NO327628B1 - Fjaersentreringsanordning - Google Patents

Description

Den foreliggende opprinnelse vedrører en fjærsentreringsanordning i samsvar med typen for holding av et rørformet element i avstand fra veggen i en boring. Slike anord-ninger kan også brukes for med avstand å anbringe et rørformet element inne i et eksisterende rørformet element.

Slik som kjent for de med erfaring innen området brukes sentraliseringsenheter i nær-inger innen boring etter olje, gass og vann for å sentrere et rørformet element (heretter betegnet som et "rør") inne i et borehull eller innenfor et tidligere installert større rør-formet element.

Slike rør konstrueres generelt i håndterbare lengder, f.eks. 12 meter, idet hver enkelt lengde er utvendig hanngjenget ved begge ender. Lengdene settes sammen ved hjelp av korte hunngjengede koplinger. Sammenstillingen av rørene til en samlet lengde bestem-te på forhånd betegnes som en streng.

Når strengen anbringes i et borehull eller et eksisterende rør er det ønskelig å posisjone-re strengen hovedsakelig sentralt inne i borehullet eller det eksisterende røret, for derved å tilforme en hovedsakelig ringformet passasje rundt det angjeldende røret. Dette mu-liggjør passasje av materiale, så som fluider, sementslurryer i rommet rundt røret. Under visse forhold er hovedsakelig sentralstilling tvingende nødvendig.

For å forsøke å oppnå denne tilstand anbringes sentraliseirngsenheter ved valgte inter-valler langs lengden av strengen. Tilbakeholdelse av sentraliseirngsenhetene i en ønsket posisjon kan oppnås ved begrensning av aksial bevegelse ved bruk av en såkalt "stoppkrage" som er en ring gripende sikret til røret.

Den tidligere kjente teknikk innbefatter faste og fjærsentraliseringsenheter. Faste (eller stive) sentraliseirngsenheter er svært ofte støpte produkter av en fast dimensjonsmessig konstruksjon med en undermåls ytre diameter for å tillate passasje gjennom borehullet. Fjærsentraliseringsenheter har en fleksibel ytre diameter som tilsiktes skal danne berø-ring med borehullveggen ved alle tidspunkter, samtidig som den er i stand til bøying for å oppta hindringer eller dimensjonsmessige endringer inne i borehullet.

Faste sentraliseirngsenheter har en indre diameter med klaring for å passe på et rør, og en ytre diameter valgt for å passere inn i det angjeldende borehullet. Under forutsetning av den aksiale variasjonen i diameter av borehullet er det åpenbart at faste sentralise ringsenheter ikke passende kan understøtte røret i en sentral posisjon. Ved likeledes å være fast risikerer en fast sentraliseringsenhet blokkering inne i borehullet.

Fjærsentraliseringsenheter kan avhjelpe disse problemene. Den aktuelle utformingen er flere herdede og utglødede bladfjærer, også betegnet innen området som buer, lokalisert radialt rundt og fastgjort til endebånd av karbonfattig stål ved begge ender.

Fjærsentraliseringsenheter som for tiden er i bruk gir imidlertid vanskeligheter under moderne forhold, så som brønndybde, vinkelawiksprofil og utvidet horisontal rekkevidde inn i lagene som produserer hydrokarboner. Som et resultat kan de tilvirkes med en overmåls ytre diameter for å frembringe en forspenningsvirkning som gir et aksepta-belt særpreg mht. avbøyning kontra belastning: dette kan imidlertid frembringe uønskede innføringskrefter. Dette gir i sin tur, sammen med flerdelskonstruksjonen, opphav til muligheten for oppløsning.

Kjente metoder for sikring av delene sammen i den tradisjonelle sentraliseirngsenheten innbefatter sveising og mekanisk sammenlåsing av bladfj ærene til endebåndene - begge metoder med konstruksjon forringer den maksimalt mulige ytelsen mht. belastning/av-bøyning.

De mangfoldige delene brukt for å konstruere tradisjonelle sentraliseringsenheter, f.eks. en oppdelt og hengslet variasjon av en mer vanlig størrelsesvariant består av fjorten individuelle deler, idet hver enkelt del er utsatt for risiko med avbryting og innfalling i borehullet.

Det finnes således et lenge følt behov for en praktisk sentraliseirngsenhet i et stykke.

US patent 3312285 (Solum) inneholder en redegjørelse for en sentraliseirngsenhet i ett stykke, hvilken enhet består av to krager anbrakt i avstand med buer (staver) som er krummet utover og fungerer for å sentralisere et rørformet element. Patentet avdekker videre en tilvirkningsteknikk for en slik sentraliseirngsenhet.

Tilvirkningsmetoden består av skjæring av et emne fra et ark med metallmateriale ved skjæring eller utstansing. Materialet angis å være et stål valgt fra en gruppe som innbefatter "plain carbon steels with a relatively high carbon content or alloy steels with a medium carbon content". Patentet forutsetter spesielt bruken av "grades of steel... which are unsatisfactory for construction of centralisers using conventional methods due to such factors as the need for welding the spring bows to the end collars". Det forstås at slike materialer er ikke-duktile stålfjærer.

Tilvirkningsmetoden forutsetter at emnet plasseres på en tilformingsmatrise som har et semisylindrisk hulrom, etterfulgt av anvendelse av et trykkverktøy for å tilforme emnet i en U-form, og i sin tur etterfulgt av anvendelsen av en omvendt matrise for å tilforme en "lang sylinder".

Emnet understøttes deretter ved en ende og den andre enden tvunget mot den ene enden for å tildanne utover buede staver som påkrevd.

Til sist sveises endene som ligger an mot hverandre på emnet sammen ved buesveising for å frembringe en generelt sylindrisk sentraliseirngsenhet.

Sentraliseringsenheten varmebehandles deretter for å få den ønskede hardheten.

