NO300232B1 - Trykkforsterker (A) - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en forbedret konstruksjon av en trykkforsterker eller trykkomformer for montering ovenfor borekronen ved den nedre ende av et borerør for dypboring, særlig etter olje og gass, og for frembringelse av et for-høyet væsketrykk under utnyttelse av energi i en boreslam-strøm ned gjennom borestrengen og borerøret. Dette kan være med sikte på en forsterket borevirkning, fortrinnsvis ved hjelp av en eller flere høytrykkstråler egnet til å ha skjæ-revirkning i en omgivende bergart.

Oppfinnelsen kan ansees å være en videreutvikling og forbedring av konstruksjoner som er beskrevet i norske patentskrifter nr. 169.088, 171.322, 171.323 og 171.325. Det har nå vist seg at disse og andre kjente trykkforsterkere, med fordel kan erstattes eller modifiseres med nye og for-bedrede konstruksjoner, som skal beskrives i det følgende. Disse nye konstruksjoner innebærer bl.a. forhøyet ytelse med hensyn til avgitt mengde boreslam med høyt trykk.

I likhet med trykkforsterkerne i henhold til de forannevnte norske patentskrifter, tar foreliggende oppfinnelse utgangspunkt i en utførelse omfattende et resiproserende stempel som under påvirkning av boreslamtrykk er bevegbart mellom motsatte endestillinger i en sylinder. Stempelet har på den ene side en forholdsvis stor stempelflate som ved stempelbevegelse i en første retning påvirkes av boreslamtrykket i borerøret, og en motsatt vendende, forholdsvis liten stempelflate som ved stempelbevegelsen i den første retning frembringer et forhøyet trykk i en mindre del av boreslamstrømmen. En ventilanordning styrer boreslamstrømmen til og fra sylinderen med stempelet gjennom kanaler som kommuniserer med boreslam-strømningspassasjer innenfor bore-røret resp. ringrommet utenfor borerøret hvor boreslammet har et forholdsvis lavt trykk. En høytrykkskanal med en enveis ventil forbinder rommet foran den lille stempelflate med en samlekanal for boreslam under det forhøyede trykk.

Det nye og særegne ved trykkforsterkeren ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at stempelet er utformet med annen forholdsvis stor stempelflate vendt motsatt i forhold til den førstnevnte store stempelflate og innrettet til å påvirkes av boreslamtrykket i borerøret for å bevege stempelet i en annen, motsatt retning av den nevnte første retning, at det videre er anordnet en annen forholdsvis liten stempelflate vendt motsatt i forhold til den førstnevnte lille stempelflate og innrettet til ved stempelbevegelsen i den annen, motsatte retning å frembringe et forhøyet boreslamtrykk, og at en annen høytrykkskanal med en annen enveis ventil tjener til å forbinde rommet foran den annen, motsatte lille stempelflate med samlekanalen.

De nye konstruktive løsninger ifølge oppfinnelsen samt ytterligere fordeler og særegne trekk ved denne, skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 i lengdesnitt (I-l på fig. 2) viser en første utfø-relsesform av en trykkforsterker ifølge oppfinnelsen, med stempelet i en øvre endestilling, Fig. 2 viser et tverrsnitt etter linjene II-II på fig. 1,

og

Fig. 3 viser i lengdesnitt en annen utførelsesform av trykkforsterkeren ifølge oppfinnelsen, med stempelet i øvre endestilling.

Da foreliggende trykkforsterker forsåvidt angår hoved-trekkene ved denne er nær beslektet med tilsvarende konstruksjoner i henhold til de forannevnte norske patentskrifter, synes det her tilstrekkelig bare kort å omtale disse hoved-trekk og funksjoner.

I likhet med de tidligere foreslåtte konstruksjoner omfatter utførelsen på fig. 1 et stort sett sylindrisk hus 1, 2, 3 innrettet til å oppta stempelet 6. Dette har flere virk-somme stempelflater, nemlig for det første en øvre forholdsvis stor stempelflate 11, en annen stor stempelflate 13 og en motsatt, forholdsvis liten stempelflate 12 ved den nedre ende av stempelorganet 6. Dette er innrettet til å kunne beveges fritt aksielt under påvirkning av varierende boreslamtrykk på de respektive stempelflater.

Rommet eller volumet foran stempelflaten 11 kan betegnes lavtrykksrom, mens volumet foran stempelflaten 12 tilsvarende kan betegnes høytrykksrom. Dette siste er gjennom en kanal 15 med en enveis ventil 15A forbundet med en samlekanal 16 for

den resulterende boreslamstrøm med forhøyet trykk. Kanalen 16

A

er gjennomgående i hele lengderetningen av huset, dvs. sylin-derveggen 1, med sikte på sammenkobling av flere slike trykk-omformerenheter til en gruppe.

