NO338407B1 - Anordning ved nedihullstraktor - Google Patents

Description

ANORDNING VED NEDIHULLSTRAKTOR

Det beskrives en anordning ved nedihullstraktor forsynt med en kontrollseksjon tilknyttet en styrekabel og en verktøyseksjon innrettet til å kunne bære ett eller flere verktøy, hvor kontrollseksjonen og/eller verktøyseksjonen er forsynt med flere støtte-hjul som i en aktiv stilling ligger støttende an mot en rørvegg, og hvor i det minste den ene av kontrollseksjonen og verktøyseksjonen er dreiestivt tilkoplet en navmotors stator, og en rotor som i det minste omslutter statorens periferi, er forsynt med flere løpehjul som i en aktiv stilling ligger støttende an mot rørveggen og med en rotasjonsakse som er skråstilt i forhold til et plan sammenfallende med navmotorens senterakse.

Olje- og gassbrønner, enten de er boret for å utvinne hydrokarboner eller for å lete etter hydrokarboner, har siden begynnelsen av 1990-tallet i økende grad hatt geomet-riske profiler hvor brønnenes vinkel i forhold til vertikalaksen har oversteget 60 grader. Ved vinkler over 60 grader er det vanskelig å få verktøy som kjøres på kabel, til å skli eller rulle ned i brønnen kun ved hjelp av tyngdekraften. Dette har medført at verktøy som skal ned i brønnen, må forskyves i brønnens lengderetning ved hjelp av en nedihulls framdriftsanordning eller ved hjelp av et rør eller en stang som for eksempel strekker seg opp til en overflateinstallasjon.

Det er kjent flere typer såkalte nedihullstraktorer. Felles for disse er at de har drivhjul som er parallelle med framdriftsretningen. Eksempel på dette er beskrevet i US 6273189 Bl. Hjulene har kontakt med rørveggen, og friksjon mellom rørveggen og hjulene samt tilgjengelig motorkraft bestemmer hvor stor skyvekraft nedihullstraktoren kan oppnå. Slike traktorer er vanligvis basert på elektrohydraulisk drift hvor kraft-forsyning og hovedmotor er elektrisk og hvor hovedmotoren driver en hydraulisk pumpe for hydraulisk drift av framdriftshjulene. Slike systemer er relativt komplekse og krever mye vedlikehold både på det elektrohydrauliske systemet, på hydraulikk-komponentene og på drivhjulene. Det er også utfordrende å skaffe til veie et optimalt hjuldesign. En annen problemstilling erat nedihullstraktoren ifølge kjent teknikk bare har kunnet kjøre med framdrift inn i brønnen uten mulighet til å kunne endre kjøre-retning, dvs. kunne kjøre ut av brønnen. Det begrenser innkjøringslengden idet nedihullstraktoren av denne art og eventuelle verktøy festet til traktoren må kunne trekkes ut ved hjelp av kabelkraft alene. I senere tid er det imidlertid skaffet til veie tekniske løsninger for å kunne kjøre traktorer av denne type i begge retninger. En slik løsning er beskrevet i NO 326592.

Fra US 5749397 er det kjent en traktor som benytter prinsippet med to kontraroterende deler. Kontra rotasjon benyttes i hovedsak for å ta opp dreiemoment. Konstruk-sjonen er komplisert idet det enten kreves to synkroniserte motorer eller en motor med giroverføringer som gir kontra rotasjon. Det er ikke kjent at det er bygget nedihullstraktorer etter dette prinsippet.

US 3890905 beskriver en framdriftsanordning for rørledninger hvor det benyttes kontrarotasjon med skråstilte hjul. Kontrarotasjonen oppnås ved å benytte en tann-hjulsmekanisme midtstilt mellom hjulenhetene.

US 5551349 beskriver en anordning for framdrift i rør hvor kontrarotasjonen tilveie-bringes ved hjelp av to motorer og hvor det er anordnet ruller som har en vinkel i forhold til framdriftsretningen.

