NO20121204A1

NO20121204A1 - Universalledd til stor belastning til et roterende, styrbart boreverktoy som brukes nede i et bronnhull

Info

Publication number: NO20121204A1
Application number: NO20121204A
Authority: NO
Inventors: Christian Menger; Iain Keery; Steven Lewis
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2012-10-24
Also published as: BR112012032122A2; CA2797198C; US9500033B2; CN102947533A; CN102947533B; RU2013102295A; WO2012023043A2; WO2012023043A3; RU2526957C1; GB2492695A; CA2797198A1; US20140027185A1; GB2492695B; GB201218498D0; NO345978B1

Abstract

En teknikk som består av boring nede i et brønnhull ved å sørge for et universalledd. Universalleddet har høy bærebelastningskapasitet i en kompakt og enkel konfigurasjon. Den høye bærebelastningskapasiteten oppnås med teknikker som anvender unike belastningsoverføringsmekanismer. Den høyere belastningskapasiteten kan f.eks. fremskaffes med en belastningsdelingsprinsipp der torsjonsbelastninger overføres sammen gjennom universalleddtapper og sideflatene på et universalleddkryss. Den høyere belastningskapasiteten kan også oppnås ved å overføre belastninger gjennom et monolittisk kryss med integrerte tapper og en delt åk- /gaffelmontasje. I en annen utforming er den høyere belastningskapasiteten et resultat av at universalleddtapper settes inn fra inni universalleddet og skrues fra utsiden helt til de er fullstendig festet til leddåkene. Hver av de universalleddutformingene kan designes for å muliggjøre trykkforseglet boreslamstrømningen gjennom leddet.

Description

UNIVERSALLEDD TIL STOR BELASTNING TIL ET ROTERENDE, STYRBART

BOREVERKTØY SOM BRUKES NEDE I ET BRØNNHULL

DOKUMENTNR.: 92.1157

OPPFINNERE: Christian Menger

Iain Keery

Steven Lewis

KRYSSHENVISNING TIL RELATERT SØKNAD

[0001] Dette dokumentet er basert på og krever prioritet fremfor U.S. Provisional Application Serial No.: 61/356,469, innlevert 18. juni, som innlemmes i dette dokumentet ved henvisning.

BAKGRUNN

[0002] Roterende, styrbare boresystemer er basert på «point-the-bit»-prinsippet som krever et fleksibelt ledd i styreenheten for å kople den nedre delen av borestreng (borakselende) dynamisk til hovedverktøystrengen. Borakselaksen er skråstilt med en fast eller variabel vinkel i forhold til hovedverktøyaksen og «peker» dermed borkronen i denønskede styreretningen. Det fleksible leddet gjør at borevæsken kan pumpes gjennom midten av leddet. Det opprettholdes stor nok radial klaring mellom den utvendige diameteren på verktøyet og diameteren på brønnhullet slik at borevæsken og borekaksen kan strømme tilbake til overflaten. Det fleksible leddet overfører borebelastninger (torsjons- og aksial belastning) fra hovedverktøystrengen til borkronen.

[0003] I noen roterende, styrbare boresystemer anvender f.eks. universalleddet flere keramiske kuler i lommer rundt omkretsen av borakselen for å overføre boretorsjon til en torsjonsring med tilsvarende sylindriske kanaler. Belastningen overføres gjennom punkt/linjekontakt mellom de keramiske kulene og kanalene i torsjonsringen. Den aksiale belastningen overføres gjennom et separat sett med sfæriske aksiallagre vekk fra midten av universalleddet. To par med aksiallagre kreves for å kunne overføre aksiale trykk- og spenningsbelastninger. Eksisterende utforminger har en tendens til å være kompliserte og med begrenset belastningskapasitet, spesielt ved mindre borehullstørrelser.

SAMMENDRAG

[0004] Generelt har den aktuelle oppfinnelsen et universalleddsystem som kan brukes ved roterende, styrbar boring nede i brønnhull. Universalleddet har stor bærebelastningskapasitet i en kompakt og enkel konfigurasjon. Den store bærebelastningskapasiteten oppnås med teknikker som anvender unike belastningsoverføringsmekanismer. Større belastningskapasitet kan f.eks. fremskaffes med en belastningsdelingsprinsipp der torsjonsbelastninger overføres sammen gjennom universalleddtapper og sideflatene på et universalleddkryss. Større belastningskapasitet kan også oppnås ved å overføre belastninger gjennom et monolittisk kryss med integrerte tapper og en delt åk-/gaffelmontasje. I en annen utforming er den høyere belastningskapasiteten et resultat av at universalleddtapper settes inn fra inni universalleddet og skrues fra utsiden helt til de er fullstendig festet til leddåkene. Hver av universalleddutformingene kan designes for å muliggjøre trykkforseglet boreslamstrømningen gjennom leddet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0005] Visse utforminger av oppfinnelsen beskrives heretter med henvisning til ledsagende tegninger der like referansetall betegner like elementer, og:

