NO317687B1 - Friksjonsreduserende verktoy - Google Patents

Description

FRIKSJONSREDUSERENDE VERKTØY

Den herværende oppfinnelse vedrører en sentreringsenhet til bruk innenfor boring. Nærmere bestemt vedrører den herværende oppfinnelse en sentreringsenhet som har utvendig utragende ruller som skal minimere aksial motstand, og innvendig utragende ruller som skal minimere rotasjonsmotstand mellom sentreringsenheten og et oljefeltsrør, slik som et foringsrør, forlengningsrør eller en borestreng.

Under boring av en brønn kan sentreringsenheter tas i bruk for å opprettholde den nødvendige innretting av borestrengen. Etter at en brønn er boret, kan sentreringsenheter tas i bruk for å sentrere et forlengningsrør eller foringsrør inne i brønnen.

Når et forlengningsrør sementeres i en brønn, er det ønskelig at forlengningsrøret skal kunne rotere for å sikre optimal fordeling av sementen. Frem til i dag har sentreringsenheter typisk bestått av et rørformet legeme som har radialt utragende finner med forlengningsrøret ganske enkelt plassert inne i sentreringsenhetens boring. Kjemiske smøremidler er blitt tilsatt i boreslam for å minimere friksjonen mellom sentreringsenheten og forlengningsrøret. Kjemiske smøremidler er effektive straks forlengningsrøret er blitt rotert med hensyn til sentreringsenheten. Det innledende dreiemoment som er nødvendig for å dreie forlengningsrøret, kan imidlertid være meget høyt og kan ligge over grensen for riggen, eller kan overskride det dreiemoment som forlengningsrørkoplingene kan tåle.Det er også ønskelig å minimere motstanden mellom en borestreng og borehullet når en sentreringsenhet tas i bruk for å redusere det dreiemoment som kreves av riggen og minimere belastningen på riggens komponenter.

Fra WO 98/40601 er det kjent friksjonsreduserende verktøy for bruk i boreoperasjoner. Verktøyet utgjøres av en hylse som er forsynt med ruller som reduserer friksjonen mellom hylsen og brønnveggen og som på en sikker måte er anbrakt til hylsen. Selv om rullene i WO 98/40601 reduserer friksjonen mellom hylsen og rørveggen, vil en relativt betydelig rotasjonsmotstand opptre mellom hylsen og borestrengen.

Det er derfor et formål med den herværende oppfinnelse å til-veiebringe en sentreringsenhet som reduserer friksjon mellom sentreringsenheten og borestrengen, foringsrøret eller for-lengningsrøret, eller i det minste gi publikum et brukbart valg.

Det er således tilveiebrakt en sentreringsenhet som omfatter: et generelt rørformet legeme; en første gruppe ruller dreibart festet til og med innbyrdes avstand rundt legemet og plassert for å rage inn i legemets boring for å redusere ro-tas jonsmotstanden mellom sentreringsenheten og et oljefelts-rør; og en andre gruppe ruller dreibart fastgjort rundt legemets utvendige omkrets, hvilke ruller rager ut forbi legemets omkrets for å redusere aksial motstand mellom sentreringsenheten og en brønns vegger.

01jefeltsrøret kan være en borestreng, forlengningsrør eller foringsrør. Sentreringsenhetens legeme kan være en konstruksjon i ett stykke eller den kan være todelt.

Rullene er fortrinnsvis sylindriske ruller som koner i endene. Akslene i den andre gruppe ruller er fortrinnsvis i det vesentlige parallelle med aksen i legemets boring. Akslene i den første gruppe ruller er fortrinnsvis tversgående i forhold til aksen i legemets boring. Rullene er fortrinnsvis utformet slik at hvis en aksel skulle brekke, vil rullen bli holdt tilbake i sentreringsenhetens legeme.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved eksempel med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor

Fig. 1 er et perspektivisk oppriss av en sentreringsenhet ifølge oppfinnelsen; Fig. 2.er et sideriss av sentreringsenheten vist på fig. 1; Fig. 3 er et planriss, sett ovenfra, av sentreringsenheten vist på fig. 1 og 2 når den er påsatt på et forlengningsrør;

Fig. 4 viser konstruksjonen som holder rullene tilbake.

Det vises til fig. 1 til 3, hvor det er vist en sentreringsenhet som har et generelt rørformet legeme 1 som har en gjen-nomgående boring 2 samt søyler 3 rundt omkretsen. Ruller 4 er anordnet med sine aksler i det vesentlige på tvers av boringens 2 akse og rager ut forbi søylene 3. Rullene 4 er plassert for å redusere aksial motstand mellom sentreringsenheten og veggene i en brønn.

Rullene 4 er fortrinnsvis av en generelt sylindrisk form som smalner konisk av i hver ende for bedre å føye seg etter fa-songen på veggen i en brønn.

Akslene til ruller 5 er i det vesentlige parallelle med boringens 2 akse, og rullene 5 rager inn i boringen 2. Rullene 5 er plassert for å gå i inngrep med den utvendige flate av et oljefeltsrør slik som en borestreng, forlengningsrør eller foringsrør. I eksemplet vist på fig. 3 går rullene 5 i inngrep med en hylse 6 tilveiebrakt på forlengningsrøret 7. Hylsen 6 kan være utformet av plast eller metall, selv om metall foretrekkes, for ytterligere å bidra til reduksjon av motstand.

Det skal forstås at rullene kan være tilveiebrakt på ulike steder. For eksempel kan posisjonene til rullene 4 og 5 byt-tes om, slik at rullene 4 er tilveiebrakt innenfor områder øverst og nederst, og rullene 5 er plassert på midten. Det foretrekkes at batterier på to eller flere ruller 4 og 5 tilveiebringes for hver orientering på hver søyle, for å fordele belastningen bedre og for å opprettholde korrekt orientering.

