NO337166B1 - Apparat og fremgangsmåte for å tillate kontinuerlig sirkulasjon av borefluid gjennom en borestreng mens det koples borerør dertil - Google Patents

Description

APPARAT OG FREMGANGSMÅTE FOR Å TILLATE KONTINUERLIG SIRKULASJON AV BOREFLUID GJENNOM EN BORESTRENG MENS DET KOPLES BORERØR DERTIL

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat og en fremgangsmåte for å tillate kontinuerlig sirkulasjon av borefluid gjennom en borestreng mens det koples borerør dertil Det er velkjent innen boreindustrien, og spesielt innenfor det felt som gjelder boring etter olje, na-turgass og andre hydrokarboner, at borestrenger omfatter et stort antall individuelle borerør som er sammenkoplet ved hjelp av utvendige gjenger ("hanngjenger") på tappene og innvendige gjenger ("hunngjenger") i boksene. Det er også velkjent at slike borerør tilføyes borestrengen ett om gangen eller i "rørseksjoner" på 2 eller 3 forut sammenkoplete borerør, etter hvert som borestrengen som bærer borkronen, borer seg ned i grunnen; når det gjelder oljeboring, gjerne et par kilometer eller mer under bakken. Av ulike grunner er det under boring og etter at borehullet er ferdigboret, behov for å trekke hele eller deler av borestrengen ut av hullet. Igjen må hvert borerør eller hver rørseksjon skrus av én om gangen etter hvert som borestrengen bringes opp så langt det er behov for.

Med tidligere kjente systemer må boreprosessen og sirkulasjonen av borefluid stanses hver gang et borerør skal tilføyes eller fjernes. Å stanse sirkulasjonen av borefluider er uønsket av ulike grunner, hvilket er velkjent innen fagområdet. Disse omfatter å hindre borehullsveggen i å bryte sammen slik at borestrengen setter seg fast, å hindre borekaks i å sedimentere og å redusere muligheten for "brønnspark". Dette er også velkjent innen fagområdet.

For å overvinne disse problemer har man funnet opp anordninger og fremgangsmåter for å føye til eller fjerne rør under kontinuerlig sirkulasjon av borefluidet.

Søkers patentsøknad PCT/GB97/02815 beskriver en fremgangsmåte for boring av brønner, hvor en borkrone roteres i enden av borestreng omfattende sammenføyde rørelementer, og borefluid sirkuleres gjennom borestrengen, hvor fremgangsmåten omfatter det å føye til eller fjerne borerør og/eller borerørsseksjoner fra borestrengen under fortsatt sirkulasjon av borefluidet.

Fremgangsmåten sørger for at borefluid leveres ved riktig trykk i umiddelbar nærhet av den rørfor-bindelse som er i ferd med å brytes, inne i et trykkammer eller en 'kopling', som beskrevet i detalj nedenfor, slik at strømmen av tilført borefluid overlapper strømmen av borefluid fra det toppdrevne rotasjonssystem. Idet det øvre borerøret skilles fra borestrengen, stanser strømmen av borefluid til det fraskilte øvre borerøret, for eksempel gjennom virkningen av en stengeinnretning som for eksempel en sluseventil.

Det fraskilte øvre borerøret kan så spyles med for eksempel luft eller vann (dersom det befinner seg under vann), trykkavlastes, trekkes ut, koples fra det toppdrevne rotasjonssystem og fjernes. Virkningen av en blindeventil er å dele koplingen i to, for eksempel ved å dele trykkammeret i koplingen som forbinder røret med borestrengen. Borefluid ved nødvendig trykk, tilført fra en ringroms-forbindelse under blindeventilen, sirkuleres fortsatt gjennom borestrengen.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen beskrevet i PCT/GB97/02815 kan et øvre borerør tilføyes ved å bruke en kleminnretning som omfatter en støtdemperanordning eller en såkalt snubber, og øvre ende av borestrengen omsluttes og gripes av det nedre parti av koplingen, som inneholder en blindeventil som skiller øvre og nedre del av koplingen. Deretter føyes det øvre borerøret til den øvre del av koplingen og tettes ved hjelp av omslutningshoder, og blindeventilene åpnes og den nedre ende av det øvre borerøret og øvre ende av borestrengen sammenføyes.

Ved bruk vil den nedre seksjon av koplingen under blindeventilene allerede omslutte den øvre en-de av borestrengen før det øvre borerøret senkes ned, og når det øvre borerøret senkes ned i koplingen, vil den øvre seksjon av koplingen over blindeventilene omslutte den nedre ende av borerø-ret.

For å holde tilbake borefluidet, festes den nedre seksjon eller del av koplingen til toppen av den hengende borestreng med blindeventilene i stengt stilling, hvilket forhindrer utstrømning av sirkule-rende borefluid. Røret senkes ned fra i alt vesentlig loddrett over og ned i den øvre del av koplingen, og tettes så ved hjelp av en tetning, slik at alt borefluidet holdes inne i koplingen. Deretter åpnes blindeventilene, og røret og den hengende borestreng bringes i kontakt og sammenføyes ved hjelp av griperne som skrur til røret og borestrengen til riktig dreiemoment.

Den nedre ende av det øvre borerøret og den øvre ende av borestrengen skilles fra hverandre ved hjelp av blindeventilene, slik at røret kan lukkes ved hjelp av øvre omslutningshoder, slik at det ved åpning av blindeventilene i all hovedsak ikke forekommer noen utstrømning av borefluid, og røret og borestrengen kan så føres sammen og skrus inn til riktig dreiemoment.

