NO20141181A1 - A vibration drilling system and tools for use in downhole drilling operations and processes for producing the same - Google Patents

A vibration drilling system and tools for use in downhole drilling operations and processes for producing the same Download PDF

Info

Publication number
NO20141181A1
NO20141181A1 NO20141181A NO20141181A NO20141181A1 NO 20141181 A1 NO20141181 A1 NO 20141181A1 NO 20141181 A NO20141181 A NO 20141181A NO 20141181 A NO20141181 A NO 20141181A NO 20141181 A1 NO20141181 A1 NO 20141181A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
tool
drill
drill string
cam body
vibration
Prior art date
Application number
NO20141181A
Other languages
Norwegian (no)
Inventor
Jeffery D Baird
Original Assignee
Drill Better Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Drill Better Llc filed Critical Drill Better Llc
Publication of NO20141181A1 publication Critical patent/NO20141181A1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/24Drilling using vibrating or oscillating means, e.g. out-of-balance masses
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B28/00Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/04Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042Threaded
    • E21B17/0423Threaded with plural threaded sections, e.g. with two-step threads
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/10Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/10Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
    • E21B17/1078Stabilisers or centralisers for casing, tubing or drill pipes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/16Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/046Directional drilling horizontal drilling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

Vibrasjonsboreverktøy for bruk koblet til en borestreng i et borehull under nedihulls boreoperasjoner har et verktøylegeme med et fluidstrømningsløp som strekker seg langs en lengdeakse derigjennom, en første tapp-ende og en motsatt muffeende. En kamlegemeandel som strekker seg i lengderetningen langs lengden til nevnte verktøy har et hovedsakelig glatt, buet kamparti på en åpningsside med minst én langstrakt plan overflate som strekker seg i lengderetningen langs en lukkeside av kamlegemeandelen fra en konisk skulder ved tapp-enden til en konisk skulder ved muffe-enden. Kamlegemeandelen, når den er koblet til nevnte borestreng, løfter opp et hovedsakelig horisontalt borerørparti av borestrengen vertikalt i borehullet mens borerørpartiet roteres i borehullet.Vibration drilling tools for use coupled to a drill string in a borehole during downhole drilling operations have a tool body with a fluid flow passage extending along a longitudinal axis therethrough, a first pin end and an opposite sleeve end. A cam body portion extending longitudinally along the length of said tool has a substantially smooth, curved combat portion on an opening side having at least one elongated planar surface extending longitudinally along a closure side of the cam body portion from a tapered end to a tapered shoulder. at the sleeve end. The cam body portion, when connected to said drill string, lifts a substantially horizontal drill pipe portion of the drill string vertically into the borehole while the drill pipe portion is rotated in the borehole.

Description

Et vibrasjonsboresystem og verktøy for anvendelse i nedihulls A vibration drilling system and tool for downhole applications

boreoperasjoner og fremgangsmåte for fremstilling av det samme Oppfinner: jeffery D. Baird drilling operations and method of making the same Inventor: Jeffery D. Baird

Denne søknaden krever prioritet fra den foreløpige US-patentsøknaden 61/620,043, innlevert 4. april 2012, som inntas som referanse her for alle formål. This application claims priority from provisional US patent application 61/620,043, filed Apr. 4, 2012, which is incorporated herein by reference for all purposes.

Bakgrunn for oppfinnelsen Background for the invention

Gjennom de siste tyve år har teknologien for horisontal boring forbedret seg enormt med mulighet til å bore lenger inn i olje- og gassformasjoner. Bransjens evne til å avdekke umåtelige olje- og gassreserver for potensielt salg har utløst en aktivitet uten sidestykke på nye og eldre olje- og gassfelter i USA og andre steder. Imidlertid har muligheten til å bore horisontalt med det nyeste innen retningsstyringsverktøy, nye borkroneutførelser, avanserte borefluidsystemer etc. likevel ikke løst det dyreste problemet knyttet til horisontal boring, nemlig "å få borekaksen ut av brønnhullet og opprettholde en styrt vekt på borkronen". Det er disse to sammensatte problemene foreliggende oppfinnelse retter seg mot. Over the past twenty years, horizontal drilling technology has improved enormously with the ability to drill further into oil and gas formations. The industry's ability to uncover immeasurable oil and gas reserves for potential sale has sparked unprecedented activity in new and older oil and gas fields in the US and elsewhere. However, the ability to drill horizontally with the latest in directional control tools, new drill bit designs, advanced drilling fluid systems, etc. has still not solved the most expensive problem associated with horizontal drilling, namely "getting the cuttings out of the wellbore and maintaining a controlled weight on the drill bit". It is these two complex problems that the present invention targets.

I alle avvikende eller horisontale brønnhull er det vanskelig å holde borekaksen fra formasjonen suspendert i borefluidet og hindre at den synker ut av slamsystemet og ned i bunnen av brønnhullet. Mange forsøk har vært gjort på å holde borekaksen i borefluidsystemet ved hjelp av vannbasert slam, oljebasert slam, syntetiske slamsystemer og mekanisk manipulering av borestrengen og slampumpetrykket. Ytterligere mekaniske forsøk har vært gjort med boreverktøy som skaper ekstreme vibrasjoner i borestrengen gjennom variasjoner i boreslamtrykk. Disse ekstreme vibrasjonene må avdempes av andre verktøy for å isolere vibrasjonene ved overflaten for å hindre skade på boreriggen og kostbare retningsstyringsverktøy. In all deviated or horizontal wellbores, it is difficult to keep the drill cuttings from the formation suspended in the drilling fluid and prevent it from sinking out of the mud system and into the bottom of the wellbore. Many attempts have been made to keep the drill cuttings in the drilling fluid system using water-based mud, oil-based mud, synthetic mud systems and mechanical manipulation of the drill string and mud pump pressure. Further mechanical tests have been carried out with drilling tools that create extreme vibrations in the drill string through variations in drilling mud pressure. These extreme vibrations must be dampened by other tools to isolate the vibrations at the surface to prevent damage to the drilling rig and expensive directional control tools.

Etter hvert som brønnene strekker seg lenger inn i formasjonen blir evnen til å påføre vekt fra den vertikale delen av borestrengen og overføre den gjennom den horisontale lengden av borestrengen for påføring av vekt på borkronen dårligere. Det største problemet er at borekaks som vandrer fra borkronen vil falle ut av slamsystemet og hope seg opp i bunnen av borehullet og med det redusere volumkapasiteten til det tidligere borede partiet av brønnhullet. Ifølge eksperter innen bransjen faller borekaks typisk ut hver 20 til 30 fot. Når denne opphopningen finner sted, begynner andre problemer å oppstå. For eksempel begynner innsnevret hullstørrelse å påføre ekstrem friksjon på borestrengen i det laterale partiet og forårsaker økt mottrykk fra det returnerende borefluidet som trenger inn i de tidligere borede partiene av brønnhullet. Katastrofale problemer kan oppstå, herunder sirkulasjonstap, svelling av formasjonen og oppsprekking av formasjonen. Sluttresultatet av alle disse problemene kan føre til tapte borestrenger og tap av brønnhullet. As the wells extend further into the formation, the ability to apply weight from the vertical portion of the drill string and transfer it through the horizontal length of the drill string to apply weight to the drill bit deteriorates. The biggest problem is that cuttings that migrate from the drill bit will fall out of the mud system and pile up at the bottom of the borehole, thereby reducing the volume capacity of the previously drilled part of the wellbore. According to industry experts, cuttings typically fall out every 20 to 30 feet. Once this accumulation takes place, other problems begin to arise. For example, narrowed hole size begins to impose extreme friction on the drill string in the lateral portion and causes increased back pressure from the returning drilling fluid penetrating into the previously drilled portions of the wellbore. Catastrophic problems can occur, including loss of circulation, swelling of the formation and fracturing of the formation. The end result of all these problems can lead to lost drill strings and loss of the wellbore.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et system og et verktøy som forbedrer suspensjonen av borekaks i slamsystemet samtidig som det bedrer overføringen av styrt og stabil vekt gjennom det laterale partiet på borestrengen til borkronen. Vedlikeholdskostnadene er lave og, enda viktigere, det er ingen bevegelige deler i selve verktøyet annet enn rotasjon av et antall kammer som roterer med borestrengen. The present invention provides a system and a tool that improves the suspension of drill cuttings in the mud system while also improving the transfer of controlled and stable weight through the lateral portion of the drill string to the drill bit. Maintenance costs are low and, more importantly, there are no moving parts in the tool itself other than the rotation of a number of cams that rotate with the drill string.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Figur 1A illustrerer et perspektivriss sett ovenfra og bakfra av det foreliggende vibrasjonsverktøyet med avskraperfingre tilknyttet. Figur 1B viser et perspektivriss sett ovenfra og forfra av verktøyet i figur 1 A. Figur 2A illustrerer et lengdesnitt gjennom det foreliggende vibrasjonsverktøyet uten avskraperfingre. Figure 1A illustrates a top and rear perspective view of the present vibration tool with scraper fingers attached. Figure 1B shows a top and front perspective view of the tool in Figure 1A. Figure 2A illustrates a longitudinal section through the present vibration tool without scraper fingers.