[0006] Figur 1 er en illustrasjon av en belastningsdelingsutforming av et universalledd iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0007] Figur 2 er en illustrasjon av en monolittisk kryssutforming av et alternativt universalledd iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0008] Figur 3 er en illustrasjon av en integrert tapputforming av et alternativt universalledd iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0009] Figur 4 er en tverrsnittsvisning av universalleddmontasjen iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0010] Figur 5 er en tverrsnittsvisning av en hovedakseldel av universalleddmontasjen som illustreres i figur 4, iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0011] Figur 6 er en visning sett fra siden, av en hovedakseldel av universalleddmontasjen som illustreres i figur 4, iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0012] Figur 7 er en visning sett fra siden, av en hovedakseldel av universalleddmontasjen som illustreres i figur 4, iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0013] Figur 8 er en rettvinklet visning av en hovedakseldel av universalleddmontasjen som illustreres i figur 4, iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0014] Figur 9 er en tverrsnittsvisning av en borakseldel av universalleddmontasjen som illustreres i figur 4, iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0015] Figur 10 er en visning sett fra siden, av en borakseldel av universalleddmontasjen som illustreres i figur 4, iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0016] Figur 11 er en visning sett fra siden, av en borakseldel av universalleddmontasjen som illustreres i figur 4, iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0017] Figur 12 er en rettvinklet visning av en borakseldel av universalleddmontasjen som illustreres i figur 4, iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

[0018] Figur 13 er en illustrasjon av et annet eksempel på et universalledd iht. en alternativ utforming av den aktuelle oppfinnelsen, og

[0019] Figur 14 er en illustrasjon av en utforming av universalleddet som brukes i et roterende, styrbart system og som er montert i en borestreng for å bore et brønnhull iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0020] Følgende beskrivelse inneholder en rekke detaljer som gir en forståelse av den aktuelle oppfinnelsen. Personer med vanlige ferdigheter i faget vil imidlertid forstå at den aktuelle oppfinnelsen kan brukes uten disse detaljene og det finnes en rekke mulige variasjoner eller modifikasjoner av utformingene som beskrives.

[0021] Den aktuelle oppfinnelsen relaterer seg generelt til et universalleddsystem med stor bærebelastningskapasitet i en kompakt og enkel konfigurasjon. Universalleddsystemet kan innlemmes i et system for å bore brønnhull. Universalleddsystemet kan f.eks. brukes sammen med roterende, styrbare «point-the-bit»-boresystemer nede i et brønnhull som en hjelp ved retningsbestemt boring.

[0022] Én utforming av universalleddet omfatter et Hookes-leddtypesystem og er konstruert i en belastningsdelingskonfigurasjon der torsjonsbelastningen overføres sammen gjennom universalleddtappene og sideflatene på det kvadratiske midtstykket (krysset). Belastningsdelingen gjør at torsjonsverdier kan overføres langt over torsjonsgrensene til konvensjonelle universalledd.

[0023] I en annen konfigurasjon er midtstykket eller krysset på universalleddet en monolittisk og sfærisk komponent med integrerte tapper. Åkene på universalleddet har et/en separat element/gaffeldel som en hjelp når universalleddet settes sammen. Stor styrke og belastningsoverføringskapasitet oppnås ved å plassere og justere gaffeldelen på hoveddelen med to vinklede flater. Et antall lange bolter med stor styrke brukes for å gi et solid feste til gaffeldelen og hoveddelen på universalleddet. En plasseringskile med lav friksjon brukes for å fjerne eventuell klaring mellom hoveddelen og gaffelen. Repeterbarhet av montasjen kan oppnås ved den vinklede kontaktflaten og montasjekilen. Akprofilen er utformede for å gi maksimal torsjon og overføring av aksial belastning.

