NO325000B1 - Ledekile-Fòringsrorfresesystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et ledekile-foringsrørfresesystem, og mer spesifikt et slikt system i hvilket en vindusfres festet til ledekilen slik at systemet kan bli kjørt ned i en brønn, satt og operert til å åpne et vindu i foringen på en enkelt tur.

Et en-turs foringsrør-fresesystem som beskrevet ovenfor er vist i søkerens britiske patentpublikasjon GB2312702A. I systemet beskrevet i denne patentsøknaden er en vindusfres festet ved hjelp av en skjærbolt til enden av ledekilen. Vindusfresen inkluderer en kileformet ende, hvis avsmalning matcher skråplansvinkelen til endepartiet av ledekilen. Denne skråplanvinkelen er relativt steil (typisk 15°), slik at i starten av foringsrørsfresingen blir vindusfresen tvunget raskt inn i foringsrøret for å danne en initiell åpning.

Selv om dette systemet for utføring av den initielle gjennombrytningen av foringsrøret gir betraktelige fordeler i forhold til tidligere kjent teknikk, har arrangementet den ulempen at kontaktarealet mellom den kileformede delen av vindusfresen og den initielle steile skråplanoverflaten på ledekilen (d.v.s. det bærende arealet) avtar når vindusfresen begynner å penetrere foringsrøret. Selv om ledekileskråplanet fortsetter å påføre en sidekraft til vindusfresen, blir reaksjonskraften på ledekilen progressivt konsentrert på en lite område av skråplanoverflaten. Selv om ledekileskråplanet kan være herdet, gjør det faktum at reaksjonskraften fra vindusfresen er konsentrert på et relativt lite areal på skråplanet at det lett blir slitasje på skråplanet. Denne slitasjen er spesielt merkbar i det punktet hvor det er en endring av ledekilevinkelen i bunnenden av den initielle steile skråplandelen. Umiddelbart før forinsrørfreseverktøyet begynner å kjøre ned den relativt grunt vinklede (eller parallelle) delen av ledekilen under det steile skråplanet, blir hele reaksjonskraften påført av vindusfresen til ledekilen konsentrert i det lille arealet. Selv om ledekilen er omfattende herdet i dette arealet, vil slitasje uunngåelig oppstå. Et resultat av denne slitasjen er at vinduet i foringsrøret ikke blir åpnet opp så raskt som det kan bli forventet fra den initielle profilen (før slitasje) av ledekilen. Et tidligere kjent system i henhold til ingressen i de vedlagte krav (beskrevet under internationalt publikasjonsnummer WO 98/04804) og som tilsvarer EP0916014 tilveiebringer en delvis løsning på dette problemet, men tillater ikke nødvendigvis at uønsket skråplansslitasje forhindres under gitte betingelser. Av ytterligere kjent teknikk nevnes US 5.551.509, US 5.647.436 og 5.595.247.

Oppfinnerne i foreliggende søknad har nå funnet opp en fullstendig løsning på det tidligere nevnte problemet.

Et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et ledekile-foringsrørs-fresesystem i henhold til det vedlagte selvstendige krav 1. Ytterligere fordelaktige trekk fremgår av de vedlagte uselvstendige krav 2 til 7.

Fremspringet vil i praksis bli frest delvis eller fullstendig vekk under foringsrør-freseoperasjonen. Imidlertid forhindrer tilstedeværelsen av fremspringet en overdreven skade på den relativt steile skråplanoverflaten til ledekileflaten (whipface) slik det har inntruffet for den tidligere kjente teknikk. Fremspringet kan være av ethvert egnet materiale, for eksempel stål av en egnet kvalitet.

Ideelt sett er frempringet tilveiebragt på den relativt grunne skråplanoverflaten eller parallelle overflaten til ledekileflaten. Fortrinnsvis er fremspringet fjernbart festet til ledekileflaten. Fremspringet kan være bevegelig festet ved hjelp av minst en gjenget festeinnretning. Det er videre å foretrekke at fremspringet innbefatter en overflate som er avskrådd i samme vinkel i forhold til den langsgående aksen av ledekilen som den relativt grunne skråplantoverflaten. Den avskrådde overflaten til fremspringet og den relativt steile skråplansoverflaten er ideelt avskrådd i en vinkel på 15° i forhold til lengdeaksen til ledekilen.