Figur 2B viser et tverrsnitt tatt langs linjen A-A i figur 1 A. Figure 2B shows a cross-section taken along the line A-A in Figure 1 A.

Figur 2C illustrerer perspektivriss sett ovenfra og forfra av en utførelsesform av verktøyet med en gjenget andel langs kamlegemet i skjæringen mellom kamtoppen og et flatt parti. Figure 2C illustrates a top and front perspective view of an embodiment of the tool with a threaded portion along the cam body at the intersection between the cam top and a flat portion.

Figur 2D viser et sideriss i perspektiv av utførelsesformen i figur 2C. Figure 2D shows a side view in perspective of the embodiment in Figure 2C.

Figur 2E viser et tverrsnitt gjennom utførelsesformen i figur 2D. Figure 2E shows a cross-section through the embodiment in Figure 2D.

Figur 3 er et tverrsnittsprofil av det foreliggende vibrasjonsverktøyet med en avskraperfinger innsatt. Figur 4 viser et delvis grunnriss av den store flaten på kammen i det foreliggende vibrasjonsverktøyet med åpning for å motta avskraperfingrene. Figur 5A illustrerer et tverrsnitt gjennom verktøyet i et borehull med toppunktet på kammen i toppen (90-graders posisjon) av et horisontalt brønnhull. Figur 5B illustrerer verktøyet i figur 5A rotert omtrent 180 grader i borehullet med kammen tilnærmelsesvis i bunnen (278-graders posisjon) av det horisontale brønnhullet. Figur 5C illustrerer verktøyet i figur 5A rotert omtrent 270 grader i borehullet med kammen tilnærmelsesvis ved 360-graders posisjonen i det horisontale brønnhullet. Figurene 6A-6H illustrerer bevegelsen til verktøyets senterpunkt etter hvert som det roteres, løftes og rensker opp inne i borehullet. Figur 7 viser en skisse av en typisk horisontal borestreng i samsvar med kjent teknikk. Figur 8 illustrerer en skisse av en horisontal boreoperasjon med en borestreng som innlemmer det foreliggende vibrasjonsverktøyet. Figur 9 er en illustrasjon av en roterende borerørlengde (med det foreliggende vibrasjonsverktøyet) som avbøyes inne i et horisontalt brønnhull etter hvert som kammen løfter borestrengen fra bunnen av borehullet og lar kritisk fluidvolum virke i bunnen i brønnhullet og bevege borekaks tilbake inn i strømningen. Figur 10A er et perspektivriss sett ovenfra og bakfra av en lengde av standard borerør eller tungt vektrør som har et forhøyet slitasjestykke ettermontert for å innlemme den kamformede strukturen til det foreliggende vibrasjonsverktøyet. Figur 10B er et perspektivriss sett ovenfra og forfra av lengden av standard borerør i figur 10A med et forhøyet slitasjestykke ettermontert for å innlemme den kamformede strukturen til det foreliggende vibrasjonsverktøyet. Figur 10C er et tverrsnitt gjennom det ettermonterte borerøret i figur 10A tatt langs linjen A-A. Figur 11 illustrerer i tverrsnitt en alternativ utførelsesform av vibrasjonsverktøyet som viser et flertall kamelementer innlemmet i ett enkelt verktøyprofil. Figure 3 is a cross-sectional profile of the present vibration tool with a scraper finger inserted. Figure 4 shows a partial plan view of the large surface of the comb in the present vibrating tool with an opening to receive the scraper fingers. Figure 5A illustrates a cross-section through the tool in a borehole with the apex of the comb at the top (90-degree position) of a horizontal wellbore. Figure 5B illustrates the tool of Figure 5A rotated approximately 180 degrees in the borehole with the cam approximately at the bottom (278-degree position) of the horizontal wellbore. Figure 5C illustrates the tool of Figure 5A rotated approximately 270 degrees in the borehole with the comb approximately at the 360 degree position in the horizontal wellbore. Figures 6A-6H illustrate the movement to the center point of the tool as it is rotated, lifted and cleaned up inside the borehole. Figure 7 shows a sketch of a typical horizontal drill string in accordance with known technology. Figure 8 illustrates a sketch of a horizontal drilling operation with a drill string incorporating the present vibration tool. Figure 9 is an illustration of a rotating length of drill pipe (with the present vibration tool) being deflected inside a horizontal wellbore as the comb lifts the drill string from the bottom of the wellbore and allows critical fluid volume to act at the bottom of the wellbore and move cuttings back into the flow. Figure 10A is a top and rear perspective view of a length of standard drill pipe or heavy weight pipe having a raised wear piece retrofitted to incorporate the comb-shaped structure of the present vibratory tool. Figure 10B is a top and front perspective view of the length of standard drill pipe in Figure 10A with an elevated wear piece retrofitted to incorporate the comb-shaped structure of the present vibratory tool. Figure 10C is a cross-section through the retrofitted drill pipe in Figure 10A taken along the line A-A. Figure 11 illustrates in cross-section an alternative embodiment of the vibration tool which shows a plurality of cam elements incorporated into a single tool profile.

Detaljert beskrivelse av den foretrukne utførelsesformen Detailed description of the preferred embodiment

Som kan sees i de forskjellige figurene, et kort og enhetlig verktøystykke 20 med et unikt kamformet profil 22 på kamlegemet 28 som hever og senker borerøret inne i borehullet under rotasjon av borestrengen (se figurene 8 og 9). Kamlegemet har et hovedsakelig glatt, jevnt buet parti langs åpningssiden. Lukkesiden av kamlegemet 28 er forsynt med én eller flere plane overflater av varierende bredde. Denne unike modifikasjonen av et tradisjonelt pæreformet kamprofil på kamlegemet skaper vibrasjon i borestrengen både vertikalt og horisontalt tilnærmelsesvis rundt senterpunktet 112 i borehullet. Vibrasjonen blir også overført sideveis langs borestrengen. As can be seen in the various figures, a short and uniform tool piece 20 with a unique comb-shaped profile 22 on the cam body 28 raises and lowers the drill pipe inside the borehole during rotation of the drill string (see figures 8 and 9). The cam body has a substantially smooth, smoothly curved portion along the opening side. The closing side of the comb body 28 is provided with one or more flat surfaces of varying width. This unique modification of a traditional pear-shaped cam profile on the cam body creates vibration in the drill string both vertically and horizontally approximately around the center point 112 in the borehole. The vibration is also transmitted laterally along the drill string.

