut av portene 85 og 83 og slipper ut over skjærelementene 61 til hver arm 57. Det gjenstående borefluid strømmer ut dysene i borkronen 43 og tilbake opp rundt armene 57 og foringsrørstrengen 17 til overflaten. Borefluidet blir spylt ut portene 85 og 83 som tilveiebringer kjøling, smøring og rengjøring for skjærelementene 61 til underrømmerarmene 57.

Mens oppfinnelsen har blitt vist i bare en av sine former, skal det forstås av fagmannen, at den er ikke begrenset til dette, men er utsatt for ulike endringer uten å avvike fra oppfinnelsen ramme.

Claims

1. Anordning for jordboring, omfattende: et rørformet legeme som har en ende for feste til en borestreng og en annen ende for feste til en borkrone; en passasje som forløper gjennom legemet langs en lengdeakse til legemet; et antall armer svingbart montert til legemet og bevegbar mellom en tilbaketrukket stilling og en utkjørt stilling, hver av armene har en flate som inneholder et antall skjærende elementer montert derpå; en aktuatordor båret i passasjen, der aktuatordoren er aksialt bevegelig fra en oppstrøms posisjon til en nedstrøms posisjon som reaksjon på at borefluid blir pumpet ned borestrengen, der aktuatordoren er samvirkende med armene for å bevege armene til den utkjørte stilling når aktuatordoren beveger seg til den nedstrøms posisjon; et antall porter i legemet som forløper gjennom en sidevegg i legemet, idet hver port er nær ved flaten til en av armene når armene er i den utkjørte stilling; og et antall dorporter som forløper gjennom en sidevegg i doren, idet hver av dorportene er aksialt forskutt fra en av portene i legemet mens doren er i den nedstrøms posisjon for utslipp av en del av borefluidet over flaten til en av armene.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat den videre omfatter: en foring som befinner seg inne i og aksialt bevegelig med doren, der foringen er tildannet av et mer slitasjemotstandig materiale doren; og at dorportene forløper gjennom foringen.

3. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat den videre omfatter en dyse av et slitasjemotstandig som er festet inne i hver av dorportene.

4. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat dorportene og portene i legemet skrår i forhold til legemets akse.

5. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat hver av armene har en innerste en av skjærelementene og en ytterste en av skjærelementene; og at en senterlinje for hver av portene i legemet er i flukt med det ytterste av skjærelementene på en av armene når armene er i utkjørt stilling.

6. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat en senterlinje til hver av dorportene er ved en vinkel i forhold til en radial linje som passerer fra lengdeaksen gjennom den samme dorport.

7. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat dorportene har utløp og portene i legemet har innløp som ligger på linje med hverandre mens doren er i den nedstrøms posisjon.

8. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat den videre omfatter: et stempel på doren som tetter mot og griper med en innvendig del av legemet; og en ventileringsport gjennom sideveggen til legemet under stempelet og over armene.

9. Anordning for jordboring, omfattende: et rørformet legeme som har en ende for feste til en borestreng og en annen ende for feste til en borkrone; en passasje som forløper gjennom legemet langs en lengdeakse til legemet; et antall armer svingbart montert til legemet og bevegbar mellom en tilbaketrukket stilling og en utkjørt stilling, hver av armene har en flate som inneholder et antall skjærende elementer montert derpå, der skjærelementene omfatter flate skiver; en aktuatordor båret i passasjen og har en dorpassasje aksialt innrettet med passasjen i legemet; et stempel på doren som glidende og tettende kontakter en innvendig diameterdel av legemet, der stempelet aksialt beveger doren fra en oppstrøms posisjon til en nedstrøms posisjon som reaksjon på at borefluid blir pumpet ned borestrengen, der tannstangstenner er tildannet på doren og hver av armene for å bevege armene til den utkjørte stilling når aktuatordoren beveger seg til den nedstrøms posisjon; et antall porter i legemet som forløper gjennom en sidevegg i legemet ved en helning i forhold til aksen, idet hver port i legemet har et innløp i legemets passasje og et utløp nær ved flaten til en av armene når armene er i den utkjørte stilling; et antall dorporter som forløper gjennom en sidevegg i doren ved en helning i forhold til aksen, idet hver av dorportene har et innløp i dorpassasjen og et utløp som er på linje med innløpet til en av portene i legemet mens doren er i den nedstrøms posisjon; og en dyse av et slitasjemotstandig materiale som befinner seg inne i hver av dorportene.

