NO321376B1 - Anordning for a fjerne metallavfall fra et borehull - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører brønnboreverktøy og nærmere bestemt en innretning for å hente ut metallskrot slik som av kapp, avskjær og andre fremmede objekter som akkumuleres når plugger og andre nedihulls hindringer i et borehull perforeres eller bortfreses.

Olje- og gassindustrien benytter ulike typer av plugger som er installert i ringrommet og ofte dekkes av sement når brønnen kompletteres. Fjerning av disse pluggene medfører ofte et problem for industrien. Konvensjonelt borer en roterende krone sementen og plugger ut, mens noe av avskjæret fra pluggene bæres til overflaten av sirkulerende væsker.

Enkelte ganger må en produksjonspakning fjernes sammen med et metallrør som den omgir. I slike tilfeller benyttes freseverktøy med gravitasjonsmatede skrotsamlere for å hente ut deler av metallskrot fra borehullet. Etter uthenting av produksjonspakningen kan det være nødvendig å kjøre inn en konvensjonell fiskemagnet for å hente ut ytterligere skrap og avskjær fra nede i hullet.

En konvensjonell fiskemagnet er anbrakt innvendig i et hus som senkes ned i et borehull. Den er begrenset i evne til å hente ut avskjær ved at dens magnetisering er begrenset til den ytre, nedre overflate av magneten. Det faktum at det sirkulerende fluidet løfter avskjær vekk fra magnetens nedre overflate, gjør slik konvensjonell fiskemagnet ubrukelig i disse bestemte tilfeller.

Ofte benyttes en skrotsamler for å samle opp avskjær som ikke festet seg til konvensjonelle magneter. En skrotsamler har små åpninger for å fange disse partiklene. Følgelig blir mange stykker med stor størrelse og svært små stykker oppløst i det sirkulerende fluid, ikke fanget i skrotsamleren og forblir i borehullet, hvilket hindrer produksjonen av olje.

En ytterligere løsning for å hente skrot eller avfall fra et borehull er å senke en magnet til en posisjon nede i hullet i et forsøk på å trekke til seg metallavfall fra borehullet. Et slikt eksempel er vist i US patent nr 3 637 033 meddelt 25 januar 1972 til Mayall, med tittelen "boreapparat". I dette '033 patentet har verktøyet for å oppsamling av magnetisk avfallsmateriale et indre og ytre koaksialt rør fremstilt av ikke-magnetisk materiale. Et flertall magneter er plassert mellom de rørformede elementene, og magnetenes akser er parallelle med den felles lengdeakse for rørelementene. Magnetene er festet på rørelementet, og fordypninger er dannet mellom magnetene parallelt med lengdeaksen. Hver fordypning opptar rommet mellom nærliggende sider av to magneter.

Det ytre rørformede element i '033 patentet er fremstilt av rustfritt stål, og striper av ikke-magnetisk materiale er sveiset til det ytre rørformede element ved bunnen av hver fordypning. Magnetene er omgitt av det ytre rørformede element for derved å beskytte magnetene mot tvungen kontakt med skrot tiltrekkes av magnetene når det rørformede elementet roteres.

Selv om denne utformingen fungerer i enkelte tilfeller, er det observert at den ytre hylse til en viss grad forstyrrer magnetfluksen til magnetene og reduserer mengden magnetisk avfall som hentes ut med verktøyet.

Foreliggende oppfinnelse ser for seg å eliminere ulempene forbundet med tidligere kjent teknikk og frembringelsen av en borehullsinnretning for fjerning av metallskrot, slik som avskjær, flak og ankre fremmedpartikler, fra et borehull.

Det er derfor en hensikt med foreliggende oppfinnelse å frembringe en innretning for uthenting av metallavskjær og annet skrot fra et borehull.

Det er en ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse å frembringe en innretning for uthenting av metallskrot med øket "oppfangings"-kapasitet for verktøyet.

Det er ytterligere en hensikt med foreliggende oppfinnelse å frembringe en innretning for uthenting av metallskrot fra et borehull med beskyttelse av magnetene, samtidig som det dannes ytterligere områder hvor avskjær kan akkumuleres for å hentes opp til overflaten.

