NO20140432A1 - System and fremgangsmåte for rengjøring av en borekrone - Google Patents

Abstract

Et system for rengjøring av en borekrone, omfatter en vibrasjonsgenerator innrettet for å generere vibrasjoner i det ultrasoniske frekvensområdet i det minste deler av borekronen, og en kraftkilde som er koblet til vibrasjonsgeneratoren.

Description

Effektiv boring krever effektiv fj erning av borekaks av bergavfall og klebematerialer fra utsiden av borkronen. Utfordringen med å fjerne avfallsmaterialet fra borkroneflaten er spesielt alvorlig i tilfeller hvor det er liten eller ingen borefluid.

For boreverktøy, for eksempel av den type som er beskrevet i N0312110, er dette en særlig utfordring, ettersom den opererer i et lukket hulrom og må stole utelukkende på formasjonen som en kilde til fluid.

Ved all boring, må materiale som er kuttet av kronen transporteres bort fra skjæreflaten (borkroneoverflaten). Hvis knivene blir hindret av gråberg, tykk leire eller annet overflødig fra boreprosessen, vil de slutte å virke effektivt, og dermed bremse ned boreprosessen, eller i noen tilfeller forårsake at boring svikter.

US4509593 gjelder et apparat for å indusere og bistå bevegelse av verktøy i en oljebrønn, og en piezo-elektrisk transduserkomponent for tilveiebringelse av ultralydenergi rundt omkretsen av anordningen for å bryte molekyler stivnet rundt apparatet.

Formålet med oppfinnelsen beskrevet i dette dokumentet er å bistå fjerningen av avfallsmateriale fra overflaten til en borkrone.

Formålet med oppfinnelsen oppnås ved hjelp av patentkravene.

I en utførelsesform omfatter et system for rengjøring av en borkrone en vibrasjonsgenerator innrettet for å generere vibrasjoner i det ultrasoniske frekvensområdet i det minste i deler av borekronen, og en kraftkilde som er koblet til vibrasjonsgeneratoren.

I en utførelsesform omfatter en fremgangsmåte for rengjøring av borkronen, generering av vibrasjoner i det minste i deler av borkronens overflate i det ultrasoniske frekvensområdet.

Det ultrasoniske frekvensområdet er bølger med en frekvens på ca. 20 kHz opptil flere gigahertz, og til og med høyere. Et foreslått frekvensområde som kan anvendes er fra 5 kHz til 30 kHz.

Vibrasjoner i dette frekvensområde kan for eksempel fremstilles ved hjelp av en vibrasjonsgenerator i form av en piezoelektrisk eller magnetostriktiv transduser. Piezoelektriske transdusere er enheter som konverterer elektrisk energi til lyd. Piezoelektriske krystaller har den egenskap å endre størrelse når en spenning tilføres, og dermed vil å påføre en vekselstrøm (AC) på tvers av dem føre dem til å oscillere ved meget høye frekvenser, og dermed produsere meget høyfrekvente lydbølger, slik som i den ønskede frekvensområdet. Tilsvarende kan magnetostriktive materialer anvendes for fremstilling av de ønskede vibrasjoner.

I én utførelse er vibrasjonsgeneratoren er innlemmet i borkronen. I andre utførelser er vibrasjonsgenerator lokalisert i eller like ved borkronen, for eksempel sammen med annet utstyr, eller i andre deler av boret.

I en utførelsesform er en styreenhet koblet til vibrasjonsgeneratoren for å regulere vibrasjonsgeneratoren. Kontrollerenheten setter frekvensspekteret til signalgeneratoren, som kan være en fast frekvensspektrum, eller det kan være i stand til å endre eller ha et varierende mønster.

Det er godt etablert at en vibrerende tørr eller mettet granulær blanding vil føre til et fall i viskositeten av blandingen. Reduksjonen i motstanden mot strømning er relatert til frekvensen av vibrasjonene, størrelsen av partiklene i blandingen, og amplituden av vibrasjonene (Melosh, Journal of Geophysical Research, 1979). Vibrasjonen generert i borkronen gjør bruk av prinsippet for vibro-fluidisering for å redusere strømningsmotstanden av blandingen av gråberg i kontakt med borkroneoverflaten. Dette oppnås gjennom bruk av piezoelektrisk eller magnetostriktiv transduser som forårsaker at enkelte deler av overflaten av borkronen vibrerer, fortrinnsvis ved en eller flere harmoniske resonanser i de soniske og / eller ultrasoniske områder. Bruken av bredbåndseksitasjon er spesielt relevant, da dette vil gjøre det mulig for borkronen å effektivt fluidisere borekaks som spenner over et område av partikkelstørrelser.

