NO322751B1 - Anordning og fremgangsmate for a generere vibrasjoner i en bronnrorstreng - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning for å

vibrere en nedihullskomponent.

For å skape en brønn for produksjon av hydrokarboner gjennomføres en rekke operasjoner, inklusive borings- og kompletteringsoperasjoner. Under boring av en brønn føres en borkrone i enden av et borerør. Under kompletter-ing av en brønn kan det gjennomføres en rekke forskjellige operasjoner der verktøy føres ned på en rørstreng (for eksempel kveilrør eller skjøterør). I denne søknaden brukes betegnelsen "rørstreng" om en stiv fø ringsmekanisme eller -konstruksjon, så som kveilrør eller borerør, som kan anvendes for å føre verktøy eller fluider inn i en brønn.

I den senere tid har det vært boret mange avviks- eller lange brønner for å bedre utvinningen av hydrokarboner. Lange brønner har vist seg å gjøre det mulig å øke utvinningsmengden av hydrokarboner samtidig som operasjons-kostnadene reduseres. Generelt vil den økonomiske gevinsten øke med hvor dypt en lang brønn kan bores eller renoveres. Til tross for mange tekniske nyvinninger innenfor teknologien med lange brønner, gjenstår det fortsatt en rekke utfordringer i forbindelse med boring eller renovering av lange brønner.

For en gitt lang brønn eller awiksbrønn er rekkevidden til et verktøy som føres på en rørstreng begrenset av rørstrengens tilbøyelighet til å kiles fast. Når en rørstreng innføres i en brønn må den overvinne friksjonskreftene mellom rørstrengen og brønnveggen. Jo lengre rørstrengen som innføres i brønnen er, desto større er friksjonskraften mellom rørstrengen og brønnveggen. Når friksjonskraften blir stor nok vil den forårsake knekking av rørstrengen, først til en sinusiodal bøyeform og deretter til en spiralløpende bøyeform. Etter opptreden av helisk knekking vil fortsatt innføring av rørstrengen i brønnen til slutt ende i en situasjon der ytterligere innoverrettet press mot rørstrengen ikke vil resultere i at rørstrengen beveges videre innover. En slik situasjon betegnes rørstrengarrest. Det dypet hvor denne rørstrengarresten opptrer definerer det maksimale dypet til hvilket det er mulig å innføre et verktøy eller fluid i en brønn.

Forskjellige faktorer påvirker (direkte eller indirekte) det maksimale dypet til hvilket en rørstreng kan innføres i en brønn. Én faktor er friksjonskoeffisienten mellom rørstrengen og brønnen. En annen faktor er normalkraften som over-føres i kontakten mellom rørstrengen og brønnen, som avhenger av rør- strengens vekt og stivhet. Generelt medfører en lavere friksjonskoeffisient eller en lavere vekt at rørstrengen kan føres dypere inn i brønnen. En høy bøye-stivhet tenderer også til å forsinke knekkingen, hvilket øker rørstrengens rekkevidde i brønnen.

Forskjellige løsninger har vært forsøkt eller gjennomført for å øke rekkevidden til en rørstreng i en brønn. Én er å redusere kontaktkraften mellom rørstrengen og brønnen, for eksempel ved anvendelse av forskjellige fluider inne i og på utsiden av rørstrengen for å redusere rørstrengens oppdriftsvekt eller ved å lage rørstrengen av et lettere materiale. En annen teknikk er å forsinke eller forhindre initieringen av den heliske knekkingen, noe som kan oppnås ved å anvende en rørstreng med større diameter. Dette øker imidlertid rørstrengens vekt og reduserer fleksibiliteten under operasjonen. Nok en annen teknikk er å anvende en traktor for å trekke rørstrengen inn i brønnen ved å anvende en trekkekraft i den nedre enden av rørstrengen. Andre teknikker be-nytter vibrasjon for å redusere friksjonen.

Fra US 4,807,709 fremgår det hydraulisk styrt slagrør for borestreng, hvor oscillerende støteelementer i et hus vibrerer huset ved å gi frem og bakoverrettet kraft mot huset.

Til tross for de forskjellige løsningene som har vært foreslått eller reali-sert er det imidlertid fortsatt et behov for en forbedret fremgangsmåte og anordning for å øke rekkevidden til en streng i en brønn.

I generelle trekk, ifølge én utførelsesform omfatter oppfinnelsen en anordning for å generere vibrasjoner i en brønnrørstreng med formål å redusere friksjonen mellom rørstreng og brønnvegg. Anordningen omfatter et hus med en lengdeakse og en mekanisme som innbefatter ett eller flere støtelementer konstruert for bevegelse langs lengdeaksen på en oscillerende måte for å gi en frem- og bakoverrettet kraft mot huset for å vibrere huset. Mekanismen omfatter en trykkaktivert mekanisme omfattende et første støtelement, et andre støt-element og et trykkammer under et forhøyet trykk som driver det første og det andre støtelementet i huset.

I generelle trekk, ifølge én utførelsesform, omfatter en anordning for anvendelse i en brønn et hus med en lengdeakse og en mekanisme som innbefatter ett eller flere støtelementer konstruert for å beveges langs lengdeaksen på en oscillerende måte for å skape en frem- og bakoverrettet kraft mot huset som vibrerer huset.

I generelle trekk, ifølge en annen utførelsesform, omfatter en anordning for anvendelse i en brønn et hus og minst ett støtelement roterbart montert i huset. Det minst ene støtelementet kan roteres på en slik måte at det oscillerer frem og tilbake og skaper en vibrasjonskraft mot huset.

Andre eller alternative egenskaper vil fremgå av den etterfølgende beskrivelsen, av figurene og av patentkravene. Figur 1 illustrerer en utførelsesform av et verktøy festet til en førings-eller bærerkonstruksjon i en brønn, der førings- eller bærekonstruksjonen inkluderer én eller flere vibrasjonsanordninger. Figurene 2A-2C illustrerer effekten av vibrasjon i lengderetningen forårsaket av vibrasjonsanordningen ifølge én utførelsesform. Figur 3 illustrerer i generelle trekk en vibrasjonsanordning for å generere en bidireksjonal vibrasjon i lengderetningen. Figurene 4A-4B er et seksjonssnitt i lengderetningen av en vibrasjonsanordning for å generere en bidireksjonal vibrasjon i lengderetningen ifølge én utførelsesform. Figurene 5A-5C er et seksjonssnitt i lengderetningen av en vibrasjonsanordning for å skape en bidireksjonal vibrasjon ifølge en annen utførelsesform. Figur 6 illustrerer en ventilmekanisme som anvendes i vibrasjonsanordningen i figurene 5A-5C. Figurene 7-10 illustrerer en anordning for å generere en rotasjons- eller torsjonsvibrasjon i rørstrengen i figur 1, ifølge en annen utførelsesform.

I den følgende beskrivelsen beskrives en rekke detaljer for å gi en for-ståelse av foreliggende oppfinnelse. Fagfolk på området vil imidlertid forstå at foreliggende oppfinnelse kan praktiseres uten disse detaljene og at en rekke varianter og modifikasjoner av de beskrevne utførelsesformene kan være mulige. Selv om beskrevne utførelsesf ormer henviser til vibrasjonsfremgangs-måter og -anordninger for å hjelpe boringen av eller annet arbeid i lange brønner eller awiksbrønner, kan den samme eller en modifisert vibrasjons- fremgangsmåte og -anordning benyttes i forbindelse med andre anvendelser, som for eksempel frigjøring av et fastsittende rør, installasjon av et forleng-ningsrør, utplassering av sandkontrollfiltre, aktivering av nedihullsmekanismer (for eksempel ventiler, nippler, etc.) og andre anvendelser.