Eksperimenter har avdekket flere mangler ved teknikken omtalt i US patent 3312285. Faktisk menes redegjørelsen i US-patentet ikke å gi en praktisk metode for tilvirkning av en sentraliseirngsenhet. Videre menes en innretning som tilvirkes av materiale, med hvilket metoden i henhold til patentet kan anvendes, ikke å ha de ønskede egenskapene for en praktisk sentraliseirngsenhet.

Først skal det bemerkes at bruken av et kaldtilformende dobbelt matrisesystem av typen omtalt i patentet ved et fjærstål ikke ville resultere i et sylindrisk emne. Snarere ville endene på emnet som bringes til anlegg mot hverandre med matrisen fjære fra hverandre så snart matrisen ble fjernet. Det ville derfor være nødvendig enten å utforme tilfor-mingstrinnet som en varmtilformende prosess, eller alternativt, fysisk å tilbakeholde emnet i dets sylindriske tilstand. Den sistnevnte teknikken ville ikke tillate trinnet med bøying utover som omtalt i patentet.

Tilforming av emnet til et generelt sylindrisk legeme ved den omtalte matriseteknikken er blitt funnet ikke å gi opphav til krummede endekragepartier. De mellomliggende buepartiene som er skilt med langsgående åpninger stadfester imidlertid ikke det krummede profilet til kragepartiene på grunn av tilstedeværelsen av åpningene. Buepartiene er derfor tilbøyelig til å tilforme flater eller krumninger med forholdsvis uforutsigbare kurva-turer.

Under langsgående buetilformende trykk tilformes buene verken ensartet eller forutsig-bart. Enn videre er, med mindre varmtilforming brukes, toleransene i buene uakseptab-le. Enn videre er det nødvendig, ettersom det brukte materialet er et fjærstål, å overbøye buene, og det er ikke mulig å bestemme ensartet hvor langt buene må overbøyes for å gi opphav til en ønsket sluttform.

På grunnlag av de utførte eksperimentene er det blitt påvist at en sentraliseringsenhet i samsvar med US patent 3312285 forutsetter bruken av varmtilforming. Dette innebærer i sin tur bruken av kostbare høytemperaturs tilformingsverktøy med den resulterende høye bearbeidingsnedslitingen. I det minste to eller kanskje tre oppvarmingstrinn forutsettes for tilforming etterfulgt av en fase med oppvarming/bråkjøling for den ønskede hardheten. Deretter kreves ytterligere oppvarming til en utglødingsfase på rundt 450 grader Celsius.

Bortsett fra den høye kostnaden ved varmtilforming på denne måten finnes risikoen for vekst av korn inne i den krystallinske strukturen til materialet, noe som ville gi opphav til svakhet og risikoen for brudd. Videre er det sannsynlig at hvert enkelt oppvarmingstrinn gir opphav til vridning som reduserer ytelsen og øker kostnaden.

Det er kjent at formen til buene ønskelig er parabolsk i den langsgående retningen. Teknikken omtalt i US patent 3312285 gjør denne formen vanskelig å oppnå på en ensartet basis. Trinnet med buesveising krever foroppvarming og en langsom avkjøling etter sveising.

Det menes derfor at produktet og metoden i henhold til US patentet er upraktisk. Dersom tradisjonelle duktile tilformbare materialer ble brukt ville metoden være i stand til å settes i kraft, men det resulterende produktet ville ikke ha egenskapene påkrevd for en sentraliseringsenhet.

Det forstås at produkter i samsvar med US patent 3312285 ikke finnes på markedet.

Utførelser av den foreliggende oppfinnelse fremskaffer en fjærsentraliseringsanordning som kan tilformes ved kaldtilforming. Utførelser av den foreliggende oppfinnelse kan dannes med ensartede buer og redusert sannsynlighet for oppløsning.

I henhold til oppfinnelsen tildannes det en fjærsentraliseringsanordning for understøttel-se av et rørformet element i avstand fra veggen til en boring, idet fjærsentraliseringsan ordningen har en langsgående akse, og fjærsentraliseirngsanordningen omfatter første og andre innbyrdes i avstand anbrakte kragepartier og flere buepartier anbrakt mellom disse, der det første og det andre kragepartiet og buepartiene er tilformet av et eneste stykke med borstålmateriale, slik at materialet strekker seg uten skjøt fra hvert enkelt krageparti gjennom buepartiene.

I den første utførelse er hvert enkelt krageparti hovedsakelig sylindrisk, slik at sentraliseringsanordningen strekker seg helt rundt den langsgående aksen.

I en andre utførelse strekker hvert enkelt krageparti seg over en del av en sylinder og innbefatter et hoveddelsparti og en sikringsinnretning for fastgjøring til et ytterligere krageparti på en nabosentraliseringsanordning.

Hvert enkelt krageparti strekker seg fortrinnsvis over en halvdel av en sylinder, idet anordningen i kombinasjon med en andre sentraliseringsanordning strekker seg rundt hele den langsgående aksen.

I en utførelse omfatter sikringsinnretningen et første og et andre motsvarende hengselparti som strekker seg fra motsatte kantområder og hoveddelspartiet.

Hengselpartiene avgrenser hvert enkelt fordelaktig en respektiv åpning for en respektiv hengseltapp, idet hver enkelt åpning er anbrakt hovedsakelig parallelt med den langsgående aksen, idet hvert enkelt hengselparti har i det minste et fremstikkende fingerparti som strekker seg fra kantområdet ved et indre område av dette, idet det ene eller hvert enkelt fingerparti har et ytre område rettet hovedsakelig mot kantområdet, og et område mellomliggende det indre og det ytre området, og idet mellomområdet beskriver én krummet bane og en overflate på mellomområdet avgrenser i det minste delvis åpningen.

Det første hengselpartiet har passende en første mengde første fingerpartier anbrakt i

avstand i en retning parallelt med aksen for å avgrense en andre mengde åpninger, idet den andre mengden er en i antall mindre enn den andre mengden, og det andre hengselpartiet har den andre mengden Fingerpartier for samvirke med et første hengselparti på en ytterligere anordning.