I tillegg, i én utførelsesform av verktøyet (figurene 2C-2E), er kamlegemet 28 forsynt med en gjenget andel 200 som strekker seg langs skjæringskanten 202 til toppunktet 42 av kamlegemet med et flatt parti 26 av kamlegemet 28. Den gjengede andelen 200 har grove og grunne gjenger (dybde omtrent 0,025") som kun strekker seg 2" - 4" langs kanten 202. Gjengene smalner av etter hvert som de snor seg mot den mindre diameteren til kamlegemet 28. Den gjengede andelen resulterer i at borestrengen forbigående drives forover mot borkronen og sørger for mekanisk oppskaving av borekaks fra bunnen av brønnhullet når den gjengede andelen kommer til bunnen av brønnhullet under rotasjon. Additionally, in one embodiment of the tool (Figures 2C-2E), the comb body 28 is provided with a threaded portion 200 that extends along the cutting edge 202 to the apex 42 of the comb body with a flat portion 26 of the comb body 28. The threaded portion 200 has rough and shallow threads (approximately 0.025" deep) that extend only 2" - 4" along edge 202. The threads taper as they wind toward the smaller diameter of cam body 28. The threaded portion results in the drill string being transiently driven forward toward the drill bit and ensures mechanical scraping of drill cuttings from the bottom of the wellbore when the threaded portion reaches the bottom of the wellbore during rotation.

Optimalt fluidvolum opprettholdes rundt utsiden av kamprofilet for å la borefluid 46 slippe forbi og skape turbulens; og med det skyve borekaks tilbake inn i slamsystemet for fjerning fra brønnen. Optimal fluid volume is maintained around the outside of the comb profile to allow drilling fluid 46 to pass by and create turbulence; and with that push the cuttings back into the mud system for removal from the well.

Kamlegemet 28, med et hovedsakelig glatt, jevnt buet parti på åpningssiden 500 og flate partier 26, 34 og 36 på lukkesiden 502 av kamlegemet 28, forårsaker en oppløfting av borestrengen og en unik bevegelse av verktøyet om senterpunktet 112 i borehullet som skaper en oscillerende, harmonisk rotasjons- eller vibrasjonsbevegelse av borestrengen som vil bli beskrevet nærmere nedenfor (figurene 6A-6H). Den gjengede andelen 200 langs kamlegemets lengde forårsaker videre en forbigående foroverpressing eller rykkende bevegelse av borestrengen når kanten 202 treffer borekaksen i bunnen av brønnhullet. Skjæringen mellom flate partier 26, 31 og 36 på kamlegemet 28 skaper flere ledekanter 202, 204 og 206 som forårsaker en mekanisk, trinnvis skaving av borekaksen i bunnen av hullet samtidig som eventuelt innlemmede avskraperfingre 24 skyver borekaksen tilbake inn i slamsystemet uten å endre bunnen i det laterale brønnhullet. The cam body 28, with a substantially smooth, smoothly curved portion on the opening side 500 and flat portions 26, 34 and 36 on the closing side 502 of the cam body 28, causes an uplift of the drill string and a unique movement of the tool about the center point 112 in the borehole which creates an oscillating, harmonic rotational or vibrational movement of the drill string which will be described in more detail below (Figures 6A-6H). The threaded portion 200 along the length of the comb body further causes a transient forward pressing or jerking movement of the drill string when the edge 202 hits the cuttings at the bottom of the wellbore. The cut between flat portions 26, 31 and 36 on the cam body 28 creates several leading edges 202, 204 and 206 which cause a mechanical, step-by-step scraping of the drill cuttings at the bottom of the hole at the same time as optionally incorporated scraper fingers 24 push the drill cuttings back into the mud system without changing the bottom in the lateral wellbore.

Innlemmelsen av korte, utskiftbare avskraperfingre 24 som kan skrus inn i det lange flate partiet 26 på kammen er gjort slik at de ikke skaper et "klemmepunkt" mot brønnhullet. The incorporation of short, replaceable scraper fingers 24 which can be screwed into the long flat portion 26 of the comb is made so that they do not create a "pinch point" against the wellbore.

Avskraperfingrene 24 kan raskt byttes ut på riggdekket under tripper etter omtrent 150 til 200 timers drift. De flate arealene på kamprofilet med ledekantene 202, 204 og 206 gir en lett, systematisk oppskaving av bunnen i brønnhullet uten å øke rotasjonsfriksjonen mot borestrengen. The scraper fingers 24 can be quickly replaced on the rigging deck during trips after approximately 150 to 200 hours of operation. The flat areas on the comb profile with the leading edges 202, 204 and 206 provide an easy, systematic scraping of the bottom of the wellbore without increasing rotational friction against the drill string.

Et flertall verktøy 20 med kamlegemer 28 installert langs borestrengen vil skape en kontinuerlig oscillasjon eller "harmonisk rotasjon" i det laterale partiet av borestrengen i det avvikende eller horisontale brønnhullet som øker turbulensen i slamsystemet og bidrar til å hindre at borekaksen synker ned i bunnen av brønnhullet. Oscillasjonen bedrer også brønnhullets stabilitet ved å leire inn borekaks og produksjonsavfall i yttersidene av borehullsveggen som danner en forsterkende, sammensatt grenseflate rundt brønnhullet (figurene 7, 8 og 9). Denne grenseflaten oppstår naturlig ved boring av det vertikale partiet av brønnen, men har ikke vært tilgjengelig langs det horisontale partiet før bruken av det foreliggende vibrasjonsverktøyet. A plurality of tools 20 with comb bodies 28 installed along the drill string will create a continuous oscillation or "harmonic rotation" in the lateral portion of the drill string in the deviated or horizontal wellbore which increases turbulence in the mud system and helps prevent the drill cuttings from sinking to the bottom of the wellbore . The oscillation also improves the wellbore's stability by embedding drilling cuttings and production waste in the outer sides of the borehole wall, which forms a reinforcing, composite interface around the wellbore (figures 7, 8 and 9). This interface occurs naturally when drilling the vertical part of the well, but has not been accessible along the horizontal part before the use of the present vibration tool.

Det må forstås at etter hvert som kamlegemet 28 hever og senker borestrengen vertikalt i hver omdreining, dette forårsaker en viss periodisk forlengelse og forkorting av borestrengen og skaper en "vektpulseffekt" som bidrar til å opprettholde en konstant glidevirkning for borestrengen og med det påvirker konstant overføring av vekt til borkronen. Det foreliggende vibrasjonsverktøyet kan bli anvendt med borehastigheter fra 20 rpm til 130 rpm. Ideelt sett kan best vibrasjonsvirkning oppnås i området 40-60 rpm, men det forventes at rotasjonshastigheter på 120 rpm ikke vil være uvanlig. It must be understood that as the cam body 28 raises and lowers the drill string vertically in each revolution, this causes some periodic lengthening and shortening of the drill string and creates a "weight pulse effect" which helps maintain a constant sliding action for the drill string and thereby affects constant transmission of weight to the drill bit. The present vibration tool can be used with drilling speeds from 20 rpm to 130 rpm. Ideally, the best vibration effect can be achieved in the range of 40-60 rpm, but it is expected that rotational speeds of 120 rpm will not be unusual.

Under installasjon av et vibrasjonsverktøy 20 av den foreliggende utførelsen på riggdekket kan rotasjonsbordet bli låst, og etter at hvert kamparti 20 er skrudd inn i borestrengen kan posisjonen til kamtoppen 42 bli registrert, ved å referere graden til toppunktet i forhold til gradene til rotasjonsbordet. Dette kamtopp-posisjonsprofilet vil sikre posisjonen til alle kammene i forhold til retningsstyringsverktøyene når det er behov for "glideoperasjoner" (bevege strengen uten rotasjon av strengen). Profilet vil også gjøre det lettere å analysere og variere omfanget av oscillsjon eller vibrasjonspotensialet i det laterale partiet. Et visst spillerom i tilstrammingen letter posisjonering av kamtoppene under sammenstilling for en jevn fordeling av kamtopper i grader fra hverandre. During installation of a vibration tool 20 of the present embodiment on the rig deck, the rotary table can be locked, and after each comb part 20 is screwed into the drill string, the position of the comb top 42 can be recorded, by referencing the degree of the apex in relation to the degrees of the rotary table. This comb tip position profile will ensure the position of all combs relative to the directional control tools when "slide operations" (moving the string without rotation of the string) are required. The profile will also make it easier to analyze and vary the extent of oscillation or the vibration potential in the lateral part. A certain leeway in the tightening facilitates positioning of the cam tops during assembly for an even distribution of cam tops in degrees from each other.