US 4457236 beskriver en løsning hvor framdrift oppnås ved hjelp av skråstilte hjulski-ver drevet av en konvensjonell elektrisk motor.

Fra WO 2011/010934 Al er det kjent en motordrevet rørtraktor hvor to sett innbyrdes kontraroterende hjul er montert i hver sin ende av et mellomliggende kompakt chas-sis.

Fra WO 2005/057076 Al er det kjent en nedihullstraktor med elektrisk motor med en rotor som er koplet til tre skråstilte løpehjul på et ytre skall av en roterende seksjon, og hvor motorens stator er tilkoplet en seksjon med tre løpehjul innrettet til å rulle i en brønns aksialretning for opptak av motorens dreiemoment.

Oppfinnelsen tilveiebringer en nedihullstraktor hvor framdrift oppnås ved hjelp av rotasjon av en motorseksjons ytterdel, dvs. en såkalt elektrisk navmotor (hubmotor).

Betegnelsen "navmotor" benyttes her for en elektrisk motor hvor ytterdelen av moto-ren roterer, dvs. er rotor, mens senterakselen med viklinger og kjerne står stille, dvs. er stator. Navmotor er kjent fra bl.a. elektriske kjøretøy hvor en elektrisk navmotor er tilkoplet hvert av drivhjulene idet navmotorens hus er tilkoplet hjulet og navmotorens aksel er tilkoplet et hjuloppheng. Begrepet "invertmotor" benyttes også for elektriske motorer hvor rotor og stator har byttet plass i forhold til vanlige elektriske motorer. Ifølge oppfinnelsen er navmotorens rotor (hus) forsynt med flere hjul som er innrettet til å kunne ligge an mot et brønnrørs innervegg. Hjulene er skråstilt i forhold til nedihullstraktorens senterakse. Når hjulene ruller på brønnrørets innervegg, bevirker en kraftvektor i aksiell retning at nedihullstraktoren beveger seg i brønnrørets aksielle retning. I et første endeparti av navmotoren og stivt forbundet med navmotorens senteraksel (statoren) er det anordnet en kontrollseksjon, og i det andre endepartiet av navmotoren er det på tilsvarende vis anordnet en verktøykoplingsseksjon. I det minste i én av kontrollseksjonen og verktøykoplingsseksjonen er det anordnet flere løpehjul med en retning sammenfallende med nedihullstraktorens senterakseretning. Løpe hjulene bevirker at statoren ikke roterer.

For å sikre at navmotoren kan overføre tilstrekkelig stor kraft mot rørveggen, er hjulene på navmotoren tilknyttet en spennmekanisme som er enkel og krever lite vedlikehold.

Nedihullstraktorens bevegelsesretning kan endres ved omkopling av navmotorens rotasjonsretning via en elektrisk vendebryter.

Det er fordel ved den foreliggende oppfinnelsen at direkte elektrisk drift gir mindre effekttap enn et system hvor elektrisk energi omdannes til hydraulisk energi.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en anordning ved nedihullstraktor forsynt med en kontrollseksjon tilknyttet en styrekabel og en verktøyseksjon innrettet til å kunne bæ-re ett eller flere verktøy, hvor kontrollseksjonen og/eller verktøyseksjonen er forsynt med flere støttehjul som i en aktiv stilling ligger støttende an mot en rørvegg og er innrettet i nedihullstraktorens senterakseretning, kjennetegnet ved at i det minste den ene av kontrollseksjonen og verktøyseksjonen er dreiestivt tilkoplet en navmotors stator, og en rotor som i det minste omslutter statorens periferi, er forsynt med flere lø-pehjul som i en aktiv stilling ligger støttende an mot rørveggen og med en rotasjonsakse som er skråstilt i forhold til et plan sammenfallende med navmotorens senterakse.