For å fjerne et nytt rør fra borestrengen trenger forlengelses-/slitasjestykket under det toppdrevne rotasjonssystem inn i den øvre del av trykkammeret, spyles med borefluid og settes under trykk; blindeventilene åpnes og lar det toppdrevne rotasjonssystem levere sirkulasjonsborefluid og lar forlengelses-/slitasjestykket kople seg til og skru seg opp i borestrengen. Deretter kan trykkbehol-deren trykkavlastes, spyles med luft (eller vann dersom den befinner seg under vann), og borestrengen heves til den neste skjøt eller borerørskopling er inne i trykkammeret, "kile- og gripeventi-len" stenges, trykkammeret fylles med borefluid og settes under trykk, og syklusen gjentas. Koplingen omfatter fortrinnsvis et roterende kilebelte som bærer borestrengen mens det toppdrevne rotasjonssystem heves for å ta imot og kople til et nytt rør.

I patentsøknad PCT/GB/03411 kan de øvre gripe- og kileanordninger passere gjennom blindeventilene når blindeventilene befinner seg i åpen stilling.

Søkers patentsøknad PCT/GB01/04803 beskriver en kopling og en fremgangsmåte for kontinuerlig sirkulasjon av et borefluid gjennom en borestreng under tilføyelse eller fjerning av borerør, idet koplingen har en nedre fluidtrykktetning som er tilpasset for inngrep med en borestreng, nedre gripere som er tilpasset for inngrep med en borestreng, en ventil anbrakt over nevnte nedre gripere, øvre gripere som er tilpasset for inngrep med et borerør som skal føyes til eller fjernes fra nevnte streng, og en øvre fluidtrykktetning som er tilpasset for inngrep med nevnte borerør. Søkers patentsøknad PCT/GB02/003031 beskriver en kilebeltesammenstilling som omfatter en flerhet av kilestykker som ved plassering i umiddelbar nærhet av hverandre danner en krage som er større enn diameteren av borerørets rørlegeme i toppen av borestrengen og mindre enn diameteren ved fortykkelsesskulderen på nevnte borerør, idet det finnes et middel for bevegelse av stykkene, hvor dette kan flytte stykkene tettere sammen for a danne en krage som er forskyvbart plassert om nevnte borerørs legeme, hvilke kilebeltesammenstillinger kan også benyttes sammen med eller som en del av koplingene som omtales i tidligere patentsøknader, enten for å bære, heve eller senke strengen under, eller for å holde igjen, senke eller heve røret eller rørseksjonen over.

Disse fremgangsmåter krever at fråkoplingen utføres under høyt trykk, og krever derfor et element av støtdemping eller såkalt snubbing for å føre tappen og boksen sammen. Den påkrevde trykkbeholder som omslutter hele borerørskoplingen under trykk, er i to kamre når den er delt, noe som gir en forholdsvis høy og tung sammenstilling (av 2 eller 3 stempelventiler eller rotasjons-sikkerhets-ventiler pluss en snubber). Dette er en operasjon som ikke kan kombineres med vanlig sammen-skruing og fraskruing av borerørskoplinger i friluft, hvilket gjøres av borearbeidere ved bruk av tenger eller rørkoplingsmaskiner.

US3298385 A omtaler et apparat som tillater kontinuerlig sirkulasjon av borefluid gjennom en borestreng mens det tilføyes borerør dertil, hvor apparatet omfatter:

(a) en avlederstuss som er forsynt med:

(i) koplingsmidler som gjør det mulig å kople nevnte avlederstuss til et nedre borerør på toppen av nevnte borestreng; (ii) koplingsmidler som gjør det mulig å kople et øvre borerør til nevnte avlederstuss;

(iii) en sideåpning; og

(iv) en ventil anbrakt inne i avlederstussen, hvor ventilen i sin åpne stilling stenger sideåpningen slik at borefluid under bruk kan pumpes nedover gjennom det øvre borerøret, avlederstussen og borestrengen via det nedre borerøret, og i sin stengte stilling forhindrer borefluid i å strømme mellom avlederstussen og det øvre borerøret og åpner sideåpningen slik at borefluid kan pumpes gjennom sideåpningen og ned gjennom borestrengen via det nedre borerøret; og

(b) midler for å føre borefluid inn i nevnte sideåpning.

Midlene for å føre borefluid inn i sideåpningen omfatter et rør som er løsgjørbart koplet til sideåpningen ved hjelp av en gjenge- eller bajonettkopling. Denne typen kopling kan være vanskelig å opprette i de røffe, rådende forholdene som en ofte møter på borerigger, og avhenger av at avlederstussen har en relativt tykk vegg for å tillate at koplingen tildannes. Slike koplinger er også po-tensielt usikre i og med at dersom koplingen svikter, vil slangen som fører borefluid ved høyt trykk til koplingen, kunne løsne og sprute borefluid på personellet.

Den foreliggende oppfinnelsen er kjennetegnet ved at midlene for innføring av borefluid i sideåpningen omfatter: en klemanordning som under bruk strekker seg rundt avlederstussen og som, når den er aktivert, setter en høytrykkstetning mot området umiddelbart ovenfor og nedenfor sideåpningen, idet nevnte klemanordning enten foreligger som én sammenbygget enhet som borestrengen løper gjennom, eller er delt slik at den kan trekkes i det vesentlige radielt vekk fra borestrengen uten å måtte kople fra borestrengen.

Fortrinnsvis avgrenser nevnte høytrykkstetning et ringrom som, når nevnte klemanordning er satt på nevnte avlederstuss ligger over nevnte sideåpning og strekker seg rundt hele omkretsen til nevnte avlederstuss slik at borefluid kan pumpes kontinuerlig gjennom nevnte sideåpning og ned i nevnte nedre borerør når nevnte ventil er i åpen stilling og nevnte avlederstuss er dreid til sin åpne stilling.

Klemanordningen omfatter fordelaktig en standard eller nær standard rørsikkerhetsventil, eller en rotasjonssikkerhetsventil, med en dobbel tetning som under bruk tetter mot avlederstussen ovenfor og nedenfor nevnte sideåpning slik at borefluid kan føres inn i sikkerhetsventilen og strømme inn i sideåpningen mellom tetningene uavhengig av sideåpningens asimutorientering.