Betegnelser som "opp" og "ned"; "oppover" og "nedover"; "oppstrøms" og "nedstrøms"; og andre liknende betegnelser som angir relative posisjoner ovenfor eller nedenfor et gitt punkt eller element, anvendes i denne beskrivelsen for å tydeliggjøre enkelte utførelsesformer av oppfinnelsen. Når de anvendes om utstyr og fremgangsmåter for anvendelse i brønner som er skrå eller horisontale, kan imidlertid slike betegnelser henvise til en "venstre mot høyre" eller "høyre mot venstre" -relasjon eller en annen relasjon etter hva som passer.

Med henvisning til figur 1 inkluderer en streng et verktøy 18 som føres på en rørledning eller et rør 14 (i det følgende betegnet en "rørstreng", en "rør-kanal" eller en "rørformig konstruksjon") inn i en brønn 10.1 en annen ut-førelsesform trenger ikke konstruksjonen som fører verktøyet 18 inn i brønnen å være rørformig, men kan ha en hvilken som helst annen utforming som er egnet for anvendelse i brønnen som en rigid føringskonstruksjon. I denne søknaden betraktes en føringskonstruksjon som "rigid" dersom det kan anvendes en kompresjonskraft i den ene enden av føringskonstruksjonen for å bevege den innover i brønnen. En rigid føringskonstruksjon står i kontrast til ikke-rigide føringskonstruksjoner som for eksempel kabler og kasteliner.

Brønnen 10 er forlagt med et foringsrør 12 og har en i det vesentlige vertikal seksjon og en skråttløpende eller horisontal seksjon 2Q. I andre ut-førelsesformer kan brønnen 10 være en i det vesentlige vertikal brønn, en skråttløpende brønn eller en horisontal brønn.

Ifølge enkelte utførelsesformer av oppfinnelsen monteres én eller flere vibrasjonsanordninger 16 på strengen. I eksempelet i figur 1 er det vist to vibrasjonsanordninger 16A og 16B. I andre eksempler kan det anvendes én enkelt vibrasjonsanordning eller flere enn to vibrasjonsanordninger.

I én utførelsesform inkluderer vibrasjonsanordningen én eller flere støt-elementer som kan oscillere frem og tilbake langs strengens lengdeakse for å anvende en frem- og bakoverrettet kraft mot strengen. De frem- og bakoverrettede kreftene som overføres av det ene eller de flere støtelementene i vibrasjonsanordninger! skaper en vibrasjon langs andre andeler av strengen. Alternativt, i stedet for bidireksjonale, gjentatte slag, kan slagene være rettet kun i én retning. I en annen utførelsesform, i stedet for at støtelementene oscillerer i lengderetningen i vibrasjonsanordningen 16, kan det ene eller de flere støtelementene være montert for rotasjon i et hus av vibrasjonsanordningen for på en roterende måte å oscillere frem og tilbake og anvende en rotasjons-eller torsjons-vibrasjonskraft mot rørstrengen.

I den første utførelsesf ormen skapes det således en lengderettet vibrasjon (som følge av bidireksjonale eller unidireksjonale slag) i rørstrengen, mens det i den andre utførelsesformen skapes rotasjons- eller torsjons-vibrasjoner (som følge av bidireksjonale eller unidireksjonale torsjonsslag) i rørstrengen. Lengderettede vibrasjoner og torsjonsvibrasjoner reduserer friksjonskraften mellom rørstrengen og brønnveggen. I nok en annen utførelsesform kan det anvendes både lengderetnings- og torsjons-vibrasjonsanordninger i forbindelse med én enkelt rørstreng.

Ifølge enkelte utførelsesformer av oppfinnelsen kan den bidireksjonale eller unidireksjonale slagoscillasjonen oppnås uten at en er nødt til å strekke eller komprimere rørstrengen. Med andre ord er det ikke nødvendig å anvende en oppoverrettet kraft på rørstrengen eller en kompresjonskraft på rørstrengen for operasjon av vibrasjonsanordningen 16.1 én utførelsesform tilveiebringes energien som er nødvendig for å aktivere den aksielle frem-og-tilbake rettede oscillasjonen av fluidtrykket. I andre utførelsesformer kan det anvendes andre former for energi, som for eksempel elektrisk energi. Mekanismen for å aktivere vibrasjonsanordningen 16 opererer ifølge enkelte utførelsesformer uavhengig av eventuelle strekk- eller kompresjonskrefter som anvendes på rørstrengen.

I generelle trekk aktiverer mekanismen for å operere vibrasjonsanordningen minst ett støtelement for gjentagelsesvis å skape en lengderettet eller torsjonsrettet ristekraft (med en tilnærmet fast frekvens) mot et hus av vibrasjonsanordningen. Ristekraften kan være bidireksjonal eller unidireksjonal.

Selv om det ikke er nødvendig med strekk eller kompresjon i rørstrengen for å operere vibrasjonsanordningen i enkelte utførelsesformer, kan andre utførelsesformer anvende strekk- eller kompresjonskrefter for å muliggjøre aktivering av vibrasjonsanordningen, spesielt for å generere unidireksjonale,

oscillerende slagkrefter.

Når det genereres en lengderettet vibrasjon i en rørstreng kan vibrasjonshastigheten superponeres på den translatoriske hastigheten (hastigheten med hvilken rørstrengen innføres i brønnen). Så lenge vibrasjonshastigheten er større enn rørstrengens innføringshastighet, i et hvilket som helst øyeblikk, vil noen andeler av rørstrengen ha en hastighet i den ene retningen mens andre andeler av rørstrengen vil ha en hastighet i den motsatte retningen. Som en følge av dette vil friksjonskraften på rørstrengen være rettet i den ene retningen for noen andeler av rørstrengen og i den motsatte retningen for andre andeler av strengen. Følgelig vil den netto friksjonskraften mellom rørstrengen og brønnveggen reduseres, slik at rørstrengen kan føres lengre inn i brønnen. I tillegg til fordelene ved vibrasjonen med tanke på friksjonskreftene, bidrar bevegelsen som skapes av vibrasjonsanordningen også til å øke rørstrengens rekkevidde i brønnen.

Vibrasjonsfrekvensen kan velges på grunnlag av rørstrengens egenskaper og brønnen 10. For eksempel kan lengden til den skråttløpende eller horisontale seksjonen 20 av brønnen og den korresponderende rørstrengen diktere vibrasjonsfrekvensen og den maksimale amplituden til slagkreftene som skapes av vibrasjonsanordningene 16.1 Generelt er det slik at jo lengre den skråttløpende eller horisontale seksjonen 20 er, desto større vibrasjonskrefter må til for å øke rørstrengens rekkevidde. Vibrasjonsfrekvensen og -amplituden kan styres for å tilveiebringe nyttige forlenget rekkevidde-egenskaper samtidig som en unngår for store vibrasjoner som vil kunne føre til skader på instrumenter og/eller andre verktøy som er festet til rørstrengen. Oscillasjons-frekvensen til støtelementet eller støtelementene i vibrasjonsanordningen kan velges slik at den sammenfaller med resonansfrekvensen og/eller maksimerer rørstrengens transmissibilitet eller slik at den maksimerer transmissibiliteten til vibrasjonene langs rørstrengen.

Det kan tilveiebringes støtdempere 20A, 20B (figur 1) for å beskytte instrumenter eller andre verktøy i rørstrengen som ellers vil kunne skades av vibrasjonen som forårsakes av vibrasjonsanordningene 16.

Effekten av den lengderettede vibrasjonen i en rørstreng illustreres i figurene 2A-2C. Figur 2A illustrerer en konstruksjon 100 som føres inn i brønnen med en hastighet V. Konstruksjonen 100 kan representeres som et antall (5 i det illustrerte eksempelet) masser 102A, 102B, 102C, 102D og 102E som er forbundet via respektive fjærer 104A, 104B, 104C og 104D. Ved fravær av vibrasjoner er hastigheten til hver av massene tilnærmet den samme (med hastigheten representert som V). Friksjonskraften på hver masse 102 er også tilnærmet den samme (med friksjonskraften representert som f). Som en følge av dette er den netto friksjonskraften på konstruksjonen 100 i eksempelet i figur 2 +5f, virkende i motsatt retning av hastigheten V.