[0024] I en tredje konfigurasjon settes universalleddtappene inn fra inni et kryss eller et midtstykke. Tappene har en gjenget del som gjør at de kan skrues på utsiden helt til de festes til de tilsvarende hullene i åkene på universalleddet. I sluttposisjonen befinner de seg mot en konisk flate på krysset som muliggjør bruken av stor forhåndsbelastning. Denne typen universalledd gir også muligheten til en intern væskestrøm gjennom leddet på lignende måte med utformingene som beskrives i dette dokumentet. Den øvre og den nedre delen av universalleddet er koplet sammen med et trykkforseglet og fleksibelt rør. I motsetning til eksisterende universalledd som brukes i boreverktøy, kombinerer utformingene som beskrives i dette dokumentet, belastningstorsjonskapasitet og aksial belastningsoverføing i en enkel komponent som er sentrert rundt et midtpunkt på universalleddet. Det trenges ikke ekstra aksiallagre.

[0025] Med generell henvisning til figur 1, illustreres en utforming av et universalleddsystem 20 i en belastningsdelingskonfigurasjon der torsjonsbelastningen overføres sammen gjennom universalleddtapper og sideflatene på det kvadratiske midtstykket (krysset). Belastningsdelingen gjør at torsjonsverdier kan overføres langt over torsjonsgrensene til konvensjonelle universalledd. Universalleddsystemet 20 illustreres koplet til en borestreng 22. Som illustrert, omfatter universalleddsystemet 20 et universalledd 24 som vises forstørret, med en øvre eller hovedakseldel 26 og en nedre eller borakseldel 28. Hovedakseldelen 26 og borakseldelen 28 kan lages av et materiale med stor styrke, som f.eks. rustfritt stål med stor styrke. I tillegg kan hoveddelen 26 og borakseldelen 28 omfatte henholdsvis åkene 30 og 32 som er utformet for å koples til et kryss eller et midtstykke 34, som f.eks. det kvadratiske krysset eller midtstykket som illustreres.

[0026] Både åket 30 og åket 32 har en rektangulær, f.eks. et kvadratisk, innvendig midtdel 35 som midtstykket 34 kan skyves inn i. Tynne sliteplater 36 kan festes til de innvendige flatene på åkene med egnede festeanordninger, som f.eks. små styrepinner. De tynne sliteplatene 36 kan lages av et materiale med stor styrke, som f.eks. en kopperbasert lagerlegering med stor styrke. I én utforming har sliteplatene 36 et krysskravert mønster med små smørekanaler 37 på en innvendig flate. Den krysskraverte, innvendige flaten 37 danner lagerflaten til de plane utvendige flatene på et rektangulært midtstykke 38 på krysset 34. Krysset 34 er også laget av et materiale med stor styrke, som f.eks. rustfritt stål med stor styrke. Det gjøres oppmerksom på at krysset 34 kan også lages av en stållegering med stor styrke i noen utforminger, som f.eks. utformningene der universalleddet 24 fylles med olje eller annen egnet væske som en hjelp for å stenge ut borevæske og borekaks fra universalleddet. Sideflatene på den rektangulære midtdelen 38 kan belegges med et materiale som beskytter mot slitasje, som f.eks. med et wolframkarbidbasert belegg.

[0027] I den illustrerte utformingen har krysset 34 fire holderhull 40 der tilsvarende universalleddtapper 42 settes inn gjennom åpningene 44 i hver av åkene 30, 32. Universalleddtappene 42 kan dannes som montasjer fra forskjellige kombinasjoner av festeanordninger som f.eks. bolter 46, foringer 48, avstandsholdere 50 og/eller pakninger 52 avhengig av den bestemte utformingen og det samlede universalleddsystemet 20. Tappene 42 gir en effektiv kopling av hovedakseldelen 26 til borakseldelen 28 på en fleksibel måte. Iht. én utforming omfatter universalleddtappene 42 komponenter som er laget av materialer med stor styrke, som f.eks. rustfritt stål med stor styrke som er belagt med slitebeskyttende belegg som f.eks. wolframkarbidbelegg. Beleggene beskytter tappene 42 og er en hjelp med fleksing av universalleddet idet tappene 42 roterer inni den tilsvarende åpningene 44 på åkene 30, 32. I noen utforminger er åpningene 44 og åkene 30, 32 presspasset med utskiftbare lagerforinger som er laget av et egnet materiale, som f.eks. en kopperbasert legering.