Oppfinnelsen vil bli bedre forstått utfra den følgende beskrivelse av en foretrukket utførelsesform av denne, bare gitt som et eksempel, med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Figur 1 tilsvarer figur 4 i ovenfor nevnte GB2312702A; Figur 2, 3 og 4 viser freseanordningen i figur 1 i bruk under en foringsrør-freseoperasjon;

Figur 5 viser forbedringen i henhold til den foreliggende oppfinnelse; og

Figurene 6, 7 og 8 viser freseanordningen i figur 5 i bruk under en foringsrør-freseoperasjon.

Ved først å gå til figur 1, er det vist en del av foringsrørfresesystemet i GB2312702A. Det vises til teksten i denne patentpublikasjonen for ytterligere beskrivelse av det illustrerte systemet. For de foreliggende formål er det imidlertid tilstrekkelig å bemerke at det illustrerte systemet innbefatter en vindusfres 32 som er festet til en ledekile 44 med en skjærbolt 39. Ledekilen har en ledekileflate som inkluderer en relativt steil startoverflate 45 etterfulgt av en vertikal overflate 46 (d.v.s. en overflate som er parallell med lengdeaksen til foringsrøret). Den relativt steile startoverflaten 45 møter den vertikale overflaten 46 i et foreningspunkt A. I bruk, etter at det illustrerte foringsrørs-fresesystemet har blitt kjørt i hullet, blir en pakning eller et anker festet til bunnen av ledekilen satt og vindusfresen 32 blir frigjort ved å skjære skjærbolten 39. Borestrengen blit så rotert og vekt påført vindusfresen 32. Vindusfresen kjærer opp den relativt steile startoverflaten 45 på ledekilen og blir dermed tvunget sideveis inn i foringsrøret på siden derav motsatt av ledekilen. Foringsrøret blir splintret (disintegrert) og vindusfresen beveges nedover.

Det vil forstås at umiddelbart før vindusfresen beveger seg videre til den vertikale seksjonen 46 av ledekileflaten, blir hele reaksjonskraften fira vindusfresen på ledekileflaten opptatt av delen av startoverflaten 45 umiddelbart tilstøtende foreningspunktet A. Dette fører til slitasje på ledekileflaten i dette punktet med det resultat at vindusfresen ikke blir tvunget rent gjennom foringsrøret slik hensikten var i den opprinnelige konstruksjonen.

Faktisk begynner slitasje av den steile startoverflaten 45 langt før vindusfresen 42 går fremover til den vertikale overflaten 46. Dette er vist i figurene 2, 3 og 4 i de medfølgende tegninger. I figur 2 er vindusfresen 32 vist i foten av den steile startoverflaten 45 forut for påbegynnelse av kutting av brønnforingen. Når vindusfresen 32 blir skjøvet opp startoverflaten 45, reduseres det bærende arealet (d.v.s. kontaktarealet mellom vindusfresen og startoverflaten). Sidereaksjonskraften påført av brønnforingen til vindusfresen reduseres imidlertid ikke, og har faktisk en tendens til å øke med dybden av kuttet. Belastningen i startoverflaten 45 frembragt av vindusfresen 32 er en funksjon av sidereaksjonskraften og det bærende arealet. Avhengigheten er slik at belastningen i startoverflaten 45 øker både ettersom sidereaksjonskraften øker og ettersom det bærende arealet reduseres. Følgelig, når vindusfresen 32 beveges opp startoverflaten 45, vil belastningen i startoverflaten 45 øke inntil et kritisk nivå blir nådd, i hvilket punkt startoverflaten 45 vil begynne å disintegrere. Det minimale bærende arealet Z før disintegrasjon av startoverflaten 45 begynner er vist i figur 3. Når vindusfresen 32 fortsetter opp startoverflaten 45 slik at det bærende arealet reduseres til under minimumsverdien, begynner disintegrasjon av ledekilen, og vinkelen til startoverflaten 45 blir effektivt redusert. Dette fører til en underkutting av brønnforingen. Avhengig av operasjonsomstendighetene (inkludert for eksempel den relative hardheten av ledekilen og brønnforingen), kan vinkelen til startoverflaten 45 i et ekstremt tilfelle bli redusert til null (se figur 4). I dette tilfellet vil et vindu i brønnforingen ikke bli dannet.