Legemet 1 kan være konstruert i ett stykke eller være todelt; hvor todelt konstruksjon er egnet når en sentreringsenhet må anbringes på en sammenkoplet borestreng eller forlengningsrør eller foringsrør. Legemet 1 er fortrinnsvis utformet av metall eller plast. Rullene 4 og 5 er fortrinnsvis utformet av metall, keramikk, plast eller gummi. Tre eller flere søyler er fortrinnsvis tilveiebrakt rundt legemet 1, selv om fem søyler foretrekkes.

Det vises nå til fig. 4 hvor utformingen av rulleholderen er vist i forhold til en rulle 4. En aksel 9 fester rullen 4 til legemet 1. Rullen 4 har fremspring 10 i tilstøting til over-heng 11. Ved sammensetting blir rullen 4 satt inn innenfra sentreringsenheten fra boringen 2 og inn i posisjonen vist på fig. 4. Akselen 9 blir deretter ført inn gjennom boringen 12 og anbrakt inne i en boring 13 i posisjonen vist på fig. 4. Akselen 9 festes deretter på plass ved sveising 14 eller andre egnede festeanordninger. Utspringene 10 innbefatter ut-sparte partier 15, slik at det ikke påføres utilbørlig skjæ-rekraft på akselen 9 ved endene av rullene 4. Dersom akselen 9 skulle svikte, vil rullen 4 bli holdt tilbake i sentreringsenheten av overhengene 11. Rullene 5 er av lignende konstruksjon. Derved unngås at ødelagte komponenter skaper en hindring.

Akselen 9 er fortrinnsvis utformet av stål og kan være herdet ved nitridering, settherding eller belegging med autokataly-tisk nikkel/fosfor/PTFE eller andre belegg.

Hvor en slik sentreringsenhet benyttes sammen med borestrengen, må rullene kunne tåle sterk slitasje. I dette tilfelle blir rullenes innvendige boring i tilstøting til akselen samt rullenes utvendige flate fortrinnsvis belagt med kompakt polykrystallinsk diamant (PDC). Dette er et syntetisk diamant-materiale som gir en særdeles hard overflate som tåler høy slitasj e.

Sentreringsenheten kan ganske enkelt anbringes på en borestreng-, foringsrør- eller forlengningsrørseksjon, eller det kan tilveiebringes styrekrager i hver ende for å holde sentreringsenheten i en fast posisjon.

Oppfinnelsen tilveiebringer således en sentreringsenhet som er effektiv til å redusere aksial motstand og rotasjonsmotstand, særlig rotasjonsmotstand mellom et oljefeltsrør og sentreringsenheten.

Når det i den forutgående beskrivelse er vist til enheter eller komponenter som har kjente likeverdige utførelser, da er slike likeverdige utførelser innbefattet i dette skrift som om de var angitt hver især.

Claims (16)

1. Sentreringsenhet, karakterisert ved at den omfatter: et generelt rørformet legeme (1) med boring {2); en første gruppe ruller (5) dreibart festet til, og med innbyrdes avstand rundt legemet (1) og anordnet til å rage inn i legemets boring for å redusere rotasjonsmotstand mellom sentreringsenheten og et oljefeltsrør; og en andre gruppe ruller (4) dreibart festet omkring legemets (1) utvendige omkrets og ragende ut forbi legemets (1) utvendige omkrets for å redusere aksial motstand mellom sentreringsenheten og veggene i en brønn.

2. Sentreringsenhet som angitt i krav 1, karakterisert ved at akslene i den første gruppe ruller (5) er i det vesentlige parallelle med boringens (2) akse.

3. Sentreringsenhet som angitt i krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at aksler (9) i rullene i den andre gruppe ruller (4) er generelt tversgående i forhold til boringens (2) akse.

4. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den førs-te gruppe ruller (5) er tilveiebrakt i batterier på to eller flere ruller plassert med mellomrom rundt legemet (1).

5. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den andre gruppe ruller (4) er tilveiebragt i batterier på to eller flere ruller plassert med mellomrom rundt legemet (1).

6. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at rullene (4, 5) er plassert inne i søyler (3) tilveiebrakt med innbyrdes avstand rundt legemet (1).

7. Sentreringsenhet som angitt i krav 6, karakterisert ved at tre eller flere søyler (3) er tilveiebrakt med innbyrdes avstand rundt omkretsen av legemet (1) •

8. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at rullene (4, 5) inneholdes i hulrom i legemet (1).

9. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at rullene i den første gruppe ruller (5) er plassert innenfor et midtom-råde av sentreringsenheten, og rullene i den andre gruppe ruller (4) er plassert innenfor områder i hver ende av legemet (1) .

10. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av kra-vene 1 til 8, karakterisert ved at rullene i den andre gruppe ruller (4) er plassert innenfor et midtområ-de av legemet (1), og ruller i den første gruppe ruller (5) er plassert innenfor områder i hver ende av legemet (1).

11. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at rullene (4, 5) og legemet (1) er dimensjonert slik at dersom en aksel (9) knyttet til en rulle {4, 5) skulle svikte, blir rullen (4, 5) holdt tilbake i legemet (1).

12. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at i det minste noen ruller (4, 5) har innvendige boringer som skal oppta aksler (9), og som er belagt med kompakt polykrystallinsk diamant.

13. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den utvendige flate på i det minste noen ruller (4, 5) er belagt med kompakt polykrystallinsk diamant.

14. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at i det minste noen av rullene (4, 5} er av generelt sylindrisk form og koner i hver ende.

15. Sentreringsenhet som angitt i hvilken som helst av de foregående krav, karakterisert ved at legemet (1) er konstruert som én del.

16. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at legemet (1) er av todelt konstruksjon.