Med henvisning til figurene og illustrasjonene viser figur 1A viser et perspektivriss sett ovenfra og bakfra av det foreliggende vibrasjonsverktøyet 20 med en kamlegemeandel 28 med et modifisert pæreformet kamprofil 22. Et flertall avskraperfingre 24 rager utover fra en første, bred plan overflate 26 på lukkesiden av kamlegemet 28. Tapp-enden 30 av verktøyet 20 er motsatt av muffe-enden 32 av verktøyet 20. Som kan sees i figur 1 A, i tillegg til den plane overflaten 26, er også to ytterligere plane overflater 34 og 36, som hver kan ha en varierende bredde, dannet langs utsiden av kamlegemet 28, der hver plane overflate strekker seg i lengderetningen fra en konisk skulder 38 ved tapp-enden til en konisk skulder 40 ved muffe-enden. Referring to the figures and illustrations, Figure 1A shows a top and rear perspective view of the present vibration tool 20 having a cam body portion 28 having a modified pear-shaped cam profile 22. A plurality of scraper fingers 24 project outward from a first, wide planar surface 26 on the closing side of the cam body 28. The spigot end 30 of the tool 20 is opposite the socket end 32 of the tool 20. As can be seen in Figure 1A, in addition to the planar surface 26, there are also two additional planar surfaces 34 and 36, each of which may have a varying width, formed along the outside of cam body 28, each planar surface extending longitudinally from a tapered shoulder 38 at the pin end to a tapered shoulder 40 at the socket end.

Det må forstås at fingre 24 kan være anordnet i de plane overflatene 34 og 36. It must be understood that fingers 24 may be arranged in the planar surfaces 34 and 36.

Skuldrene skrår gradvis utover fra verktøylegemeflaten 23 i det sylindriske legemepartiet 21 til toppflaten ved toppunktet 42 til det kamformede legemepartiet 28. De koniske skuldrene 38 og 40 tilveiebringer glatte fremre og bakre overflater mens verktøyet beveges i lengderetningen gjennom det horisontale borehullet. Figur 1B illustrerer et perspektivriss sett ovenfra og forfra av verktøyet i figur 1 A. Det glatte, jevne buede partiet 19 på åpningssiden av kamprofilet 22 på kamlegemet 28 vises tydelig, sammen med de koniske skuldrene 38, 40 og overflaten 23. The shoulders slope gradually outward from the tool body surface 23 in the cylindrical body portion 21 to the top surface at the apex 42 of the comb-shaped body portion 28. The conical shoulders 38 and 40 provide smooth front and rear surfaces as the tool is moved longitudinally through the horizontal borehole. Figure 1B illustrates a top and front perspective view of the tool of Figure 1A. The smooth, smoothly curved portion 19 on the opening side of the cam profile 22 of the cam body 28 is clearly shown, along with the tapered shoulders 38, 40 and surface 23.

I figurene 2A og 2B kan det sees at verktøyet 20 har en lengdeakse L-L som strekker seg langs verktøyets lengde. Verktøyet har et sylindrisk legemeparti 21 og en sylindrisk verktøylegemeflate 23. Legemepartiet 21 har en innvendig gjenget andel 300 i muffe-enden 32 slik at det kan kobles til en første del av en borestreng. En motsatt beliggende tapp-ende 30 har en utvendig gjenget andel 302 for tilkobling til en annen del av borestrengen. Avstanden r1 fra verktøysenterpunktet 50 til verktøylegemeflaten 23 er mindre enn avstanden r2 fra verktøysenterpunktet 50 til toppunktet 42 på kamlegemeandelen 28 (figur 2B). Noen typiske dimensjoner er angitt i figur 2A. Det må forstås at proporsjonalt større eller mindre verktøy 20 kan fremstilles avhengig av brønnhullets størrelse og andre borerelaterte krav. Figur 2B viser et tverrsnitt gjennom utførelsesformen i figur 2A. De forskjellige plane overflatene 26, 34 og 36 av varierende bredde på lukkesiden 502 av kamlegemet 28 er illustrert i forhold til det glatte, jevne buede partiet 19 på åpningssiden av kamlegemet 28. Typiske dimensjoner er igjen vist i figur 2B. Figur 2C illustrerer et perspektivriss sett ovenfra og forfra av en utførelsesform av verktøyet 20 med en gjenget andel 200 som strekker seg langs skjæringskanten 202 ved toppunktet 42 på kamlegemet 28 med et flatt parti 26 av kamlegemet 28. Den gjengede andelen 200 har grove og grunne gjenger (dybde omtrent 0,025") som kun strekker seg 2" - 4" langs kanten 202. Gjengene smalner av etter hvert som de snor seg mot den mindre diameteren til kamlegemet 28. Gjengepartiet resulterer i at borestrengen forbigående drives forover mot borkronen og sørger for mekanisk oppskaving av borekaks fra bunnen av brønnhullet når den gjengede andelen kommer til bunnen av brønnhullet under rotasjon. In Figures 2A and 2B, it can be seen that the tool 20 has a longitudinal axis L-L which extends along the length of the tool. The tool has a cylindrical body part 21 and a cylindrical tool body surface 23. The body part 21 has an internally threaded part 300 in the socket end 32 so that it can be connected to a first part of a drill string. An oppositely located stud end 30 has an externally threaded portion 302 for connection to another part of the drill string. The distance r1 from the tool center point 50 to the tool body surface 23 is smaller than the distance r2 from the tool center point 50 to the top point 42 of the cam body portion 28 (figure 2B). Some typical dimensions are indicated in Figure 2A. It must be understood that proportionally larger or smaller tool 20 can be produced depending on the size of the wellbore and other drilling-related requirements. Figure 2B shows a cross-section through the embodiment in Figure 2A. The various planar surfaces 26, 34 and 36 of varying width on the closing side 502 of the cam body 28 are illustrated relative to the smooth, smoothly curved portion 19 on the opening side of the cam body 28. Typical dimensions are again shown in Figure 2B. Figure 2C illustrates a top and front perspective view of an embodiment of the tool 20 with a threaded portion 200 extending along the cutting edge 202 at the apex 42 of the comb body 28 with a flat portion 26 of the comb body 28. The threaded portion 200 has coarse and shallow threads (depth approximately 0.025") which extends only 2" - 4" along the edge 202. The threads taper as they wind toward the smaller diameter of the cam body 28. The threaded portion results in the drill string being transiently driven forward toward the drill bit and provides mechanical scraping of cuttings from the bottom of the wellbore when the threaded portion reaches the bottom of the wellbore during rotation.

Videre viser figur 2D et sideriss i perspektiv av utførelsesformen i figur 2C, med den gjengede andelen 200 langs kanten til skjæringen mellom det buede partiet 19 av kamlegemet 28 og det flate partiet 26. Furthermore, Figure 2D shows a side view in perspective of the embodiment in Figure 2C, with the threaded portion 200 along the edge of the intersection between the curved portion 19 of the cam body 28 and the flat portion 26.

Figur 2E viser et tverrsnitt gjennom utførelsesformen i figur 2D. Figure 2E shows a cross-section through the embodiment in Figure 2D.