Om ønskelig kan apparatet omfatte mekaniske, hydrauliske eller elektriske innretninger for aktiv betjening av ventilanordningen.

Den innvendige boringen i avlederstussen har fortrinnsvis samme innvendige diameter som borerøret.

I en utførelse er avlederstussen festet til toppen av et nedre borerør og er fortrinnsvis låst på plass, slik at den ikke kan koples fra det nedre borerøret ved et uhell.

I sin foretrukne utførelse er avlederventilanordningen under bruk drevet ved hjelp av trykket fra to borefluidkilder, slik at når borefluidtrykket utenfor sideåpningen økes til trykket i den borestrengen avlederstussen er koplet til, vil bare et lite fall i trykket i borefluidet i borestrengen eller en liten økning i borefluidtrykket mot sideåpningen sørge for at borefluid strømmer inn gjennom sideåpningen, og ved et ytterligere fall i borefluidtrykket i borestrengen vil borefluidstrømmen komme utelukkende fra sideåpningen; og reversering av strømmen mellom avlederstussen og det øvre borerøret vil få avlederstussen til å stenge denne aksialstrømningen til det øvre borerøret.

I en annen utførelse utøves ventilfunksjonene av to tilbakeslagsventiler, hvor én tilbakeslagsventil under bruk åpner for strømning nedover fra røret over, og den andre tilbakeslagsventilen under bruk åpner for strømning inn gjennom sideåpningen, for gjøre det mulig å bevirke sjalting av strømmene fra røret over til sideåpningen ved hjelp av de to tilbakeslagsventiler som virker sammen eller uavhengig av hverandre.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for kontinuerlig sirkulasjon av borefluid samtidig med tilføyelse av et øvre borerør til et nedre borerør på toppen av en borestreng, hvor nevnte nedre borerør på sin topp har montert en avlederstuss, og nevnte avlederstuss er forsynt med: (i) koplingsanordning som kopler nevnte avlederstuss til nevnte nedre borerør på toppen av nevnte borestreng; (ii) koplingsanordning som gjør det mulig å kople et øvre borerør til nevnte avlederstuss;

(iii) en sideåpning; og

(iv) en ventil anbrakt inne i nevnte avlederstuss, hvor ventilen i sin åpne stilling stenger sideåpningen slik at borefluid under bruk kan pumpes nedover gjennom det øvre borerøret, avlederstussen og borestrengen via det nedre borerøret, og i sin stengte stilling forhindrer borefluid i å strømme mellom avlederstussen og det øvre borerøret og åpner sideåpningen slik at borefluid kan pumpes gjennom sideåpningen og ned gjennom borestrengen via det nedre borerøret,

hvor fremgangsmåten omfatter trinnene:

(a) å lede borefluid gjennom nevnte sideåpning og ned gjennom nevnte borestreng mens nevnte øvre borerør koples til det nedre borerøret på toppen av borestrengen, og, når nevnte øvre borerør har blitt koplet til nevnte nedre borerør, (b) å lede borefluid nedover gjennom nevnte øvre borerør, nevnte avlederstuss og nevnte borestreng via nevnte nedre borerør;

kjennetegnet ved at nevnte borefluid ledes gjennom nevnte sideåpning ved trinnene:

(c) å plassere en klemanordning omkring avlederestussen; (d) å aktivere nevnte klemanordning til å sette en høytrykkstetning mot området umiddelbart ovenfor og nedenfor sideåpningen på nevnte avlederstuss, idet nevnte klemanordning enten foreligger som én sammenbygget enhet som borestrengen løper gjennom, eller er delt slik at den kan trekkes i det vesentlige radielt vekk fra borestrengen uten å måtte kople fra borestrengen; og (e) å føre borefluid gjennom nevnte sideåpning via rommet mellom nevnte høytrykkstetninger.

Nevnte klemanordning setter fortrinnsvis en høytrykkstetning som strekker seg rundt hele omkretsen av avlederstussen rett over og under sideåpningen, og nevnte fremgangsmåte om fatter trinnet å rotere nevnte borestreng mens borefluid føres inn i nevnte sideåpning.

Med denne oppfinnelsen blir det mulig å ha kontinuerlig sirkulasjon og rotasjon, for eksempel ved å bruke roterbare 90°-gripere kombinert med avlederstusser, med ventiler som betjenes som beskrevet i dette skriftet, installert i borestrengen, pluss to eller tre nær standard rotasjons-UBIS'er for å tette mot utsiden av avlederstussen og borestrengen.

Med "åpen stilling" menes at når avlederstussen er koplet inn mellom et øvre borerør og et nedre borerør, eksisterer det en gjennomgående aksiell kanal mellom det øvre borerøret og det nedre borerøret, og borefluid kan pumpes fra det øvre borerøret gjennom avlederstussen til det nedre borerøret, og i stengt stilling eksisterer det ingen gjennomgående aksiell kanal fra det øvre borerø-ret til det nedre børerøret. Avlederstussen kan altså stenge av den aksielle strømning av borefluid som strømmer nedover fra det øvre borerøret, eller den aksielle strømning av borefluid som strømmer oppover mot det øvre borerøret.

Tetningsanordningen tetter mot utsiden av avlederstussen, rundt eller over og under nevnte sideåpning, og utøver dermed borefluidtrykk mot utsiden av sideåpningen.

Avlederstussen kan settes inn i borestrengen med en borerørskopling over og under, slik at avlederstussen innbefatter en boks over og en tapp under, eller den kan integreres i toppen av en borerørslengde, slik at den utgjør en del av fortykkelsen på borerørkoplingsboksen.

Ved bruk åpner avlederventilanordningen sideåpningen i siden på avlederstussen og stenger ak-sialstrømmen ovenfra, hvilken ventilanordning kan betjenes på passivt vis, som tilbakeslagsventiler, med eller uten fjærer, eller på aktivt vis ved hjelp av mekaniske, hydrauliske eller elektriske midler.

