NO300702B1

NO300702B1 - Orienteringsanordning, særlig for boreverktöy eller brönnutstyr

Info

Publication number: NO300702B1
Application number: NO960641A
Authority: NO
Inventors: Stig Bakke
Original assignee: Bakke Oil Tools As
Priority date: 1996-02-19
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 1997-07-07
Also published as: GB9818014D0; CA2246425C; CA2246425A1; AR005885A1; GB2326900A; GB2326900B; NO960641A; WO1997030262A1; AU1560197A; US6082453A; NO960641D0

Abstract

Orienteringsanordning, særlig for boreverktoy, av den art som omfatter en første hylse (1) og en konsentrisk omsluttende andre hylse (2), hvor det i et ringrom mellom hylsen (1) og hylsen (2) er anordnet en aksialt forskyvbar medbringer, eksempelvis i form av en kile (5) eller en skinne (8, 9) som er innrettet til å gli i et i hylsen (1) eller i hylsen (2) anordnet skråstillt, fortrinnsvis spiralformet, spor (3, 4) hvis retning krysser retningen på medbringerens (5; 8, 9) rettlinjede bevegelse som derved omsettes til en relativ dreiebevegelse mellom hylsen (1) og hylsen (2). Medbringeren (5; 8, 9) er innrettet til å gli i to skråstillte, fortrinnsvis spiralformede, spor (3, 4) som er anordnet i henholdsvis hylsen (1) og hylsen (2), og som krysser retningen på medbringerens (5; 8, 9) rettlinjede bevegelse fra motsatt side.

Description

Oppfinnelsen angår en orienteringsanordning, særlig for bore-verktøy eller boreutstyr i olje- eller gassbrenner, av den art som omfatter en første hylse og en aksialt forskyvbar medbringer, eksempelvis i form av en kile eller en skinne som er innrettet til å gli i et i første hylse utformet, skråstillt, fortrinnsvis spiralformet, spor hvis retning krysser retningen på medbringerens rettlinjede bevegelse som derved omsettes til en dreiebevegelse av første hylse.

Ved boring av olje- og gassbrønner benyttes ofte en bøyd overgang, på engelsk kalt "bent sub", mellom borkrone og borestreng for å oppnå retningsawik mellom borestrengens akse og borkronens akse. Ved å dreie den bøyde overgangen, kan borkronen bringes til å peke i den retning man ønsker å bore.

Det har vist seg vanskelig å få borkronen til å peke i ønsket retning ved å dreie borestrengen, og ved bruk av kveilrør er det ikke mulig å orientere borkronen på den måten. Det er derfor vanlig å anordne en nedihulls orienteringsanordning som styres fra overflaten, for å dreie den bøyde overgangen og få borkronen til å peke i ønsket retning.

Det finnes flere typer anordninger for dette formål. Et felles trekk ved disse er at de omsetter en rettlinjet bevegelse til en dreiebevegelse. Dette er hensiktsessig fordi det er lett å omsette den hydrauliske kraft som er tilgjengelig via borevæsken til en kontrollert rettlinjet bevegelse ved å forskyve et hydraulisk stempel.

US patentskrift nr. 4.286.676 omhandler et verktøy for bruk ved retningsboring hvor en medbringer er anordnet for å gli i et spor for derved å frembringe dreining av en hylse.

En annen vanlig måte å omsette en rettlinjet bevegelse til en dreiebevegelse på, er å anvende en eller annen form for skrue-mutter kombinasjon, gjerne anordnet slik at en medbringer i form av en kile eller et kilelignende organ glir i et spiralformet spor.

For å omsette en lineærbevegelse til en dreiebevegelse med spiralgjenge, må spiralstigningen være så stor at selvsperring eller selvlåsing unngås. Stigningens grenseverdi for selvsperring avhenger av friksjonen. I praksis viser det seg at det er kravet til vrimoment som blir dimen-sjonerende. For å oppnå tilstrekkelig vrimoment, må også spiralgjengens stigning være stor.