I en annen aktuell foretrukket utførelse omfatter sikringsinnretningen en første tildannelse i et sikringsområde på sentraliseringsanordningen og en andre motsvarende til dannelse i et motsatt sikringsområde på sentraliseringsanordningen, der den første tildannelsen på en første sentraliseringsanordning er avpasset for sammenlåsing med den andre tildannelsen på en andre sentraliseringsanordning.

Den første tildannelsen omfatter fortrinnsvis i det minste et fremspring fra en første ytterflate på sentraliseringsanordningen og i det minste én åpning i en andre ytterflate, der den andre ytterflaten er motsatt den første ytterflaten og den andre tildannelsen omfatter i det minste én åpning i den andre ytterflaten og i det minste ett framspring fra den førs-te ytterflaten, slik at den ene eller hver enkelt åpning er for mottak av det respektive

fremspring, og slik at to sentraliseringsanordninger kan låses formsluttende sammen.

Eksempelvise utførelser av oppfinnelsen vil nå omtales med henvisning til de vedføyde tegninger, i hvilke: fig. 1 skjematisk viser et typisk arrangement av et rør opptatt og sentralt plassert inne i

et borehull;

fig. 2 er et planriss av et emne for tilforming av en fjærsentraliseringsenhet;

fig. 3 er et sidehøyderiss av en fjærsentraliseringsenhet tilformet av emnet på fig. 2 og

i samsvar med den førte utførelse av oppfinnelsen;

fig. 4 er et endehøyderiss av sentraliseringsenheten på fig. 3;

fig. 5 er et tverrsnittriss langs linjen AA i sentraliseirngsenheten på fig. 3;

fig. 6 er et tverrsnittriss langs linjen BB i sentraliseirngsenheten på fig. 3;

fig. 7 er et tverrsnittriss langs linjen BB i en alternativ sentraliseirngsenhet til den vist

på fig. 3;

fig. 8 er et sidehøyderiss av en fjærsentraliseringsenhet i samsvar med en andre utfø-relse av oppfinnelsen;

fig. 9 er et endehøyderiss av sentraliseirngsenheten på fig. 8;

fig. 10 viser en første konfigurasjon av et fjærparti for bruk i sentraliseirngsenheter i

henhold til oppfinnelsen;

fig. 11 viser en andre konfigurasjon av et fjærparti for bruk i sentraliseringsenheter i

henhold til oppfinnelsen;

fig. 12 er en diagraminntegning av avbøyningen mot last for forskjellige fjærkonfigura-sjoner;

fig. 13 er et sidehøyderiss av en fjærsentraliseringsenhet i samsvar med en tredje utfø-relse av oppfinnelsen;

fig. 14 er et snittriss langs linjen CC i sentraliseirngsenheten på fig. 13;

fig. 15 er et riss liknende det på fig. 14 av en første modifikasjon av utførelsen på fig.

13;

fig. 16 er et riss liknende det på fig. 14 av en andre modifikasjon av utførelsen på fig.

13;

fig. 17 er et sidehøyderiss av en fjærsentraliseringsenhet i samsvar med en fjerde utfø-relse av oppfinnelsen, hvilken utførelse har fjærpartiet tilformet av generelt rette

linjesegmenter;

fig. 18 er et snittriss langs linjen DD i sentraliseirngsenheten på fig. 17;

fig. 19 er et riss liknende det på fig. 18 av en første modifikasjon av den fjerde utførel-sen av oppfinnelsen;

fig. 20 er et riss liknende det på fig. 18 av en andre modifikasjon av den fjerde utførelse

av oppfinnelsen;

fig. 21 er et sidehøyderiss av en fjærsentraliseringsenhet i samsvar med en fjerde utfø-relse av oppfinnelsen, idet utførelsen har spiraltilformede fjærpartier;

fig. 22 er et planriss av et emne for tilforming av sentraliseirngsenheten på fig. 21;

fig. 23 er et sidehøyderiss av en fjærsentraliseringsenhet i samsvar med en femte utfø-relse av oppfinnelsen, hvilken utførelse har spiraltilformede fjærpartier;

fig. 24 er et snittriss over en første konfigurasjon av et fjærparti til utførelsene vist på

fig. 17 og 23;

fig. 25 er et snittriss over'en andre konfigurasjon av et fjærparti til utførelsene vist på

fig. 17 og 23,

fig. 26 er et sidehøyderiss av en ytterligere utførelse av en sentraliseirngsenhet i samsvar med utførelsen, hvilken utførelse har åpninger for øket fluidstrøm;

fig. 27 er et enderiss av sentraliseirngsenheten på fig. 26;

fig. 28 viser et delenderiss av en todels sentraliseirngsenhet som har en festing méd

sneppertlås;

fig. 29 viser et perspektivriss av festingen med sneppertlås på fig. 28;

fig. 30 viser et delenderiss av en todels sentraliseirngsenhet som har en hengslet forbin-delsesinnretning;

fig. 31 viser et delsidehøyderiss av sentraliseirngsenheten på fig. 30;

fig. 32 viser et enderiss av en stoppkrage for bruk med sentraliseringsenheter i henhold

til oppfinnelsen; og

fig. 33 er et sidehøyderiss av stoppkragen på fig. 32.

I de forskjellige figurene angir like henvisningstall like deler.

Med henvisning til fig. 1 er et rør anbrakt inne i et borehull 39, tilformet av flere lengder 35 koplet sammen med koplinger 36. Slik som er velkjent er en sentraliseringsenhet 38 understøttet på hver enkelt lengde 35 ved hjelp av en respektiv stoppkrage 37. Hver enkelt sentraliseringsenhet 38 er anordnet for å understøtte røret tilformet av lengdene 35 inne i borehullet 39, slik at røret er hovedsakelig sentralt anordnet. Hver enkelt sentraliseringsenhet 38 har et par motsatte endekragepartier med seks (tre synlige) utover buede fjærpartier som knytter sammen kragepartiene. Fjærpartiene er anbrakt hovedsakelig med lik avstand rundt omkretsen av kragepartiene. Fremspringet av fjærpartiene på røret er alle hovedsakelig rette linjer i denne utførelse.

