NO340373B1 - Et kabeloperert slagverktøy for nedihullsoperasjoner og fremgangsmåte for å operere slagverktøyet - Google Patents

Description

ET KABELOPERERT SLAGVERKTØY FOR NEDIHULLSOPERASJONER OG FREMGANGSMÅTE FOR A OPERERE SL AG VERKTØYET.

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen angår et slagverktøy for bruk i oljebrønner, spesielt et mekanisk slagverktøy(jarer) til bruk for å utføre diverse operasjoner der det er behov for høy og varierende slagkraft.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for å bruk av verktøyet.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Så lenge det har vært oljeboring har det eksistert forskjellige brønnserviceverktøy som har hatt til hensikt å levere et kraftig slag for å gjennomføre en bestemt operasjon for eksempel ved henting av utstyr i brønnen, knusing av glass-plugg i brønnen, ved åpning eller lukking av en produksjonsventil i brønnen eller lignende operasjoner.

I starten brukte de såkalte Spang-jar eller tubular-jar som i utgangspunktet består av en stål- masse som blir akselerert en viss vandring før den bråstopper mekanisk og derved leverer en slag-energi. Disse brukes mye hvor det bare er behov for et slag med relativt liten kraft da akselerasjonen som oftest er manuell ved at en person trekker i en oppspent vaier.

Etter hvert er det kommet mer raffinerte versjoner der en enten har en typisk mekanisk jar eller hydraulisk jar, der det kan forspennes en mye høyere kinetisk energi i vaieren før utløsning.

Disse bruker ofte en såkalt accelerator montert over seg som en fjærpakke som lagrer/ akkumulerer den kinetiske strekk-kraft energi i relativ nærhet til jaren i motsetning til å bare benytte den kinetiske strekk-energien i en oppspent vaier. Den oppspente vaieren vil være mye tregere til å akselerere jaren da vaieren kan være mange tusen meter lang.

Det benyttes i dag primært to typer jarer også kalt slagverktøy i industrien, mekaniske og hydrauliske. Begge har fordeler og ulemper i bruk.

Ved mekaniske jarer blir det forhåndsinnstilt en viss utløsningskraft som fører til at verktøyet vil gi en bestemt slagenergi når den kommer opp i strekkraften som er stilt inn. Dette vil gi et slag umiddelbart når strekkraften er nådd. Mekaniske jarer har ingen tetninger der en kan stenge inne brønntrykket, men den har et enkelt design.

Ulempene er at slagkraften er begrenset til det som er satt før verktøyet gikk i brønnen og strekk-utløsningskraften må innstilles/verifiseres med eget verktøy før bruk.

Hydrauliske jarer har fordelen av at det gir en valgfri slagkraft avhengig av forspenningskraften og at det ikke trenger forberedelser ved forspenning av utløsningskraften før bruk.

Ulempene ved bruk av hydrauliske jarer er at disse har en mer komplisert konstruksjon, de er dyrere, krever mer vedlikehold og må oftere overhales. I tillegg er det fare for å låse brønntrykket inne i verktøyet hvis en får lekkasje. Det krever også en bestemt holdetid for hvert slag (typisk 0.5 -2 min) som kan resultere i at jobben tar unødvendig lang tid hvis det må til mange slag for å utføre oppdraget.

Brønnene som bores i dag er både lengre og dypere enn tidligere. Dette medfører at både trykk og temperatur øker i disse brønnene. Ved operasjoner lengst nede i disse brønnene vil mekaniske jarer være foretrukket på grunn av sikkerhetsmessige grunner, selv om det utvilsomt vil være mest operasjonelt hensiktsmessig å benytte hydrauliske jarer med de funksjonsmessige fordelene de har.

Publikasjon NO20120728 viser et omstillingsarrangement for kabeloperert slagrør. Det viser et mekanisk slagverktøy hvor en bestemt, men justerbar utløserkraft kan endres ved at nedover-sending av verktøyet vil rotere en sirkulær J-slot hylse/stillmekanisme til neste trinn og derved endre komprimeringsavstanden på en utløserfjær og endre utløserkraft.

Justeringsoperasjonen til neste trinn må gjøres manuelt.

J-slot hylsen/still mekanismen har skiftende aksiell lengdeposisjon avhengig av vridningsorienteringen. Dette gjør det tungvint å endre vesentlig på utløserkraften da den må passere flere trinn for å komme til den ønskede utløserkraft. Ved utløsning vil den nedre stammeseksjonen føres oppover og stammelåsen vil gå i inngrep med et spor i huset, den øvre stammeseksjonen løsner fra den nedre stammeseksjonen og føres videre oppover til den treffer øvre kant i huset.