Den innvendige boring i avlederstussen har fortrinnsvis samme innvendige diameter som borerøret for at kabelverktøyer skal ha fri passasje. Det kan imidlertid være praktisk å ha en minimal innsnev-ring av boringen for at avlederstussens legeme skal kunne romme tradisjonelle kuleventiler, kikven-tiler, klaffventiler, eller tilbakeslagsventil eller -ventiler, samtidig som avlederstussens legeme opp-rettholder tilstrekkelig fasthet.

I praksis kan avlederstussen føyes til toppen av en borerørslengde eller -seksjon, og borefluid kan tilføres ved fullt borefluidpumpetrykk via borerøret over eller sideåpningen for å levere en del av eller hele borefluidsirkulasjonen ned gjennom borestrengen.

I drift vil åpningen av sideåpningen fortrinnsvis også gjøre det mulig for borefluid å strømme inn fra sideåpningen for å blande seg med borefluidet som strømmer ned gjennom borestrengen fra borerøret over, og idet avlederventilanordningen stenges, stanser den strømmen av borefluid fra borer-øret over slik at borefluidet som strømmer ned gjennom borestrengen, i all hovedsak kommer fra sideåpningen.

Avlederventilen kan være en kuleventil, kikventil eller annen avansert ventil som maksimerer gjen-nomløpsdiameteren, fortrinnsvis til det samme som borestrengens innvendige diameter, når den er

åpen for aksialgjennomstrømning.

Når de benyttes med en oljeboringsstreng bør tetningene, som kan utgjøres av en hvilken som helst avansert tetningsflate, for eksempel metall mot metall, Chevron-pakning eller O-ring, kunne tåle en trykkforskjell på opp til 345 bar (5000 psi) eller mer. Siden aktiveringsmekanismen kan bli spylt av returborefluid som kan inneholde sandpartikler etc, må klaringene kunne romme dette.

Når det skal tilføyes eller fjernes borerør med kontinuerlig rotasjon av borestrengen, bør betjening av ventilen sørge for positiv fullførelse av åpningen eller stengningen.

Manuell overstyring av avlederstussmekanismen kan muliggjøres i tilfelle avlederstussen ikke reagerer godt nok på trykkforskjellen og gjennomfører en tilfredsstillende stengning av enten sideåp-ningsstrømmen eller aksialstrømmen.

Avlederventilmekanismen i avlederstussen kan fortrinnsvis "låses" i den åpne stilling for å unngå at sideåpningen åpnes tilfeldig når avlederstussen befinner seg i brønnhullet. Ventilbetjeningsmeka-nismen kan både lukke og åpne avlederventilen og gjennom en kilevirkning effektivt låse ventilen i åpen stilling når den er i åpen stilling.

Avlederstussen er fortrinnsvis ikke bare koplet og skrudd til i borerørslengden under, men er låst i stilling slik at den ikke ved en feil koples fra når koplingen ovenfor koples fra.

For en bedre forståelse av oppfinnelsen henvises det nå til utførelseseksempler i henhold til de vedlagte tegningene, hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt av en første utførelse av et apparat ifølge oppfinnelsen med verk-tøykoplingen frakoplet; Fig. 2 viser til venstre en avlederstuss med kuleventilinnsats, koplet ved hjelp av gjenger til toppen av et borerør, og til høyre en alternativ måte å integrere avlederstussen på, i borerørskoplingsboksen på borerøret; Fig. 3 viser avlederstussen ifølge figur 2 brukt som en avleder i nedre ende av et borerør, ikke for kontinuerlig sirkulasjon, men for å gjøre det mulig å tømme eller spyle rør-lengden eller -seksjonen over gjennom sideåpningene, noe som kan være nødven-dig på en havbunnsrigg og/eller ved bruk av enkelte kostbare eller skadelige borefluider; Fig. 4 viser aktiveringen eller betjeningen av en tradisjonell kuleventil som krever tilgang via en sideaksel; Fig. 5 viser betjening av en ny konusventil som krever tilgang via en skråaksel; Fig. 6 viser muligheten for å oppnå fulløpstilgang ved bruk av en kuleventil; Fig. 7 viser muligheten for å oppnå fulløpstilgang ved bruk av en konusventil; Fig. 8 viser en klaffventil som er formålstjenlig for oppfinnelsen; Fig. 9 viser alternativer for den utvendige tetningsenhet, som en standard stempelventil med doble tetninger eller en mer mobil klemenhet som deler seg for å kunne fjernes når det ikke er behov for den; Fig. 10 viser alternativer for de innvendige ventilenheter for å opprettholde et fulldiameter-gjennomløp gjennom avlederstussen, for å sende kabelverktøyer gjennom denne; Fig. 11 viser alternativer for dobbeltventiler som gjør det mulig å tømme eller spyle rørene over avlederstussen før tilkopling av borerørskoplinger og/eller fråkopling av borer-ørskoplinger; Fig. 12 viser en kombinasjon av "kule"- og "klaff-utførelse som åpner for fulløpsgjennom-strømning i aksialretningen, men ikke krever den veggtykkelse en kuleventil gjør; Fig. 13 viser en type "klaffventil" som åpner for fulløpsgjennomstrømning i aksialretningen og kanskje er den som krever den aller minste veggtykkelse; Fig. 14 viser anvendelse av avlederstussen i en situasjon hvor det var behov for både kontinuerlig rotasjon og kontinuerlig sirkulasjon; Fig. 15 viser innlemmelsen av hydraulikksylindere i den tykkeste veggseksjonen i avlederstussen, hvilket gir positiv stengning og åpning og egner seg for kontinuerlig sirkulasjon og rotasjon; og Fig. 16 viser én fremgangsmåte for å kile ventilen åpen for aksialstrømningen og stengt mot

sideåpningen.