Stor stigningsvinkel medfører imidlertid at den rettlinjede bevegelse som skal til for å oppnå en gitt dreievinkel,

blir lenger. Kjente orienteringsanordninger er uhensikts-messig lange, og det er ønskelig med kortere byggemål.

Formålet med oppfinnelsen er å fremskaffe en orienteringsanordning med betydelig mindre byggelengde enn kjente verktøy.

Formålet oppnås ved trekk som angitt i etterfølgende patent-krav.

Oppfinnelsen beskrives i det følgende ved hjelp av to utførelseseksempel med henvisning til vedføyde tegninger hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt av en forenklet orienteringsanordning; Fig. 2 viser delvis i snitt fra siden den samme forenklede orienteringsanordning som fig. l; Fig. 3 viser en prinsippskisse av orienteringsanordningens dreiemekanisme for tre dreiestillinger; Fig. 4 viser sett fra siden en prinsippskisse for en kile som er i inngrep med to kryssende spor; Fig. 5 viser sett ovenfra den samme kile som fig 4; Fig. 6 viser fra siden og delvis i snitt en dreiemekanisme i en orienteringsanordning; Fig. 7 og 8 viser i snitt øvre henholdsvis nedre halvdel av en orienteringsanordning.

1 fig. 1 angir henvisningstallet 1 en første hylse som utgjør en orienteringsanordnings kjerne. Første hylse 1 omsluttes av en konsentrisk, andre hylse 2. I første hylses 1 utvendige flate er det anordnet et spiralformet spor 3. I andre hylses 2 innvendige flate er det anordnet et spiralformet spor 4 med samme stigningsvinkel som sporet 3, men med motsatt spiralretning. Første hylse 1 og andre hylse 2 er orientert

slik at sporene 3, 4 krysser hverandre, og i krysningsområdet er det anbrakt en bevegelig kile 5 som er innrettet til å gli i begge spor 3, 4. Kilen 5 er tilordnet en manøverstang 6 som står i forbindelse med en ikke vist aktuator, og som er innrettet til å forskyve kilen 5 i en rett linje parallellt med første hylses 1 og andre hylsens 2 akse, slik som markert med en pil ia i fig. 2.

Når kilen 5 forskyves, dreier første hylse 1 en vinkel som avhenger av sporets 4 stigningsvinkel. Andre hylse 2 dreier samtidig en tilsvarende vinkel i motsatt retning. Vinkelendringen mellom første hylse 1 og andre hylse 2 blir dermed dobbelt så stor som dreievinkelen for hver av dem. Fig. 3 viser skjematisk de to sporene 3 og 4 med kilen 5 i tre for-skjellige stillinger.

Ved å holde andre hylse 2 i ro, det vil si hindre at den dreier, og samtidig anordne manøverstangen 6 og den tilhøren-de ikke viste aktuator dreibare om første hylses 1 og andre hylses 2 felles akse, kan hele vinkelendringen tas ut på første hylse 1. Kilen 5, manørverstangen 6 og den ikke viste aktuator vil dreie en vinkel som er bestemt av sporets 4 stigningsvinkel og hvor langt kilen 5 forskyves. Første hylse 1 vil samtidig dreies i forhold til kilen 5 en vinkel som er bestemt av sporets 3 stigningsvinkel og hvor langt kilen 5 forskyves. Dermed oppnås dobbelt så stor dreievinkel ved en gitt stigning på de spiralformede spor 3, 4 og en gitt forskyvning av kilen 5 som ved kjente orienteringsanordninger. Det vil si at samme dreievinkel som ved kjente orienteringsanordninger, kan oppnås med omtrent halv byggelengde med en orienteringsanordning ifølge oppfinnelsen.