I tillegg til hoveddelen av stempelet 6 med de to forholdsvis store stempelflater 11 og 13 samt høytrykk-stempelet 12, har utførelsen på fig. l en forlengelse oppad som ender i en annen forholdsvis liten stempelflate 14 som er vendt motsatt i forhold til den førstnevnte lille stempelflate 12. Ved stempelbevegelse oppad bevirket av stempelflaten 13 ved påtrykning av boreslam fra borerøret mot denne, blir det følgelig avgitt boreslam under forhøyet trykk gjennom en annen høytrykkskanal 25 med tilhørende enveis ventil 25A som leder frem til den forannevnte samlekanal 16. Dermed vil trykkf or sterker en ha et arbeidsslag både oppad og nedad, slik at et returslag uten egentlig trykkforsterkningseffekt som i de foran omtalte tidligere kjente utførelser, ikke forekom-mer. Dette innebærer åpenbart en vesentlig forhøyet ytelse.

For å styre boreslam inn i og ut av sylinderen for å drive stempelet 6 opp og ned slik som forklart ovenfor, er det i utførelsen på fig. 1 vist en ventilanordning innrettet til å påvirkes av de store stempelflater 11 og 13 ved de respektive endestillinger av stempelet. Ventilanordningen omfatter to hjelpesleider 24A og 24B som er forskyvbare i tilhørende boringer parallelt med sylinderaksen. I den på fig. 1 viste stilling er hjelpesleiden 24A forskjøvet oppad av stempelflaten 11. Hjelpesleiden 24B befinner seg da i en øvre stilling bevirket av en fjærbelastning, og har sitt endeparti 26B stikkende et lite stykke inn i rommet foran stempelflaten 13.

I stillingen på fig. 1 blir boreslam under trykk fra et innløp 32 via hjelpesleiden 24A ledet til enden av en hovedventil med sleide 4, som dermed er forskjøvet til en nedre posisjon, og åpner for boreslam gjennom innløpsåpningen 32, slik at trykket fra innløpet virker mot stempelflaten 11. Dermed kan en nedadgående stempelbevegelse innledes, idet rommet på undersiden av stempelet nå gjennom hovedventilen er satt i forbindelse med et utløp 34 til ringrommet 50.

Når stempelet kommer til sin nederste stilling vil stempelflaten 13 påvirke endepartiet 26B på hjelpesleiden 24B, slik at denne omstilles og i sin tur slipper boreslamtrykket fra et innløp 35 inn på den nedre ende av hovedsleiden 4 slik at denne omstilles til en øvre posisjon mot virkningen av en returf jær i boringen 4A ved den øvre ende av sleiden 4. Følgelig slippes boreslamtrykket inn på undersiden av stempelet 6 mot stempelf laten 13 og en stempelbevegelse oppad innledes. Rommet på oversiden av stempelet 6 kommuniserer da med en returport eller utløpsåpning 31 til ringrommet 50.

Den her beskrevne ventilanordning vil således i likhet med ventilanordninger som er beskrevet i de forannevnte tidligere norske patenter, sørge for at den ønskede resiproserende stempelbevegelse i sylinderen blir oppnådd.

Tverrsnittet på fig. 2 viser borerøret 10 og syUnder-delen 2 som har utsparinger for dannelse av strømnings-passasjer IA, IB, 1C og ID for boreslamstrømmen gjennom borerøret forbi hele sylinderen 1, 2, 3. På fig. 2 vises boringen 4A for hovedventilen eller sleiden 4, som er vist på fig. 1. Dessuten er det vist tilsvarende boringer 4B, 4C og 4D for i alt fire hovedventiler som alle arbeider i takt og kan styres av de samme to hjelpesleider 24A og 24B, eller det kan være anordnet individuelle hjelpesleider eller -ventiler for hver av hovedventilene 4A, 4B, 4C og 4D. For dette sam-virke mellom ventilene er det på fig. 2 vist forbindelses-kanaler representert ved kanalen 8. For tilførsel av boreslam under trykk fra de nevnte passasjer 1A-D er det for ventilanordningen 4, 4A med tilhørende hjelpesleide 24A, vist en åpning 9 som kommuniserer med passasjene IA og ID. Tilsvarende åpninger kan også være anordnet for en eller flere av de øvrige hovedventiler.