[0028] Et fleksrør 54 kan også plasseres for å kjøres gjennom universalleddet 24 og kan forsegles i forhold til hovedakselen 26 og borakselen 28 med egnede o-ringer. Dette fleksrøret 54 gjør at borevæske kan strømme gjennom fra hoveddelen 26 til borakselen 28 under differensialtrykk med hensyn til utvendig på verktøyet. Eksternt kan universalleddet 24 lukkes inn med en fleksibel gummipute eller metallbelger som beskrevet i mer detalj i forbindelse med alternative utforminger. Universalleddet 24 kan vakuumfylles med smøreolje for å minimere slitasje under bruk. I tillegg kan en utvendig stabilisatormuffe laget av et material med stor styrke, som f.eks. rustfritt stål med stor styrke, være stivt sammenføyet med borakselen 28 for å dekke universalleddet/krysset 34 og en del av hovedakseldelen 26. De hydrauliske aktuatorene kan monteres utvendig på hoveddelen 26 over universalleddet/krysset 34, men på en del som er dekket av den utvendige muffen (se stabilisatormuffen 84 som beskrevet nedenfor). I denne typen utforming er de hydrauliske aktuatorene valgbart aktivert for å påføre et trykk inni den utvendige muffen og dermed forskyve borakselaksen i forhold til hovedaksen og dermed «peke» borakselen.

[0029] I figur 2 og 3 illustreres alternative utforminger av universalleddsystemet 20 slik det brukes i en monolittisk krysskonfigurasjon (figur 2) eller en intern tappkonfigurasjon (figur 3). Eksempler på komponenter, konstruksjon og montering av hver av disse utformingene finnes i beskrivelsene nedenfor.

[0030] Med generell henvisning til figur 4-12, illustreres en utforming av universalleddsystemet 20 som innlemmer et monolittisk kryss med integrerte tapper og en delt åk-/gaffelmontasje. Figur 4 er en tverrsnittsvisning av det samlede universalleddet 24 der hovedakselen eller hoveddelen 26 er dreibart koplet til borakselen 28 med et monolittisk krysselement 56 som har integrerte tapper 58, dvs. tapper som er utformet som uatskillelige forlengelser av det monolittiske krysselementet 56. De integrerte tappene 58 roteres inni åpningene 44 på hvert åk / hver gaffel 30 og 32 via foringer 60. Det monolittiske krysselementet 56 har en intern åpning 62 som et fleksrør 64 føres gjennom. Fleksrøret 64 flekses for å muliggjøre en dreibar bevegelse av hovedakseldelen 26 i forhold til borakselen 28 samtidig som forseglingen av universalleddet 24 blir værende intakt slik at væske kan strømme gjennom universalleddet langs den forseglede strømningspassasjen 66.

[0031] Fleksrøret kan festes inni universalleddet 24 med en fleksrørbærer 68 som er festet inni borakselen 28 med en egnet festemekanisme som f.eks. et gjenget område 70. Fleksrørbæreren 68 er forseglet til både fleksrør 64 og innvendig på borakselen 28 med egnede forseglinger 72, som f.eks. o-ringsforseglinger. På lignende måte forsegles fleksrøret 64 til en innvendig del av hovedakseldelen 26 med egnede forseglinger 74 som f.eks. o-ringsforseglinger. Forseglingene 72 og 74 hindrer lekkasje av væske som strømmer gjennom universalleddet 24 langs strømningspassasjen 66 og muliggjør f.eks. en trykkforseglet borekaksstrøm gjennom universalleddet 24.

[0032] I den illustrerte utformingen omfatter universalleddet 24 i tillegg en belgmontasje 76

som omgir det monolittiske krysselementet 56. Belgmontasjen 76 kan omfatte en belg 78 som er festet til hovedakseldelen 26 og/eller borakselen 28 med egnede festeanordninger 80, som f.eks. de illustrerte tappene. I tillegg kan belgen 78 forsegles i forhold til hovedakseldelen 26 og borakselen 28 med egnede forseglinger 82, som f.eks. o-ringsforseglinger.

[0033] Universalleddet 24 kan også omfatte en muffe 84, som f.eks. en stabilisatormuffe, som strekker seg over det monolittiske krysselementet 56.1 den illustrerte utformingen er stabilisatormuffen 84 plassert radialt utenfor belgen 78 og er festet til borakselen 28 med en festeanordning 86 som f.eks. en stabilisatorlåsmutter. Som eksempel kan festeanordningen 86 koples til en utvendig flate på borakselen 28 via et gjenget festeområde 88.1 det festeanordningen 86 trees langs den gjengede festeområdet 88, festes en utvidet ende 90 av stabilisatormuffen 84 mellom festeanordningen 86 og en skulder 92 som dannes av borakselen 28.