Disse og andre hensikter med oppfinnelsen oppnås med en innretning for uthenting ut metallskrot fra et brønnboring, hvilken innretning innbefatter et sylindrisk verktøylegeme med en gjennomgående sentralåpning og med et antall magnetanordninger montert på verktøylegemet. Magnetanordninger er innbyrdes avstandsplassert over verktøylegements lengde, idet hver magnetanordning har en ytterflate som danner et primært skrotoppsamlingsområde. En magnetbeskyttelse er utformet ved hver av magnetanordningene. Et antall sekundære skrotoppsamlingsområder avgrenses av verktøylegemet på steder mellom en magnetanordning og en til en hosliggende magnetanordning hørende magnetbeskyttelse.

Magnetelementene er beskyttet mot direkte møte med metallpartiklene av en magnetbeskyttelse dannet av et utad ragende avsnitt av verktøylegemet. For å trekke fordel av den gjenværende magnetkraft som dannes av magnetene, er et flertall sekundære avfallsoppsamlingsområder dannet på verktøylegemet mellom et magnetelement og en magnetbeskyttelse for et nærliggende magnetelement.

Det skal nå henvises til tegningene hvor like deler er merket med like henvisningstall. Fig. 1 er et sideriss av en innretning for å hente ut metallskrot i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et sideriss av det rørformede verktøylegemet med en ytre og indre gjengeforbindelse. Fig. 3 er et detaljriss som viser orienteringen av magnetbeskyttere i verktøy med fire magneter. Fig. 4 er en detalj som viser orienteringen av magnetbeskyttere når tre verktøy ifølge foreliggende oppfinnelse er forbundet ende mot ende og senket ned i brønnhullet. Fig. 5 er en detalj som viser en knast som benyttes for å sikre magneter til det rørformede legemet.

Fig. 6 er et tverrsnitt som viser en knast langs linjene 6-6 i fig. 5.

Fig. 7 er en detalj i tverrsnitt som viser en forsenkning i verktøyetlegemet for plasseringene av en magnet.

Fig. 8 er en detalj som viser spalteområdet for opptak av en magnet.

Fig. 9 er en detalj i tverrsnitt som viser plasseringen av en magnet og sikringen av denne med en knast i en forsenkning.

Fig. 10 er en detalj i sideriss av en magnetforing.

Fig. 11 er et tverrsnitt av magnetforing langs linjene 11-11 i fig. 10.

Fig. 12 er et tverrsnitt som viser et eksempel på verktøymed syv magneter.

Fig. 13 er et tverrsnitt som viser et eksempel på verktøy med åtte magneter.

Fig. 14 er et tverrsnitt som viser et eksempel på verktøy med to magneter ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 15 er en detalj som viser anvendelsen av festeringer i forhold til en magnet.

Det henvises nå til tegningene i nærmere detalj, hvor henvisningstallet 10 viser til verktøylegemet i innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Verktøylegemet 10 er et hovedsakelig sylindrisk rørformet legeme med en sentral gjennomgående åpning 12 som strekker seg fra den første ende 14 av verktøylegemet til den andre ende 16 av dette. En tapp 18 er dannet på den første ende 14 av legemet 10 og en muffe 20 er dannet i den andre ende 16 av verktøylegemet 10. Verktøylegemet 10 er forsynt med forsenkede avsnitt 22 (tre forsenkninger 22a, 22b, 22c er vist i fig. 1) i hvilke magnetelementer er festet.

Som det kan ses i nærmere detalj i fig. 7 og 8 er hvert forsenket avsnitt 22a, b og c formet av et utsnitt i verktøylegemet som strekker seg i lengderetningen langs den ytre overflate av verktøylegemet 10, parallelt med den sentrale akse 24 av verktøylegemet 10. Hvert utsnitt 22 har en indre overflate 26, avgrenset av den tverrgående skulder 28 og eh andre tverrgående skulder 30. Skuldrene 28 og 30 strekker seg loddrett på senteraksen 24. Et andre utsnittsnivå er avgrenset av motstående overflater 32 og 34, hvilke er kortere enn overflaten 26. Et par fordypninger 36 og 38 er dannet i overflatene henholdsvis 32 og 34. Fordypningene 36 og 38 er utformet for å motta festebolter eller skruer som blir beskrevet i nærmere detalj nedenfor.

