NO326954B1

NO326954B1 - Anordning ved lineaer aktuator for aksial forskyvning av et verktoy i et borehull

Info

Publication number: NO326954B1
Application number: NO20074140A
Authority: NO
Inventors: Vidar Wollum
Original assignee: Pipetech Internat As
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2009-03-23
Also published as: EP2179125A2; US20100206552A1; WO2009020395A3; NO20074140L; WO2009020395A2

Abstract

Anordning ved aktuator (1) for forskyvning av et verktøy i et borehull i grunnen hvor aktuatoren (1) befinner seg mellom et kveilrør (2) og et verktøy, og hvor aktuatoren (1) er innrettet til å kunne forskyve verktøyet med en i hovedsak konstant aksial hastighet, og hvor aktuatoren (1) omfatter en motordrevet spindel (30) som forskyves utover i aktuatoren (1) ved hjelp av en utløsbar mutter (28), og hvor mutteren (28) låses i sin virksomme posisjon ved hjelp av et hydraulisk operert låsestempel (48).

Description

ANORDNING VED LINEÆR AKTUATOR FOR AKSIAL FORSKYVNING AV ET VERKTØY I ET BOREHULL

Denne oppfinnelse vedrører en aktuator. Nærmere bestemt dreier det seg om aktuator for forskyvning av et verktøy i et borehull i grunnen hvor aktuatoren befinner seg mellom et kveilrør og et verktøy, og hvor aktuatoren er innrettet til å kunne forskyve verktøyet med en i hovedsak konstant, aksial hastighet.

Under arbeid i et borehull, for eksempel rensing av et rør som befinner seg i borehullet, ved hjelp av et trykkfluid-verktøy som befinner seg på et kveilrørs endeparti, er det velkjent at verktøyets fremmatingshastighet i borehullet kan være ujevn selv om kveilrøret mates inn i borehullet med jevn hastighet.

Årsaken til denne ujevne fremføringshastighet kan være frik-sjon mellom kveilrøret og borehullsveggen, hindringer i borehullet eller buede borehull hvor kveilrøret endrer kurveradi-usen under innmatingen. Disse forhold kan resultere i en såkalt "stick-slip"-virkning hvor verktøyet stanser, for deretter å forskyves med en relativt høy hastighet.

US-dokument 2007/0251687 beskriver en hydraulisk aktuator som er innrettet til å kunne senkes ned i en brønn ved hjelp av en kabel hvor en elektronisk modul er innrettet til å kunne styre aktuatoren.

US-patent 6655458 beskriver et testapparat som kan senkes ned i en brønn og hvor testapparatet er forsynt med en motorakti-vert aktuator for å kunne forskyve testapparatet.

Anordningene i henhold til disse dokument er ikke utformet til å kunne løse de oppgaver som anordningen i henhold til oppfinnelsen er rettet mot.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

En aktuator i overensstemmelse med oppfinnelsen for forskyvning av et verktøy i et borehull i grunnen hvor aktuatoren befinner seg mellom et kveilrør og et verktøy, og hvor aktuatoren er innrettet til å kunne forskyve verktøyet med en i hovedsak konstant aksial hastighet, kjennetegnes ved at aktuatoren omfatter et aktuatorhus med en innvendig sylindermantel og en endegavl, hvor det ved endegavlen er anordnet en utløsbar mutter som i sin virksomme stilling er i inngrep med en gjenget, aksialt gjennomboret spindel, idet spindelen rager aksialforskyvbart ut gjennom en åpning i endegavlen, og hvor en motor er innrettet til å dreie spindelen om sin lengdeakse via en urund, aksialt gjennomboret aksling, og hvor et låsestempel som er forskyvbart i sylindermantelen, omkranser spindelen, idet låsestemplet, når det befinner seg i sin endestilling nærmest endegavlen, er innrettet til å låse mutteren i sin virksomme posisjon, og hvor en indre, gjennomgående åpning i akslingens vegg kommuniserer med et første rom i aktuatorhuset oppstrøms i forhold til låsestemplet når spindelen befinner seg i sin inntrukne stilling i aktuatorhuset, og hvor en ytre, gjennomgående åpning i spindelens vegg kommuni serer med et andre rom mellom låsestemplet og endegavlen når spindelen befinner seg i sin utskjøvne endeposisjon.