Det vil sees, slik som sett på tegning, at den øvre sentraliseringsenheten har en stoppkrage 37 anbrakt mellom de to endekragene, mens derimot den nedre sentraliseringsenheten er anbrakt mellom to i avstand anbrakte stoppkrager 37.

Det vil forstås at behovet for sentralisering ikke kun finnes i borehullet, men erfares også inne i den innvendige overflaten av en tidligere installert større rørsammenstilling.

Fig. 2 viser et emne 1 som er blitt tilformet av et eneste ark med borstål. Emnet har en langsgående akse A-A', to tverrgående ytterområdepartier 2, 3 anbrakt i avstand med flere, her seks, i avstand anbrakte langsgående forbindelsesområdepartier 4 som strekker seg hovedsakelig parallelt (i denne utførelsen) med aksen Z-Z'. Det første og det andre tverrgående ytterområdepartiet 2,3 er generelt rektangulære i form, er innbyrdes paral-lelle og er anbrakt hovedsakelig vinkelrett i forhold til aksen Z-Z'. De seks langsgående forbindelsesområdepartiene 4 strekker seg mellom de tverrgående ytterområdepartiene 2, 3 for å avgrense mellom disse fem åpninger 9 med lik størrelse. De ytre langsgående forbindelsesområdepartiene 4 er satt inn fra endene av de tverrgående ytterområdepartiene med rundt halve bredden av åpningene 9 for å etterlate frie endepartier 10,11 på de tverrgående ytterområdepartiene. De frie endepartiene er i en første utførelse av en sentraliseringsenhet overlappende sikret sammen, slik at hvert enkelt første endeparti 10 overlapper dets tilsvarende andre endeparti 11, slik at sentraliseringsenheten filformer en generelt sylindrisk anordning. I andre utførelser er lengden av de frie endepartiene større, og i disse utførelsene er de frie endepartiene etterfølgende tilformet til forbindel-sesinnretninger, slik som vil omtales senere her.

Det vil selvsagt forstås at dette er et rent eksempelvis emne og brukes her for å illustrere oppfinnelsen.

Emnet er tilformet ved skjæring eller utstansing fra arket. En foretrukket teknikk er en computerstyrbar skjæringsmetode med høy nøyaktighet, så som laserskjæring eller vannstråleskj æring. En slik teknikk kan tillate større fleksibilitet, for eksempel for å muliggjøre at "spesialiteter" tilvirkes uten et behov for kostbar tilegnet bearbeiding.

Deretter kaldtilformet emnet til en generelt sylindrisk form. Dette kan gjennomføres ved valsing eller andre teknikker kjent i seg selv innen området.

Den forholdsvis duktile beskaffenheten av borstålmaterialet som tilformer emnet tillater at emnet holdes i dets sylindriske tilstand etter at tilformingen har funnet sted.

Trinnet med sylindertilforming tilformer også fortrinnsvis tverrsnittprofilet av de langsgående forbindelsesområdepartiene 4. Slik som vil omtales senere kan denne tverrsnitts-formen krummes eller under visse forhold kan det foretrekkes andre utforminger, så som en flat utforming.

Det er også mulig å utforme tverrsnittformen av de langsgående forbindelsesområdepartiene etter tilformingen av det sylindriske mellomproduktet.

Under forutsetning av det sylindriske mellomproduktet er det neste som skjer, kaldtilforming av de langsgående forbindelsesområdepartiene for å tilforme buepartiene krummet utover (sett mer tydelig på fig. 3). Under forutsetning av den forholdsmessige duktiliteten til materialet i de langsgående forbindelsesområdepartiene er det igjen mulig å bruke en utvidelsesdor eller en liknende innretning for å oppnå den ønskede formen. Omfanget av "fjæring" er tilstrekkelig lite til at ønskede profiler lettvint skaffes.

Den foreliggende utførelse sveises deretter langs de frie endepartiene 10,11 for å tilforme et hovedsakelig kontinuerlig sylindrisk element, skjønt med buepartiene 4 krummet utover og deretter forutsettes et eneste oppvarmingstrinn etterfulgt av bråkjøling for å gi den ønskede ferdige hardheten til sentraliseirngsenheten.

Om påkrevd kan anordningen deretter spenningsutglødes. Denne utglødingen kan være for hele anordningen, eller lokalisert oppvarming av buene kan i stedet gjennomføres. Den nødvendige oppvarmingen for utgløding av bordstål er typisk 200 °C, mindre enn halvdelen av den nødvendige temperaturen for å utgløde fjærstål.

Det vil sees at det er mulig å tilforme sentraliseringsenheten i henhold til oppfinnelsen fullstendig uten oppvarming, med en etterfølgende eneste oppvarming som gir den ønskede ferdige hardheten og et valgfritt trinn med spenningsutgløding ved en lavere temperatur enn den påkrevd for fjærstål. Resultatet er at kaldtilformingsverktøy brukes, noe som besørger lang bearbeidingslevetid. Ettersom det ikke rinnes noe behov for vedvarende oppvarming og avkjøling av sentraliseringsenheten finnes det ingen risiko for kornvekst på grunn av mangfoldig oppvarming, og både spenningsøkning og varme-vridning kan unngås. Passende teknikker er tilgjengelige for fintilpasning av tverrsnittet til buene. Kaldtilforming tillater den bekvemme og ensartede tilformingen av den langsgående utformingen til buene.

Det er blitt påvist at egenskapene til stål som leveres kan variere fra ark til ark. Under forutsetning av faktumet at etter tilforming og varmebehandling blir egenskapene mer kjent, tilformes i en foretrukket utførelse sentraliseringsanordningen slik at buene er undermåls. Omfanget av undermål kan bestemmes ved eksperiment, men typisk kan en reduksjon i diameter på omtrent 12 mm være ønskelig. Etter en kaldtilforming varmebehandles anordningen for å gi den ønskede hardhet, og om nødvendig utgløding. Deretter gjennomføres en ytterligere kaldforming for å ettertilforme buene til den endelige ønskede konfigurasjonen.