Ved anvendelse av vibrasjoner i lengderetningen vil hastigheten ved forskjellige masser 102A-102E være forskjellig. Figur 2B illustrerer hastighets-mønsteret for hver masse ved en gitt tid. Hastigheten til massen 102A er-5V, hastigheten til massen 102B er-3V, hastigheten til massen 102C er 0V, hastigheten til massen 102D er +3V og hastigheten til massen 102E er +5V. Vibrasjonen i lengderetningen anvendes samtidig med at rørstrengen innføres med en hastighet V, som vist i figur 2A. Det resulterende hastighetsmønsteret i rørstrengen er summen av den translatoriske hastigheten V (figur 2A) og den instantane vibrasjonshastigheten (figur 2B), som skal diskuteres nedenfor.

Som fremgår av figur 2C, ved å superponere hastighetsmønstrene i figurene 2A og 2B, er nettohastigheten til massen 102A -4V, nettohastigheten til massen 102B -2V, nettohastigheten til massen 102C +1V, nettohastigheten til massen 102D +4V og nettohastigheten til massen 102E +6V. Ved de massene der hastigheten peker i negativ retning er også friksjonshastighetene negative (fra venstre mot høyre i diagrammet). Ved 102A og 102B er således friksjonskraften -f. Ved de massene der hastigheten peker i positiv retning er de resulterende friksjonshastighetene positive (fra høyre mot venstre i diagrammet). Friksjonskraften på hver masse er vist i figur 2C. Som en følge av dette er den netto friksjonskraften i denne konfigurasjonen omtrent +1f, sammenliknet med +5f uten anvendelse av lengderettet vibrasjon (figur 2A).

Som en ser av figurene 2A-2C, for at den lengdrettede vibrasjonen skal redusere friksjonskraften, bør den maksimale vibrasjonshastigheten være høyere enn den translatoriske hastigheten til rørstrengen under innføring i brønnen. Jo større den maksimale vibrasjonshastigheten er i forhold til den translatoriske hastigheten, desto større er reduksjonen av friksjonen.

Figur 3 illustrerer en vibrasjonsanordning 16 ifølge én utførelsesform for å skape vibrasjoner i lengderetningen. Vibrasjonsanordningen 16 inkluderer i generelle trekk et hus 200 som definerer et kammer 202. Et prosjektil 204 (et støtelement) er tilveiebragt i kammeret 202.1 stedet for ett enkelt prosjektil kan det tilveiebringes flere prosjektiler i kammeret 202 i andre utførelsesformer. To trykkstyringsporter 206 og 208 ér tilveiebragt i huset 200. Den første styringsporten 206 kommuniserer eller frigjør fluid (gass, væske eller en kombinasjon derav) -trykket til eller fra kammeret 202 på den første siden 210 av prosjektilet 204, mens den andre styringsporten 208 kommuniserer eller frigjør fluidtrykket til eller fra den andre siden 212 av prosjektilet 204.

Prosjektilet 204 drives av trykkforskjellen i fluidet mellom de to sidene av prosjektilet 204. Den ene siden av prosjektilet 204 kan således være i kommunikasjon med det hydrostatiske trykket i brønnfluidet, mens den andre siden av prosjektilet 204 er i kommunikasjon med et fornøyet trykk. Trykkforskjellen akselererer prosjektilet 204 til en hastighet før det slår mot veggen (som er ett eksempel på et mål) av kammeret 202. Lengden til kammeret 202 er anpasset slik at prosjektilet 204 oppnår en hastighet som er større enn en forbestemt verdi før det slår mot målet i huset 200. Under sammenstøtet genereres det en sjokkbølge i huset 200 som overføres til rørstrengen. Ved å reversere trykkforskjellen over prosjektilet 204 kan dette akselereres i den andre retningen etter sammenstøtet. Ved gjentagelsesvis å reversere trykkforskjellen over prosjektilet 204 oscilleres prosjektilet 204 frem og tilbake i kammeret 202 og anvender en oscillerende kraft mot huset 200. Når sjokkbølgen gjentagelsesvis genereres av slagene og overføres til rørstrengen vil rørstrengen vibrere, slik at friksjonen mellom rørstrengen og den innvendige veggen i brønnen reduseres.

Effektiviteten til et vibrasjonsverktøy relateres i alminnelighet direkte til

den maksimale energien vibratoren kan generere. Utgangsenergien (E) fra en vibrator er proporsjonal med massen (M) og kvadratet av vibratorhastigheten (V) ( E oc M\ f). I motsetning til enkelte andre vibratorer (heretter betegnet "massebaserte vibratorer"), som anvender en tung masse (M) for å generere vibrasjonsenergien, anvender enkelte utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse en mer effektiv måte for å generere vibrasjonsenergi ved hjelp av høy slaghastighet (heretter betegnet "hastighetsbaserte vibratorer")- For masse-

baserte vibratorer kan massen være relativt stor (fra flere hundre kilo til flere tusen kilo) for å generere tilstrekkelig vibrasjonsenergi for oljefeltsanvendelser. Dette kan skape håndteringsproblemer for operatørene i det å føre tung masse inn i brønnene, og massebaserte vibrator kan skape problemer (for eksempel ved at de setter seg fast nedihulls). Den hastighetsbaserte vibratoren, på den annen side, anvender en mye lettere masse (fra et titalls kilo til et hundretalls kilo). For å skape en sammenliknbar vibrasjonsenergi trenger den hastighetsbaserte vibratoren kun en brøkdel av den massen som er nødvendig for den massebaserte vibratoren. I stedet for å avhenge av en tung masse for å oppnå en ønsket utgangsenergi, skaper den hastighetsbaserte vibratoren en høy hastighet i en lettere masse for å generere den ønskede utgangsenergien. Anvendt her betyr betegnelsen "høy hastighet" en momentanhastighet som er større enn eller lik omtrent 2 meter pr. sekund (m/s) før sammenstøtet. Et intervall som kan anvendes for støtelementet er mellom omtrent 2 m/s og 50 m/s. Videre kan en frekvens på mer enn omtrent 2 slag pr. sekund være tilstrekkelig til å generere den ønskede utgangsenergien. Et intervall som kan anvendes er mellom omtrent 2 slag pr. sekund og 60 slag pr. sekund. Den betydelige reduksjonen av massen for hastighetsbaserte vibratorer gir en bedret operasjonseffektivitet og -sikkerhet, ettersom de er enklere å håndtere og har mindre sannsynlighet for å settes fast. Selv om anvendelse av en tung masse ikke er ønskelig i enkelte tilfeller, kan andre utførelsesformer anvende den hastighetsbaserte vibratoren i kombinasjon med en massebasert vibrator.

I utførelsesf ormen i figur 3, og også i utførelsesf ormene som beskrives nedenfor, genererer de gjentatte slagene fra et prosjektil mot mål i vibrasjonsanordningen betydelige mengder varmeenergi. Dette vil kunne heve temperaturen til et nivå (spesielt i dype borehull der temperaturen kan være relativt høy) som kan påvirke vibrasjonsanordningens ytelse på en negativ måte. Én fremgangsmåte for å redusere de mulige negative effektene av høye temperaturer er å lage visse komponenter av vibrasjonsanordningen av et materiale med lav temperaturekspansjonskoeffisient, spesielt komponenter inne i vibrasjonsanordningen. Et ytterligere tema i forbindelse med den økte temperaturen er opp-bygging av fluidtrykket inne i vibrasjonsanordningen, som kan føre til at fluidet blir mer viskøst. Det kan tilveiebringes trykkompensatoranordninger i vibra-

sjonsanordningen for å lufte ut eventuelle høye trykk.