[0034] Med tilleggshenvisning til figur 5-8, illustreres en utforming av hovedakseldelen 26. I dette eksemplet omfatter åket 30 en justerbar del/gaffel 94 som gir et delt åk og gjør det mulig å fjerne en klaring mellom den justerbare delen/gaffelen 94 og det monolittiske krysselementet 56.1 noen utforminger kan en valgfri nøkkel 96 plasseres mellom den justerbare gaffelen 94 og resten av hovedakseldelen 26. Et kileelement 98 brukes for å fjerne klaringen. (Se figur 5). Som eksempel kan kileelementet 98 omfatte en lavfriksjonskile som er festet mellom den justerbare gaffelen 94 og en skulder 100 på hoveddelen 26. En egnet festeanordning 102, som f.eks. en hetteskrue eller en pakning, kan brukes for å aktivere kilen 98 og justere gaffelen 94.

[0035] Den fjernbare delen/gaffelen 94 er fjernbart koplet og er en hjelp ved montasjen av universalleddet 24 samtidig som den gir stor styrke og stor belastningsoverføring skapasitet. Som et eksempel kan den justerbare delen/gaffelen 94 plasseres på resten av hoveddelen 26 med to passende vinklede flater 95. Som best illustrert i figur 7, kan den justerbare delen 94 festes til resten av hoveddelen 26 med en egnet festeanordning 104, som f.eks. flere lange bolter med stor styrke.

[0036] Hovedakseldelen 26 kan omfatte en rekke andre funksjoner avhengig av miljøet og komponentutformingen som brukes ved universalleddet 24. Som best illustrert i figur 6 og 8, kan f.eks. delen 26 omfatte en mekanisme 106 for å kople universalleddet 24 til de tilstøtende borestrengskomponentene. Ved bruk i et typisk brønnhull kan mekanismene 106 omfatte standard rørkoplinger i oljefeltet. Mekanismen 106 kan imidlertid i andre utforminger omfatte en flens eller annet festeelementet med flere åpninger 108 som bolter og festeanordninger kan plasseres i.

[0037] Med tilleggsreferanse til figur 9-12 illustreres en utforming av borakselen 28.1 dette eksempelet er åket 32 et delt åk og omfatter den justerbare delen/gaffelen 94 som på lignende måte muliggjør fjerning av klaringen mellom den justerbare delen/gaffelen 94 og det monolittiske krysselementet 56.1 noen utforminger kan en annen valgfri nøkkel 96 plasseres mellom den justerbare delen 94 og resten av borakselen 28. Et annet kileelement 98 brukes for å fjerne klaringen. (Se figur 9). Som eksempel kan kileelementet 98 omfatte en lavfriksjonskile som er festet mellom den justerbare gaffelen 94 og skulderen 110 på borakselen 28. En egnet festeanordning 102, som f.eks. en hetteskrue og en pakning, kan igjen brukes for å aktivere kilen 98 og justere gaffelen 94.

[0038] Den justerbare delen/gaffelen 94 i hoveddelen 26 og i borakselen 28 fungerer sammen som en hjelp ved montering av universalleddet 24 mens kapasiteten ved stor styrke og belastningsoverføringøkes. Som eksempel kan den justerbare delen/gaffelen 94 i borakselen 28 plasseres i resten av borakselen 28 via to passende vinklede flater 95. Som best illustrert i figur 10-12, kan den justerbare delen 94 festes til resten av borakselen 28 med festeanordningen 104, f.eks. flere lange bolter med stor styrke.

[0039] Selvsagt kan antall, type, størrelse og arrangement av komponenter justeres iht. spesifikasjoner i et bestemt bruksområde. I tillegg kan forskjellige komponenter settes sammen for å danne universalleddet (illustrert i tverrsnittet i figur 4) i forskjellige arrangementer og iht. forskjellige monteringsprosedyrer. Et eksempel på en monteringsprosedyre diskuteres imidlertid nedenfor som en hjelp for å forstå denne typen universalleddet. Monteringsprosedyren skal imidlertid ikke oppfattes som begrensende, og andre prosedyrer og komponenter kan brukes.