Ved nå å henvise til figur 5, blir det ovenfor beskrevne problemet løst ved hjelp av et fremspring B som er tilveiebragt på ledekileflaten umiddelbart nedenfor den nedre enden av startoverflaten 45. Fremspringet B forlenger effektivt startoverflaten 45 nedover i brønnen. Effekten av fremspringet er å tilveiebringe ekstra støtte for reaksjonskreftene som påtvinges ledekileflaten av vindusfresen, og dermed redusere eller forhindre den uønskede slitasjen vekk fra selve startoverflaten 45. I praksis vil fremspringet generelt bli frest vekk under bruk av vindusfresen. Imidlertid sikrer tilstedeværelsen av fremspringet at tilstrekkelig sidebevegelse av vindusfresen blir oppnådd før vindusfresen starter å bevege seg ned den vertikale overflaten 46. Fremspringet kan være av et hvilket som helst egnet materiale, og kan bli festet til ledekileflaten med et hvilket som helst passende middel, for eksempel ved hjelp av skruer eller ved sveising.

Bruk av en ledekile-foringsrørfresesystem i henhold til den foreliggende oppfinnelse er vist i figurene 6, 7 og 8 i de medfølgende tegninger. I figur 6 er vindusfresen 32 vist ved foten av den steile startoverflaten 45 forut for påbegynnelse av kutting av brønnforingen. Når vindusfresen 32 blir skjøvet opp startoverflaten 45, forblir det bærende arealet initielt konstant grunnet tilveiebirngelsen av fremspringet B. Det er bare når vindusfresen 32 blir skjøvet forbi den forlengede startoverflaten 45 (se figur 7) at det bærende arealet begynner å reduseres. Denne reduksjonen av det bærende arealet bidrar til en økning av belastningen innenfor startoverflaten 45 og forlengelsen tilveiebragt av fremspringet B. Imidlertid er fremspringet B dimensjonert slik at startoverflaten 45 er tilstrekkelig forlenget til å oppnå at det kritiske belastningsnivået blir forsinket inntil den påkrevede sideforskyvningen av vindusfresen 32 har oppstått. Som beskrevet ovenfor, oppstår denne påkrevede sideforflytningen når vindusfresen 32 (spesielt den største ytre diameteren av vindusfresen 32) når foreningspunktet A mellom den vertikale seksjonen 46 av ledekileflaten og den (uforlengede) startoverflaten 45.

Forlengelsen av startoverflaten 45 tilveiebragt av fremspringet B er dimensjonert for å tilveiebringe et kontaktareale med vindusfresen 32 som er i det vesentlige likt det minimale bærende arealet Z indikert i figur 3 (antatt at fremspringet B er av et identisk materiale som ledekilen, og at kreftene utøvd av vindusfresen 32 som har nådd foreningspunktet A (se figur 7) er identisk med de som utøves av vindusfresen 32 plassert i den kritiske posisjonen vist i figur 3). En fagperson vil være i stand til å beregne de nøyaktige dimensjonene av fremspringet B i lys av kjente operasjons-omstendigheter.