Det henvises til figur 1, hvor en avlederstuss 1 er forhåndskoplet til toppen av hver borerørslengde eller -seksjon.

Når det er ønskelig å tilføye et øvre borerør 8 til en borestreng 2, støttes borestrengen 2 i kilebelte 3 midt i et boredekk 4 via et nedre borerør 10 på toppen av borestrengen 2.

En klemanordning 5 med en tetningsanordning tetter om en sideåpning 6 på avlederstussen 1, slik at, når en strømning gjennom avlederstussen 1 blir delt av en ventil 7, kan det toppdrevne rotasjonssystemet eller det øvre borerøret 8 koples fra uten å forstyrre strømmen av borefluid ned gjennom borestrengen 2. Tilkopling av borerørskoplingen kan gjøres på tradisjonell måte ved 9, over avlederstussen 1, med eller uten en rørkoplingsmaskin. Avlederstussen 1 øker høyden av en borerørseksjon med mindre enn ca. 600 mm (2 fot), og Klemanordningen 5 er liten nok til å få plass på de fleste boredekk.

Idet det henvises til figur 2, kan avlederstussen 11 produseres som en "frittstående" innretning som omfatter en ventilenhet som for eksempel en kuleventil 12 som vist, og som på forhånd koples til toppen av et borerør 13 ved borerørskoplingen 14, med tappen 15 på avlederstussen skrudd inn og trukket til i boksen 16 i borerørets rørkopling. Denne forbindelsen låses ved hjelp av en hvilken som helst av flere tidligere kjente fremgangsmåter, slik at forbindelsen ikke brytes ved et uhell når avlederstussens boks 17 skal koples fra tappen på borerøret over. Figur 2 viser også en mer kompakt versjon hvor avlederstussen er integrert i borerørskoplingsboksen på borerørslengden under. I det uvanlige tilfelle at tappene i borestrengen vender oppover, kan avlederstussen monteres med tappen og boksen vendt i motsatt retning.

Idet det henvises til figur 3, kan avlederstussen 21 også benyttes til å avlede strømmen i bunnen av borerøret 22 over, ikke for å oppnå kontinuerlig sirkulasjon, men for å gjøre det mulig å tømme borerøret for borefluid før det koples fra borestrengen og flyttes til et lager, eller å fylle røret med borefluid før det koples til borestrengen. Ved undervannsbruk, som for eksempel på en havbunns-basert borerigg, vil denne evnen sikre at utstrømning av borefluid til det omgivende sjøvannet og/eller inntrengning av sjøvann i borefluidet reduseres til et minimum. Figur 3 viser også en mer kompakt versjon hvor avlederstussen er integrert i borerørskoplingstappen på borerørskoplingen over.

Idet det henvises til figur 4, kan betjening av ventilen på avlederstussen skje ved hjelp av utvendige mekaniske eller hydrauliske midler. Den viste kuleventilen 42 betjenes enklest ved å føre en aksel inn i hylsen 43 etter at den allerede har trengt gjennom veggen i avlederstussen 41. Akselen kan være integrert i klemanordningen 44. Det vil være nødvendig å orientere avlederstussen 41 for å bringe hylsen rett overfor nevnte aksel, eller tetningsinnretningen kan roteres for å rettes inn med hylsen 43. Klemanordningen 44 kan være en rørstempelventil med en spesiell, dobbel tetning 45 som er slik at det dannes et ringrom 46 som kan fylles med borefluid ved fullt borefluidpumpetrykk.

Idet det henvises til figur 5, kan den viste nye konusventilen 52 gi mer økonomisk utnyttelse av plassen for å legge til rette for en større innvendig diameter innenfor avlederstussens 51 begren-sede ytre legeme. Konusventilen 52 har en nesten fullstendig glatt innvendig sylinderflate når den er åpen for aksialstrømning, innenfor en avsmalnende boring, og har en venturiform 53 for å redusere det dynamiske trykkfallet (eller friksjonstrykkfallet) til et minimum. Akselen 54 som skal rotere konusventilen 52, kan gå ut av avlederstussen 51 i en vinkel på vertikalplanet, slik at den ikke be-høver å trenge gjennom klemanordningen 55.

Figur 6 viser en ideell integrasjon av kuleventilen 62 og avlederstussen 61 for å utnytte den tykk-veggede avlederstussen maksimalt; de nyeste produksjons- og sammenstillingsmetoder for brønn-komponenter vil gjøre denne fabrikasjonen mulig. Der hvor det er behov for fulløpsstrømning i ak sialretningen, begrenser bruken av kuleventil, som vist på figurer 1 og 6, seg til avlederstusser hvor veggtykkelsen er vesentlig større enn 25% av den innvendige diameteren; som regel vil avlederstussen være avpasset etter rørkoplingens veggtykkelse og innvendige diameter, og for mange anvendelser vil veggtykkelsen derfor ikke være tilstrekkelig for en kuleventil. Den nye konusventil-konstruksjonen på figur 7 krever en mindre veggtykkelse, og de nye ventilmodellene som er vist på figurer 11, 12, og 13, krever enda mindre veggtykkelse.