De deler av borkronen, hvor vibrasjonene genereres kan for eksempel være strømningskanaler i borkronen langs hvilken borkakset er rettet, og i skjærene på borkronen.

Det sted hvor en transduser fokuserer lyden kan bestemmes ved hjelp av det aktive transduserområdet og form, ultralydfrekvens, og lydhastigheten i forplantningsmediet.

I én utførelse er vibrasjonsgeneratoren innrettet til å rotere sammen med rotasjonen av borekronen. Dette krever at strømtilkobling / elektrisk forbindelse til vibrasjonsgeneratoren er en roterende union eller induktiv tilkobling. Eksempler på slike sammenhenger er roterende elektriske kontakter, sleperinger, børstekopling, etc.

Det er også fordelaktig for vibrasjonskomponenter å være trykkbalansert i størst mulig grad, og dermed begrense effektene av økende effektbehov som en funksjon av dybde og trykk. Dette kan for eksempel oppnås ved å utsette motstående overflater av den vibrerende anordningen for omgivelsestrykket.

Den beskrevne fremgangsmåte og anordning hvor borekaks strukturer og strømningskanaler i borkronen blir vibrert over frekvenser som strekker seg over de soniske og / eller ultrasoniske områder forårsaker at blandingen av gråberg og formasjonsfluider i nærheten av borkronen "fluidiserer", noe som senker blandingens strømningsmotstand. På grunn av denne effekten kan materialet transporteres mer effektivt bort fra borkronen.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av et eksempel og med henvisning til den vedlagte figur.

Figur 1 viser et eksempel på en utførelse av en borkrone 10 som brukes i en undersøkelsesanordning, for eksempel den innretning som er beskrevet i N0312110. Når borkronen 10 borer gjennom en formasjon 19, fører det til at stein/berg og eventuelle tilstedeværende formasjonsfluider frigis, og de vil samle seg rundt borekronen 10. Vibrasjonsgeneratoren er plassert ved eller i nærheten av borkronen 10 og fører til et fall i viskositeten av berg/borekaks/fluidblanding. Reduksjonen i motstanden mot strømningen fører til at borekaks blir ført inn i en åpning i borekronen og gjennom åpningen 13, og videre gjennom et rør 18. Etterfølgende borkronen i et transportsystem av den art som er beskrevet i N0312110 er en pumpe eller en annen transportanordning, som fører til at borekaks transporteres gjennom røret 18 og inn i en komprimeringsmodul som komprimerer borkaks og deponerer det kompakte borekaks bak undersøkelsesanordningen, kommer ut av røret ved enden 16 og deponeres bak enheten som en masse 17 . Borkronen ifølge oppfinnelsen kan også anvendes i lignende transportsystemer i andre enheter.

Claims (14)

1. System for rengjøring av en borkrone, omfattende: - en vibrasjonsgenerator innrettet for å generere vibrasjoner i det ultrasoniske frekvensområdet i det minste deler av borekronen, og - en energikilde som er koblet til vibrasjonsgeneratoren.

2. System ifølge krav 1, videre omfattende en styreenhet koblet til vibrasjonsgeneratoren for å regulere vibrasjonsgeneratoren.

3. System ifølge krav 1, hvor vibrasjonsgeneratoren er en piezoelektrisk eller magnetostriktiv transduser.

4. System ifølge krav 1, hvor vibrasjonene blir ført inn i strømningskanalene i borkronen og i skjærene på borkronen.

5. System ifølge krav 1, hvor vibrasjonene er i området 20 kHz og oppover.

6. System ifølge krav 1, hvor vibrasjonsgeneratoren er innrettet til å rotere sammen med rotasjonen av borekronen.

7. System ifølge krav 6, hvor energikilden er koplet til vibrasjonsgeneratoren ved hjelp av induksjon eller en roterende union.

8. System ifølge krav 6, hvor vibrasjonsgeneratoren er innlemmet i borkronen.

9. Fremgangsmåte for rengjøring av borkronen,karakterisert ved: - generering av vibrasjoner i det minste deler av borkronens overflate i det ultrasoniske frekvensområdet.

10. System ifølge krav 9, videre omfattende å styre vibrasjonsgeneratoren en ved hjelp av en styreenhet som er koblet til vibrasjonsgeneratoren.

11. System ifølge krav 9, hvor vibrasjonsgeneratoren er en piezoelektrisk eller magnetostriktiv transduser.

12. System ifølge krav 9, hvor vibrasjonene genereres i strømningskanaler i borkronen og i skjærene på borkronen.

13. System ifølge krav 9, hvor vibrasjonene er i området 20 kHz og oppover.

14. System ifølge krav 9, hvor vibrasjonsgenerator roterer sammen med borkronen.