I sin utgangstilling befinner spindelen seg i sin inntrukne

posisjon, låsetemplet befinner seg i en mellomposisjon mellom stemplet og mutteren, mens motoren dreier spindelen og derved verktøyet om spindelens lengdeakse. Trykkfluid strømmer gjennom akslingens og spindelens aksielle boringer.

Trykkfluid strømmer via den indre åpning inn i det første rom og forskyver låsestemplet frem til mutteren hvor låsestemplet bevirker at mutteren forskyves fra sin uvirksomme posisjon og til sin virksomme posisjon hvor den er i inngrep med spindelens gjenger.

Motoren mater derved spindelen ut fra sin inntrukne posisjon, hvorved væskestrømmen via den indre åpning stenges.

Når spindelen inntar sin utskutte endeposisjon, avdekkes den ytre åpning hvorved trykkfluid kan strømme inn i det andre rom. Låsestemplet forskyves bort fra mutteren som derved forskyves tilbake til sin uvirksomme stilling.

Spindelen er med fordel forsynt med et stempel som er tettende, forskyvbart i sylindermantelen. Fluidtrykket forskyver låsestemplet og stemplet sammen med spindelen i retning motT sin utgangsposisjon. Den videre forskyvning av spindelen til sin utgangsposisjon kan for eksempel finne sted ved hjelp av en mot aktuatoren rettet kraft fra verktøyet.

I en alternativ utførelsesform kan spindelen være koplet til en f jaer eller gassf jær som er innrettet til å kunne forskyve spindelen i retning innover i aktuatorhuset.

I en ytterligere utførelsesform forskyves spindelen innover i aktuatorhuset ved hjelp av en ytre forskyvingskraft. Låsestemplet er med fordel forsynt med utløsbare låsehaker som komplementært passer i et låsespor i sylindermantelen, idet stemplet er forsynt med en utløser som er innrettet til å løse ut låsehakene når stemplet befinner seg nær låsestemplet.

Motoren drives typisk ved hjelp av trykkfluid, men elektrisk drift kan også være anvendelig under visse forhold. Det er fordelaktig at motoren befinner seg i aktuatorhuset, men motoren kan også i det minste rage delvis ut fra aktuatorhuset.

Ved at motoren mater spindelen i retning ut av aktuatorhuset ved hjelp av en gjenge-mutterforbindelse oppnås en jevn mate-hastighet selv om aksialkraften i spindelen skulle variere noe. Anordningen ifølge oppfinnelsen tilveiebringer en relativt enkel aktuator hvor spindelen automatisk forskyves utover med en konstant hastighet og deretter returnerer med en relativt høy hastighet før den igjen gjentar utmatingen av spindelen.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegning-er, hvor: Fig. 1 delvis i snitt viser en aktuator i overensstemmelse med oppfinnelsen som er koplet mellom et kveilrør og en verktøykopling; Fig. 2 viser i noe større målestokk aktuatoren i sin utgangsposisjon; Fig. 3 viser det samme som i fig. 2, men her er et låsestempel under forskyvning i aktuatoren; Fig. 4 viser aktuatoren etter at låsestemplet har forskjøvet aktuatorens mutter til sin virksomme stilling; Fig. 5 viser aktuatorens spindel under utmating; Fig. 6 viser aktuatoren mens spindelen befinner seg i sin utskutte posisjon; Fig. 7 viser aktuatoren etter at låsestemplet er forskjøvet

fra sin låsende stilling relativt mutteren; og

Fig. 8 viser et snitt III-III i fig. 3.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en aktuator som er innmontert mellom et kveilrør 2 og et ikke vist verktøy ved hj elp av en verktøyholder 4.

Aktuatoren 1 omfatter et aktuatorhus 6 som er forsynt med en innvendig sylindermantel 8 samt en endegavl 10 ved sitt endeparti som vender bort fra kveilrøret 2. Endegavlen 10 er utformet med en sentrisk, gjennomgående åpning 12. En trykkfluiddrevet motor 14 med en gjennomgående senteråpning 16 er koplet til aktuatorhuset 6 og kveilrøret 2 ved hjelp av et adapter 18.

Like innenfor endegavlen 10 er det anordnet et mutterhus 20 som omfatter et antall i mutterhuset 20 dreibare muttersegment 22. Hvert muttersegment 22 er dreibart om en mutteraks-ling 24 mellom en passiv posisjon, se fig. 2, og en aktiv posisjon, se fig. 4. Muttersegmentene 22 holdes i sin passive posisjon av en ringfjær 26. Muttersegmentene 22 utgjør samlet en mutter 28.