US 4919219 beskriver et mekanisk slagverktøy hvor en bestemt, men justerbar utløserkraft kan, om ønskelig, endres ved at skyv nedover med en viss kraft, vil rotere en sirkulær J-slot til neste trinn og derved endre komprimeringsavstanden på en utløserfjær og derved også endre utløserkraften. I likhet med NO20120728 må man i denne publikasjonen bevist foreta en justeringsoperasjon til neste utløsertrinn ved behov. J-slot hylsen/still mekanismen er roterende og har skiftende aksiell lengde posisjon avhengig av vridningsorientering.

GB2350134 viser et kabeloperert slagverktøy for nedihullsoperasjoner. Det

omfatter en langstrakt sylinder med aksialt gjennomgående innvendig åpning. I tillegg omfatter slagverktøyet en stang anordnet i et øvre parti av sylinderen slik at det oppstår et slag når stangen blir dratt til enden av sylinderen. Det er også anordnet holdemekanismer for å holde stangen et stykke fra endestoppet inntil stangen blir utsatt for strekkrefter. Stangen blir samtidig utsatt for krefter i motsatt retning av en tallerkenfjær. Øvre og nedre krager griper om stangen inntil strekkraften avtar. Nedre krage løses fra stangen pga. kraften som virker fra tallerkenfjæren. Øvre krage løses deretter fra stangen pga. strekkraft som igjen virker på stangen slik at stangen når endeposisjonen i slagverktøyet. Den foreliggende oppfinnelsen skiller seg fra de motholdte publikasjonene ved at de har faste utløsningstrinn innenfor et visst intervall hvor justering til neste trinn må fysisk og bevisst gjennomføres av operatøren i motsetning til den foreliggende oppfinnelsen hvor justeringen av slippkraften er en integrert del av normal jar operasjonen.

Foreliggende søknad er utledet og utarbeidet for å overvinne disse svakhetene ved den kjente teknikken og for å oppnå ytterligere fortrinn.

Oppsummering av oppfinnelsen

Et kabeloperert slagverktøy for nedihullsoperasjoner, omfattende

en langstrakt sylinder med en aksialt gjennomgående åpning innvendig i sylinderen,

en slagdel anordnet i et nedre parti av sylinderen, nevnte slagdel er forsynt med en løsbar kopling for sammenkobling med et nedihullsutstyr,

et utløserstag anordnet i et øvre parti av sylinderen, nevnte utløserstag er forbundet med en overflateinstallasjon via en kabel,

nevnte slagdel er frigjørbart koblet til sylinderen ved hjelp av minst et låsorgan. Oppfinnelsen er særegen ved at det kabelopererte slagverktøyet videre omfatter en kraftfjær anordnet mellom utløserstaget og sylinderen innrettet til forspenning av nevnte utløserstag når nevnte utløserstag beveges i en første aksiell retning, nevnte utløserstag er frigjørbart forbundet til minst en utløsermekanisme, slik at når nevnte utløserstag beveges i en andre aksiell retning motsatt av den første retningen forskyves nevnte minst ene utløsermekanisme fra en fast modus hvor den minst ene utløsermekanismen ligger an mot det minst ene låsorganet slik at slagdelen holdes i en fast posisjon i sylinderen til en frigjort modus hvor den minst ene utløsermekanismen, er innrettet til tillate aksial forskyvning mellom sylinderen og slagdelen, nevnte minst ene utløsermekanisme omfatter videre en utløserfjær for forspenning av den minst ene utløsermekanismen i den faste modusen og en sammenstilling av et kulehus anordnet tilstøtende innsiden av slagdelen, en kulekil anordnet på innsiden av kulehuset, et sperreelement anordnet mellom kulehus og kulekil, innrettet til å holde kulehuset og kulekilen sammen i den frigjorte modusen til den minst ene utløsermekanismen.

Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige kravene 2-8.