Et tverrsnitt gjennom verktøyet i figur 2D er vist i figur 2E. Den gjengede kanten 202 er vist i toppunktet 42 til kamlegemet 28. Figur 3 viser et tverrsnittsprofil av det foreliggende vibrasjonsverktøyet 20 med en avskraperfinger 24 innsatt i åpningen 27 i den plane overflaten 26. Fingrene kan være av et vaiermateriale eller liknende og gjenget i den ene enden for innfesting i åpningen 27. Atkomsten bakfra til åpningene 27a gjør det mulig å føre inn en passende skrunøkkel eller et annet verktøy for å stramme eller løsne fingrene for innsetting eller utskiftning. Figur 4 viser et delvis grunnriss av den store plane overflaten 26 på kamlegemet 28 til det foreliggende vibrasjonsverktøyet 20 med åpningen 27 for å motta avskraperfingeren 24. Åpningene er anbragt i en vinkel på 30 grader på den plane overflaten 26. Figur 5A illustrerer et tverrsnitt gjennom verktøyet 20 i et borehull med toppunktet 42 til kamlegemet 28 i toppen (90-graders posisjon) av et horisontalt brønnhull 43. Boreslam 46 med suspendert borekaks 48 er vist i borehullet. A cross-section through the tool in Figure 2D is shown in Figure 2E. The threaded edge 202 is shown at the apex 42 of the cam body 28. Figure 3 shows a cross-sectional profile of the present vibration tool 20 with a scraper finger 24 inserted in the opening 27 in the planar surface 26. The fingers can be of a wire material or similar and threaded in one the end for fitting in the opening 27. Access from the rear to the openings 27a enables the insertion of a suitable wrench or other tool to tighten or loosen the fingers for insertion or replacement. Figure 4 shows a partial plan view of the large planar surface 26 of the cam body 28 of the present vibrating tool 20 with the opening 27 to receive the scraper finger 24. The openings are arranged at an angle of 30 degrees to the planar surface 26. Figure 5A illustrates a cross section through the tool 20 in a borehole with the apex 42 of the cam body 28 at the top (90-degree position) of a horizontal wellbore 43. Drilling mud 46 with suspended cuttings 48 is shown in the borehole.

Det skal bemerkes vedrørende figur 5A at verktøyet 20 normalt er i ro nær bunnen av brønnhullet. Når verktøyet begynner å rotere med klokken, vil verktøyet forskyves mot venstre og oppover i borehullet. I figur 5A er fingrene 27 fullt utstrukket og berører nesten oversiden av borehullet. Merk også senterpunktet 50 til verktøyet i forhold til senteret 112 til brønnhullet. Dette senterpunktet 50 vil bevege seg brått mens verktøyet roterer og skape en vinglende bevegelse av verktøyet inne i borehullet. Den vinglende bevegelsen skaper turbulens i boreslammet og holder med det borekaksen suspendert i slammet. Etter hvert som verktøyet roterer feier fingrene 27 langs innsiden av borehullet og skyver med det borekaksen langs borestrengen for fjerning fra brønnhullet. It should be noted regarding Figure 5A that the tool 20 is normally at rest near the bottom of the wellbore. When the tool starts to rotate clockwise, the tool will move to the left and up the borehole. In Figure 5A, the fingers 27 are fully extended and almost touch the top of the drill hole. Also mark the center point 50 of the tool in relation to the center 112 of the wellbore. This center point 50 will move abruptly as the tool rotates and create a wobbling motion of the tool inside the borehole. The wobbling motion creates turbulence in the drilling mud and with it keeps the drill cuttings suspended in the mud. As the tool rotates, the fingers 27 sweep along the inside of the borehole and with it push the drill bit along the drill string for removal from the wellbore.