[0040] I begynnelsen plasseres forseglinger 82 på hovedakseldelen 26 og på borakselen 28. Forseglingene 72 og 74 plasseres deretter på fleksrøret 64 og på fleksrørbæreren 68. Foringer 60 presses inn i åpningene 44 i hoveddelen 26 og borakselen 28. Nøklene 96 kan deretter presses på plass i hoveddelen 26 og borakselen 28. Deretter kan belgmontasjen 76 skyves over akselen/hoveddelen 26, det monolittiske krysselementet 56 settes inn i en tilsvarende foring 60 i hoveddelen 26. Den justerbare delen 94 av hoveddelen 26 monteres deretter på det monolittiske krysselementet 56 og festes med festeanordninger 104, f.eks. hetteskruer og pakninger. Kiledelen 98 kan deretter plasseres på plass og festes med en festeanordning 102, f.eks. en hetteskrue og pakning for å fjerne eventuell uønsket klaring. Festeanordningene 104 kan deretter strammes til med fullt torsjonsmoment.

[0041] Deretter kan borakselen 28 monteres på det monolittiske krysselementet 56 ved å sette inn en egnet integrert tapp 58 i den tilsvarende foring 60 av borakselen 28. Deretter festes den justerbare delen/gaffelen 94 til borakselen 28 med festeanordninger 104, og kiledelen 98 plasseres på plass med festeanordninger 102 for å fjerne eventuell uønsket klaring. Deretter strammes festeanordningene 104 i forhold til borakselen 28 med fullt torsjonsmoment. Belgen 78 skyves deretter tilbake over det monolittiske krysselementsområdet på universalleddet og festes med festetappene 80.

[0042] I tillegg kan fleksrøret 64 festes til fleksrørbæren 68 med f.eks. gjengefesting. Fleksrøret 64 og fleksrørbæreren 68 settes inn i universalleddet 24, og fleksrørbæreren 68 festes til borakselen 28 med f.eks. med gjengefesting. Universalleddet 24 kan vakuumfylles med olje gjennom én eller flere egnede påfyllingsporter. Påfyllingsporten eller -portene kan plugges igjen etter at den/de er ferdig fylt. Deretter skyves stabilisatormuffen 84 over borakselen 28 og festes i en radial ekstern posisjon i forhold til det monolittiske elementet 56 med festeanordningen 86, f.eks. med en stabilisatorlåsemutter.

[0043] Med generell henvisning til figur 13 illustreres en annen utforming av universalleddsystemet 20 som innlemmer en integrert tappmontasje. Figur 13 viser en tverrsnittsvisning av denne utformingen med det samlede universalleddet 24. Det gjøres oppmerksom på at komponentene som er vanlige komponenter i andre utforminger som beskrives ovenfor, er merket med samme referansetegn.

[0044] I denne utformingen flekses universalleddet 24 rundt en konisk låsekryssmontasje 110 med et konisk låsekrysselement 112 og flere justerbare tapper 114. De justerbare tappene 114 strekker seg utover fra det koniske låsekrysselementet 112 og inn i gaffelåpningene 44 for å dreies inni foringer 60 nå hovedakseldelen 26 dreies i forhold til borakselen 28.1 dette eksempelet omfatter de justerbare tappene 114 en gjenget del 116 som gjør at tappene 114 kan justeres utover, f.eks. skrudd utover, helt til de festes i de tilsvarende hullene 44 på åkene 30, 32. De justerbare tappene 114 kan justeres for å plasseres mot de tilsvarende koniske flatene 115 på det koniske låsekrysselementet 112 som gjør det mulig å brukes ved stor forhåndsbelastning.

[0045] Som ved tidligere utforminger kan antall, type, størrelse og arrangement av komponentene justeres iht. spsifikasjonene til det bestemte bruksområdet. I tillegg kan forskjellige komponenter settes sammen for å danne universalleddet (illustrert i tverrsnittet i figur 13) i forskjellige arrangementer og iht. forskjellige montasjeprosedyrer. Et eksempel på en monteringsprosedyre diskuteres imidlertid nedenfor som en hjelp for å forstå denne typen universalledd. Monteringsprosedyren skal imidlertid ikke oppfattes som begrensende, og andre prosedyrer og komponenter kan brukes.

[0046] I begynnelsen plasseres forseglinger 82 på hovedakseldelen 26 og på borakselen 28. Forseglingene 72 og 74 plasseres deretter på fleksrøret 64 og på fleksrørbæreren 68. Foringer 60 presses inn i åpningene 44 i hoveddelen 26 og borakselen 28. Deretter kan belgmontasjen 76, de justerbare tappene 114, f.eks. de koniske låsetappene, settes inn i det koniske låsekrysselementet 112, og montasjen koples til hoveddelen 26 ved å trekke de justerbare tappene 114 gjennom foringene 60 og tre dem på det koniske låsekrysselementet 112.