Oppfinnelsen omhandler også en fremgangsmåte for bruk av et slagverktøy for nedihullsoperasjoner, omfattende: -en langstrakt sylinder med en aksialt gjennomgående åpning innvendig i sylinderen, nevnte sylinder er forsynt med en innvendig sylinder kant, -en slagdel anordnet i et nedre parti av sylinderen og forsynt med en løsbar kopling for sammenkobling med et nedihullsutstyr, nevnte slagdel er forsynt med en slagkant, -et utløserstag anordnet i et øvre parti av sylinderen og er koblet til en kabel som er forbundet med en overflateinstallasjon, -nevnte slagdel er frigjørbart koblet til sylinderen ved hjelp av minst et låseorgan som er forspent ved hjelp av minst en utløsermekanisme;

Fremgangsmåten er særegen ved at den omfatter følgende trinn:

a) den minst ene utløsermekanisme omfatter en utløserfjær og ligger an mot det minst ene låseorganet slik at slagdelen holdes i en fast posisjon i

sylinderen,

b) utløserstaget føres en distanse i en første aksiell retning til en kraftfjær anordnet mellom sylinder og utløserstaget er komprimert til ønsket

forspenningskraft,

c) utløserstaget føres en mindre distanse den aksielt motsatte retning slik at den minst ene utløsermekanismen føres en tilsvarende distanse fra

det minst ene låseorget slik at forspenningen avtar,

d) det minst ene låseorganet frigjør sylinder fra slagdelen,

e) forspenningskraften i kraftfjæren fører sylinderen en distanse i den første aksielle retningen, f) den nedre kanten i sylinderen treffer slagkanten i slagdelen slik at et slag oppstår i verktøyet, g) utløserstaget trekkes tilbake av kraftfjæren og den minst ene utløsermekanismen trekkes mot det minst ene låseorganet slik at det

minst ene låseorganet føres tilbake i inngrep med sylinderen og slagdelen.

Fordelaktige fremgangsmåter av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige kravene 10-11.

Fordelene ved oppfinnelsen i forhold til eksisterende løsninger er bla at:

- Slagverktøyet har en enklere design enn tradisjonelle slagverktøy.

- Det gir slag umiddelbart når ønsket strekkraft er nådd.

- Det er ingen tetninger hvor brønntrykket kan stenges inne.

- Gir valgfri slagkraft avhengig av forspenningskraften ved at slaget skjer i øyeblikket når strekkraften avtar med ca. 5%. - Slagverktøyet ifølge oppfinnelsen har også større valgfrihet i valg av slagkraft. Det er ingen faste innstillinger som slagverkøyet må velge ved hvert slag. - Verktøyet kan brukes uten akselerator da denne funksjonen er integrert i verktøyet. Dette gjør at verktøyet er mer kompakt og bygger mindre enn tradisjonelle slagverktøy.

- Slagverktøyet er også anvendelig både ved grunt vann og dypt vann.

- Slagverkøyet kan både være enkeltvirkende og dobbeltvirkende.

Kort beskrivelse av figurene

Disse og andre karakteristika vil være klare ut fra den følgende beskrivelsen av en foretrukket utførelsesform, gitt som et ikke-begrensende eksempel, med referanse til de tilhørende figurene der: Figur 1 er en skjematisk fremstilling av et mekanisk slagverktøy ifølge oppfinnelsen. Figur 2 er et detaljert utsnitt av utløsermekanismen i slagverktøyet ifølge oppfinnelsen. Figur 3.1 -3.10 er en skjematisk fremstilling av enkeltkomponentene som slagverktøyet omfattes av. Figur 4.1-Fig4.6 er en skjematisk fremstilling av enkeltsekvensene som verktøyet gjennomgår fra utgangsposisjonen til slagposisjon og tilbake til utgangsposisjonen. Fig 5 viser en skjematisk fremstilling av en utførelsesform av det mekaniske slagverktøy ifølge oppfinnelsen hvor slagverktøyet er dobbeltvirkende. Figur 6 viser et detaljert utsnitt av utløsermekanismen i det dobbeltvirkende slagverktøyet vist i figur 5. Figur 7.1 viser en skjematisk fremstilling utløserstaget til det dobbeltvirkende slagverkøyet vist i figur 5. Figur 7.2 viser en skjematisk fremstilling av forbindelseshuset til det dobbeltvirkende slagverktøyet vist i figur 5. Figur 7.3 viser en skjematisk fremstilling av slagdelen til det dobbeltvirkende slagverkøyet vist i figur 5. Figur 8.1-8.8 viser en skjematisk fremstilling av enkeltsekvensene som det dobbeltvirkende slagverktøyet vist i figur 5 gjennomgår fra utgangsposisjonen til slagposisjon og tilbake til utgangsposisjonen.