10. Anordning som angitt i krav 9,karakterisert vedat den videre omfatter: en foring som befinner seg inne i og aksialt bevegelig med doren, der foringen er tildannet av et mer slitasjemotstandig materiale enn doren; og at dorportene forløper gjennom foringen.

11. Anordning som angitt i krav 9,karakterisert vedat en senterlinje som forløper gjennom hver av dorportene vil sammenfalle med en senterlinje til en av portene i legemet mens doren er i nedstrøms posisjonen.

12. Anordning som angitt i krav 9,karakterisert vedat: hver av armene har en ytterste en av skjærelementene; og at en senterlinje til hver av portene i legemet flukter med den ytterste ene av skjærelementene på en av armene når armene er i den utkjørte stilling.

13. Anordning som angitt i krav 9,karakterisert vedat en senterlinje til hver av portene i legemet er i hovedsak parallell med den flate på en av armene når armene er i den utkjørte stilling.

14. Anordning som angitt i krav 9,karakterisert vedat: en ventileringsport forløper gjennom sideveggen til legemet under stemplet.

15. Anordning for jordboring, omfattende: en streng med foringsrør tilpasset til å bli rotert for å danne et borehull; en opphentbar brønnhullsenhet som har en låseanordning som låser brønnhullsenheten til foringsrørstrengen for rotasjon med denne, der brønnhullsenheten forløper nedenfor foringsrørstrengen; en borkrone i en nedre ende av brønnhullsenheten for dannelse av et pilothull i brønnboringen; en underrømmer i brønnhullsenheten mellom borkronen og foringsrørstrengen, der underrømmeren har et antall armer som forløper utad fra denne til en diameter større enn en utvendig diameter av strengen med foringsrør, hver av armene har en flate som inneholder et antall skjærelementer montert derpå for å utvide pilothullet; en langsgående passasje som forløper gjennom underrømmeren for å avlevere borefluid pumpet ned foringsrørstrengen til borkronen; og et antall porter i underrømmeren som leder fra passasjen til en utside av underrømmeren, hver av portene er i flukt med flaten til en av armene for å avlede en del av borefluidet tvers over flaten.

16. Anordning som angitt i krav 15,karakterisert vedat: hver av portene skrår i forhold til en akse gjennom passasjen.

17. Anordning som angitt i krav 15,karakterisert vedat: hver av portene er ved en vinkel i forhold til en radial linje til en lengdeakse gjennom passasjen som passerer gjennom den samme port.

18. Anordning som angitt i krav 17,karakterisert vedat: en aktuatordor båret i passasjen og bevegbar fra en oppstrøms posisjon til en nedstrøms posisjon som svar på at borefluid blir pumpet ned borestrengen, der aktuatordoren er samvirkende med armene for å bevege armene til den utkjørte stilling når aktuatordoren beveger seg til den nedstrøms posisjon; og et antall huller som forløper gjennom en sidevegg i doren, hvert av hullene er i flukt med en av portene mens doren er i den nedstrøms posisjon for å levere en del av borefluidet til portene.

19. Anordning som angitt i krav 18,karakterisert vedat den videre omfatter en dyse montert innenfor hvert av hullene.

20. Anordning som angitt i krav 15,karakterisert vedat en senterlinje til hver av portene omkretsmessig ligger i en radial linje til en lengdeakse gjennom passasjen, der den radiale linje som passerer gjennom den samme port, tatt i betraktning rotasjonsretningen til anordningen.