Det vil være klart for de med erfaring innen området at dette sikrer at sluttproduktet vil være ensartet. Det vil også være klart for de med erfaringen innen området at kaldtilforming etter varmebehandling ytterligere forsterker de krystallinske egenskapene til materialet.

I noen utførelser av oppfinnelsen er de frie endepartiene 10 og 11 tilformet til sikringsinnretninger for sneppertlåser. Dette har vanligvis ikke vært praktisk med fjærsentraliseringsenheter fordi endebåndmaterialene er tilbøyelige til å være duktile og har, som et resultat, begrenset flytefasthet. I situasjoner der fjærstål foreslås ville tilforming med høy temperatur behøves med ledsagende bearbeidingsproblemer dersom en slik skjøt ble forsøket. Bruken av borstål gir imidlertid mer enn tilstrekkelig stivhet i endebån-det/kragen for å besørge åt forbindelsen med sneppertlåsing gjennomføres og oppnås ved kaldtilforming.

I andre utførelser av oppfinnelsen utformes, slik som vil omtales her senere, de frie endepartiene 10 og 12 for å tilforme sikringsinnretninger av hengseltype. Bruken av borstål besørger vending av endene til de tverrgående ytterområdene med innvendige radier dobbelt av materialtykkelsen. Ved bruken av borstål er det mulig skarpt å vende materialet med en radius mindre enn materialtykkelsen. Dette bør så i motsetning til fjærstål, der radier over det dobbelte av materialtykkelsen kreves, og i hvilke varmtilforming forutsettes.

Det bemerkes at borstål er velegnet for sveising; imidlertid innbefatter forskjellige av utførelsene omtalt her, sneppertfestinger eller hengslede skjøter, slik at sveising kan unngås.

Med henvisning til fig. 3 vises en fullstendig sentraliseringsenhet 20. Denne sentraliseringsenheten har, slik som vil være tydelig av betraktningene for fig. 2, seks buer. Det vil forstås av de med erfaring innen området at et antall buer vil velges for anvendelsen og varierer typisk mellom tre og atten. Det forutsettes også at flere enn atten buer kunne behøves i visse anvendelser.

Fig. 4 viser et enderiss av sentraliseringsenheten på fig. 3. Med henvisning til fig. 5 viser avsnittet A-A på fig. 3 den krummede formen til den ytre overflaten på bueelementet 4. Den spesielle utformingen av bueelementet kan konfigureres for å skaffe ønskede egenskaper mht. belastning-avbøyning. Dette drøftes mer fullstendig her med henvisning til fig. 12.

Med henvisning til fig. 6 er den foretrukne utformingen av tverrsnittet til bueelementet 4 en kurve. Den spesielle utformingen vist på fig. 6 er en sektor av en sirkel som har en radius r. Motsatt viser fig. 7 et alternativt bueelement B som har et flatt tverrsnitt, noe som er mindre foretrukket. En matematisk analyse for å sammenlikne stivheten til av-snittene kan gjennomføres for eksempel ved hjelp av parallellakseteoremet.

Vurder et eksempelvis flatt avsnitt som har bredde 1,5 enheter og tykkelse 0,158 enheter. Dette er liknende utførelsen på fig. 7 og har en andre momentflate rundt nøytralak-sen, Ina gitt med likning 1:

Vurder nå et avsnitt som har den samme bredden og tykkelsen, men har en kurvatur på 3,56 enheter. Dette er liknende utførelsen på fig. 6, og har en andre momentflate rundt nøytralaksen, Ina gitt med likning 2:

Det følger således at de eksemplene over oppviser kurvaturen til tverrsnittet noen øk-ning på 20 % i stivhet i forhold til det flate stamtverrsnittet med liknende proporsjoner.

Kaldtilformingsteknikkene gjort mulig med bruken av borstål som materialet for sentraliseringsenheten gir en mulighet for å justere tverrsnittkurvaturen. Dette underletter i sin tur fintilpasning bestandigheten mot bøyekraft. Enn videre kan overgangsområder fra den valgte tverrsnittskurve på buene mot endekragepartiene utformes for å maksimere stivhet for den bøyelige konstruksjonen.

Det er også ønsket i visse utførelser med tilforming av buene for å få en kurvatur større enn kurvaturen til et rør som skal settes inn i kragepartiene. I dette tilfellet har hver enkelt bue en indre ytterflate som er utformet slik i tverretningen at et tverrgående midtområde av den indre ytterflaten anbringes i avstand fra lengdeaksen til sentraliseringsenheten ved en første størrelse, og tverrkantene på buen anbringes i avstand fra lengdeaksen med en andre størrelse, idet den første størrelsen er større enn den andre størrel-sen med mer enn tykkelsen av materialet i buepartiene. Dette innebærer at dersom buen presses sammen i bruk understøttes midtområdet bort fra røret med endepartiene som ligger an mot røret. Dette resulterer i at overgangsområdet, der buene møter kragen, ikke innstilles permanent ved sammenpressingen, noe som ville resultere i at sentraliseringsenheten praktisk talt blir ubrukelig.

Fig. 8 viser en andre utførelse av en sentraliseirngsenhet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Sentraliseirngsenheten 21 er generelt liknende den omtalt med hensyn til fig. 3, selv om den har seks bueelementer 22 ensartet fordelt om dens omkrets (se fig. 9). De er imidlertid tilformet ved den nedre enden vist i figuren på sentraliseirngsenheten, idet små "tanger" 23 strekker seg vinkelmessig utover fra det nedre kragepartiet 3. Tangene stikker frem i ringrommet tilformet mellom røret som er sentralt plassert og borehullet, og gir virkningen med frembringelse av turbulens i fluid som passerer gjennom ringrommet. Tangene er integrert tilformet med sentraliseirngsenheten. Det vil forstås av de med erfaring innen området at tanger kan tildannes ved begge ender av sentraliseirngsenheten om ønsket.