En magnetforing 40 er plassert innvendig i hver forsenkning 22 i kontakt med overflaten 26, som vist i fig. 9. Et magnetelement 42 er plassert ovenfor foringen 40 og festeknaster 44 er plassert over magneten 42 innenfor forsenkningene 22. Festeskruer 46 er plassert gjennom knastene 44 for å holde knastene 44, magnetelementet 42 og foringen 40 på plass på verktøylegemet 10.

Hvert magnetelement 42, dersom det er skadet eller utslitt, kan enkelt løsgjøres eller erstattes ved først å fjerne skruen 46, deretter løsgjøre knastene 44 og til slutt løfte magnetelementet 42 fra forsenkningen 22. Hvert magnetelement er individuelt festet og kan erstattes når det er nødvendig, uten å påvirke andre magnetelementer eller å kreve demontering av hele verktøyet.

Som vist i nærmere detalj i fig. 5 og 6 er hver knast 44 forsynt med en gjennomgående åpning 50 tilpasset for å motta festeskruer. Den øvre overflate 52 av knastene 54 er forholdsvis glatt og rett og strekker seg i et hovedsakelig samme plan som den ytre overflate 54 av verktøylegemet 10. Den nedre overflate 56 av knasten 54 er også rett for kontakt med de utskårne overflater 32 eller 34 av forsenkningen 22. To overflater av hver knast 44 er skåret med en vinkel. Overflaten 58 av hver knast 44 er skåret med en omkring 45-graders vinkel for å møte profilet av en magnet 44 og sikre god kontakt av overflaten av magnetene. Den andre nedad skrånende overflate 60 av knasten 44 tilsvarer den utskårne overflate av verktøylegemet 10 (se fig. 9).

I fig. 1 er posisjonen av magnetelementene 42 vist i nærmere detalj. Som det er vist i tegningen er magnetelementene plassert innenfor deres tilsvarende forsenkninger, med magnetelementet 42a plassert i forsenkningen 22a, magnetelementet 42b plassert i forsenkningen 22b og magnetelementet 42c plassert innenfor forsenkningen 22c. Magnetelementene 42a, 42b og 42c er plassert i et forhold til lengderetningen langs verktøylegemet 10, parallelt med den sentrale akse 24 av verktøylegemet 10 og i et parallelt forhold med hverandre. Som et resultat, er en trinnvis orientering av magnetelementene 42a, 42b og 42c dannet på hvert verktøylegeme 10, det vil si magnetene 42 er ikke vertikalt stilt likt på et bestemt verktøylegeme.

Antallet magnetelementer 42 i hvert bestemte verktøy er forskjellig og kan være to eller flere i antall. Hvert magnetelement 42 er forsynt med et beskyttende element, eller magnetbeskyttelse 62. Utførelsesformen i fig. 3 viser fire magnetbeskyttere 62. Når to eller flere verktøylegemer 10 er forbundet ende mot ende med hverandre gjennom den ytre og indre forbindelse 18 og 19, ser enderisset av verktøyet som er senket ned i hullet, som for eksempel vist i fig. 4, ut som eikene på et hjul.

Fig. 10 illustrerer et sideriss av en L-formet magnetforing 40. Fig. 11 illustrerer et tverrsnitt av magnetforingen langs linjene 11-11 i fig. 10. Hver magnetforing er utformet for å tilsvare profilet i magneten, forsenkningen 22 og knasten 44.

Magnetforingen 40 kan være fremstilt av messing eller et annet liknende ikke korrosivt materiale.

I fig. 12-14 er ulike utførelsesformer av multi-magnetverktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse illustrert. Fig. 12 illustrerer et magnetverktøy med syv magneter i følge foreliggende oppfinnelse, selv om kun en magnet 42 er vist for tydelighets skyld. Fig. 13 illustrerer et eksempel på et verktøy med åtte magneter. Selv om kun et magnetelement er vist plassert i en forsenkning 22, skal det bemerkes av hver forsenkning 22 bærer en magnet.

Hvert magnetelement 42 er forsynt med en utadragende magnetbeskytter 62. Hver magnetbeskytter 62 har en første overflate 64 som kontakter foringen 40, en andre skråstilt overflate 66 og det ytterste punktet 68 som strekker seg lenger enn magnetelementet 42, slik det kan ses i fig. 12-14. Magnetbeskyttelsen skjermer magnetene fra et kraftig sammenstøt med metallobjektene som tiltrekkes av magnetene når verktøyet roteres i brønnhullet.

Innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse har et primært

skrotoppsamlingsområde avgrenset av den ytre overflate av magnetelementet 42 og et andre skrotoppsamlingsområde avgrenset av overflaten 70, hvilket er plassert umiddelbart bak den skråstilte overflate 68 av beskyttelsen 62. Under forsøk ble det observert at den sterkeste magnetiske kraft dannes umiddelbart i nærheten av magnetelementene 42, og mindre sterk magnetkraft foreligger i områdene i nærheten av magnetelementene 42. Det ble også observert at denne sekundære kraft er i stand til å oppsamle en betydelig mengde metallskrot og avskjær, nesten lik hovedkraften til magnetelementene 42.

Foreliggende oppfinnelse gjør fordel av denne sekundære kraft og frembringer et verktøy med stort overflateareal utformet som et sekundært oppsamlingsområde 70 umiddelbart i nærheten av hver magnetbeskytter 62. Dette store oppsamlingsarealet forbedrer dramatisk evnen til en innretning ifølge oppfinnelsen til å hente tilbake objekter fra et brønnhull.

Overflaten 70 utgjør omtrent 50 % av overflatearealet dannet av de utsatte magnetoverflater. Når verktøylegemet 10 med magnetene 42 roterer i brønnhullet, tiltrekkes metallavfall av magnetene 42, og samler seg på de utsatte overflatene av magnetmerkene og også på overflatene 70. Metallavfallet som ikke umiddelbart samler seg på magnetelementene 42, har en tendens til å skyves mot området 70, hvor det fester seg til verktøylegemet 10 og kan gjenvinnes sammen med verktøylegemet til overflaten.

Hvert sekundære oppsamlingsareal 70 er fortrinnsvis skråstilt i forhold til overflaten 26 av forsenkningen 22. Graden av skråstilling av overflaten 70 er forskjellig avhengig av antallet magneter som benyttes. For eksempel, i et verktøy med syv magneter (fig. 12) strekker overflaten 70 seg omkring 35 .grader i forhold til overflaten 26 av forsenkningen 22.1 et verktøy med åtte magneter (fig. 13), er overflaten 70 skråstilt med omkring 30 grader i forhold til overflaten 26, og i et verktøy med to magneter (fig. 14) strekker overflaten 70 seg med omkring 52 grader i forhold til overflaten 26. Selvsagt er disse verdiene bare eksempler og kan modifiseres av verktøykonstruktøren avhengig av diameteren av verktøyet, styrken til magneten som benyttes, og andre utformingskriterier.

I fig. 14 er et verktøy i følge foreliggende oppfinnelse med to magneter illustrert. Denne utførelsesforrnen av en innretning ifølge foreliggende oppfinnelse kan benyttes ved et verktøylegeme med en mindre diameter, for eksempel, ca. 7cm utvendig diameter. Som vist i fig. 14 er det to forsenkninger 22 dannet i verktøylegemet. Forsenkningene er speilbilder av hverandre og danner en L-formet utforming i tverrsnitt. Forsenkningene 22 er avgrenset av den indre overflate 26 som danner langsiden av den stiliserte bokstaven "L" en kortere side 82 og en motstående side 83.

Selv om kun en magnet er vist på plass i fig. 14, skal det bemerkes at hver forsenkning 22 holder en foring 40 og en magnet 42. Det er forutsett at utførelsesforrnen i fig. 13 kan benyttes med verktøy av større diameter, for eksempel 20 cm i diameter, mens utførelsesforrnen i fig. 14 kan benyttes med verktøy av mindre størrelse.

Et magnetelement 42 (kun ett er vist) er anbrakt i hver av forsenkningene 22, og den del av verktøylegemet 84 som er i nærheten av siden 83 tjener som en magnetbeskytter. En magnetforing 40 er anbrakt i forsenkningen 22 i kontakt med overflatene som avgrenser forsenkningen 22. Det sekundære oppsamlingsarealet, eller overflaten 88, er formet bak magnetelementet 42. Den sekundære oppsamlingsoverflaten 88 er skråstilt med omkring 52 graders vinkel i forhold til overflaten 26. Selvsagt kan vinkel graden være forskjellig, avhengig av fremstillerens valg.