Støtkreftene fra vibrasjonsanordningen kan gjøres uavhengig av en tilfestet tung masse og/eller vekten av rørstrengen. I utførelsesf ormen i figur 3 skapes støtkreftene av prosjektilet 204 i respons på forskjeller i fluidtrykket, og er således uavhengig av rørstrengens vekt. Ved å anpasse støtelementets slaglengde eller forskjellene i fluidtrykket kan en justere den nødvendige vekten for støtelementet (med andre ord vil den vekten som er nødvendig for å generere en gitt støtkraft reduseres når slaglengden eller trykkforskjellene økes). Videre er det ifølge enkelte utførelsesformer ikke nødvendig med en ekstern forankring for å tilveiebringe den ønskede vibrasjonen.

I enkelte utførelsesformer er støtelementet, så som prosjektilet 204, laget av et siagbestandig og korrosjonsbestandig materiale. Eksempler inkluderer wolframkarbid, Monell K500, Inkonell 718 og liknende. I tillegg er, i enkelte utførelsesformer, støtelementet og et hus eller en beholder der støtelementet er anbragt laget av materialer med tilsvarende termiske ekspansjonskoeffisienter.

Én utførelsesform av anordningen 16 vist i figur 3 er illustrert mer detaljert i figurene 4A og 4B. I utførelsesf ormen i figurene 4A og 4B inkluderer vibrasjonsanordningen 16 et hus 300 som definerer et kammer inne i hvilket det er tilveiebragt et øvre annulært stempel 304 og et nedre annulært stempel 312. Som beskrives nedenfor anvendes det øvre og det nedre stempelet som prosjektiler for å skape en vibrasjon i lengderetningen i huset 300.

Den utvendige overflaten 311 av det øvre stempelet 304 er i forseglende kontakt med en utspringende andel 318 av huset 300 via en O-ringstetning 316. Den innvendige andelen 309 av det øvre stempelet 304 er i forseglende kontakt med en muffe 308 via én eller flere O-ringstetninger 320. Den øvre andelen av stempelet 304 befinner seg inne i et kammer 305, som kan være i kommunikasjon med brønnfluider under hydrostatisk trykk.

Muffen 308 kan beveges langs lengdeaksen til anordningen 16 (angitt med pilen X). Selv om det ikke fremgår av figurene 4A og 4B er muffen 308 operativt koplet til en aktuator som er konstruert for å bevege muffen 308 frem og tilbake langs lengdeaksen X. Aktuatoren kan være en mekanisk, elektrisk eller hydraulisk aktuator.

Den nedre andelen av det øvre stempelet 304 er utformet som en annulær sylinder 322 som definerer et rom 324 inne i hvilket det posisjoneres en ventilmekanisme 310. Ventilmekanismen 310 er i det vesentlige en sirkulær blokk som inkluderer en utluftingsmekanisme som inkluderer en øvre utluftingsport 380, en nedre utluftingsport 382 og en sideutluftingsport 384. Et kammer i blokken inneholder en øvre kule 386, en nedre kule 388 og en fjær 390. Fjæren 390 spenner kulene 386 og 388 mot de respektive øvre og nedre utluftings-portene 380 og 382 og blokkerer for strømning gjennom utiuftingsportene. Dersom trykket på den ene eller den andre siden er større enn trykket i kammeret 394 vil imidlertid den aktuelle blant kulene 386 og 388 skyves vekk fra den tilhørende utluftingsporten slik at fluidtrykket luftes ut.

Den utvendige overflaten av den sirkulære blokken 310 er i forseglende kontakt med den innvendige overflaten av sylinderen 322 via en O-ringstetning 326. Den innvendige overflaten av den sirkulære blokken 310 er i forseglende kontakt med muffen 308 via O-ringtetninger 330 og 332. Videre er ventilmekanismen 310 fast festet til muffen 308 via et festeelement 334 (for eksempel en skrue, en tapp, etc). Når muffen 308 beveges vil således ventilmekanismen 310 beveges med denne.

I stillingen illustrert i figur 4A er det definert et kammer 306 mellom ventilmekanismen 310 og en overflate 368. Rommet 306 er initielt fylt med atmos-færisk trykk. Det atmosfæriske kammeret 306 forsegles av tetningene 326, 332 og 320.

Et kammer 314 nedenfor ventilmekanismen 310 er fylt med fluid under trykk. For eksempel kan fluidet pumpes ned en kanal 338 i huset 300. Fluidet kan tilveiebringes fra en kilde ved brønnoverflaten for å skape et forhøyet trykk som aktiverer vibrasjonsanordningen 16. Fluidet i kammeret 314 er også i kommunikasjon med en skulder 340 av det øvre stempelet 304 nedenfor den utspringende andelen 318 av huset 300. Dersom det skapes et forhøyet trykk j kammeret 314 utvikles det således en trykkforskjell over det øvre stempelet 304 (forskjellen mellom trykket mot skulderen 340 og det atmosfæriske trykket i kammeret 306) som skaper en nedoverrettet kraft mot det øvre stempelet 304. Dersom muffen 308 holdes fast av aktuatoren vil denne trykkforskjellen imidlertid ikke bevege det øvre stempelet 304.

I en tilsvarende utførelsesform er en utvendig overflate av det nedre stempelet 312 i forseglende kontakt med en utspringende andel 344 av huset 300 via en O-ringtetning 346. Videre er den innvendige overflaten av det nedre stempelet 312 i forseglende kontakt med muffen 308 via O-ringtetninger 348. Den nedre andelen av stempelet 312 befinner seg i et kammer 315 som er i kommunikasjon med brønnfluider under hydrostatisk trykk.

Den øvre andelen av stempelet 312 definerer en sylinder 350, som definerer et kammer 356 som kan ta imot ventilmekanismen 310 når denne beveges nedover.

Under operasjon, for å aktivere vibrasjonsanordningen 16, aktiveres aktuatoren slik at den beveger muffen 308 nedover, hvilket også beveger ventilmekanismen 310 nedover. Som følge av den nedoverrettede kraften som anvendes mot skulderen 340 av det øvre stempelet 304 beveges det øvre stempelet 304 nedover med ventilmekanismen 310. Når muffen 308 er beveget tilstrekkelig langt kommer ventilmekanismen 310 inn i kammeret 356 i sylinderen 350 i det nedre stempelet 312. Når den nedre enden 364 av sylinderen 322 av det øvre stempelet 304 bringes i kontakt med den øvre enden 366 av sylinderen 350 av det nedre stempelet 312 sperres det for ytterligere nedoverrettet bevegelse av det øvre stempelet 304 selv om muffen 308 fortsetter sin nedoverrettede bevegelse. Muffen 308 beveges videre nedover inntil den nedre enden 360 av ventilmekanismen 310 bringes i kontakt med bunnen 362 av sylinderen 350.

Fortsatt nedoverrettet bevegelse av ventilmekanismen 310 når sylinderen 322 har stanset vil forårsake at ventilmekanismen 310 fører O-ringtetningen 326 forbi den nedre enden 364 av sylinderen 322. Dette gjør at fluidtrykket i kammeret 314 kommuniseres til den øvre overflaten 368 av sylinderen 322 og skaper en bråttvirkende oppoverrettet kraft mot det øvre stempelet 304. Trykket i kammeret 314 bringes til et nivå som er høyere enn trykket i kammeret 305 (for eksempel ved hydrostatisk brønnstrykk), slik at det skapes en trykkforskjell og således en oppover rettet kraft mot det øvre stempelet 304 når trykket i kammeret 314 kommuniseres til den øvre overflaten 368 av sylinderen 322. Den overførte kraften forårsaker at det øvre stempelet 304 akselererer oppover inntil dets øvre ende 370 støter mot en mål-overflate 372 på huset 300. Mer generelt kan målet være et hvilket som helst annet objekt som er fast testet til huset 300. Under sammenstøtet genereres det en kompresjonsbølge som overføres til rørstrengen og skaper en vibrasjonsbevegelse i rørstrengen.