Med henvisning til fig. 10 vises en utførelser av emnet til sentraliseirngsenheten, i hvilket de langsgående forbindelsesområdepartiene er utformet for å få en redusert bredde, der de strekker seg til endekragene 2 og 3. En sentraliseirngsenhet i henhold til denne utførelsen kan brukes der den høyeste nødvendige belastningen skal begrenses ved maksimal avbøyning. Med henvisning til flg. 11 vises motsatt en utførelse der den tverrgående bredden til bueelementene økes, der den strekker seg til kragepartiene 2 og 3. En slik konfigurasjon kan brukes der en høyere belastning er godtagbar ved en maksimal avbøyning.

Med henvisning til fig. 12 har en grafisk illustrasjon av avbøyning (d) kontra belastning (1) en første heltrukket kurve for utførelsen i henhold til fig. 2-6. Der en parabolsk bueform er tildannet oppstår kurvesærpreget til den strekede linjen. En kraft vinkelrett i forhold til aksen av røret påført mot bladfjæren ville ved begynnelsen av avbøyning innta en parabolsk form. Belastningen motstås i en høyere grad av den parabolske formen inntil formen deformeres til en kurvatur liknende den til en tradisjonell radius. Dette er en foretrukket virkning som ville være spesielt ønsket der en fjærsentraliseringsenhet er blitt tilvirket for å utgjøre en glide- eller skyvpasning i borehullet.

Den prikkede kurven svarer til en bueform med redusert endebredde, slik som eksemplifisert på fig. 10, og kurven med kryss vedrører en bueform med øket endebredde, slik som eksemplifisert på fig. 11.

Nå med henvisning til fig. 13 er bueelementene i en ytterligere serie av utførelser ikke

skilt med åpninger, men i stedet med smale spalter, idet materialet som tilformer godset 32 mellom spaltene holdes tilbake. Godset 32 er ikke buet ved tidspunktet for tilforming av bueelementet 31. Godset skilles imidlertid i den langsgående retningen med en tverrgående spalte for derved å tilforme godspartier 32 som strekker seg nedover fra det øvre kragepartiet 2 og godspartier som strekker seg oppover fra det nedre kragepartiet 3. Åpningen mellom godset er valgbar, slik som best sett på fig. 14-16.

På fig. 14 er åpningen mellom det øvre og det nedre godspartiet 32 forholdsvis liten. En slik utførelse har fordeler under visse forhold. Når en sentraliseirngsenhet på et rør kjø-res inn i borehullet er det mulig at sentraliseirngsenheten griper eller henger fast mot for eksempel et fremspring i borehullet. Forutsatt at sentraliseirngsenheten holdes aksialt tilbake av stoppkrager på røret - se 37 på fig. 1 - er det en sjanse at med den betydelige rørvekten som involveres, sentraliseirngsenheten kan trykkes sammen aksialt. I en slik situasjon kan buene vris utover utenfor flytegrensen til materialet og bli vedvarende satt i overmåls tilstand. Utførelsen vist på fig. 14 bruker rommet mellom godspartiene 32 for begrensning av reduseringen i den frie høyden til sentraliseirngsenheten for å hindre at en slik tilstand oppstår.

Med henvisning til fig. 15 er avstanden mellom godspartiene større enn den vist på fig. 14, og er tilstrekkelig for å muliggjøre at en stoppkrage posisjoneres på røret og innenfor hoveddelen til sentraliseringsenheten. En ytterligere utførelse vist på fig. 16 har en betydelig avstand mellom godspartiene, og i dette tilfellet der en stoppkrage er satt inn i hovedlegemet til sentraliseringsenheten tillates det en øket aksial bevegelse mellom sentraliseringsenheten og stoppkragen.

Med henvisning til fig. 17 og 18 er i en fjerde utførelse av sentraliseringsenheten 40 formen til bueelementene 41 (best sett med henvisning til fig. 18) generelt flat.

Med fortsatt henvisning til fig. 17 og 18 har hvert enkelt bueelement 41 et første, hovedsakelig rett parti 42 som strekker seg nedover fra det første kragepartiet 2 og side-veis bort fra lengdeaksen, etterfulgt av et andre parti 44 som er hovedsakelig akseparal-lelt, og en tredje rett linje 43 som skråner tilbake for å strekke seg til den nedre kragen ved partiet 3.

Den fjerde utførelsen har svært stive egenskaper. Svært høye belastninger ville kreves for å avbøye buene, og når materialets flytepunkt først er blitt oversteget ville det faktisk ikke finnes noen fiæringsgjenhenting. Slike stive sentraliseringsenheter ville tildannes undermåls i forhold til borehullet, typisk seks millimeter eller mindre enn borehull-diameteren. De kan anvendes der det var forventning om store sideveise belastninger med større størrelse enn gjenopprettelseskraften til sentraliseringsenheten. En modifikasjon av den fjerde utførelsen vises på fig. 19, i hvilken godsmateriale 45 er bibeholdt og strekker seg helt mellom det øvre og det nedre kragepartiet 2 og 3. Denne utførelsen gir stor langsgående styrke for å motstå høydesammenbrudd dersom sentraliseringsenheten skulle henge fast når den kjøres inn i borehullet. Enda en ytterligere modifikasjon vises på fig. 20, i hvilken godsmaterialet er fjernet på en måte liknende den omtalt med hensyn til fig. 16.

Med henvisning til fig. 21 vises en ytterligere utførelse av en sentraliseringsenhet i samsvar med oppfinnelsen, i hvilken buepartiene 51 på sentraliseringsenheten 50 beskriver en generelt spiralformet bane mellom det øvre og det nedre kragepartiet 2 og 3. Fig. 22 viser et emne brukt til denne utførelsen på fig. 21.