Hvert løpehjul kan være tilknyttet en spennmekanisme som i løpehjulets aktive stilling påfører løpehjulet en trykkraft i retning mot rørveggen.

Spennmekanismen kan omfatte en fjøringsanordning og en aktuator tilknyttet et leddet hjuloppheng. Mer spesifikt kan spennmekanismen omfatte en aktuator tildannet av en magnetspole og en permanentmagnet, idet den ene av magnetspolen og permanentmagneten er tilkoplet hjulopphenget.

Løpehjulets skråstilling kan være stillbar.

Hvert støttehjul kan være tilknyttet en spennmekanisme som i støtte hjul ets aktive stilling påfører støttehjulet en trykkraft i retning mot rørveggen. Mer spesifikt kan spennmekanismen omfatte en aktuator tildannet av en magnetspole og en permanentmagnet idet den ene av magnetspolen og permanentmagneten er tilkoplet hjulopphenget.

Kontrollseksjonen kan omfatte midler innrettet til å kunne endre rotorens rotasjonsretning. Kontrollseksjonen kan også omfatte midler innrettet til å kunne endre rotorens rotasjonshastighet.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser i sideriss ei prinsippskisse av en nedihullstraktor ifølge oppfinnelsen

anordnet i et brønnhull;

Fig. 2a viser i større målestokk et løpehjul i en inaktiv posisjon inntrukket i et

hus, idet en spennmekanisme er deaktivert; og

Fig. 2b viser løpehjulet skjøvet ut av huset til anlegg mot en rørvegg, idet

spennmekanismen er aktivert.

Det henvises først til figur 1, hvor henvisningen T angir en nedihullstraktor omfattende en navmotor 1 forsynt med en stator 11, på figur 1 prinsipielt vist med sin senteraksel som med sine endepartier 111, 112 rager ut av navmotorens 1 begge ender. Navmotorens 1 stator 11 omkranses av en rotor 12 som tildanner et motorskall. Flere skråstilte løpehjul 13 er tilordnet rotoren 12. Løpehjulenes 13 dreieakse oppviser en vinkel a til et plan R gjennom navmotorens 1 senterakse, idet 0°<a<90°. For en fagperson innenfor området er det nærliggende å bestemme løpehjulenes 13 skråstillingsvinkel a ut fra hensynet til ønsket framdriftshastighet, men hvor det likevel tas hensyn til be-hovet for effektuttak. Det er derfor aktuelt å kunne tilpasse navmotoren 1 til forskjel-lig driftsbehov, for eksempel ved at løpehjulenes 13 skråstilling kan endres. Antallet løpehjul 13 kan også varieres for å oppnå den ønskede effektoverføri ngen.

Hvert løpehjul 13 er tilknyttet en fjernbetjent spennmekanisme 14 som er innrettet til å kunne forskyve løpehjulet 13 mellom en inaktiv stilling hvor løpehjulet 13 er delvis trukket inn i et hjulhus 15 (se figur 2a og 2b) anordnet forsenket i rotoren 12, og en aktiv stilling hvor løpehjulet 13 er i det vesentlige skjøvet ut av hjulhuset 15 til anlegg mot en rørvegg 51 som avgrenser et brønnhull 5. Spennmekanismen 14 omfatteren fjøringsanordning 141 som, når løpehjulet 13 ligger an mot rørveggen 51, utøver en trykkraft på løpehjulet 13 uavhengig av rørveggens 51 jevnhet. Spennmekanismen 14 omfatter også en aktuator 142. Fjøringsanordningen 141 og aktuatoren 142 kan være kombinert i én enhet. På figurene 2a og 2b omfatter spennmekanismen 14 et hjuloppheng 143 som prinsipielt er tilveiebrakt som to leddarmer 143a, 143b, idet en første leddarm 143a er tilknyttet fjøringsanordningen 141 og en andre leddarm 143b er tilknyttet aktuatoren 142. Aktuatoren 142 er i den viste utførelsen tilveiebrakt som en magnetspole 142a med en nærliggende permanentmagnet 142b anordnet i tilknytning til den andre leddarmen 143b. Når aktuatoren 142 er inaktiv, er magnetspolens 142a polaritet stilt slik at permanentmagneten 142b trekkes mot magnetspolen 142a og hjulopphenget 143 dermed trekker løpehjulet 13 tilbake til sin inntrukne, inaktive stilling. I aktuatorens 142 aktive stilling er magnetspolens 142a polaritet stilt slik at permanentmagneten 142b skyves bort fra magnetspolen 142a og hjulopphenget 143 dermed skyver løpehjulet 13 ut av hjulhuset 15. Både fjøringsanordningen 141 og den beskrevne typen aktuator 142 er ettergivende og sørger for at løpehjulet 13 kan forskyves i aksial retning slik at et ønsket hjultrykk mot rørveggen 51 opprettholdes selv om rørveggens 51 diameter varierer, foreksempel på grunn av belegg eller korro-sjonss kader.