Figur 5B illustrerer verktøyet i figur 5A rotert omtrent 180 grader i borehullet med kamtoppen 42 omtrent i bunnen (278-graders posisjon) av det horisontale brønnhullet. Skjæringskanten 204 dannet langs skjæringen mellom de plane overflatene 34 og 36 beveger seg tett langs den innvendige veggen i borehullet og gjør at borekaks 48 settes i bevegelse og suspenderes i boreslammet 46.1 figur 5B har fingrene 24 bøyd seg og feier opp borekaks 48. Senterpunktet 50 til verktøyet 20 har beveget seg oppover og mot høyre mens verktøyet oscillerer og roterer inne i borehullet. Figur 5C illustrerer verktøyet 20 i figur 5A rotert omtrent 270 grader i borehullet med kamtoppen omtrent i 360-graders posisjon i det horisontale brønnhullet. Igjen har senterpunktet 50 beveget seg inne i borehullet og gjort verktøyet har forskjøvet seg og med det skapt vibrasjon i borestrengen. Figurene 6A-6H illustrerer bevegelsen av senterpunktet 50 til verktøyet etter hvert som det roterer inne i borehullet. Senteret til borehullet er vist ved 112. Toppunktet 42 til verktøyet er vist roterende fra kl. 12 (90 grader) i figur 6A til kl. 13:30 i figur 6B til kl. 15:00 (180 grader) i figur 6C. Figur 6C viser at verktøyet begynner å løfte seg i brønnhullet. Løftingen fortsetter med rotasjonen av verktøyet som vist i figur 6D, hvor toppunktet 42 er vist ved omtrent kl. 16:30. Når verktøyet har rotert til omtrent kl. 18:00 (270 grader) oppstår en rykkende bevegelse i verktøyet idet verktøyet 20 med flatene 31 og 36 faller mot bunnen av brønnhullet (figur 6E) etter tidligere å ha vært løftet. Opprensking av borekaksen langs brønnhullet er vist i figurene 6F-6G mens verktøyet fortsetter å rotere og skjæringskantene 202, 204 og 206 beveger seg langs bunnen av brønnhullet. Figur 7 viser en skisse av en typisk horisontal borestreng 400 i samsvar med kjent teknikk med et hovedsakelig vertikalt parti 402 som påfører vekt på borkronen 404. Borerørets verktøykoblinger 406, slitasjestykke r 408, retningsstyringsverktøy 405 samt borkronen 404 er vist. Verktøystykker og slitasjestykker i bunnen av det laterale har en tendens til å begrense påføringen av borkronetrykk (WOB), som vist ved henvisningstall 410. Borekaks faller ut ved omtrent 1000 fot og danner sjikt som ytterligere begrenser WOB, øker friksjonsmotstanden, dreiemomentet og eventuelt forårsaker fastkiling av røret, som kan sees ved henvisningstall 412. Figur 8 viser en skisse av en horisontal boreoperasjon med en borestreng som innlemmer det foreliggende vibrasjonsverktøyet 20 med 500 fots mellomrom. Inntrengningshastigheter på omtrent 300 fot per time er oppnåelig i leirskiferformasjoner. Figur 8 reflekterer at kamverktøyet beveger seg de 152 metrene på omtrent 1 time og 40 minutter. Videre, som kan sees i figur 8, løfter borestrengen seg og tillater sirkulasjon av borekaks i en turbulent strømningssone TFZ nær ved verktøyet 20. Figur 9 er en illustrasjon av en roterende borerørlengde (med det foreliggende vibrasjonsverktøyet 20) som avbøyes inne i et horisontalt brønnhull etter hvert som kamlegemet 28 løfter borestrengen opp fra bunnen av borehullet. Figur 10A er et perspektivriss sett ovenfra og forfra av en annen utførelsesform av det foreliggende vibrasjonsverktøyet 20b på en lengde av standard borerør eller tungt vektrør 300 med et forhøyet slitasjestykke 60. Røret 300 er ombygget eller oppgradert til å innlemme en kamformet struktur 28b som vil bli beskrevet med støtte i figur 10C. Figur 10B er et perspektivriss sett ovenfra og bakfra av lengden av standard borerør eller tungt vektrør i figur 10A med et forhøyet slitasjestykke 60 ombygget eller oppgradert til å innlemme den kamformede strukturen 28b til det foreliggende vibrasjonsverktøyet 20b. Figur 10C er et tverrsnitt gjennom det ombyggede borerøret i figur 10A tatt langs linjen 10C-10C. Et kamprofilelement 70 er sveiset fast på slitasjestykket 60, sammen med et flatt profilelement 72. Dette skaper et kamlegeme 28b med et glatt kamparti 19a på åpningssiden av kamlegemet 28b. Andre flater kan skjæres inn eller maskineres i slitasjestykket 60 som ønsket. Figur 10C viser også borerørets innvendige diameter 62 og et volum 46 av borefluid inne i brønnhullet 80. Figur 11 illustrerer i tverrsnitt en alternativ utførelsesform av vibrasjonsverktøyet 20c og viser et flertall kamelementer 28c innlemmet i ett enkelt verktøyprofil. Selv om figur 11 viser flertallet på et rørslitasjestykke 60, vil det forstås at flere kammer kan dannes på ett enkelt verktøy som vist i de tidligere figurene. I figur 11 har slitasjestykket 60 to kamprofilelementer 70 og to flate elementer 72 fastgjort til stykket. Sveispålegg 73 er påført og slepet for å skape en glatt overgang for verktøyprofilet. Figure 5B illustrates the tool of Figure 5A rotated approximately 180 degrees in the borehole with the comb tip 42 approximately at the bottom (278-degree position) of the horizontal wellbore. The cutting edge 204 formed along the intersection between the planar surfaces 34 and 36 moves closely along the inner wall of the borehole and causes the cuttings 48 to be set in motion and suspended in the drilling mud 46.1 figure 5B the fingers 24 have bent and sweep up the cuttings 48. The center point 50 to the tool 20 has moved upwards and to the right while the tool oscillates and rotates inside the borehole. Figure 5C illustrates the tool 20 of Figure 5A rotated approximately 270 degrees in the borehole with the cam top approximately in the 360-degree position in the horizontal wellbore. Again, the center point 50 has moved inside the drill hole and caused the tool to shift and with it create vibration in the drill string. Figures 6A-6H illustrate the movement of the center point 50 of the tool as it rotates within the borehole. The center of the borehole is shown at 112. The apex 42 of the tool is shown rotating from 12 (90 degrees) in Figure 6A to 13:30 in Figure 6B to 15:00 (180 degrees) in Figure 6C. Figure 6C shows that the tool begins to lift in the wellbore. The lift continues with the rotation of the tool as shown in Figure 6D, where the vertex 42 is shown at approximately o'clock. 4:30 p.m. When the tool has rotated to approximately 18:00 (270 degrees) a jerking movement occurs in the tool as the tool 20 with surfaces 31 and 36 falls towards the bottom of the wellbore (figure 6E) after previously being lifted. Cleaning of the cuttings along the wellbore is shown in Figures 6F-6G as the tool continues to rotate and the cutting edges 202, 204 and 206 move along the bottom of the wellbore. Figure 7 shows a sketch of a typical horizontal drill string 400 in accordance with the known technique with a mainly vertical part 402 which applies weight to the drill bit 404. The drill pipe tool couplings 406, wear piece r 408, directional control tool 405 and the drill bit 404 are shown. Tool pieces and wear pieces at the bottom of the lateral tend to limit the application of bit pressure (WOB), as shown by reference number 410. Drill cuttings fall out at approximately 1000 feet and form layers that further limit WOB, increase frictional resistance, torque, and possibly cause wedging of the pipe, which can be seen at reference numeral 412. Figure 8 shows a sketch of a horizontal drilling operation with a drill string incorporating the present vibratory tool 20 at 500 foot intervals. Penetration rates of approximately 300 feet per hour are achievable in shale formations. Figure 8 reflects that the cam tool moves the 152 meters in approximately 1 hour and 40 minutes. Furthermore, as can be seen in Figure 8, the drill string lifts and allows circulation of cuttings in a turbulent flow zone TFZ close to the tool 20. Figure 9 is an illustration of a rotating drill pipe length (with the present vibratory tool 20) being deflected inside a horizontal wellbore as the cam body 28 lifts the drill string up from the bottom of the borehole. Figure 10A is a top and front perspective view of another embodiment of the present vibratory tool 20b on a length of standard drill pipe or heavy duty casing 300 with an elevated wear piece 60. The pipe 300 is rebuilt or upgraded to incorporate a comb-shaped structure 28b which will be described with support in Figure 10C. Figure 10B is a top and rear perspective view of the length of standard drill pipe or heavy weight pipe of Figure 10A with an elevated wear piece 60 rebuilt or upgraded to incorporate the comb-shaped structure 28b of the present vibratory tool 20b. Figure 10C is a cross-section through the rebuilt drill pipe of Figure 10A taken along line 10C-10C. A cam profile element 70 is welded to the wear piece 60, together with a flat profile element 72. This creates a cam body 28b with a smooth cam portion 19a on the opening side of the cam body 28b. Other surfaces can be cut into or machined into the wear piece 60 as desired. Figure 10C also shows the inside diameter 62 of the drill pipe and a volume 46 of drilling fluid inside the wellbore 80. Figure 11 illustrates in cross-section an alternative embodiment of the vibration tool 20c and shows a plurality of cam elements 28c incorporated into a single tool profile. Although Figure 11 shows the majority of a tube wear piece 60, it will be understood that multiple chambers can be formed on a single tool as shown in the previous figures. In Figure 11, the wear piece 60 has two cam profile elements 70 and two flat elements 72 attached to the piece. Welding overlay 73 is applied and towed to create a smooth transition for the tool profile.

De følgende data fremlegges for å illustrere en formel for å beregne effektiviteten til vibrasjonsverktøyet 20. The following data is provided to illustrate a formula for calculating the efficiency of the vibration tool 20.

Eksempel En (se figur 8 for forklaring): Example One (see figure 8 for explanation):

Vertikalt parti av brønnen = 6000 fot. Vertical part of the well = 6000 feet.

Bue = 90 grader @ 1000 fot. Arc = 90 degrees @ 1000 feet.

lateralt parti = 4000 fot. lateral part = 4000 feet.

Brønnhull 6 1/8" Well hole 6 1/8"

3 1/4" borerør med 4 Va verktøylengder 3 1/4" drill pipe with 4 Va tool lengths

Bruk av (6) vibrasjonsverktøy 20 plassert 500' fra hverandre, med start 1000 fot fra borkronen og retningsstyringsverktøy. Use of (6) vibratory tools 20 spaced 500' apart, starting 1000 feet from the drill bit and directional control tools.

50 til 60 RPM; 250 GPM; Pumpetrykk 1800 psi; PDC borkrone. 50 to 60 RPM; 250 GPM; Pump pressure 1800 psi; PDC drill bit.

Friksionsformel for verktøystykke i lateralt parti = 3000 fot dividert med en gjennomsnittlig rørlengde på 31' = 96 rørlengder. 96 rørlengder dividert med (6) verktøy. Verktøyene 20 er atskilt av 16 rørlengder. Friction formula for tool piece in lateral section = 3000 feet divided by an average pipe length of 31' = 96 pipe lengths. 96 pipe lengths divided by (6) tools. The tools 20 are separated by 16 pipe lengths.

Hver rørlengde i det laterale partiet har et midtparti eller slitasjestykke (DUDs) som likner et verktøystykke, men er massivt materiale og ligger i bunnen av brønnhullet og forårsaker også friksjonsmotstand. Følgelig ligger ytterligere 96 (DUDs) = totalt 192 (lengder) i bunnen av brønnhullet. Hvert verktøy 20 løfter seg (avbøyes) og to motstående DUDS som befinner seg 15 fot fra hvert verktøystykke. (6) verktøy x (3) rørlengder = (18) lengder som forbigående løftes opp fra bunnen av brønnhullet 40 til 60 ganger per minutt (RPM). Totalt 192 lengder dividert med 18 (lengder) = 10,6% redusert friksjonskraft 40 til 60 ganger per minutt. Each length of tubing in the lateral section has a midsection or wear piece (DUDs) which is similar to a tool piece but is solid material and lies at the bottom of the wellbore and also causes frictional resistance. Consequently, a further 96 (DUDs) = a total of 192 (lengths) lie at the bottom of the wellbore. Each tool 20 lifts (deflects) and two opposing DUDS located 15 feet from each tool piece. (6) tools x (3) pipe lengths = (18) lengths that are transiently raised from the bottom of the wellbore at 40 to 60 times per minute (RPM). A total of 192 lengths divided by 18 (lengths) = 10.6% reduced friction force 40 to 60 times per minute.