I sin virksomme stilling er mutteren 28 i inngrep med en gjenget, aksialt gjennomboret spindel 30. Spindelen 30 rager aksialforskyvbart ut gjennom åpningen 12 i endegavlen 10, idet spindelen 30 er koplet til verktøyholderen 4.

Spindelen 30 er i sitt motstående, innoverragende endeparti forsynt med et stempel 32 som er tettende forskyvbart i sy lindermantelen 8. Spindelens 30 gjennomgående åpning 34, se fig. 2, er langs en andel av åpningen 34 tildelt en sekskant-form, se fig 8, som komplementært passer til en aksialt gjennomboret aksling 36.

Akslingen 36 dreies om sin lengdeakse av motoren 14. En indre åpning 40 gjennom akslingens 36 vegg korresponderer med en boring 42 i stemplet 32 når spindelen 30 befinner seg i sin inntrukne posisjon, se fig. 2. Boringen 42 munner ut på

r

stemplets 32 mot mutteren 28 sin vennende side.

En ventilhylse 44 forskyves tettende ved hjelp av en fjær 46 inn over den indre åpning 40 når spindelen 30 forskyves bort fra sin inntrukne posisjon, se fig. 5.

Et låsestempel 48 som er forskyvbart i sylindermantelen 8, omkranser spindelen 30. Låsestemplet 48 er på sin mot mutteren 28 vennende side forsynt med et utvendig, konisk hylseutspring 50 som er innrettet til å kunne forskyves inn under muttersegmentenes 22 mot låsetemplet 48 vennende partier 51, idet låsestemplet 48 når det befinner seg i sin endeposisjon nærmest endegavlen 10 derved er innrettet til å kunne låse mutteren 28 i sin virksomme posisjon hvor mutteren 28 er i inngrep med spindelen 30, se fig. 4.

Når spindelen befinner seg i sin utskutte posisjon er en ytre åpning 52 i spindelens 30 vegg avdekket, idet den ytre åpning 52 da munner ut mellom endegavlen 10 og låsestemplet 48.

I denne foretrukne utførelsesform er låsestemplet 48 forsynt med et antall låsehaker 54 som er innrettet til å kunne gripe inn i et låsespor 56 i sylindermantelen 8, se fig. 4. Stemplet 32 er forsynt med en aksialforskyvbar, fjærforspent utlø-serhylse 58 som ved hjelp av en fjær 60 spennes i retning mot endegavlen 10. Utløserhylsen 58 er innrettet til å kunne forskyve låsehakene 54 ut fra sine respektive inngrep med låse sporet 56 når stemplet 32 befinner seg ved låsestemplet 48, se fig. 6.

I sin utgangstilling befinner spindelen 30 seg i sin inntrukne posisjon, og låsetemplet 48 befinner seg i en mellomposisjon mellom stemplet 32 og mutteren 28. Motoren 14 dreier akslingen 36, spindelen 30 og derved det ikke viste verktøy om spindelens 30 lengdeakse 62. Trykkfluid fra kveilrøret 2 strømmer via adapteret 18, motorens 14 senterboring 16, akslingen 36 og spindelen 30 til verktøyholderen 4. Samtidig strømmer trykkfluid via den indre åpning 40 og stemplets 32 boring 42 inn i et første rom 64 mellom stemplet 32 og låsestemplet 48.

Låsestemplet 48 forskyves i retning mot mutteren 28 av fluidtrykket, se fig. 3, inntil låsestemplet 48 kommer til anslag mot mutteren 28, idet låsestemplets 48 hylseutspring 50 befinner seg under muttersegmentenes 22 utragende partier 51, hvorved muttersegmentene 22 er forskjøvet til sine respektive aktive posisjoner hvor de befinner seg i inngrep med spindelen 30, se fig. 4. Samtidig griper låsehakene 54 inn i låsesporet 56 og forhindrer derved mutteren 28 fra å kunne forskyves innover i aktuatorhuset 6.

Den roterende spindel 30 som dreies av motoren 14, skrues ved hjelp av mutteren 28 utover i aktuatorhuset 16, se fig. 5. Fjæren 46 i akslingen 36 forskyver derved ventilhylsen 44 stengende inn over den indre åpning 40. Fluid fra det første rom 64 evakueres via boringen 42 i stemplet 32. Aktuatorhuset 6 kan for øvrig etterfylles med fluid fra aktuatorens 1 ut-side via en åpning 66 i aktuatorhuset 6.