[0047] De to andre justerbare tappene 114 kan deretter settes inn i det koniske låsekrysselementet 112. Montasjen kan koples til borakselen 28 ved å trekke tappene 114 gjennom de tilsvarende foringene 60 i borakselåpningene 44 og tre dem inn i det koniske låsekrysselementet 112. Belgen 78 skyves deretter tilbake over det konisk låsekryssmontasjeområdet på universalleddet 24 og festes med festetappene 80.

[0049] I tillegg kan fleksrøret 64 festes til fleksrørbæreren 68 med f.eks. gjengefesting. Fleksrøret 64 og fleksrørbæreren 68 settes inn i universalleddet 24, og fleksrørbæreren 68 festes til borakselen 28 med f.eks. gjengefesting. Universalleddet 24 kan så vakuumfylles med olje gjennom én eller flere egnede påfyllingsporter. Påfyllingsporten eller -portene kan plugges igjen etter at den/de er ferdig fylt. Deretter skyves stabilisatormuffen 84 over borakselen 28 og festes i en radial ekstern posisjon i forhold den koniske låsekryssmontasjen 56 med festeanordningen 86, f.eks. med en stabilisatorlåsemutter.

[0050] Universalleddet 24 kan brukes innen forskjellige miljøer og bruksområder. Forskjellige utforminger av universalleddet 24 kan f.eks. brukes ved store belastninger som bruksområder innen brønnhullsboring. De unike designene til universalleddutformingen som beskrives i dette dokumentet, kombinerer stor belastningstorsjonskapasitet og stor aksial belastningsoverføring i en enkel universalleddkomponent. Selv om universalleddet 24 kan brukes innen forskjellige bruksområder, illustreres bruk ved boring i figur 14.

[0051] Med generell henvisning til figur 14 illustreres et boresystem 118 som omfatter en borestreng 120 som er plassert i et brønnhull 122. Boresystemet 118 brukes ved boring i et lateralt brønnhull eller et multilateralt brønnhull. I dette eksempelet omfatter borestrengen bunnhullsmontasjen 124 med et roterende, styrbart system 126 som er utformet for å styre borkronen 128 og dermed være til hjelp ved boring av ett eller flere laterale brønnhull 130. Som eksempel er det roterende, styrbare systemet 126 et «point-the-bit»-type roterende, styrbart system. Det roterende, styrbare systemet 126 omfatter universalleddet 24 som gir det samlede boresystemet stor belastningstorsjonskapasitet og stor aksial belastingsoverføringskapasitet. I noen bruksområder kan aktuatorene 132, f.eks. hydrauliske aktuatorer, brukes for å styre dreiebevegelsen til borakselen 28 med hensyn til akseldelen 26. Noen utforminger av universalleddet 24 plasserer aktuatorene 132 mellom hovedakseldelen 26 og den eksterne stabilisatormuffen 84 for å forårsake en dreiebevegelse i universalleddet ved å bevege muffen 84 i forhold til delen 26. Aktuatorene 132 kan styres av et egnet kontrollsystem 134, som f.eks. kontrollsystemet som illustreres og som er plassert på overflaten.

[0052] I noen utforminger kan kontrollsystemet 134 også brukes som et tilbakemeldingsystem for å evaluere tilbakemeldinger fra sensorer som er montert på universalleddet 24. Med henvisning til figur 13 i tillegg til figur 14, kan én eller flere sensorer 136, f.eks. strekkspenningsmålere, monteres på fleksrøret 64 eller på andre egnede steder på universalleddet 24. På lignende måte kan én eller flere sensorer 138, f.eks. posisjonssensorer, monteres på universalleddet 24 for å detektere vinkelen/retningen på universalleddet. Sensorene 136, 138 kan brukes sammen med kontrollsystemet 138 for å danne en tilbakesmeldingssløyfe nede i brønnhullet. Dataene om vinkelen/retningen til universalleddet 24 samt belastningsdata, kan behandles av kontrollsystemet 134. Basert på denne behandlingen, kan passende kontrollsignaler sendes til det roterende, styrbare systemet 126 og aktuatorene 132. Sensorene 136, 138 kan brukes i en hvilken som helst utforming som beskrives i dette dokumentet.