Når ventilmekanismen 310 kommer inn i kammeret 356 og tetningen 326 på ventilmekanismen 310 engasjerer den innvendige veggen av sylinderen 350, luftes oppbyggingen av trykket i kammeret 356 ut gjennom tilbakeslagsventilen som tilveiebringes av kula 388 og utluftingsporten 382.

Nå befinner ventilmekanismen 310 seg i kammeret 356. Aktuatoren aktiveres deretter for å bevege muffen 308 oppover, hvilket forårsaker at ventilmekanismen 310 beveges oppover sammen med muffen 308. Som en følge av dette utvikles det en trykkforskjell over det nedre stempelet 312 (mellom det forhøyede trykket i kammeret 314 og trykket i brønnfluidet i området ved kammeret 356 mellom ventilmekanismen 310 og bunnflaten 362). Denne trykkforskjellen skaper en netto oppoverrettet kraft mot en skulder 374 på den nedre stempelet 312. Når ventilmekanismen 310 beveges oppover følger det nedre stempelet 312 med på grunn av kraften som anvendes mot skulderen 374. Den oppoverrettede bevegelsen av ventilmekanismen 310 og det nedre stempelet 312 fortsetter inntil den øvre enden 366 av sylinderen 350 bringes i kontakt med den nedre enden 364 av den øvre sylinderen 322, noe som stanser for ytterligere oppoverrettet bevegelse av det nedre stempelet 312. Ventilmekanismen 310 fortsetter imidlertid sin oppoverrettede bevegelse inntil tetningen 326 går klar av den øvre enden 366 av den nedre sylinderen 350. Igjen vil et eventuelt trykk som bygges opp i kammeret 306 luftes ut gjennom tilbakeslagsventilen som tilveiebringes av kula 386 og utluftingsporten 380.

Når tetningen 326 går klar av den øvre enden 366 av den nedre sylinderen 350 kommuniseres det forhøyede fluidtrykket i kammeret 314 inn i kammeret 356 i den nedre sylinderen 350 og anvender en nedoverrettet trykkraft mot bunnflaten 362. Det skapes en trykkforskjell over det nedre stempelet 312 (forskjellen mellom trykket mot flaten 362 og trykket i brønnfluidet mot det nedre stempelet 312 i kammeret 315). Som en følge av dette akselererer den nedoverrettede kraften det nedre stempelet 312 nedover inntil den nedre enden 376 av det nedre stempelet 312 slår mot en mål-overflate 378 festet til huset 300. Som følge av dette sammenstøtet skapes det en strekk- bølge i huset 300. Strekkbølgen forplantes til rørstrengen slik at det skapes en vibrasjonsbevegelse i rørstrengen.

Fortsatt opp- og nedoverrettet bevegelse av muffen 308 forårsaket av aktuatoren fører til at det øvre og det nedre stempelet akselereres i motsatt retning slik at det skapes oscillerende frem- og bakoverrettede slagkrefter som tilveiebringer den ønskede bidireksjonale vibrasjonen i lengderetningen.

Effektiviteten til den slag-induserte vibrasjonen er direkte relatert til slagkreftenes frekvensspekter. For å maksimere den slag-induserte vibrasjonen må slagkreftenes frekvensspekter justeres etter rørstrengens lengde og nedihullsforholdene. Rørstrengens lengde og nedihullsforholdene påvirker rør-strengens transmissibilitet inn i brønnen. Det finnes mange fremgangsmåter for å endre slagkraftens frekvensspekter. For eksempel kan slagkraftens frekvensspekter endres ved å endre mottrykket i kammeret 314 i figur 4A. En økning av mottrykket i kammeret 314 vil føre til lavere frekvenskomponenter i slagkraftens frekvensspekter, noe som er gunstig for å oppnå en bedre transmissibilitet. En annen fremgangsmåte for å endre frekvensspekteret er å tilpasse bevegelsen av muffen 308. Tilpasninger av bevegelsen til muffen 308 som vil endre frekvensspekteret inkluderer anpasning av hastigheten av den opp- og nedoverrettede bevegelsen av muffen 308 samt introduksjon av en tidsforsinkelse ved enden av den oppoverrettede eller nedoverrettede bevegelsen av muffen 308 (for eksempel kan muffen 308 ved enden av den oppoverrettede bevégelsen stanses for en gitt tidsperiode før den beveges nedover). En annen fremgangsmåte for å endre slagkraftens frekvensspekter er å justere støtelementenes slaglengde, for eksempel ved å anpasse lengden av kammeret 314. Nok en annen fremgangsmåte for å endre slagkraftens frekvensspekter er et passende valg av materialer i slagflatene.

Det skal bemerkes at alle de ovennevnte fremgangsmåtene (bortsett fra valg av materiale) for å endre frekvensspekteret kan anvendes dynamisk etter nedihullsforholdene.

Figurene 5A-5C illustrerer en annen utførelsesform av vibrasjonsanordningen 16 som tilveiebringer bidireksjonale vibrasjoner i lengderetningen. I denne utførelsesf ormen tilveiebringer en øvre fjær 402 (figur 5A) og en nedre fjær 406 (figur 5C) kraften for henholdsvis å akselerere en øvre hammer 404 og en nedre hammer 408, slik at det skapes et sammenstøt mellom hammerne 404 og 408 og et tilhørende mål som er fast festet til et hus 400 av vibrasjonsanordningen 16.

Den øvre hammeren 404 innbefatter en muffe 472 som forløper nedover inne i huset 400. Det er tilveiebragt en innoverløpende utspringerandel på muffen 472. Den nedre enden av muffen 472 er integrert med en slag-andel 475 som innbefatter en slagflate 422. Slagflaten 422 er konstruert for å slå mot en skulder 423 av huset 400. Rommet mellom slagflaten 422 og skulderen 423 kommuniserer med trykket i brønnfluidet gjennom én eller flere sideporter 424.

Den nedre hammeren 408 innbefatter også en slag-skulder 480 som er konstruert for å slå mot en skulder 482 av huset 400. Rommet mellom slag-skulderen 480 og skulderen 482 er også i kommunikasjon med trykket i brønn-fluidet. En muffeandel 481 av den nedre hammeren 408 forløper oppover i huset 400 til en øvre endeandel 434.

Vibrasjonsanordningen 16 inkluderer også en stamme 410 og en ventilmekanisme 412. Et annulært stempel 430, av hvilket den øvre enden innbefatter en flenset andel 432, er tilveiebragt rundt stammen 410.

Et annulært kammer 418 defineres mellom den nedre overflaten av en skulder 419 av den øvre hammeren 404 og den øvre enden 417 av ventilmekanismen 412. Et annet kammer 420 defineres mellom den øvre ende-andelen 434 av den nedre hammeren 408 og den nedre enden 421 av ventilmekanismen 412. Ventilmekanismen 412 styrer selektivt strømningen av fluid fra den innvendige boringen 411 i stammen 410 til ett av kamrene 418 og 420.

I den innvendige boringen 411 i stammen 410 er det tilveiebragt et kulesete 436 som er laget for å ta imot en kule som slippes fra overflaten. Når kula anlegges i kulesetet 436 kan fluidtrykket i stammens boring 411 økes for å sette i gang bevegelsen av hammerne 404 og 408 (som beskrives mer utførlig nedenfor).