Detaljert beskrivelse av en utførelsesform

Figur 1-4.6 viser et enkeltvirkende slagverktøy ifølge oppfinnelsen.

Figur 1 viser et slagverktøy 20 til bruk i oljebrønner. Slagverktøyet er i ene enden koblet til en kabel (ikke vist) som strekker seg opp til overflateinstallasjoner forsynt med i og for seg kjente midler innrettet for kjøring av kabelen inn og ut av borehullet, inkludert posisjonering av tilkoblet utstyr og påføring av et foreskrevet strekk i kabelen.

I den andre enden er slagverktøyet koblet til nedihullsutstyr (ikke vist).

Slagverktøyet 20 omfatter et utløserstag 1 og en slagdel 10 som er anordnet på hver side av et en hulformet sylinder heretter kalt forbindelseshus 3. Mellom utløserstaget 1 og slagdelen 10 er det anordnet en utløsningsmekanisme 21.

(Denne er vist i detalj på Figur 2).

Utløserstaget 1 har form som en langstrakt stamme omfattende en gjenge 1a anordnet på utsiden av forbindelseshuset 3 og koblet til kabelen og en utløserende 1f som strekker seg mot slagdelen 10 inne i forbindelseshuset 3. Detaljer i utformingen av utløserstaget 1 er vist Fig 3.1. Utløserstaget 1 er utformet som et sylinderformet element omfattende deler med forskjellig diametere. Gjenge 1a er som før nevnt anordnet på utsiden av forbindelseshuset 3. En første mellomdel 1 b er anordnet inne i forbindelseshuset 3, mot enden 1a. Et første brystningsparti 1c danner forbindelsen mellom enden 1a og mellomdelen 1b. Det første brystningspartiet 1c har en diameter som er større enn delene 1a og 1b, og større enn åpningen 3a i forbindelseshuset 3. Dette medfører at enden 1a ikke kan føres inn i forbindelseshuset 3, men stopper ved brystningspartiet 1c. I den andre enden av den første mellomdelen 1b er det anordnet et andre brystningsparti 1d som igjen er koblet til en andre mellomdel 1e. Den andre mellomdelen 1e har en diameter som er mindre enn delene 1a og 1b. Den andre mellomdelen 1e er også koblet til utløserenden 1f. Denne utløserenden 1f har en diameter som er større enn den andre mellomdelen 1e og mindre enn delene 1a og 1b. I enden mot den den andre mellomdelen 1e har utløserenden 1 f fortrinnsvis en konisk form 1g som strekker seg fra utløserendens 1f diameter til den andre mellomdelens 1e diameter. Utløserenden 1f har fortrinnsvis en tilsvarende konisk form 1g' på enden som strekker seg mot slagdelen 10.

Slagverktøyet 20 omfatter videre en kraftfjær 2 anordnet rundt den første mellomdelen 1 b av utløserstaget 1. Kraftfjæren 2 er anordnet mellom det andre brystningspartiet 1d på utløserstaget 1 og 3d i forbindelseshuset 3. En klaring mellom den andre brystningspartiet 1d og innvendig vegg 3f i forbindelseshuset 3 er mindre enn kraftfjæren 2 slik at denne hindres i å passere brystningspartiet

1 d når den blir komprimert.

Kraftfjæren 2 er vist separat i figur 3.2. Den er her formet som en spiralfjær av for eksempel ståltråd eller lignende materialer, kraftfjæren 2 kan også eventuelt være tallerkenfjærer eller andre fjærer hensiktsmessige for utførelse av oppfinnelsen.

Slagdelen 10 har form som en langstrakt sylinderformet stamme og har en slagutløserendelOa beliggende inne i forbindelseshuset 3 mot utløserstaget 1. Slagutløserenden 10a har form som en hul sylinder og omslutter utløsermekanismen 21. I andre enden mot brønnen er det anordnet en slagende 10c med samme diameter som slagutløserenden 10a. Mellom endene 10a og 10c er det anordnet et sylinderformet mellomstykkelOb. Dette mellomstykket 10b har mindre diameter enn endestykkene 10a, 10c og er tilpasset åpningen 3b av forbindelseshuset 3.

Det er også anordnet spalter 10d i slagutløserenden 10a. Disse er anordnet diametralt motstående og tilpasset til formen til låseorganer 4 som er nærmere beskrevet nedenfor.