For å unngå for høy punktbelastning i kontaktflaten der

hvor kilen 5 ligger an mot sporenes 3, 4 sideflate, kan kontaktflaten økes ved at kilen 5 utformes med en lang-strakt utvidelse i hver ende, for eksempel slik som kilen 5' i fig. 4 og fig. 5.

For ytterligere å øke kontaktflaten mellom kile 5 og spor

3, 4 og samtidig fordele belastninger på første hylse 1 og andre hylse 2, kan det med fordel anordnes flere spor paral-lelt med sporene 3, 4 i henholdsvis første hylse 1 og andre hylse 2. Samtidig må det tilsvarende anordnes flere kiler 5 med manøverstenger 6.

I en foretrukket utførelse av en orienteringsanordning er det i stedet for kilen 5, kilen 5' eventuelt flere kiler 5, 5' med tilhørende manøverstenger 6 anordnet en dreibar, tredje hylse 7 i ringrommet mellom første hylse 1 og andre hylse 2. Hylsen 7 er forsynt med flere innvendige og utvendige spiralformede skinner 8 henholdsvis 9 som er parallelle med og griper i flere spor 3 henholdsvis 4. Ved å forskyve tredje hylse 7 aksialt, oppnås samme virkning som allerede forklart for kilen 5. Holdes andre hylse 2 i ro mens tredje hylse 7 forskyves, vil tredje hylse 7 samtidig som den forskyves, dreie om første hylses 1 akse en vinkel gitt ved tredje hylses 7 forskyvning og sporenes 4 stigningsvinkel. Første hylse 1 vil dreie en større vinkel som er gitt ved tredje hylses 7 forskyvning og sporenes 3, 4 stignings-vinkler. Har sporene 3, 4 samme stigningsvinkel, dreies første hylse dobbelt så stor vinkel som tredje hylse 7. Tredje hylse 7 er tilordnet et ringformet stempel 10 som er innrettet til å kunne gli tettende mot første hylse 1 og andre hylse 2 i ringrommet mellom hylsene 1, 2, idet stemplet 10 er forsynt med pakninger 11, 12. Stemplet 10 kan være utformet som en forlengelse av tredje hylse 7 og som en del av denne, se fig. 6. Ved å tilføre hydraulisk trykkvæske i ringrommet på den ene eller den andre side av stemplet 10, kan stemplet 10 og tredje hylse 7 forskyves i ringrommet og bevirke at første hylse 1 dreies i ønsket retning.

Fig. 7 og fig. 8 viser i snitt en sammenstilling av henholdsvis øvre og nedre halvdel av en orienterings anordning. Første hylse 1 utgjør som nevnt orienteringsanordningens kjerne og er innrettet til å kunne lede borevæske gjennom orienteringsanordningen. Første hylse 1 omsluttes av andre hylse 2, og i ringrommet mellom hylsene 1, 2 er det anbrakt en aksialt forskyvbar tredje hylse 7 med spiralformede innvendige og utvendige skinner 8, 9 som føres i spor 3, 4 i første hylses 1 ytre flate henholdsvis andre hylses 2 indre flate. Når tredje hylse 7 forskyves, dreies hylsene 1, 2 i forhold til hverandre, slik som beskrevet.

Første hylse 1 er i øvre ende dreibart og trykktett lagret i et øvre endestykke 13, idet det i kontaktflaten mellom før-ste hylse 1 og endestykket 13 er anordnet to ringformede pakninger 14, 15 og et radiallager 16. Andre hylse 2 er fast og trykktett forbundet med endestykket 13 ved hjelp av gjenger 17 og en pakning 18. En i hovedsak aksialt rettet kanal 19 i endestykkets 13 vegg er innrettet til å kommuni-sere med en i hovedsak aksialt rettet kanal 20 i første hylses 1 vegg, idet begge kanaler 19, 20 munner ut mellom pakningene 14, 15. Kanalen 20 munner videre ut i ringromet mellom hylsene 1, 2 nedenfor stemplet 10, slik at hydraulisk trykkvæske kan ledes via kanelene 19, 20 til undersiden av stemplet 10 for å skyve stemplet 10 og derved tredje hylse 7 oppover. En i hovedsak aksialt rettet kanal 21 i endestykkets 13 vegg munner ut i ringrommet mellom første hylse 1 og andre hylse 2 på oversiden av stemplet 10, slik at hydraulisk trykkvæske kan ledes via kanelen 21 til oversiden av stemplet 10 for å skyve stemplet 10 og derved tredje hylse 7 nedover. Endestykket 13 er på kjent måte innrettet til å koples til et ikke vist borerør, typisk et kveilrør, slik at kanalene 19, 21 kan koples til ledere for hydraulisk trykkvæske i borerøret.