Ventilmekanismen 412 er illustrert mer i detalj i figur 6. Ventilmekanismen 412 inkluderer en kanal 442 som kommuniserer med stammeboringen 411 gjennom en port 440 i stammen 410. Når kula anlegges i kulesetet 436 strømmer fluidet i stammeboringen 411 gjennom porten 440 og kanalen 442 til en lengderettet kanal 452 med et utvidet rom 444 som kan motta en utvidet andel 450 (som utgjør et tetningselement) av en stav 446. Den nedre enden av staven 446 er en integrert del av eller fast festet til flensandelen 432 av stempelet 430.

I stillingen som er illustrert i figur 6 strømmer fluid som kommer inn i rommet 444 oppover gjennom kanalen 452 og inn i kammeret 418.1 sin nedre stilling er tetningselementet 450 av staven 446 i forseglende kontakt med den nedre overflaten som definerer rommet 444 og sperrer for strømning av fluid ned kanalen 452. Tetningen kan tilveiebringes i form av en O-ringtetning eller belegning av tetningselementet 450 med et dertil egnet materiale. Dersom tetningselementet 450 av staven 446 beveges oppover til forseglende kontakt med en øvre overflate som definerer rommet 444, strømmer fluidet nedover gjennom kanalen 452 og inn i kammeret 420.

En annen del av ventilmekanismen 412 inkluderer en fjær 454 som er tilveiebragt i et kammer 456. Fjæren 454 er forspent for å sikre at ventilmekanismen 412 i trykkbalansert tilstand (før kula droppes) er i en stilling som er slik at fluid som kommer inn i porten 440 er i kommunikasjon med kammeret 418, mens fluid i kammeret 420 er i kommunikasjon med brønnen gjennom porten 464. Platen 460 er tilveiebragt med et tetningselement på en slik måte at når platen 460 er i kontakt med den øvre overflaten 417 av ventilmekanismen 412, så er det ingen kommunikasjon av fluid mellom kammeret 418 og kanalen 462. Likeledes er også flensandelen 432 tilveiebragt med et tetningselement for å sikre at når den er i kontakt med den nedre overflaten 421 av ventilmekanismen 412, så er det ingen kommunikasjon av fluid mellom det nedre kammeret 420 og kanalen 462.

En stav 458 er festet til flensandelen 432 av stempelet 430. Den øvre enden av staven 458 er forbundet til en plate 460. Platen 460, staven 458 og flensandelen 432 kan være ett enkelt helhetlig eller integrert element, eller de kan alternativt være separate deler som er fast festet til hverandre. Staven 458 kan beveges opp og ned i en kanal 462 i ventilmekanismen 412.

Under operasjon anlegges en kule, som slippes ned i stammeboringen 411, i kulesetet 436 og skaper en tetning. Deretter pumpes det fluid ned stammeboringen 411 som strømmer inn gjennom porten 440 (figur 6) og inn i kanalen 442 og den lengderettede kanalen 452 og ut i det øvre kammeret 418.

Økningen av trykket i kammeret 418 skaper et trykkdifferensial i forhold til trykket i brønnfluidet i kammeret 414, noe som fører til at den øvre hammeren 404 beveges oppover i forhold til stammen 410. Når den øvre hammeren 404 beveges oppover komprimeres fjæren 402. Muffen 472 som forløper under den øvre hammeren 404 innbefatter den innoverløpende utspringeren 470. Når den øvre hammeren 404 er beveget en forbestemt lengde oppover, bringes en skulder 474 på den utspringende andelen 470 i kontakt med flensandelen 432 av stempelet 430. Ytterligere oppoverrettet bevegelse av hammeren 404 forårsaker at også stempelet 430 beveges oppover.

Oppoverrettet bevegelse av hammeren 404 beveger staven 458 og platen 460 (figur 6) oppover, slik at fluid i det øvre kammeret 418 kan strømme gjennom kanalen 462 og porten 464 og inn i stammeboringen 411 nedenfor kulesetet 436. Denne strømningen av fluid fra det øvre kammeret 418 forårsaker et brått trykkfall i det øvre kammeret 418, slik at den komprimerte øvre fjæren 402 kan drive den øvre hammeren 404 nedover i forhold til stammen 410. Fjæren 402 driver den øvre hammeren 404 nedover inntil den nedre overflaten 422 av hammeren 404 slår mot en skulder 423 i huset 400. Dette sammenstøtet skaper en strekkbølge i huset 400 som forplanter seg oppover og overføres til verktøystrengen.

Når tetningselementet 450 i kammeret 444 er i sin øvre stilling er fluid-strømningen gjennom stammeboringen 411 ovenfor kulesetet 464 isolert fra det øvre kammeret 418. Fluidet i boringen i stammen strømmer gjennom porten 440, kanalen 442 og kanalen 452 og inn i det nedre kammeret 420. Økningen av trykket i kammeret 420 skaper en nedoverrettet kraft mot den øvre ende-andelen 434 av den nedre hammeren 408. Dette gjør at den nedre hammeren 408 beveges nedover, noe som komprimerer fjæren 406. Når den nedre hammeren 408 er beveget en forbestemt lengde nedover bringes en skulder 476 på den nedre overflaten av andelen 434 av den nedre stammen 408 i kontakt med en skulder 478 på en nedre andel av stempelet 430. Ytterligere nedoverrettet bevegelse av den nedre hammeren 408 forårsaker at også stempelet 430 trekkes nedover.

Den nedoverrettede bevegelsen av stempelet 430 trekker med seg stavene 458 og 446. Som følge av dette opphører strømningen av fluid inn i den nedre kammeret 420, mens det på nytt etableres fluidkommunikasjon mellom det nedre kammeret 420 og kanalen 462 i ventilmekanismen 412. Fluidet strømmer fra det nedre kammeret 420 gjennom kanalen 462 og porten 464 og inn i stammeboringen 411. Dette skaper et brått trykkfall fra det nedre kammeret 420 og inn i stammeboringen 411 nedenfor kulesetet 436. Som følge av dette kan fjæren 406 drive den nedre hammeren 408 oppover. Når den nedre hammeren 408 beveges oppover en forbestemt lengde slår slag-skulderen 480 av hammeren 408 (figur 5C) mot skulderen 482 i huset 400. Dette sammenstøtet skaper en kompresjonsbølge i huset 400 som forplanter seg oppover og overføres til rørstrengen.

Den ovenfor beskrevne prosessen gjentas så lenge det tilveiebringes et forhøyet trykk forårsaket av strømning av fluid ned stammeboringen 411

ovenfor kula som er anlagt i kulesetet 436. Dette muliggjør oscillering av den øvre og den nedre hammeren og de respektive sammenstøtene mellom den øvre hammeren 404 og huset 400 og den nedre hammeren 408 og huset 400.

I en annen utførelsesform skaper vibrasjonsanordningene 16A og 16B som anvendes i rørstrengen i figur 1 rotasjons- eller torsjonsvibrasjoner i rør-strengen. Figur 7 viser et tverrsnitt av en rotasjons- eller torsjons-vibrasjonsanordning (med referansenummer 600). Rotasjonsvibrasjonen forårsakes av sammenstøt mellom et par av støtelementer 602, 604 koplet til en spindel-stamme (eng: spindle mandrel) 610 og et par av konnektorelementer 606, 608. Støtelementene 602, 604 er fast montert til spindelstammen 610, som kan roteres i forhold til et utvendig hus 612 og et innvendig hus 614 av rotasjonsvibrasjonsanordningen 600. Konnektorelementene 606, 608 forbinder det innvendige og det utvendige huset 614 og 612.

I respons på en trykkgradient i fluidet i en første retning roterer spindelstammen 610 i en første rotasjonsretning og slår mot konnektorelementene 606, 608. Deretter, i respons på en trykkgradient i fluidet i den motsatte retningen, roteres spindelstammen 610 i den motsatte rotasjonsretningen slik at støtelementene 602, 604 slår mot konnektorelementene 606, 608.