Mens ventilanordningen i utførelsen på fig. 1 og 2 benytter seg av boreslamtrykk for omstilling av hovedventilen, er ventilanordningen i utførelsen på fig. 3 basert på direkte mekanisk påvirkning fra stempelet 6 for omstilling av en hovedventil-sleide 44 med helt tilsvarende funksjoner som sleiden 4 på fig. 1. Hovedsleiden 44 har ved den nedre ende en forlengelse med et tverrstykke 45 som på sin side har en forlengelse 46 innrettet til å stikke inn i rommet foran stempelf laten 13 i øvre posisjon av sleiden 44. Denne stilling av ventilanordningen er besørget av den øvre, store stempelflate 11 på stempelet 6, som på fig. 3 har skjøvet opp en forlengelse 48 som gjennom et tverrstykke 47 er forbundet med den øvre ende av sleiden 44. Denne blir således omstilt i takt med bevegelse av stempelet 6, dvs. denne stempelbevegelse styres av ventilanordningen. På fig. 3 er det vist trykkinnløp 33 og 36 samt returporter eller utløp 30 og 34, svarende til dem som er vist på fig. 1. Innløpet 35 gir tilførsel av boreslam til høytrykkssiden eller -sylinderen foran stempelflaten 12.

Også på fig. 3 kan det være anordnet flere enn en hovedventil eller -sleide 44 og hver slik hovedsleide er med fordel fjærbelastet på tilsvarende måte som hovedventil-sleiden 4 på fig. 1, i en slik retning at riktig igangsetting fra stillstand blir sikret.

I tillegg til at de her viste utførelser har fordelen av større kapasitet, nemlig i form av i prinsippet fordoblet volumstrøm av boreslam under forhøyet trykk, blir den effek-tive byggelengde av hver trykkf or sterker-enhet meget kortere enn i tidligere kjente utførelser med samme kapasitet. Dette er åpenbart meget viktig når det skal sammenstilles flere trykkf or sterker-enheter i en gruppe, slik det er vanlig i praksis. Utførelsen på fig. 3 er i visse henseender å fore-trekke for den på fig. 1, forsåvidt som ventilanordningen på fig. 3 er enklere og virker mer direkte. I begge utførelser vil det være hensiktsmessig å sørge for en viss fastholdelse av hovedsleidene i endeposisjonene, hvilket kan skje ved hjelp av en (ikke vist) fjærbelastet kule eller lignende, slik at forskyvning av sleiden blir unngått under slag-bevegelsen av stempelet 6.

Claims (2)

1. Trykkforsterker for montering ovenfor borekronen ved den nedre ende av et borerør for dypboring, særlig etter olje og gass, og for frembringelse av et forhøyet væsketrykk under utnyttelse av energi i en boreslamstrøm ned gjennom borestrengen og borerøret, omfattende et resiproserende stempel (6) som under påvirkning av boreslamtrykk er bevegbart mellom motsatte endestillinger i en sylinder (1,2,3), idet stempelet på den ene side har en forholdvis stor stempelflate (11) som ved stempelbevegelse i en første retning påvirkes av boreslamtrykket i borerøret (10), og en motsatt vendende, forholdsvis liten stempelflate (12) som ved stempelbevegelsen i den første retning frembringer et forhøyet trykk i en mindre del av boreslamstrømmen, en ventilanordning (4,24A,24B) for styring av boreslamstrømmen til og fra sylinderen (1,2,3) med stempelet (6) gjennom kanaler (31-36) som kommuniserer med boreslam-strømningspassasjer (1A-D) innenfor borerøret (10) resp. ringrommet (50) utenfor borerøret (10) hvor boreslammet har et forholdsvis lavt trykk, og en høytrykkskanal (15) med en enveis ventil (15A) for å forbinde rommet foran den lille stempelflate (12) med en samlekanal (16) for boreslam under det forhøyede trykk, karakterisert ved at stempelet (6) er utformet med en annen forholdsvis stor stempelflate (13) vendt motsatt i forhold til den først-nevnte store stempelflate (11) og innrettet til å påvirkes av boreslamtrykket i borerøret (10) for å bevege stempelet (6) i en annen, motsatt retning av den nevnte første retning, at det videre er anordnet en annen forholdsvis liten stempelflate (14) vendt motsatt i forhold til den førstnevnte lille stempelflate (12) og innrettet til ved stempelbevegelsen i den annen, motsatte retning å frembringe et forhøyet boreslamtrykk, og at en annen høytrykkskanal (25) med en annen enveis ventil (25A) tjener til å forbinde rommet foran den annen, motsatte lille stempelflate (14) med samlekanalen (16).

2. Trykkforsterker ifølge krav 1, karakterisert ved at ventilanordningen (4,24A,24B) er plassert i det vesentlige radielt sideveis ut for stempelet (6) og fortrinnsvis er basert på translasjons-bevegelse parallelt med aksen i sylinderen (1,2,3).