Figur 7 viser den ideelle anvendelse for konusventilen 72. Bredden av konusen over avlederstussen 71 er bredere i den retning som er normal på tegningen, og tetteflaten er konisk både i aksial-gjennomstrømningsretning og i retning av sideåpningen, men utformingen er enda mer plassbe-sparende enn kuleventilen. Figur 8 viser en ny type klaffventil 82 som gir fulldiameteråpning ved aksialgjennomstrømning. Denne fordrer ikke mekanisk betjening, men reagerer på det fremherskende trykk og strømning. Når trykket ved 83 overstiger trykket ved 84, åpner klaffventilen sideåpningen ved 83 for å åpne for innstrømning. Dersom trykket ved 84 reduseres ytterligere, vil klaffventilen 82 helt stenge for ak-sialgjennomstrømning. Det kan også brukes fjærer 85 for å forsterke positiv stengning i den ene eller den andre eller begge retninger. Figur 9 viser en avlederstuss 91 til bruk i en borerigg. Ved bruk er avlederstussen 91 koplet og låst til, eller integrert i, borestrengen 92 som man ser bæres av kilebeltet 93 midt i boredekket 94. En klemanordning 95 har tetninger og tetter om avlederstussens sideåpning 96, slik at når strømmen gjennom avlederstussen avledes 97, kan strømmen av borefluid til borestrengen tilføres via sideåpningen 96. Med borefluidet avledet kan borerørskoplingsboksen 98 gripes ved hjelp av nedre tenger eller nedre kjever i en rørkoplingsmaskin 99, og stussen på det toppdrevne rotasjonssystem eller borerøret ovenfor 100 kan koples fra ved at øvre tenger eller øvre kjever i en rørkoplings-maskin 102 griper fortykkelsen på tappen 101. Dermed kan tilkoplingen av en borerørskopling gjø-res på tradisjonelt vis over avlederstussen og tetningsinnretningen, med eller uten en rørkoplings-maskin. Avlederstussen 91 øker høyden av en borerørseksjon med mindre enn omtrent 600 mm (2 fot), klemanordningen 95 er liten nok til å få plass på de fleste boredekk, og dens konstruksjon og funksjon kan samordnes med en rørkoplingsmaskin. Figur 10 viser to alternativer for utformingen av klemanordningen, hvor man i stedet for å benytte en klemanordning i form av en standard rørstempelventil som beskrevet tidligere, kan feste en hengslet innspenningsklemme 110 rundt avlederstussen 111 og presse tetningselementet 112 mot avlederstussen gjennom mekanisk eller hydraulisk lukking av klemanordningen ved 113, idet be-tjeningsakselen 114 i avlederstussventilen går gjennom klemanordningen ved 114 for å gå i inngrep med og rotere hylsen 115 i nevnte kuleventil. Borefluidet kan tilføres ringrommet 117 rundt avlederstussen ved 116, og føres inn i sideåpningen ved 118. Dette gjør det mulig å motta borefluid i sideåpningen uansett asimutorientering, men klemkraften er betydelig. Som et alternativ kan klemanordningen være en åpen kjeftkonstruksjon hvor konstruksjonselementet 121 som bærer tetningselementet 122, mekanisk eller hydraulisk presses ut av konstruksjonen 123 og mot siden på avlederstussen 124, og tetningselementet 122 tetter direkte rundt sideåpningen 120. Dette krever mindre klemkraft og gjør at hylsen 125 i avlederstussens kuleventil er lett tilgjengelig for betjening. Figur 11 viser en utførelse for en avlederstuss 131 med dobbeltventil integrert i borerørskoplings-boksen 132 til den øverste rørlengden i borestrengen 133. Under boring er avlederstussventilene 134,135 åpne for aksialgjennomstrømning ved full boring for å gjøre det mulig å sende kabelverkt-øyer gjennom. Før overgangen til det toppdrevne rotasjonssystemet, eller andre ovenforliggende borerør 132 koples fra, roteres begge ventiler; først roteres den nedre ventilen 132 for å la borefluidet strømme ned gjennom borestrengen 133 fra sideåpningen 134, deretter stenges borefluidtilfør-selen til det toppdrevne rotasjonssystemet, og den øvre ventilen 135 åpnes for å tømme overgangen til det toppdrevne rotasjonssystem eller det ovenforliggende borerøret 132 før fråkopling. Figur 12 viser en ny utførelse av avlederstussventilen 141 som egner seg for avlederstussen 140, i åpen og stengt stilling. Denne utførelsen kombinerer funksjonene til og fordelene ved kule- og klaffventiler, hvor den øvre delen 142 fungerer som en kuleventil og den nedre delen 143 fungerer som en klaffventil eller én halvdel av en spjeldventil. Ettersom ventilen 141 kun må dreies et lite stykke, mye mindre enn 90 grader, for å være i full virksomhet, behøver den øvre delen 142 kun være en skive av en tradisjonell kuleventil. I tillegg vil den nedre delen 143, fordi den har en form som er avpasset etter et sylinderutsnitt, passe inn i veggen i avlederstussen 140 når den er åpen for fulldiameters- eller fullboringsgjennomløp. I stengt stilling vil den nedre delen 143 tette mot en avsats eller hylle 144 som er skåret ut i avlederstussens 140 innervegg, idet tetteflaten 148 på den nedre delen generelt har form av et ellipseutsnitt eller lignende. Sideåpningen 145 åpner seg før avlederventilens innløp stenges og overlapper dermed tilførselen av borefluid til borestrengen. Tetningene ved 146,147 og 148 er hvilke som helst av de nyeste typer tetteflater, som for eksempel metall mot metall, chevrontetning eller O-ring, i stand til å tåle en trykkforskjell på opptil 345 bar (5000 psi) eller mer. Figur 13 viser en ny type klaffventil 151 som egner seg til bruk i en avlederstuss 150 hvor ventilbladet 152 utelukkende er utformet av et parti av en sylinder, i det etterfølgende benevnt et "sylinderutsnitt", hvilket sikrer at dette ventilbladet i åpen stilling opptar minst mulig veggtykkelse. Formen av bladets tetteflate er i stengt stilling tilnærmet lik to ellipseutsnitt 153 og 154, som, når klaffventilen er stengt, tetter mot en avsats eller hylle 155 som er skåret inn i avlederstussens 150 legeme.