En kontrollseksjon 2 er dreiestivt forbundet med et første endeparti 111 av statoren 11. Kontrollseksjonen 2 omfatter nødvendige enheter for behandling av styresignal som overføres fra en overflateinstallasjon (ikke vist). Kontrollseksjonen 2 kan også omfatte midler for bearbeiding av informasjon innhentet av sensorer (ikke vist) tilknyttet kontrollseksjonen 2. Endelig kan kontrollseksjonen 2 omfatte systemer som genererer forhåndsprogrammerte styringsinstrukser etc. Kontrollseksjonen 2 omfatter fortrinnsvis midler for styring av navmotorens 1 rotasjon, dvs. av/på, rotasjonsretning samt -hastighet.

En styrekabel 3 forbinder kontrollseksjonen 2 med nevnte overflateinstallasjon (ikke vist) via en kabelkopling 31 og kan omfatte ledninger for overføring av elektrisk energi, styringssignaler, dataoverføring etc. Styrekabelen 3 kan være kombinert med eller være adskilt fra en ordinær kabel for trekking og skyving av nedihullsverktøy.

En verktøyseksjon 4 er dreiestivt forbundet med et andre endeparti 112 av statoren 11. Verktøyseksjonen 4 er tilpasset den type verktøy 43 som skal transporteres ved hjelp av nedihullstraktoren T. Verktøyseksjonen 4 kontrolleres via kontrollseksjonen 2 via i og for seg kjente signalkommuniserende midler (ikke vist).

Bade kontrollseksjonen 2 og verktøyseksjonen 4 er forsynt med flere støttehjul 21, 41 som er anordnet med sin rulleretning parallelt med brønnhullets 5 senterakse. Støtte-hjulene 21, 41 er fortrinnsvis forsynt med en spennmekanisme 22, 42 av samme type som den spennmekanismen 14 som er beskrevet ovenfor for løpehjulene 13, på figurene bare vist skjematisk. Derved hindres statoren 11 via den dreiestivt tilkoplede kontrollseksjonen 2 og verktøyseksjonen 4 i å dreie seg når støttehjulene 21, 41 ligger an mot rørveggen 51, og støttehjulene 21, 41, som på samme vis som løpehjulene 13 kan fjernbetjenes via kontrollseksjonen 2, kan trekkes bort fra sitt stabiliserende anlegg mot rørveggen 51 når nedihullstraktoren T skal forskyves ved ordinær kabelkjø-ring. Løpehjulene 21, 41 kan i sine tilbaketrukne stillinger fortrinnsvis rage utfra peri-ferien til kontrollseksjonen 2, henholdsvis verktøyseksjonen 4, og sørge for at nedihullstraktoren T forskyves ved at noen av støttehjulene 21, 41 ligger støttende an mot rørveggen 51.

