NO333215B1 - Boreinnretning spesielt til bruk ved retningsstyrt boring for utvinning av geotermisk energi - Google Patents

Abstract

Boreinnretning med boretårn over en fundamentstruktur 2 hvor det til boretårnet 1 er anordnet vinsj 13 og kasteblokk 14 for opp- og nedsetting av boremaskinen 7 forbundet med overflaten gjennom tre eller flere fleksible slanger og en sentrisk anbrakt heisewire med innlagt el/og fiberkabel 3. Boremaskineriet 7 er satt sammen av en borekrone 18 forbundet til boremotor og gir gjennom en stabilisator 19. Boremotor og girer igjen knyttet til en retningskontroll 21 og videre med mellomsuben 22 til et rulleanker forbundet med svivelkoblingen 25. Over svivelen 25 er det anordnet vektrør for å kontrollere vekt på borekrona 18.

Description

BOREINNRETNING SPESIELT TIL BRUK VED RETNINGSSTYRT BORING FOR UTVIN-NING AV GEOTERMISK ENERGI

Det beskrives en boreinnretning særlig til anvendelse ved retningsstyrt boring av et borehull for utnyttelse av geotermisk energi, og hvor boreinnretningen omfatter et nedihulls boremaskinen og en borevæskepumpe, idet minst én slange som er innrettet til å kunne lede borevæske fra borevæskepumpen og til boremaskineriet forløper gjennom et innmatingshode som er anbrakt i borehullets senterlinje.

I fremtiden vil teknologi for økonomisk og miljøriktig utnyttelse av fornybar energi bli viktig. Utnyttelse av geotermisk energi er en fornybar resurs som ved bruk av riktig teknologi kan gi store energimengder sentralt i forhold til forbrukssted.

I følge kjente teknikker utvinnes i dag geovarme i alt vesentlig ved boring med roterende borestreng og seksjonsvis sammenskrudde borerør.

For å kunne utnytte geotermisk energi effektivt, må det bores i størrelsesorden 3000 m hullengde ned i jordskorpen. Boringen må kunne retningsstyres for å få opti-mal beliggenhet av hullet i forhold til geologiske formasjoner.

Med roterende borestreng og sammenskrudde stålrør blir vekten av borestrengen flere hundre tonn. Dette krever store konstruksjoner på overflaten for å kunne håndtere kreftene i borestrengen og gi laringsplass til borerør.

Med kjent teknologi overføres signaler for retningskontroll av borestrengen med trykk-pulser i væsken som pumpes ned i senter av borestrengen. Slikt utstyr er svært dyrt og komplisert samtidig som det gir liten kapasitet på signaloverføring.

US 6868906 beskriver et system for vedlikehold av brønner. En lukket sirkulasjonssløyfe i form av en navlestreng forbinder en drivenhet anordnet på en overflateinstallasjon med en nedihulls arbeidsenhet.

US 5074518 beskriver et ringromutblåsingssikringssystem med en hydraulikktrykkregu-leringsventil som tilpasser arbeidstrykket for lukkemekanismen i henhold til det rådende trykket i ringrommet.

US 3889959 beskriver et boreapparat omfattende en borestreng og et væskesirkula-sjonssystem med midler for styring av trykk og væskenivå i borestrengen under tilbake-trekking og fråkopling av borestrengen.

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

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

Det er tilveiebrakt en boreinnretning hvor den tradisjonelle roterende borestrengen er erstattet med tre eller flere fleksible slanger, kveilet opp på slangetromler. Dette re-duserer vekten av borestrengen til et minimum sammenlignet med dagens teknikk. Derved kan omfattende og store heiseutrustninger samt håndtering av borerør unn-gås. Plassbehov og støy fra overflateutstyr reduseres vesentlig, noe som gir en bety-delig økonomisk og miljømessig gevinst.

I senter av borehullet anbringes en heisewire forbundet med en vinsj slik at boremotor og slanger kan heises opp og settes ned i borehullet. Sammen med heisewiren anbringes kabler for overføring av elektrisk effekt og signaloverføring. Vekt på borekrone tilveiebringes med vektrør plassert like bak boreutrustningen.

Med kontinuerlig kabel oppnås kostnadseffektiv boring og sanntids kommunikasjon mellom overflaten og bunnen av borehullet, slik at data fra boreprosessen kan overvå-kes kontinuerlig og tiltak settes i verk hvis uforutsette situasjoner skulle opptre nede i borehullet.

Et mindre heisetårn på overflaten benyttes til sammensetting av boremaskin med utstyr og til å sette ned foringsrør i borehullet når dette er nødvendig.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en boreinnretning særlig til anvendelse ved retningsstyrt boring av et borehull for utnyttelse av geotermisk energi, og hvor boreinnretningen omfatter et nedihulls boremaskinen og en borevæskepumpe, idet minst én slange som er innrettet til å kunne lede borevæske fra borevæskepumpen og til boremaskineriet forløper gjennom et innmatingshode som flukter med borehullets senterlinje, kjennetegnet ved at innmatingshodet omfatter en øvre stempeldel som er hyd raulisk aksialt forskyvbar i forhold til en nedre hoveddel, og hvor det mellom den øvre stempeldelen og den nedre hoveddelen er tildannet et mellomrom hvorigjennom den minst ene slangen forløper, og den øvre stempeldelen og den nedre hoveddelen er tilpasset for å klemme den minst ene slangen sammen og dermed stenge utløpet ved uønsket overtrykk fra borehullet.