[0053] Utformingene av universalleddsystemene 20 som beskrives ovenfor, har relative enkelt konstruksjoner som gir stor bærebelastningskapasitet. Mange av de spesifikke koplingene, forseglingene, tappene, formene og materialene til komponentene som beskrives ovenfor, kan endres etter miljøet, leddkonfigurasjon og bruksområdet innen boring. I tillegg kan komponenter fjernes, legges til eller erstattes, og komponentkonfigurasjon og - arrangement kan justeres for å tilpasses et bestemt bruksområde.

[0054] Selv om kun noen få utforminger av den aktuelle oppfinnelsen er beskrevet overfor i detalj, vil personer med vanlige ferdigheter i faget lett kunne sette pris på at det finnes mange mulige modifikasjoner uten å avvike i vesentlig grad fra beskrivelsen av denne oppfinnelsen. Følgelig beregnes slike modifikasjoner som innenfor omfanget av denne oppfinnelsen som definert i følgende krav.

Claims

1. Et system som brukes til brønnhullsboring som omfatter: et universalledd som er koplet til en borestreng der universalleddet omfatter: en hoveddel med et hoveddelsåk med innvendige flater, en borakseldel med et borakselåk med innvendige flater, °8 et midtstykke som kopler hoveddelen til borakseldelen. Midtstykket har sideflater som korresponderer med innvendige flater på hoveddelen og borakseldelen, sideflatene er utformet for å sammen overføre torsjonsbelastninger over flere av sideflatene.

2. Systemet som beskrevet i krav 1, der sideflatene omfatter fire sideflater som er stort sett flate.

3. Systemet som beskrevet i krav 1, der universalleddet omfatter en intern passasje for å lede strømmende borekaks.

4. Systemet som beskrevet i krav 1, der universalleddet omfatter fire herdede tapper som fester åkene til midtstykket.

5. Systemet som beskrevet i krav 1, der sliteplaten er plassert langs en innvendig flate på hvert åk.

6. Systemet som beskrevet i krav 5, der sliteplaten omfatter oljekanaler på en flate som er orientert for å festes med tilsvarende sideflate på midtstykket.

7. Systemet som beskrevet i krav 4, der de fire herdede tappene er belagt med et slitasjebeskyttende belegg.

8. Systemet som beskrevet i krav 7, der det slitasjebeskyttende belegget omfatter wolframkarbid.

9. Systemet som beskrevet i krav 1, som i tillegg omfatter en belg som omgir midtstykket.

10. Systemet som beskrevet i krav 9, som i tillegg omfatter en stabilisatormuffen som er plassert rundt belgen.

11. Et system som brukes til brønnhullsboring som omfatter: et universalledd som er koplet til en borestreng der universalleddet omfatter: en hoveddel med et hoveddelsåk med innvendige flater, en borakseldel med et borakselåk med innvendige flater, og et midtstykke som kopler hoveddelen til borakseldelen. Midtstykket omfatter et monolittisk krysselement med integrerte tapper som muliggjør en dreiebevegelse i borakseldelen i forhold til til hoveddelen.

12. Systemet som beskrevet i krav 11, der universalleddet omfatter en intern passasje for å lede strømmende borekaks.

13. Systemet som beskrevet i krav 11, der hoveddelåket og borakselåket er begge utformet som delte åk med et justerbart åkelement.

14. Systemet som beskrevet i krav 11, som i tillegg omfatter en belg som omgir midtstykket.

15. Systemet som beskrevet i krav 14, som i tillegg omfatter en stabilisator som er plassert rundt belgen.

16. Et system som brukes til brønnhullsboring som omfatter: et universalledd som er koplet til en borestreng der universalleddet omfatter: En hoveddel med et hoveddelsåk med innvendige flater, en borakseldel med et borakselåk med innvendige flater, og et midtstykke som kopler hoveddelen til borakseldelen. Midtstykket fungerer sammen med justerbare universalleddtapper som settes inn fra inni universalleddet og trees utover til det er fullstendig festet til hoveddelåket og borakselåket.

17. Systemet som beskrevet i krav 16, der universalleddet omfatter en intern passasje for å lede strømmende borekaks.

18. Systemet som beskrevet i krav 16, der hoveddelåket og borakselåket er begge utformet som delte åk med et justerbart åkelement.

19. Systemet som beskrevet i krav 16, som i tillegg omfatter en belg som omgir midtstykket.

20. Systemet som beskrevet i krav 19, som i tillegg omfatter en stabilisator som er plassert rundt belgen.