Utførelsen på fig. 21 kan brukes for å danne bro over spor i borehullet etterlatt etter en boreprosedyre, skrape boreoverflaten fri for oppsamlede overflateforurensninger og oppvise en skjærvinkel mot overflaten av borehullet når den kjøres inn. En stiv versjon av utførelsen på fig. 21 vises på fig. 23.1 denne utførelsen har sentraliseringsenheten 60 generelt spiralformede bueelementer 61, noe liknende de vist på fig. 21, men med rette linjesegmenter liknende de omtalt med hensyn til fig. 17 og 18. Fig. 24 og 25 viser foretrukne valgte former av tverrsnittet til buepartiene 61.1 begge tilfeller krummes materialet i buepartiene innover for derved å ligge på sylinderen definert av de innvendige overflatene på krageelementene 2,3. På fig. 24 er formen av bueelementet generelt rek-tangulær, mens den vist på fig. 25 derimot generelt er halvsirkulær. Virkningen av begge er at buepartiene vil ligge på et innsatt rør for å gi forhøyet motstand mot sammen-brudd.

Nå med henvisning til fig. 26 vises enda en ytterligere utførelse av en sentraliseringsenhet i samsvar med oppfinnelsen. Denne sentraliseringsenheten 70 har buepartier 71 som har et langsgående midtområde 72 med konstant bredde som strekker seg ved hver enkelt ende til en Y-utformet todeling 73. Todelingene strekker seg til den øvre krageelementet 2 eller henholdsvis det nedre krageelementet 3. Hver enkelt todeling definerer en åpning 74 som tilformer en likebent trekant i denne spesielle utførelsen. Åpningen tillater at fluid passerer gjennom ringrommet mellom røret og borehullet for også å strømme langs undersiden av bueelementet. Sentraliseirngsenheter som har slike åpninger kan derfor brukes der redusert strømningsmotstand behøves. Det vil forstås av de med erfaring innen området at det spesielle valget av en trekantet åpning 74 kun er eksempelvis, og andre utforminger kunne tildannes.

Med henvisning til fig. 27 viser endehøyderisset mer tydelig tildannelsen av åpningene som besørger redusert strømningsmotstand. Det ville forstås av de med erfaring innenn området at med øket rekkevidde av brønnene reduseres ønskelig strømningsmotstanden. Etter hvert som strømningsmotstanden øker må trykket heves for å avgi den samme strømningsraten, og det økede trykket kan føre til nedbryting av geologiske formasjo-ner.

Utførelsene omtalt så langt har vært enhetlige strukturer. Det er imidlertid kjent for de med erfaring innen området at oppdelt tilformede sentraliseirngsenheter med to halvde-ler atskilt langs en aksial midtlinje vil kreves. Det vil også være kjent for de med erfaring innen området at sentraliseirngsenheter som har flere enn to segmenter vil kreves.

Fig. 28 og 29 viser en første sikringstildannelse for sikring av to segmenter til en sentraliseringsenhet sammen.

Med henvisning til fig. 28, som er et delenderiss av en sentraliseirngsenhet, er endekragen 2 tilformet av to halvsylindriske endekragepartier 2A, 2B som er sikret sammen med en sikringsinnretning med sneppertlås.

Med henvisning til fig. 29 vises et eksempel på en innretning med sneppertlås. Endepar-tiet på en endekrageparti 2A skjæres langsgående for å tilforme tre nabofingerpartier 100,101,102. Midtfingerpartiet 101 er hevet ut av planet til kragepartiet 2 A og har to åpninger 103 skåret i det, idet åpningene har et krummet profil i deres ytterkant nærmest enden av kragepartiet 2A. De to ytre fingerpartiene 100,102 er bueformet skåret for å avgrense to tungepartier 104 som er forskjøvet oppover fra planet til kragepartiet 2A. Formen av tungepartiene 104 er bueformet.

Det andre endekragepartiet 2B er også skåret for å tilforme tre motsvarende fingerpartier 200,201,202.1 dette tilfellet er de to ytre fingrene 200,202 hevet ut av planet til endekragepartiet 2B og er forsynt med åpninger 203 med liknende utforming som vin-duene 103, og midtfingeren 201 er forsynt med to tungepartier 204 anbrakt oppover med liknende utforming som tungepartiene 104.

Når de to kragepartiene 2A, 2B er drevet sammen er midttungepartiet 101 på det første kragepartiet i stand til å gli over den øvre overflaten til midtfingeren 201 på det andre kragepartiet 2B, mens de ytre fingerpartiene 200,202 glir over de ytre fingrene 100,102 på det første kragepartiet 2A. Anbringelsen av tungene 104,204, og åpningene 103, 202, er slik at tungene entrer de motsvarende åpningene for formsluttende å låse de to kragepartiene sammen.

Bruk av borstål med endekragepartier som er varmebehandlet for å gi kragepartiet med høy stivhet muliggjør at sikringsinnretningen med sneppertlås bekvemt og sikkert sikrer de to halvdelene av anordningen sammen. En fordel med en slik konfigurasjon er at for en todelt sentraliseirngsenhet kreves kun to komponenter. Dette er forskjellig fra ar-rangementer der hengseltapper og andre sikringsinnretninger kan kreves. Det vil forstås av de med erfaring innen området at jo færre komponenter som er tildannet, desto mindre fare finnes det for at komponentene blir løsgjort og faller inn i borehullet med store utbedringskostnader.

Fig. 30 viser en alternativ utførelse, i hvilken de frie endene av kragepartiene er vendt for å tilforme et hengsel som har en hengseltapp 110. Henvisning til fig. 31 viser at det første endekragepartiet 2 A er skåret for å ha tre i avstand anbrakte fingerpartier 121, og at det andre endekragepartiet 2B er skåret for å ha to i avstand anbrakte fingerpartier 122. Anbringelsen av fingerpartiene 121 og 122 er slik at et fingerparti 121 kan utgjøre fingeren mellom fingerpartiene 121. Fingerpartiene har et indre område 123 som strekker seg utover fra den respektive endekragen 2A, 2B, et ytre parti 124 som ligger mot en ytterflate på det indre partiet 123, og et mellomliggende kroket parti 125 hvis indre ytterflate avgrenser en åpning for hengseltappen.