Boremaskineriet kan omfatte en boremotor og gir som er forbundet med en retningskontrollenhet, et rulleanker og et mellomstykke som er fast forbundet til en svivel og et vektrør.

I den etterfølgende beskrivelse gjengis et eksempel på en foretrukket utførelse som er anskuelsesgjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig 1 viser en boreinnretning med tilhørende utstyr plassert på overflaten; Fig 2 viser detalj av et innmatingshode for slanger og slangetromler; Fig 3 viser sammenstilling av en elektrisk boremotor med tilhørende utstyr; Fig 4 viser detalj av slanger og heisewire med tilhørende kabler anordnet i et borehull; Fig 5 viser et sideriss av innmatingshodet; Fig 6 viser et aksialsnitt gjennom innmatingshodet; Fig 7 viser skjematisk en hydraulisk pumpe med ventil for betjening av innmatingshodet; Fig 8 viser et sideriss av den elektriske boremotoren med gir;

Fig 9 viser et aksialsnitt gjennom boremotoren og giret; og

Fig 10 viser et sideriss av et rulleanker for hindre rotasjon av boremotoren og

borestrengen.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en tårnstruktur over en fundamentstruktur 2 anordnet på et overflateterreng 12. Til tårnstrukturen 1 er det anordnet en vinsj 13, en kasteblokk 14 og en heisewire 3 for å kunne heise opp og sette ned et boremaskinen 7 og slanger 5 for transport av borevæske som pumpes ned ved hjelp av en borevæskepumpe 11.

En returstrøm av bo re væske går i mellomrommet mellom slangene 5 og en borehulls-vegg 37 og transporterer ut borekaks som brytes løs av en borkrone 18. Utgående borevæske tas ut gjennom en tilkopling 17 på innmatingshodet 16.

Slangene 5 er kveilet opp på slangetromler 4 og føres inn i borehullet gjennom innmatingshodet 16. Innmatingshodet 16 består av to hoveddeler; en stempeldel 26 og en hoveddel 35. Slangene 5 er ført inn i et mellomrom 27 mellom stempeldelen 26 og hoveddelen 35. For å kunne klemme slangene 5 sammen og derved stenge utløpet ved uønsket overtrykk fra borehullet, er stempeldelen 26 anordnet slik at hydraulisk væsketrykk fra ei pumpe 29, via en ventil 28 og rør 30, kan forskyve stempeldelen 26 langs en hovedakse 15. Derved oppnås ønsket stengefunksjon ved overtrykk som kan oppstå i borehullet ved boring inn i gasslommer under trykk.

På overflateterrenget 12 håndteres boremaskineriet 7 og foringsrør 10 ved hjelp av en truck 9.

Boremaskineriet 7 er satt sammen av flere elementer: Nederst en borkrone 18 av kjent utførelse, bak borekrona 18 er det anordnet en stabilisator 19 og bak denne en boremotor og gir 20 som etterfølges av en retningskontrollenhet 21. Et mellomstykke 22 knytter sammen retningskontrollenheten 21 og et rulleanker 23 som hindrer rotasjon av boremaskineriet 7. Rulleankeret 23 omfatter et antall ruller som presses mot borehullsveggen 37.

Boremotoren og giret 20 består av en elektromotor 32 koblet sammen med et planetgir 33 som forsterker rotasjonsmomentet og overfører rotasjon til en utgående aksel med gjengeforbindelse 31. Effekt og kommunikasjon til elektromotoren 32 og retningskontroll 21 overføres gjennom heisewiren 3 med innlagte ledninger.

Claims (2)

1. Boreinnretning særlig til anvendelse ved retningsstyrt boring av et borehull for utnyttelse av geotermisk energi, og hvor boreinnretningen omfatter et nedihulls boremaskinen (7) og en borevæskepumpe (11), idet minst én slange (5) som er innrettet til å kunne lede borevæske fra borevæskepumpen (11) og til boremaskineriet (7) forløper gjennom et innmatingshode (16) som flukter med borehullets senterlinje (15),karakterisertved at innmatingshodet (16) omfatter en øvre stempeldel (26) som er hydraulisk aksialt forskyvbar i forhold til en nedre hoveddel (35), og hvor det mellom den øvre stempeldelen (26) og den nedre hoveddelen (35) er tildannet et mellomrom (27) hvorigjennom den minst ene slangen (5) forløper, og den øvre stempeldelen (26) og den nedre hoveddelen (35) er tilpasset for å klemme den minst ene slangen (5) sammen og dermed stenge utløpet ved uønsket overtrykk fra borehullet.

2. Boreinnretning i henhold til krav 1,karakterisert vedat boremaskineriet (7) omfatter en boremotor og gir (20) som er forbundet med en retningskontrollenhet (21), et rulleanker (23) og et mellomstykke (22) som er fast forbundet til en svivel (25) og et vektrør (24).