Straks vindusfresen 32 har gått fremover opp startoverflaten 45 til posisjonen vist i figur 7, blir sidereaksjonskreftene utøvd av vindusfresen 32 ved kutting inn i brønnhullssiden båret utelukkende av fremspringet B. Arrangementet er slik at det kritiske belastningsnivået ikke blir oppnådd før vindusfresen 32 har gått fremover til eller forbi posisjonen i figur 7. Når det kritiske belastningsnivået blir oppnådd, er fremspringet B enten delvis eller helt (som vist i figur 8) frest vekk. Startoverflaten 45 og den vertikale seksjonen 46 av ledekileflaten forblir i det vesentlige uskadd og et vindu blir åpnet som påkrevet. Selve ledekilen kan bli benyttet i fremtidige operasjoner med et erstatningsfremspring B.

Claims (7)

1. Ledekile-foringsrørfresesystem, innbefattende: en ledekile (44) med en ledekileflate, hvilken ledekileflate innbefatter en første skråplanoverflate (45) og en andre skråplanoverflate eller parallell overflate (46) som møter den første skråplanoverflaten (45) i et foreningspunkt (A), idet den første skråplanoverflaten er relativt steil sammenlignet med den andre skråplanoverflaten, hvilke skråplanoverflater (45,46) er avskrådd eller parallelle i forhold til lengdeaksen til ledekilen (44) slik at den første skråplanoverflaten er anordnet i en større vinkel i forhold til lengdeaksen enn den andre skråplanoverflaten; en vindusfres (32) festet til ledekilen (44) tilstøtende den første skråplanoverflaten (45) og som under bruk kan opereres for å forme en åpning i en brønnhullsforing i hvilken ledekile-foringsrørfressystemet er plassert, idet freseelementer hos vindusfresen (32) blir bragt i kontakt med og avbøyd av den første skråplanoverflaten (45) sideveis inn i foringsrøret når vindusfresen (32) blir rotert og tvunget langs den første skråplanoverflaten (45) mot den andre skråplan- eller parallelle overflaten (46); og et fremspring (B) tilveiebragt på ledekilflaten, hvilket fremspring (B) danner en forlengelse av den første skråplanoverflaten (45) til ledekileflaten for å redusere skade på den første skråplanoverflaten (45) i foreningspunktet (A) for den første skråplanoverflaten (45) og den andre skråplan- eller parallelle overflaten (46) under bruk av systemet, idet den første skråplanoverflaten og forlengelsen sammen danner en fresavbøyende helling;karakterisert vedat lengden av forlengelsen er slik at ved bruk (I) reduseres overflatearealet til fresen som kontakter den fresavbøyende hellingen som en konsekvens av at fresen beveges langsmed og rager utover den fresavbøyende hellingen og (II) en økning av belastningen i hellingen grunnet reduksjon av overflatearealet kan bibeholdes under et nivå som ville forårsake skade på hellingen inntil fresen har beveget seg forbi den første skråplan-overflaten (45) og ikke lenger er i kontakt med denne.

2. Ledekile-foringsrørfresesystem i henhold til krav 1,karakterisert vedat belastningsnivået i hellingen som ville forårsake skade på hellingen blir holdt på et punkt hvor fresen beveges forbi den første skråplanoverflaten (45) og ikke lenger er i kontakt med denne.

3. Ledekile-foringsrørfresesystem i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat fremspringet (B) er tilveiebragt på den andre skråplan- eller parallelle overflate (46) av ledekileflaten.

4. Ledekile-foringsrørfresesystem i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat fremspringet (B) er fjernbart festet til ledekileflaten.

5. Ledekile-foringsrørfresesystem i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat fremspringet (B) er fjernbart festet til ledekileflaten ved hjelp av minst en gjenget festeinnretning.

6. Ledekile-foringsrørfresesystem i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat fremspringet (B) innbefatter en overflate som er avskrådd i samme vinkel i forhold til lengdeaksen til ledekilen (44) som den første skråplanoverflaten (45).

7. Ledekile-foringsrørfresesystem i henhold til krav 6,karakterisert vedat skråplanoverflaten til fremspringet (B) og den første skråplanoverflaten (45) er avskrådd i en vinkel på 15° i forhold til lengdeaksen til ledekilen (44).