Under drift vil strømmene fra innløpet 156 og sideåpningen 157 overlappe hverandre når ventilbladet beveger seg mellom de viste åpne og stengte stillingene. Ventilen kan i sluttfasen av åpningen og/eller stengningen hjelpes av en fjær eller fjærer som settes inn ved 158. Tetningene ved 159 og 160 er hvilke som helst av de nyeste typer tetteflater, som for eksempel metall mot metall, chevrontetning eller O-ring, og er i stand til å tåle en trykkforskjell på opptil 345 bar (5000 psi) eller mer. Figur 14 viser én fremgangsmåte ved bruk av avlederstussen 161 på som gjør det mulig å oppnå både kontinuerlig rotasjon og kontinuerlig sirkulasjon. Bladet 162 i avlederventilen er vist i åpen stilling; det åpnes og lukkes positivt ved at akselen 163 roteres gjennom 90 grader ved hjelp av forbindelsesstangen 164, som heves og senkes ved hjelp av skruegjenger i sylinderhylsen 165. Idet sylinderhylsen 165 gripes av kjever ved 166, kan den settes i rotasjon om avlederstussens 161 legeme og dermed skru forbindelsesstangen 164 opp og ned. Ved bruk ville sylinderhylsen 165 rotere med utviseren (sett nedover) for å åpne sideåpningen og stenge av aksialstrømningen, og dermed ville den ikke gjøre dette ved et uhell under normal boring som vanligvis innebærer rotasjon av borestrengen med utviseren. I tillegg til denne positive virkningen gjør fremgangsmåten det mulig å skru sammen og fra hverandre borerørkoplingsforbindelser gjennom å gripe og rotere tappen 167 og boksen 168 ved ulike hastigheter. Kjevene 166 behøver kun å anvende et nominelt trykk som er tilstrekkelig til å dreie sylinderkragen 165 i forhold til avlederstussen 161, og disse kjevene er fortrinnsvis tetteflatene på en RUBIS (rotasjonsutblåsingssikring). Derfor kan en RUBIS ved 166 kombineres med en omvendt RUBIS ved 169 for å anordne et trykkskall for transport av borefluid ved opptil 345 bar (5000 psi) eller mer til sideåpningen 170. Alternativt kan den omvendte RUBIS utelates ved 169, og en RUBIS ved 166 kan kombineres med en tradisjonelt plassert RUBIS ved 171 for å anordne en trykkbeholder som rommer borefluidet, men må innbefatte kilebelte-enheten 172. Den relative rotasjonsbevegelsen mellom tappen ved 167 og boksen ved 168 kan oppnås ved hjelp av roterende vinkelgripere som beskrevet i patent PCT/GB2003/001410. Tiltrek-king og løsning av borerørskoplingsforbindelsen kan oppnås på hensiktsmessig måte ved å inklu-dere en differensialgirkasse mellom drivanordningene til griperne ved 167 og 168. Griperne ved 173 brukes vanligvis til å dreie tappen 167 inn i eller ut av boksen 168, men kan utelates dersom det ved 167 benyttes rotasjonsgripere. Figur 15 viser ventilbladet 180, som er formet som et sylinderutsnitt og som er vist i riss BB, idet det aktiveres ved hjelp av hydraulikksylindere 181 plassert i den tykkeste delen av veggen i avlederstussen 182. Forbindelsen mellom stempelstangen 183 og bladet 180 går via en tapp 184 i en spalte 185, slik at tappen 184 må bevege seg vertikalt med stempelet 183, men kan gli sidelengs i spalten 185 etter hvert som bladet roterer om sin dreietapp 186. Et høyt borefluidtrykk ved 188 kan anvendes ved 187 og dermed presse stempelet oppover mot en fjær 189, forutsatt at trykket ved 190 er lavt, for eksempel atmosfæretrykk. Figur 16 viser hvordan spalten, 185 på figur 15, kan forandres til 191 på figur 16 for å gi en kilevirkning som vil sikre at tappen 192 skyves i retning av å stenge sideåpningen 188 når spalten 191 beveger seg nedover. Når spalten 191 beveger seg oppover, beveger tappen seg til venstre etter hvert som ventilen stenges, og tilbake til stilling 193 når ventilen er stengt, og stempelet 183 over-fører oppoverrettet kraft mot tappen ved 193 for å holde ventilen stengt. Spaltens 191 kilevirkning hjelpes av motvirkningen fra avlederstussens legeme 194 som spalteenheten 195 glir mot.

Claims (11)

1. Et apparat for å tillate kontinuerlig sirkulasjon av borefluid gjennom en borestreng (2) mens det tilføyes borerør, hvor apparatet omfatter (a) en avlederstuss (1; 11; 21; 41; 51; 61; 71; 91; 111; 131; 140; 150; 161; 182) som er forsynt med: (i) koplingsanordning som gjør det mulig å kople avlederstussen (1) til et nedre borerør på toppen av nevnte borestreng (2); (ii) koplingsanordning som gjør det mulig å kople et øvre borerør (8) til nevnte avlederstuss (1); (iii) en sideåpning (6); og (iv) en ventil (7) anbrakt inne i avlederstussen (1), hvor ventilen (7) i sin åpne stilling stenger sideåpningen (6) slik at borefluid under bruk kan pumpes nedover gjennom det øvre borerøret (8), avlederstussen (1) og borestrengen (2) via det nedre borerøret, og i sin stengte stilling forhindrer borefluid i å strømme mellom avlederstussen (1) og det øv-re borerøret og åpner sideåpningen (6) slik at borefluid kan pumpes gjennom sideåpningen (6) og ned gjennom borestrengen (2) via det nedre borerøret; og (b) midler for innføring av borefluid i nevnte sideåpning (6);karakterisert vedat nevnte midler omfatter: en klemanordning (5; 44; 55; 95; 110) som under bruk strekker seg rundt avlederstussen (1) og som, når den er aktivert, setter en høytrykkstetning mot området umiddelbart ovenfor og nedenfor sideåpningen (6), idet nevnte klemanordning (5; 44; 55; 95; 110) enten foreligger som én sammenbygget enhet som borestrengen løper gjennom, eller er delt slik at den kan trekkes i det vesentlige radielt vekk fra borestrengen uten å måtte kople fra borestrengen.