Formel for fjerning av borekaks: Drill cuttings removal formula:

Hvert verktøy 20 fordeler borekaks tilbake inn i slamsystemet 40 til 60 ganger per minutt. 96 rørlengder dividert med (6) verktøy 20 = 16% forbedret suspensjon av borekaks og opprensking av bunnen i brønnhullet. Each tool 20 distributes cuttings back into the mud system 40 to 60 times per minute. 96 pipe lengths divided by (6) tools 20 = 16% improved suspension of drilling cuttings and cleaning of the bottom of the wellbore.

Formel for konstant vekt til borkrone: Formula for constant weight to drill bit:

Hvert verktøy 20 anbrakt 500 fot fra hverandre vil bøye borestrengen av med Va av en tomme, (forkorting og forlengelse) over lengden til nærmeste 30 fot borerørlengde på hver side av verktøyet 20. Total bevirket lengde = 360 fot dividert med 31' = 11,6 lengder. Totalt 96 lengder dividert med 11,6 lengder = 8,27% forbedret vektoverføring til borkrone gjennom vektpulsvirkning. Each tool 20 placed 500 feet apart will bend the drill string by Va of one inch, (shortening and lengthening) over the length of the nearest 30 foot length of drill pipe on either side of the tool 20. Total effected length = 360 feet divided by 31' = 11, 6 lengths. A total of 96 lengths divided by 11.6 lengths = 8.27% improved weight transfer to the drill bit through weight pulse action.

Formel for vibrasjon: Formula for vibration:

Verktøy 20 plassert hver 500 fot vil gynge 60 fot på hver verktøyside. Samme formel som over, hvor totalt 96 lengder dividert med 11,6 lengder = 8,27% forbedring. Tools 20 placed every 500 feet will rock 60 feet on each tool side. Same formula as above, where a total of 96 lengths divided by 11.6 lengths = 8.27% improvement.

Formel for pisking eller oscillasion: Formula for whipping or oscillation:

Hvert verktøy plassert hver 500 fot vil ha et effektivt oppiskingsområde på 60 fot på hver verktøyside. Denne virkningen vil øke strømningsturbulensen og trekke opp borekaks. Samme formel som over, hvor 96 lengder dividert med 11,6 lengder = 8,27%. Each tool located every 500 feet will have an effective whipping area of 60 feet on each tool side. This effect will increase the flow turbulence and pull up cuttings. Same formula as above, where 96 lengths divided by 11.6 lengths = 8.27%.

Akkumulativ forbedring av alle faktorer: Cumulative improvement of all factors:

Total forbedring av faktorene i det laterale partiet = 51,41% Total improvement of the factors in the lateral part = 51.41%

Ingen antagelser er gjort i dette eksempelet vedrørende de åpenbare forbedringene det foreliggende verktøyet vil gi i inntrengningshastighet, reduksjon av vanntap, riggtid, forbruk av vann og borefluid, hullproblemer, miljøpåvirkning fra vedlikehold av oljebaserte systemer og pådratte kostnader, reduksjon av retningsstyringskjøringer gjennom forbedrede hullforhold, og andre faktorer. No assumptions are made in this example regarding the obvious improvements the present tool will provide in penetration rate, reduction of water loss, rig time, consumption of water and drilling fluid, hole problems, environmental impact from maintenance of oil-based systems and costs incurred, reduction of directional control runs through improved hole conditions, and other factors.

Dersom formlene er korrekte og en forbedring på 51% oppnås, vil da inntrengningshastighetene øke dramatisk og forårsake mer borekaks i hullet raskere. Dette vil opplagt skape behov for ytterligere vibrasjonsverktøy for å imøtekomme innstrømningen. Til syvende og sist, med nok vibrasjonsverktøy 20 i hullet, kan det antas at lateral boring kan bli like godt styrt som det vertikale partiet av brønnen. If the formulas are correct and a 51% improvement is achieved, then penetration rates will increase dramatically and cause more cuttings in the hole faster. This will obviously create a need for additional vibration tools to accommodate the inflow. Ultimately, with enough vibration tool 20 in the hole, it can be assumed that lateral drilling can be as well controlled as the vertical portion of the well.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med støtte i konkrete utførelsesformer, er ikke beskrivelsen ment å forstås som en begrensning. Forskjellige modifikasjoner av de viste utførelsesformene, samt alternative utførelsesformer av oppfinnelsen, vil sees av fagmannen ved lesning av beskrivelsen av oppfinnelsen. Det forutsettes derfor at de vedføyde kravene skal dekke slike modifikasjoner som faller innenfor oppfinnelsens ramme. Although the invention has been described with support in specific embodiments, the description is not intended to be understood as a limitation. Various modifications of the shown embodiments, as well as alternative embodiments of the invention, will be seen by the person skilled in the art when reading the description of the invention. It is therefore assumed that the appended claims shall cover such modifications as fall within the scope of the invention.

Claims (7)