I bruk settes hengselet sammen ved at fingerpartiene utgjør fingrer mellom hverandre, hengseltappen settes inn og sammenstillingen plasseres mot røret. Den åpnede sammenstillingen lukkes deretter rundt røret, og en andre hengseltapp settes inn i det andre hengselet. Endene av hengseltappene deformeres, f.eks. ved overhamring for å holde dem tilbake på plass.

Nå med henvisning til fig. 32 og 33 består en påglidningsstoppkrage 37 av et generelt sylindrisk legeme av borstål med sirkulære øvre og nedre flenspartier 230,231 som strekker seg utover, og flere bosspartier 232 anbrakt rundt omkretsen av et midtområde på kragen for å oppta settskruer 234.

Tradisjonelle stoppkrager tilvirkes av valsede rektangulære stavpartier med endene som buttsveises for å tilforme en ring. Materialet må være egnet for sveising ettersom virkningen fra skruene mot et innsatt rør kan gi betydelig periferisk belastning ved sveise-skjøten. Andre kjente produkter tilvirkes av et sømløst stålrør, men det er begrensninger hva angår størrelse og materialkvalitet.

Ved utvelgelse av borstål er det mulig å oppnå 98 % av de mekaniske egenskapene til modermaterialet over en sveisesone.

Fig. 33 viser tydelig endeflensene som er frembrakt ved vikking. Vikkingen utføres i den ubehandlede tilstanden av materialet, og bosspartiene 232 tilformes med kjente teknikker for strømningsboring. Etter at anordningen er blitt passende tilformet, da varmebehandles og bråkjøles den for å få de ønskede egenskapene.

Utførelser av den foreliggende oppfinnelse er blitt omtalt med spesiell henvisning til de illustrerte eksemplene. Det vil imidlertid forstås at variasjoner og modifikasjoner kan gjøres for de omtalte eksemplene innenfor omfanget av den foreliggende oppfinnelse.

Claims (9)

1. Fjærsentraliseirngsanordning (20,21, 30,38,40, 50,60, 70) for understøttelse av et rørformet element anbrakt i avstand fra en vegg i en boring (39), idet fjærsentraliseringsanordningen har en lengdeakse, og idet fjærsentraliseirngsanordningen omfatter et første og et andre i innbyrdes avstand anbrakt krageparti (2, 3) og flere buepartier (4,22, 31,41, 51,61,71) anbrakt mellom disse,karakterisertv e d at det første og det andre kragepartiet og buepartiene er tilformet av et eneste stykke med borstålmateriale, slik at materialet strekker seg uten skjøt fra hvert enkelt krageparti gjennom buepartiene.

2. Fjærsentraliseirngsanordning ifølge kav 1,karakterisertv e d at det første og det andre kragepartiet (2, 3) er hovedsakelig sylindrisk, slik atfjærsentraliseirngsanordningen strekker seg helt rundt lengdeaksen.

3. Fjærsentraliseirngsanordning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat hvert enkelt krageparti (2A, 2B) strekker seg over en del av en sylinder og innbefatter et hoveddelparti og en sikringsinnretning for fastgjøring til et ytterligere krageparti på en nabofjærsentraliseringsanordning.

4. Fjærsentraliseirngsanordning ifølge krav 3,karakterisertv e d at hvert enkelt krageparti (2A, 2B) strekker seg over en halvdel av en sylinder, idet anordningen i kombinasjon med en andre fjærsentraliseirngsanordning strekker seg helt rundt lengdeaksen.

5. Fjærsentraliseirngsanordning ifølge krav 3,karakterisertv e d at sikringsinnretningen omfatter et første og et andre motsvarende hengselparti (123,124,125) som strekker seg fra motsatt kantområde på hoveddelpartiet.

6. Fjærsentraliseirngsanordning ifølge krav 5,karakterisertved at hengselpartiene hver for seg avgrenser en respektiv åpning (125) for en respektiv hengseltapp (110), at hver enkelt åpning er anbrakt hovedsakelig parallelt i forhold til lengdeaksen, at hengselpartiene har i det minste ett fremstikkende fingerparti (121,122) som strekker seg fra kantområdet ved et indre område av dette, at det ene eller hvert enkelt fingerparti har et ytre område (124) rettet hovedsakelig mot kantområdet og et område mellomliggende det indre og det ytre området, at mellomområdet (125) beskriver en krummet bane og at en overflate av mellomområdet avgrenser i det minste delvis åpningen.

7. Fjærsentraliseirngsanordning ifølge krav 6,karakterisertv e d at det første hengselpartiet (2A) har en første mengde første fingerpartier (121) anbrakt i avstand i en retning parallelt med aksen for å avgrense en andre mengde åpninger, idet den andre mengden er en i antall mindre enn en andre mengden, og det andre hengselpartiet (2B) har den andre mengden fingerpartier (122) for samvirke med et første hengselparti og en ytterligere anordning.

8. Fjærsentraliseirngsanordning ifølge krav 3,karakterisertv e d at sikringsanordningen omfatter en første tildannelse (100,101,102) i et sikringsområde (2A) på fjærsentraliseringsanordningen og en andre motsvarende tildannelse (200, 201,202) i et motsatt sikringsområde på fjærsentraliseirngsanordningen, idet den første tildannelsen på en første fjærsentraliseringsanordning er avpasset for å sam-menlåses med den andre tildannelsen på en andre fjærsentraliseirngsanordning.

9. Fjærsentraliseirngsanordning ifølge krav 8,karakterisertved at den første tildannelsen omfatter i det minste ett fremspring (101) fra en første ytterflate på fjærsentraliseirngsanordningen og i det minste én åpning (103) i en andre ytterflate, idet den andre ytterflaten er motsatt den første ytterflaten, og den andre tildannelsen omfatter i det minste én åpning (201) i den andre ytterflaten, og i det minste ett fremspring (204) fra den første ytterflaten, slik at den ene eller hver enkelt åpning er for opptak av det respektive fremspringet, og slik at fjærsentraliseirngsanordningene kan låses formsluttende sammen.