2. Apparat i henhold til krav 1,karakterisert vedat nevnte høy-trykkstetning avgrenser et ringrom (117) som, når nevnte klemanordning (110) er satt på nevnte avlederstuss (111) ligger over nevnte sideåpning (118) og strekker seg rundt hele omkretsen til nevnte avlederstuss (111) slik at borefluid kan pumpes kontinuerlig gjennom nevnte sideåpning (118) og ned i nevnte nedre borerør når nevnte ventil er i åpen stilling og nevnte avlederstuss (111) er dreid til sin åpne stilling.

3. Apparat i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat klemanordningen omfatter en standard eller nær standard rørsikkerhetsventil, eller en rotasjonssikkerhetsventil, med en dobbel tetning som under bruk tetter mot avlederstussen (1) ovenfor og nedenfor nevnte sideåpning (6) slik at borefluid kan føres inn i sikkerhetsventilen og strømme inn i sideåpningen (6) mellom tetningene uavhengig av sideåpningens (6) asimutorientering.

4. Apparat i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat ventilanordningen (7) betjenes på aktivt vis ved hjelp av mekaniske, hydrauliske eller elektriske innretninger.

5. Apparat i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den innvendige boringen i avlederstussen (1) har samme innvendige diameter som borerøret.

6. Apparat i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat nevnte avlederstuss (1) er festet til toppen av et nedre borerør.

7. Apparat i henhold til krav 6,karakterisert vedat avlederstussen låses på plass, slik at den ikke kan koples fra det nedre borerøret ved et uhell.

8. Apparat i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat avlederventilanordningen (82; 151) under bruk drives ved hjelp av trykket fra to borefluidkilder, slik at når borefluidtrykket utenfor sideåpningen (83; 157) økes til trykket i den borestrengen avlederstussen er koplet til, vil bare et lite fall i trykket i borefluidet i borestrengen eller en liten økning i borefluidtrykket mot sideåpningen (6) sørge for at borefluid strømmer inn gjennom sideåpningen (83; 157), og ved et ytterligere fall i borefluidtrykket i borestrengen vil borefluidstrømmen komme utelukkende fra sideåpningen (83; 157); reversering av strømmen mellom avlederstussen og det øvre borerøret vil få avlederstussen til å stenge denne aksialstrømningen til det øvre borerøret.

9. Apparat i henhold til et hvilket som helst av kravene 1-7,karakterisertved at det er to tilbakeslagsventiler (134,135), hvor én tilbakeslagsventil (135) under bruk åpner for strømning nedover fra røret over, og den andre tilbakeslagsventiler! (134) under bruk åpner for strømning inn gjennom sideåpningen, for gjøre det mulig å bevirke sjalting av strømmene fra røret over til sideåpningen ved hjelp av de to tilbakeslagsventiler som virker sammen eller uavhengig av hverandre.

10. Fremgangsmåte for kontinuerlig sirkulasjon av borefluid samtidig med tilføyelse av et øvre borerør til et nedre borerør på toppen av en borestreng (2), hvor nevnte nedre borerør på sin topp har montert en avlederstuss (1; 11; 21; 41; 51; 61; 71; 91; 111; 131; 140; 150; 161; 182), og nevnte avlederstuss (1) er forsynt med: (i) koplingsanordning som kopler nevnte avlederstuss (1) til nevnte nedre borerør på toppen av nevnte borestreng (2); (ii) koplingsanordning som gjør det mulig å kople et øvre borerør (8) til nevnte avlederstuss (1); (iii) en sideåpning (6); og (iv) en ventil (7) anbrakt inne i nevnte avlederstuss (1), hvor ventilen (7) i sin åpne stilling stenger sideåpningen (6) slik at borefluid under bruk kan pumpes nedover gjennom det øvre borerøret (8), avlederstussen (1) og borestrengen (2) via det nedre borer-øret, og i sin stengte stilling forhindrer borefluid i å strømme mellom avlederstussen (1) og det øvre borerøret og åpner sideåpningen (6) slik at borefluid kan pumpes gjennom sideåpningen (6) og ned gjennom borestrengen (2) via det nedre borerøret, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene: (a) å lede borefluid gjennom nevnte sideåpning (6) og ned gjennom nevnte borestreng mens nevnte øvre borerør koples til det nedre borerøret på toppen av borestrengen, og, når nevnte øvre borerør har blitt koplet til nevnte nedre borerør, (b) å lede borefluid nedover gjennom nevnte øvre borerør, nevnte avlederstuss (1) og nevnte borestreng via nevnte nedre borerør; karakterisert vedat nevnte borefluid ledes gjennom nevnte sideåpning (6) ved trinnene: (c) å plassere en klemanordning (5) omkring avlederestussen (1); (d) å aktivere nevnte klemanordning (5) til å sette en høytrykkstetning mot området umiddelbart ovenfor og nedenfor sideåpningen (6) på nevnte avlederstuss (6), idet nevnte klemanordning (5) enten foreligger som én sammenbygget enhet som borestrengen løper gjennom, eller er delt slik at den kan trekkes i det vesentlige radielt vekk fra borestrengen uten å måtte kople fra borestrengen; og (e) å føre borefluid gjennom nevnte sideåpning (6) via rommet mellom nevnte høy-trykkstetninger.

11. Fremgangsmåte i henhold til krav 10,karakterisert vedat nevnte klemanordning (5) setter en høytrykkstetning som strekker seg rundt hele omkretsen av avlederstussen (1) rett over og under sideåpningen (6), og nevnte fremgangsmåte omfatter trinnet å rotere nevnte borestreng (2) mens borefluid føres inn i nevnte sideåpning (6).