1. Vibrasjonsboreverktøy for bruk i et borehull ved nedihulls boreoperasjoner, omfattende: et verktøylegeme med et fluidstrømningsløp som strekker seg langs en lengdeakse derigjennom, en første tapp-ende og en motsatt muffe-ende for tilkobling av nevnte verktøylegeme til en borestreng; en kamlegemeandel som strekker seg i lengderetningen langs en lengde av nevnte verktøy og har et hovedsakelig glatt, buet kamparti på en åpningsside med minst én langstrakt plan overflate som strekker seg i lengderetningen langs en lukkeside av nevnte kamlegemeandel fra en konisk skulder ved tapp-enden til en konisk skulder ved muffe-enden, der nevnte kamlegemeandel vertikalt løfter opp et hovedsakelig horisontalt borerørparti i nevnte borestreng i nevnte borehull når nevnte verktøylegeme er koblet til nevnte borestreng og nevnte borerørparti blir rotert i nevnte borehull.1. Vibration drilling tool for use in a borehole during downhole drilling operations, comprising: a tool body with a fluid flow path extending along a longitudinal axis therethrough, a first pin end and an opposite socket end for connecting said tool body to a drill string; a cam body portion extending longitudinally along a length of said tool and having a substantially smooth curved cam portion on an opening side with at least one elongate planar surface extending longitudinally along a closing side of said cam body portion from a tapered shoulder at the pin end to a conical shoulder at the sleeve end, where said cam body part vertically lifts up a mainly horizontal drill pipe section in said drill string in said drill hole when said tool body is connected to said drill string and said drill pipe section is rotated in said drill hole. 2. Vibrasjonsverktøy ifølge krav 1, videre omfattende en gjenget andel langs en kant til en skjæring mellom nevnte buede kamparti og nevnte minst én langstrakt plan overflate av nevnte kamlegemeandel.2. Vibration tool according to claim 1, further comprising a threaded portion along an edge to an intersection between said curved cam portion and said at least one elongated flat surface of said cam body portion. 3. Vibrasjonsverktøy ifølge krav 1, videre omfattende et flertall plane overflater som strekker seg i lengderetningen langs nevnte lukkeside av nevnte kamlegemeandel fra nevnte koniske skulder ved tapp-enden til nevnte koniske skulder ved muffe-enden.3. Vibration tool according to claim 1, further comprising a plurality of planar surfaces which extend in the longitudinal direction along said closing side of said cam body portion from said conical shoulder at the pin end to said conical shoulder at the socket end. 4. Vibrasjonsverktøy ifølge krav 2, hvor et flertall oppskavingskanter strekker seg i lengderetningen langs skjæringer mellom nevnte plane overflater.4. Vibration tool according to claim 2, where a plurality of scraping edges extend in the longitudinal direction along intersections between said planar surfaces. 5. Vibrasjonsverktøy ifølge krav 1, videre omfattende et flertall avskraperfingre som rager utover fra minst én av nevnte langstrakte plane overflater.5. Vibration tool according to claim 1, further comprising a plurality of scraper fingers projecting outwards from at least one of said elongated planar surfaces. 6. Vibrasjonsboresystem, omfattende: en borestreng for bruk i et borehull under nedihulls boreoperasjoner, som har et flertall borerørlengder, et retningsstyringsverktøy og en borkrone, hvor minst én av nevnte flertall borerørlengder videre omfatter: et verktøylegeme med et fluidstrømningsløp som strekker seg langs en lengdeakse derigjennom, en første tapp-ende og en motsatt muffe-ende for tilkobling av nevnte verktøylegeme til nevnte borestreng; en kamlegemeandel som strekker seg i lengderetningen langs en lengde av nevnte verktøy og har et hovedsakelig glatt, buet kamparti på en åpningsside med minst én langstrakt plan overflate som strekker seg i lengderetningen langs en lukkeside av nevnte kamlegemeandel fra en konisk skulder ved tapp-enden til en konisk skulder ved muffe-enden, der nevnte kamlegemeandel vertikalt løfter en hovedsakelig horisontal borerørlengde av nevnte borestreng vertikalt i nevnte borehull når nevnte verktøylegeme er koblet til nevnte borestreng og nevnte borerørlengde blir rotert i nevnte borehull6. Vibration drilling system, comprising: a drill string for use in a borehole during downhole drilling operations, having a plurality of drill pipe lengths, a directional control tool and a drill bit, wherein at least one of said plurality of drill pipe lengths further comprises: a tool body with a fluid flow path extending along a longitudinal axis thereby, a first pin end and an opposite socket end for connecting said tool body to said drill string; a cam body portion extending longitudinally along a length of said tool and having a substantially smooth curved cam portion on an opening side with at least one elongate planar surface extending longitudinally along a closing side of said cam body portion from a tapered shoulder at the pin end to a conical shoulder at the socket end, wherein said cam body portion vertically lifts a substantially horizontal drill pipe length of said drill string vertically in said drill hole when said tool body is connected to said drill string and said drill pipe length is rotated in said drill hole 7. Fremgangsmåte for ombygging av en standard borerørlengde som har et slitasjestykke til en vibrerende borerørlengde, omfattende de trinn å: frembringe nevnte standard borerørparti som har et slitasjestykke; rengjøre en overflate av nevnte slitasjestykke for tilknytning av profilelementer; tilknytte et kamformet profilelement til nevnte slitasjestykkes overflate; tilknytte et flatt profilelement til nevnte slitasjestykkes overflate tilstøtende nevnte kamformede profilelement; og tilveiebringe hovedsakelig glatte koniske skuldre ved tapp- og muffe-ender av nevnte buede element og nevnte flate profilelement på nevnte slitasjestykkes overflate.7. Method for converting a standard drill pipe length having a wear piece into a vibrating drill pipe length, comprising the steps of: producing said standard drill pipe portion having a wear piece; cleaning a surface of said wear piece for attachment of profile elements; connecting a comb-shaped profile element to said wear piece's surface; attaching a flat profile element to said wear piece's surface adjacent said comb-shaped profile element; and providing substantially smooth conical shoulders at pin and socket ends of said curved element and said flat profile element on said wear piece's surface.
NO20141181A 2012-04-04 2014-10-02 A vibration drilling system and tools for use in downhole drilling operations and processes for producing the same NO20141181A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261620043P 2012-04-04 2012-04-04
PCT/US2013/034832 WO2013151940A1 (en) 2012-04-04 2013-04-01 A vibratory drilling system and tool for use in downhole drilling operations and method for manufacturing same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO20141181A1 true NO20141181A1 (en) 2014-10-22

Family

ID=49300970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20141181A NO20141181A1 (en) 2012-04-04 2014-10-02 A vibration drilling system and tools for use in downhole drilling operations and processes for producing the same

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150159438A1 (en)
AU (1) AU2013243673A1 (en)
CA (1) CA2868514A1 (en)
GB (1) GB2518068B (en)
NO (1) NO20141181A1 (en)
WO (1) WO2013151940A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9506318B1 (en) 2014-06-23 2016-11-29 Solid Completion Technology, LLC Cementing well bores
WO2022086337A1 (en) * 2020-10-19 2022-04-28 National Oilwell Varco Norway As Improvements relating to drill strings
CN113958281B (en) * 2021-11-04 2023-05-09 东北石油大学 Drill string nipple joint for preventing annular balling by utilizing ultrasonic vibration

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2727730A (en) * 1954-06-07 1955-12-20 Shell Dev Keyslot reamer
US6039130A (en) * 1998-03-05 2000-03-21 Pruet; Glen Square drill collar featuring offset mass and cutter
CA2510532A1 (en) * 2004-06-24 2005-12-24 Vibratech Drilling Services Ltd. Apparatus for inducing vibration in a drill string
US7461705B2 (en) * 2006-05-05 2008-12-09 Varco I/P, Inc. Directional drilling control
CA2753595A1 (en) * 2009-02-26 2010-09-02 Frank's International, Inc. Downhole vibration apparatus and method
US8162078B2 (en) * 2009-06-29 2012-04-24 Ct Energy Ltd. Vibrating downhole tool

Also Published As

Publication number Publication date
CA2868514A1 (en) 2013-10-10
GB2518068A (en) 2015-03-11
WO2013151940A1 (en) 2013-10-10
US20150159438A1 (en) 2015-06-11
GB201419221D0 (en) 2014-12-10
AU2013243673A1 (en) 2014-10-23
GB2518068B (en) 2016-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8960329B2 (en) Steerable piloted drill bit, drill system, and method of drilling curved boreholes
US8727036B2 (en) System and method for drilling
NO20110812A1 (en) reamer
NO20101096A1 (en) Borekaksmobiliserer
US10738547B2 (en) Borehole conditioning tools
US20130256036A1 (en) Cutting structures, tools for use in subterranean boreholes including cutting structures and related methods
CN104141464B (en) Horizontal well borehole cleaning tool
RU2691184C2 (en) Mechanical force generator
US8327951B2 (en) Drill bit having functional articulation to drill boreholes in earth formations in all directions
US5601151A (en) Drilling tool
NO20110693A1 (en) Anti-vortex drill bits, well site systems and methods for these
NO20141181A1 (en) A vibration drilling system and tools for use in downhole drilling operations and processes for producing the same
CN110886582A (en) Integrated drilling tool for crushing and cleaning drilling well debris deposit bed
CN204457433U (en) Anti-oblique combination drill tool
Sapińska-Śliwa et al. Rotary-percussion drilling method-historical review and current possibilities of application
RU2695726C1 (en) Stabilizing two-story cutting-shearing drilling bit
RU2509860C2 (en) Self-stabilising drilling bits balanced against vibrations and layouts of bottom of drill strings, and systems for their use
CN202194576U (en) Three-knife wing diamond bit
RU2700330C1 (en) Stabilizing two-level drill bit for core sampling
RU2740954C1 (en) Antivibrational two-level bit
RU2507362C1 (en) Extending reamer
RU2183250C2 (en) Stabilizer
CN115584935A (en) PDC drill bit for impacting, scraping and cutting composite rock breaking
UA22758U (en) Deflection unit

Legal Events

Date Code Title Description
FC2A Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application