Konnektorelementene 606 og 608 forløper langs lengdeaksen til vibrasjonsanordningen 600. Konnektorelementene 606 og 608 definerer således to kamre 616 og 618.1 tillegg deler støtelementet 602 kammeret 616 inn i to andeler: en første andel 616A og en andre andel 616B. Tilsvarende deler støtelementet 604 kammeret 618 inn i to andeler: en første andel 618A og en andre andel 618B.

Fire porter leder inn i dé respektive kammerandelene. En første port 620 fører inn i kammeret 616A, en andre port 622 fører inn i kammerandelen 616B, en tredje port 624 fører inn i kammerandelen 618A og en fjerde port 626 fører inn i kammerandelen 618B. Som beskrives nedenfor er et øvre sett av portene 620, 622, 624 og 626 tilveiebragt i den øvre enden av vibrasjonsanordningen 600, mens et nedre sett av portene 620, 622, 624 og 626 er tilveiebragt i den nedre enden av vibrasjonsanordningen 600.

Portene 620, 622, 624 og 626 åpnes og stenges selektivt for å mulig-gjøre kommunikasjon av fluidtrykk inn i de respektive kamrene 616A, 616B, 618A og 618B. Ved å styre hvilke porter som er åpne og hvilke som er stengte kan det skapes en trykkgradient over støtelementene 602, 604 i den ønskede rotasjonsretningen for å forårsake en ønsket rotasjonsbevégelse av spindelstammen 610. Ved kontinuerlig å rotere støtelementene 602, 604 frem og tilbake slik at de slår mot konnektorelementene 606, 608 skapes det en rotasjonsvibrasjon i rørstrengen som er forbundet til vibrasjonsanordningen 600.

Portene 622 og 626 åpnes, og portene 620 og 624 stenges for å muliggjøre kommunikasjon av et forhøyet fluidtrykk inn i kamrene 616B og 618B mens kamrene 616A og 618A forblir ved et lavere trykk (for eksempel det hydrostatiske brønnstrykket). Trykkforskjellen som skapes mellom kamrene 616B og 616A og mellom kamrene 618B og 618A i dette tilfellet forårsaker at spindelstammen 610 og støtelementene 602, 604 roteres i retningen som angis av pilene R1.

For å rotere støtelementene 602, 604 i motsatt retning (angitt av pilene R2) åpnes portene 620 og 624 mens portene 622 og 626 stenges. Det kan da pumpes et forhøyet trykk inn i kamrene 616A og 618A for å skape trykkforskjellene som beveger støtelementene 602, 604 i retningen R2. Figur 8 illustrerer en perspektivskisse av spindelstammen 610 og støt-elementene 602 og 604. Støtelementene 602 og 604 er festet til spindelstammen 610 via respektive konnektorer 630 og 632. Konnektorene 630 og 632 kan være i form av tapper eller andre festemekanismer. Figur 9 illustrerer et seksjonssnitt i lengderetningen av vibrasjonsanordningen 600, der en del av komponentene er trukket fra hverandre. Det innvendige huset 614 i rotasjonsvibrasjonsanordningen 600 inkluderer en lengderettet boring 615 i hvilken spindelstammen 610 kan posisjoneres. Tappene 630 og 632 som fester spindelstammen 610 til de respektive støtelementene 602 og 604 er tilsluttet gjennom åpninger 640 og 642 i det innvendige huset 614. Som vist i figur 9 er støtelementene 602 og 604 konstruert for å passe inn i rommet mellom det innvendige og det utvendige huset 614 og 612.

Det er tilveiebragt glidere 650 og 652 i den ene enden av vibrasjonsanordningen 16, mens det er tilveiebragt glidere 654 og 656 i den andre enden av vibrasjonsanordningen 16. Gliderne har en generelt delsirkulær utforming slik at hvert par av glidere plasseres i tilnærmet samme plan. Hver glider forløper mindre enn en 180° halvsirkel (for eksempel 170°), slik at det skapes rom for at gliderne skal kunne gli i samme plan. Gliderne 650, 652, 654 og 656 tilveiebringer hvert sett av porter 620, 622, 624 og 626 i den øvre og nedre enden av vibrasjonsanordningen 600. Portene 620, 622, 624 og 626 åpnes dg stenges på grunnlag av glidernes posisjon.

I tillegg samvirker en første ventilmekanisme 658 med gliderne 650 og 552 for å kommunisere fluid gjennom gliderne 650 og 652 og inn i den første enden av vibrasjonsanordningen 16, mens en andre ventilmekanisme 660 samvirker med gliderne 654 og 656 for å kommunisere fluid inn i den andre enden av vibrasjonsanordningen 16.

Sammen med ventilmekanismen 658 styrer rotasjonsglideren 652 den selektive åpningen og stengningen av fluidkomrhunikasjonen mellom kammeret 616A og rørstrengen og mellom kammeret 616B og rørstrengen. Tilsvarende styrer rotasjonsglideren 650 den selektive åpningen og stengningen av fluidkommunikasjonen mellom kammeret 618B og rørstrengen og mellom kammeret 618A og rørstrengen.

Ventilmekanismen 658 innbefatter et kulesete 662 laget for å ta imot en kule. Ventilmekanismen 658 inkluderer også en første kanal 664 og en andre kanal 666. Gliderne 650 og 652 er tilveiebragt med åpninger (figur 10) som selektivt linjeføres med kanalene 664 og 666 for å muliggjøre kommunikasjon av fluid gjennom ventilmekanismen 658 og gjennom åpningene i gliderne til ett

av kamrene 616A, 616B, 618A eller 618B.

I samvirke med ventilmekanismen 660 styrer rotasjonsglideren 656 den selektive åpningen og stengningen av fluidkommunikasjonen mellom kammeret 616A og et område nedenfor vibrasjonsanordningen 600 (for eksempel et verk-tøy tilkoplet nedenfor anordningen 600 eller et ringrom nedenfor anordningen 600). Glideren 656 styrer også den selektive åpningen og stengningen av fluidkommunikasjonen mellom kammeret 616B og området nedenfor vibrasjonsanordningen 600. Tilsvarende styrer rotasjonsglideren 654 den selektive åpningen og stengningen av fluidkommunikasjonen mellom kammeret 618B og området nedenfor vibrasjonsanordningen 600 og fluidkommunikasjonen mellom kammeret 618A og det nedre området.

Ventilmekanismen 660 inkluderer en første kanal 668 og en andre kanal 670 som selektivt kan linjeføres med portene i gliderne 654 og 656. Gliderne 650, 652, 654 og 656 kan henholdsvis roteres av aktueringstapper 680, 682, 684 og 686. Aktueringstappene 680, 682, 684 og 686 kan engasjeres av støt-elementene 602 og 604 når disse roteres..

Som vist i figur 10 har hver glider 700 (som svarer til hver av gliderne 650, 652, 654 og 656) en i det vesentlige delsirkulær utforming (noe mindre enn en halvsirkel). Som følge av dette kan to rotasjonsglidere plasseres ved siden av hverandre slik at de danner en tilnærmet sirkel: Hver glider 700 inkluderer en første port 702 og en andre port 704.1 tillegg inkluderer glideren 700 en aktueringstapp 706 (som svarer til en av tappene 680, 682, 684 og 686) som, når den engasjeres av støtelementet 602 eller 604, forårsaker at rotasjonsglideren 700 roterer en forbestemt vinkel. Rotasjonen av glideren 700 forårsaker at portene 702 og 704 beveges, og muliggjør med det bevegelse av portene 702 og 704 relativt kanalene i ventilmekanismen 658 eller 660.