En nedihullstraktor T av denne art vil vanligvis kreve så stor effekttilførsel at elektrisk energi må tilføres fra overflateinstallasjonen (ikke vist) via styrekabelen 3, men det ligger innenfor oppfinnelsens omfang at den elektriske energien kan være tilveiebrakt fra akkumulatorer (ikke vist) anordnet i tilknytning til kontrollseksjonen 2.

Når nedihullstraktoren T er klargjort, føres den ned i brønnhullet 5 ved hjelp av styrekabelen 3. Ved behov for motorframdrift forskyves støttehjulene 21, 41 og løpehjulene 13 til anlegg mot rørveggen 51 idet spennmekanismene 14, 22, 42 aktiveres. Navmotoren 1 tilføres elektrisk energi slik at rotoren 12 dreier relativt statoren 11. Statoren 11 hindres i å dreie relativt brønnhullet 5 ved støttehjulenes 21, 41 anlegg mot rør-veggen 51, og løpehjulenes 13 skråstilte anlegg mot rørveggen 51 sørger for at nedihullstraktoren T drives i ønsket retning. Ved behov for endring av kjøreretning vendes strømtilførselsretningen til statoren 11 slik at rotorens 12 dreieretning endres. Nedihullstraktoren T kjøres fram til ønsket posisjon hvor verktøyet 43 aktiveres.

Claims (9)

1. Anordning ved nedihullstraktor (T) forsynt med en kontrollseksjon (2) tilknyttet en styrekabel (3) og en verktøyseksjon (4) innrettet til å kunne bære ett eller flere verktøy (43), hvor kontrollseksjonen (2) og/eller verktøyseksjonen (4) er forsynt med flere støttehjul (21, 41) som i en aktiv stilling ligger støtt-ende an mot en rørvegg (51) og er innrettet i nedihullstraktorens (T) senterakseretning,karakterisert vedat i det minste den ene av kontrollseksjonen (2) og verktøyseksjonen (4) er dreiestivt tilkoplet en navmotors (1) stator (11), og en rotor (12) som i det minste omslutter statorens (11) periferi, er forsynt med flere løpehjul (13) som i en aktiv stilling ligger støttende an mot rørveggen (51) og med en rotasjonsakse som er skråstilt i forhold til et plan (R) sammenfallende med navmotorens (1) senterakse.

2. Anordning i henhold til krav 1, hvor hvert løpehjul (13) er tilknyttet en spennmekanisme (14) som i løpehjulets (13) aktive stilling påfører løpehjulet (13) en trykkraft i retning mot rørveggen (51).

3. Anordning i henhold til krav 2, hvor spennmekanismen (14) omfatter en fjø-ringsanordning (141) og en aktuator (142) tilknyttet et leddet hjuloppheng (143).

4. Anordning i henhold til krav 2, hvor spennmekanismen (14) omfatter en aktuator (142) tildannet av en magnetspole (142a) og en permanentmagnet (142), idet den ene av magnetspolen (142a) og permanentmagneten (142b) er tilkoplet hjulopphenget (143).

5. Anordning i henhold til krav 1, hvor løpehjulets (13) skråstilling er stillbar.

6. Anordning i henhold til krav 1, hvor hvert støttehjul (21, 41) er tilknyttet en spennmekanisme (22, henholdsvis 42) som i støttehjulets (21, 41) aktive stilling påfører støttehjulet (21, 41) en trykkraft i retning mot rørveggen (51).

7. Anordning i henhold til krav 6, hvor spennmekanismen (22, 42) omfatter en aktuator (142) tildannet av en magnetspole (142a) og en permanentmagnet (142), idet den ene av magnetspolen (142a) og permanentmagneten (142b) er tilkoplet hjulopphenget (143).

8. Anordning i henhold til krav 1, hvor kontrollseksjonen (2) omfatter midler innrettet til å kunne endre rotorens (12) rotasjonsretning.

9. Anordning i henhold til krav 1, hvor kontrollseksjonen (2) omfatter midler innrettet til å kunne endre rotorens (12) rotasjonshastighet.