Ringrommet som stemplet 10 og tredje hylse 7 beveger seg i, avgrenses øverst av endestykket 13 og nederst av et på første hylses 1 utvendig ringformet parti 22. Det ringformede parti 22 er tilordnet et radiallager 23 som lagrer første hylse 1 dreibart i andre hylse 2. Et aksiallager 24 i ringrommet mellom hylsene 1, 2 på undersiden av det ringformede parti 22, hviler mot enden av en lagerhylse 25 som er skrudd inn i nedre ende av andre hylse 2 og danner en fast forlengelse av denne, idet andre hylse 2 og lagerhylsen 25 er forsynt med gjenger 26. En nedad rettet aksialkraft i første hylse 1 opptas således av aksiallageret 24, lagerhylsen 25 og andre hylse 2. En ringformet pakning 27 tetter mellom første hylse 1 og lagerhylsen 25, og en ringformet pakning 28 tetter mellom lagerhylsen 25 og andre hylse 2. Et radiallager 29 lagrer første hylse 1 dreibart i lagerhylsen 25. Første hylse 1 er i nedre ende fast og trykktett forbundet med et nedre endestykke 3 0 ved gjenger 31 og pakninger 32, 33. Endestykket 30 er øverst forsynt med en avtrapning som er ført inn i nedre ende av lagerhylsen 25. Et aksiallager 34 er anbrakt mellom endestykkets 30 øvre kant og en innvendig brystning 35 i lagerhylsen 25. En oppad rettet aksialkraft i første hylse 1 overføres derved fra endestykket 30 til lagerhylsen 25 og til andre hylse 2. Nedre del av endestykket 30 er på kjent måte forsynt med gjenger 36 for tilkopling til ikke vist boreutstyr eller brønnutstyr.

I lagerhylsen 25 er det anordnet et radielt gjenget hull 37 for innfesting av en ikke vist fettnippel for å kunne presse fett inn til radiallageret 29 og aksiallageret 35. Når orien-ter ingsanordningen er i bruk, er hullet 37 tettet med en ikke vist gjenget plugg.

I andre hylse 2 er det nær radiallageret 23 og aksiallageret 24 anordnet et gjenget hull for lufting av ringrommet hvor stemplet 10 og tredje hylse 7 befinner seg. Når orienteringsanordningen er i bruk, er nevnte hull tettet med en gjenget plugg.

Claims

Orienteringsanordning, særlig for boreverktøy eller brønn-utstyr i olje eller gassbrønner, av den art som omfatter en første hylse (1) og en aksialt forskyvbar medbringer, eksempelvis i form av en kile (5) eller en skinne (8), som er innrettet til å gli i et i første hylse (1) utformet, skråstillt, fortrinnsvis spiralformet, spor (3) hvis retning krysser retningen på medbringerens (5; 8) rettlinjede bevegelse som derved omsettes til en dreiebevegelse av første hylse (1), karakterisert ved at orienteringsanordningen ytterligere omfatter en andre hylse (2) som er utformet med et kryssende spor (4) som medbringeren (5; 8, 9) også griper glidbart inn i, slik at den samme medbringer (5; 8, 9) roterer både første og andre hylse (1, 2).