Fig. 15 illustrerer en ytterligere utførelsesform av verktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse, hvor det benyttes ringer for å feste magnetelementet 42 på verktøylegemet 10. Ringene 80, i stedet for knaster og skruer er plassert over de motstående ender av magnetelementet 42, i nærheten av dets øvre og nedre ender, og over verktøylegemet 10. Ringene 90 forhindrer magnetelementene 42 fra å løsgjøres fra forsenkningene 22 når verktøyet roteres.

Innretningen ifølge i foreliggende oppfinnelse er utformet for å maksimere det tidligere ubenyttede området i det magnetiske gjenvinningsverktøyet ved å danne store sekundære oppsamlingsoverflater plassert bak magnetelementene. Ved å forbinde to eller flere verktøy 10 med magnetene festet på disse, kan innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse maksimere mengden av metallskrot uthentet fra borehullet ved å danne et 360 graders magnetisk felt. Antallet magneter i en slik utformet applikasjon kan reduseres mens det beholder den magnetiske styrken som er nødvendig for å hente en betydelig mengde metallskrot plassert i brønnhullet. Fluksfeltet økes uten å øke antallet magneter.

En bestemt balanse er nødvendig å observere når man danner forsenkninger i verktøylegemet, verktøy med mindre diameter kan miste sin strukturelle integritet dersom for mange forsenkninger er skåret ut i verktøylegemet. Forsenkningene danner svake punkter i verktøylegemet, særlig når verktøyet senkes ned i hullet, roteres og metallobj ekter tillates å feste seg på dette. Foreliggende oppfinnelse tar i betraktning diameteren av verktøylegemet, utformingen av og antallet forsenkninger som er mulig ut i fra bestemte størrelser av verktøylegemet og mengden overflateareal hvor metallavfall kan samles.

I utførelsesforrnen ifølge foreliggende oppfinnelse kan antallet magneter som benyttes være to eller flere, avhengig av verktøylegemets diameter og den forventede mengde avfall som skal hentes ut av brønnhullet. Ved å plassere verktøylegemene i et koaksialt forhold med hverandre, ende mot ende, kan en 360 graders magnetisk form oppnås for å maksimere den magnetiske kraften i uthentingsverktøyet.

Claims (9)

1. Innretning for uthenting ut metallskrot fra et brønnboring, innbefattende et sylinderisk verktøylegeme (10) med en gjennomgående sentralåpning (12) og med et antall magnetanordninger (42) montert på verktøylegemet (10), karakterisert ved at magnetanordningene (42) er innbyrdes avstandsplassert over verktøylegements (10) lengde, idet hver magnetanordning (42) har en ytterflate som danner et primært skrotoppsamlingsområde, at en magnetbeskyttelse (62, 84) er utformet ved hver av magnetanordningene (42), og ved at det forefinnes et antall sekundære skrotoppsamlingsområder (70, 88), som hvert avgrenses av verktøylegemet (10) på steder mellom en magnetanordning (41). og en til. en hosliggende magnetanordning (42) hørende magnetbeskyttelse (62, 84).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at hver av magnetanordningene innbefatter et magnetelement som er løsbart festet på verktøylegemet i en forsenkning (22) utformet i verktøylegemet.

3. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at magnetanordningene innbefatter innbyrdes avstandsplasserte og ikke- koaksialt anordnede magnetelementer (42a, 42b, 42c) som er montert langs verktøylegement.

4. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at hver av magnetanordningene innbefatter en magnetforing (40), idet hver magnetforing er sikret i en forsenkning (22) utformet i verktøylegement, og hvert magnetelementene er innpasset i magnetforing.

5. Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved at hver at av magnetbeskyttelse (62) er utformet med en skrå ytteroverflate (66) for avleding av mefallpartikler og for å hindre skader på et umiddelbart hosliggende magnetelement.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at en side (66) av magnetbeskyttelsen har en lengde som er større enn en korresponderende side av det umiddelbart hosliggende magnetelement for derved å beskytte magnetelementet mot en slagkraft fra et metallobjekt som tiltrekkes av magnetelementet.

7. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert av de nevnte sekundære oppsamlingsområder har i det minste halvparten så stort overflateareal som det primære oppsamlingsområdet. .

8. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at verktøylegemet er forsynt med et antall forsenkninger (22a, 22b, 22c) for opptak av magnetelementer (42a, 42b, 42c).

9. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at den videre innbefatter holderinger (90) som er montert mellom i lengderetningen avstandsplasserte magnetanordninger, for løsbar fastgjøring av magnetanordningene på verktøylegemet.