Når motoren 14 har matet spindelen 30 ut til sin utskutte endeposisjon, se fig. 6, befinner utløserhylsen 58 seg inne under låsehakene 54, hvorved låsehakene 54 er dreid ut fra sitt inngrep i låsesporet 56. Samtidig kommuniserer den ytre åpning 52 med et andre rom 68 som befinner seg mellom endegavlen 10 og låsestemplet 48. I dette foretrukne utførelsesek-sempel er også mutteren 28 matet ut av inngrep med spindelen 30.

Trykket fra trykkfluidet som strømmer inn i det andre rom 68 virker mot låsestemplet 48 og kraften overvinner kraften fra fjæren 60, hvorved utløserhylsen 50 forskyves tilstrekkelig tilbake relativt stemplet 32 til at låsestemplets 48 hylseutspring 50 kommer ut av inngrepet med muttersegmentene 22, se fig. 7. Ringfjæren 26 forskyver muttersegmentene 22 til sine respektive uvirksomme posisjoner, hvorved spindelen 30 kan forskyves tilbake til sin innskjøvne utgangsstilling.

På figurene er det vist et antall tetninger som generelt er tildelt henvisningstallet 70. Tetningenes 70 hensikt og vir-kemåte er velkjent og beskrives ikke nærmere. Grunnet den relativt store strømningsrate av trykkfluid som er tilstede, stilles det ikke store krav til tetningene 70. For eksempel har det vist seg unødvendig å anbringe en tetning mellom endegavlen 10 og spindelen 30.

Claims

1. Anordning ved aktuator (1) for forskyvning av et verktøy i et borehull i grunnen hvor aktuatoren (1) befinner seg mellom et kveilrør (2) og et verktøy, og hvor aktuatoren (1) er innrettet til å kunne forskyve verktøyet med en i hovedsak konstant, aksial hastighet,karakterisert vedat aktuatoren (1) omfatter et aktuatorhus (6) med en innvendig sylindermantel (8) og en endegavl (10), hvor det ved endegavlen (10) er anordnet en utløsbar mutter (28) som i sin virksomme stilling er i inngrep med en gjenget, aksialt gjennomboret spindel (30), idet spindelen (30) rager aksialforskyvbart ut gjennom en åpning (12) i endegavlen (10), og hvor en motor (14) er innrettet til å dreie spindelen (30) om sin lengdeakse (62) via en urund, aksialt gjennomboret aksling (36), og hvor et låsestempel (48), som er forskyvbart i sylindermantelen (8), omkranser spindelen (30), idet låsestemplet (48), når det befinner seg i sin endestilling nærmest endegavlen (10), er innrettet til å låse mutteren (28) i sin virksomme posisjon, og hvor en indre, gjennomgående åpning (40) i akslingens (36) vegg kommuniserer med et første rom (64) i aktuatorhuset (6) oppstrøms relativt låsestemplet (48) når spindelen (30) befinner seg i sin inntrukne stilling i aktuatorhuset (6), og hvor en ytre, gjennomgående åpning (52) i spindelens (30) vegg kommuniserer med et andre rom (68) mellom låsestemplet (48) og endegavlen (10) når spindelen (30) befinner seg i sin utskjøvne endeposisjon.

2. Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at låsestemplet (48) er forsynt med utløsbare låsehaker (54) som komplementært passer i et låsespor (56) i sylindermantelen (8), idet et stemplet (32) er forsynt med en utløser (58) som er innrettet til å løse ut låsehakene (54) når stemplet (32) befinner seg nær låsestemplet (48).

3. Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at spindelen (30) er forsynt med et stempel (32) som er tettende forskyvbart i sylindermantelen (8), hvorved fluid som strømmer gjennom den ytre gjennomgående åpning (52) er innrettet til å kunne forskyve stemplet (32) og spindelen (30) i retning innover i aktuatorhuset (6).

4. Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at spindelen (30) er koplet til en fjær som er innrettet til å kunne forskyve spindelen innover i aktuatorhuset .

5. Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at spindelen (30) er koplet til en gassfjær som er innrettet til å kunne forskyve spindelen (30) innover i aktuatorhuset (6).

6. Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at motoren (14) er trykkfluiddrevet.

7. Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at motoren (14) befinner seg i aktuatorhuset (6).

8. Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at motoren (14) i det minste delvis befinner seg utenfor aktuatorhuset (6).