Under normal operasjon, når det ikke er behov for torsjonsvibrasjoner, anvendes vibrasjonsanordningen 600 som en fluidkanal. Fluidet strømmer fra rørstrengen gjennom den sentrerte boringen 601 i den hule spindelstammen 610. Når det er behov for torsjonsvibrasjoner slippes en kule inn i strengen for anlegg i kulesetet 662 i ventilmekanismen 658. Den initielle stillingen til rotasjonsgliderne 650 og 652 er slik at toppen av kamrene 616A og 618A er i kommunikasjon med fluidet fra rørstrengen gjennom ventilmekanismen 658. Kamrene 616A og 618A er imidlertid isolert fra området nedenfor vibrasjonsanordningen 600 av rotasjonsgliderne 654 og 656.

Kamrene 616B og 618B på den annen side, er i fluidkommunikasjon med området nedenfor vibrasjonsanordningen 600, mens kamrene 616B og 618B isoleres fra rørstrengen av rotasjonsgliderne 654 og 656.

Når trykket i rørstrengen øker skapes det en trykkforskjell mellom kamrene 616Å og 616B og mellom kamrene 618A og 618B. Som følge av denne trykkforskjellen akselereres spindelstammen 610 retningen som angis av pilene R2 (figur 7).

Støtelementene 602, 604 roteres inntil det oppstår et sammenstøt mellom støtelementene 602, 604 og konnektorelementene 606, 608. Rett før et sammenstøt i retning med klokka engasjerer imidlertid støtelementene 602, 604 aktueringstappene 680, 682, 684 og 686 av de respektive rotasjonsgliderne 650, 652, 654 og 656 og endrer deres rotasjonsstillinger. Som følge av dette linjeføres et forskjellig sett av åpningene i gliderne med kanalene i ventil-mekanismene 658 og 660, slik at en annen kombinasjon av portene 620, 622, 624 og 626 åpnes og stenges. I denne andre stillingen forårsaker det økte trykket i rørstrengen at spindelstammen 610 roteres i motsatt retning (angitt med pilene R1 som vist i figur 7). Dette gjør at støtelementene 602, 604 slår mot konnektorelementene 606, 608 i motsatt retning. Rett før sammenstøtet engasjerer støtelementene 602, 604 aktueringstappene på rotasjonsgliderne 650, 652, 654 og 656 for igjen å bringe rotasjonsgliderne til den initielle stillingen. Ved å opprettholde trykket i rørstrengen på et forhøyet nivå roteres således spindelstammen 610 frem og tilbake og forårsaker frem- og tilbake-rettete sammenstøt mellom støtelementene 602, 604 og konnektorelementene 606, 608. Som følge av dette skapes det en relativt kontinuerlig rotasjonsvibrasjon i rørstrengen.

Claims (25)

1. Anordning for å generere vibrasjoner i en brønn rørstreng med formål å redusere friksjonen mellom rørstreng og brønnvegg, karakterisert vedat den omfatter: et hus (200, 300, 400) med en lengdeakse; og en mekanisme som innbefatter ett eller flere støtelementer (602, 604) konstruert for bevegelse langs lengdeaksen på en oscillerende måte for å gi en frem- og bakoverrettet kraft mot huset (200, 300, 400) for å vibrere huset (200, 300, 400), idet mekanismen omfatter en trykkaktivert mekanisme omfattende et første støtelement (602, 604), et andre støtelement (602, 604) og et trykkammer under et forhøyet trykk som driver det første og det andre støtelementet (602, 604) i huset (200, 300, 400).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat det første støtelementet (602, 604) omfatter en første aktueringsoverflate og det andre elementet omfatter en andre aktueringsoverflate, idet mekanismen videre omfatter en ventilenhet for å kommunisere det forhøyede trykket til den første og den andre aktueringsoverflaten, én om gangen.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert vedat det første støtelementet (602, 604) omfatter et første mottakskammer konstruert for å ta imot ventilenheten, idet ventilenheten er konstruert for å forhindre kommunikasjon av det forhøyede trykket til den første aktueringsoverflaten når den befinner seg i det første mottakskammeret.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert vedat ventilenheten omfatter en tetning konstruert for inngrep med det første mottakskammeret for å isolere den første aktueringsoverflaten.

5. Anordning ifølge krav 3, karakterisert vedat ventilenheten omfatter en tilbakeslagsventil for å lufte ut trykket fra et område ved den første aktueringsoverflaten.

6. Anordning ifølge krav 4, karakterisertvedatdét andre støtelementet (602, 604) omfatter et andre mottakskammer konstruert for å ta imot ventilenheten, idet ventilenheten er konstruert for å forhindre kommunikasjon av det forhøyede trykket til den andre aktueringsoverflaten når den befinner seg i det andre mottakskammeret.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert vedat den videre omfatter en konstruksjonsdel festet til ventilenheten, idet konstruksjonsdelen er konstruert for å bevege ventilenheten mellom det første mottakskammeret og det andre mottakskammeret.

8. Anordning ifølge krav 6, karakterisert vedat det forhøyede trykket kommuniseres til den ene eller den andre blant de første og andre aktueringsoverflatene når ventilenheten fjernes fra det aktuelle av de første og andre mottakskamrene.

9. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat mekanismen omfatter flere støtelementer (602, 604) og flere fjærer som hver er i inngrep med et tilhørende støtelement (602, 604), idet fjærene tilveiebringer krefter,som beveger støtelementene (602, 604).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert vedat mekanismen videre omfatter et første kammer under forhøyet trykk som motarbeider kraften som anvendes av en første fjær.

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert vedat mekanismen videre omfatter en ventilmekanisme (310, 412) for å lufte ut trykket fra det første kammeret slik at den første fjæren kan bevege et første støtelement (602, 604).

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert vedat mekanismen videre omfatter et andre kammer under forhøyet trykk som motarbeider kraften som anvendes av en andre fjær.

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert vedat ventilmekanismen (310, 412) er konstruert for å lufte ut trykket fra det andre kammeret slik at den andre fjæren kan bevege et andre støtelement (602, 604).

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert vedden videre omfatter en kanal for å overføre det forhøyede trykket til det første og det andre kammeret.

15. Anordning ifølge krav 14, karakterisert vedat ventilmekanismen (310, 412) er konstruert for selektivt å kommunisere det forhøyede trykket fra kanalen til enten det første eller det andre kammeret.

16. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat det ene eller de flere støtelementene (602, 604) er laget av et materiale med en lav termisk ekspansjonskoeffisient.

17. Anordning ifølge krav 16,karakterisert vedat det ene eller de flere støtelementene (602, 604) er laget av et materiale valgt fra gruppen bestående av wolframkarbid, Monell K500 og Inconell 718.

18. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat anordningen er konstruert for å vibrere en streng og mekanismen er konstruert for å oscillere det ene eller de flere støt-elementene (602, 604) med en frekvens som svarer til en resonant frekvens for strengen.

19. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat anordningen er konstruert for å vibrere en streng og mekanismen er konstruert for å oscillere det ene eller de flere støt-elementene (602, 604) med en frekvens som svarer til transmissibiliteten til strengen i brønnen (10).

20. Anordning ifølge krav 19, karakterisert vedat oscillasjonsf rekvensen kan justeres dynamisk for å tilpasse til den varierende transmissibiliteten til strengen i brønnen (10).

21. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat mekanismen skaper et differensialtrykk over hvert av det ene eller de flere støtelementene (602, 604) for å bevege det ene eller de flere støtelementene (602, 604).

22. Anordning ifølge krav 21, karakterisert vedat differensialtrykket kan varieres for å variere oscillasjonsf rekvensen til hvert av det ene eller de flere støtelementene (602,

604).

23. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat mekanismen definerer en slaglengde for hvert av det ene eller de flere støtelementene (602, 604).

24. Anordning ifølge krav 23, karakterisert vedat slaglengden kan varieres for å styre slagkreftene fra hvert av det ene eller de flere støtelementene (602, 604).

25. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter en støtdemper (20A, 20B) for å beskytte komponenter av en streng mot vibrasjoner indusert av mekanismen.