I tillegg er det anordnet spor 10e på innsiden av slagutløserenden 10a. Dette sporet er tilpasset sperreanordninger 8 som er nærmere beskrevet nedenfor. Slagutløserenden 10a har større diameter enn mellomstykket 10b slik at det blir en slagkant 10f i overgangen mellom disse.

Slag-delen 10 er vist i nærmere detalj på figur 3.10.

Forbindelseshuset 3 er vist i detalj på Figur 3.3. Det er formet som et sylinderformet hus med en åpning 3a mot kabelenden tilpasset til diameteren av utløserendens første mellomdel 1 b. En motstående åpning 3b mot nedihullsverktøyet er tilpasset diameteren på mellomstykketl 0b til slagdelen 10. Forbindelseshuset 3 har koniske ender som strekker seg fra en ytre diameter på forindelseshuset 3 til åpningsdiameteren til åpningene 3a og 3b. Det er et gjennomgående hulrom 3f i forbindelseshuset mellom åpning 3a og åpning 3b. Dette hulrommet har større diameter enn åpningene 3a og 3b. På kortsidene av hulrommet 3f er det derfor sylinderkanter 3d, 3e på begge sider av åpningene 3a og 3b.Sylinderkanten 3e i forbindelseshuset er innrettet til å treffe slagkanten 10f i slagdelen 10 i slagposisjonen til verktøyet. Innvendig i forbindelseshuset 3 er det anordnet spor 3c. Disse er anordnet i samme horisontale plan som slagdelens spalter 10d i en utgangsposisjonen av slagverktøyet.

På innsiden av slag-delen 10 er det anordnet en utløsermekanisme 21.

Utløsermekanismen 21 er vist skjematisk i figur 2, mens enkeltdelene er vist separat i figur 3.4-3.8.

I åpningene 10d er det anordnet låseorgan 4. Dette er vist i detalj på figur 3.4. Låseorganenes plassering i slagverktøyet er vist på figur 1 og 2. Låseorganene 4 som er vist i figuren omfatter en 7-kantet kloss med en sporside 4a som ligger an mot sporet 3c på innsiden av forbindelseshuset 3 i utgangsposisjonen av slagverktøyet 20, to parallelle sider 4c ligger an mot flater i spaltene 10d i slagdelen 10. Siden 4a og sidene 4c er forbundet av skrå sider som strekker seg på skrå utover mellom sidene. Sidene 4a og 4b ligger an mot sporet 3c i forbindelseshuset 3 i utgangsposisjonen til slagverktøyet. Låseorganene 4 har på innsiden av slagdelen 10 flater 4d som strekker seg på skrå nedover og former en spiss 4e. I et enkeltvirkende slagverktøy (Figur 1-4.6) ligger den ene flaten 4d an mot 5a i utløsermekanismen 21 i utgangsposisjonen, mens i et dobbeltvirkende slagverktøy ligger begge flatene 4d an mot 2 motstående flater 5a i utløsermekanisme 21 og 21' på hver side av låseorganene 4. (Se figur 5-8.8) Låseorganene kan også ha andre utforminger hensiktsmessig for utførelse av oppfinnelsen.

På innsiden av slag-delen 10 er det anordnet et sylinderformet kulehus 5. Utsiden av kulehuset 5 ligger an mot innsiden av slagutløserenden 10a. En

skråstilt kulehusende 5a ligger an mot låseorganene 4 og er tilpasset helningen på sideflaten 4d på låseorganene 4. En utløserfjær 9 er forspent mot kulehuset 5 slik at den skrå flaten 5a ligger an mot låseorganenes skråflate 4d og presser låseorganene radielt inn mot sporet 3c i forbindelseshuset 3. Dette hindrer aksiell forskyvning mellom forbindelseshuset 3 og slagdelen 10.

Mellom kulehusendene 5a er det anordnet en åpning som er større enn mellomdelen 1e på utløserstaget 1. Det er også anordnet gjennomgående kuleåpninger 5c i kulehuset. Disse er tilpasset sperreanordninger, for eksempel kuler 8 som er nærmere vist i figur 3.8. I tillegg er det anordnet en stoppkant 5b innvendig i kulehuset. Denne stoppkanten 5b er anordnet vinkelrett på overflaten av kulehuset 5, på innsiden av kulehuset 5. Kulehuset 5 har en gjennomgående åpning 5d i senter av kulehuset 5 og er innrettet til å omslutte deler av utløserstaget 1.

Kulene 8 er anordnet i kuleåpningene 5c og ligger an mot sporet 10e (vist på figur 2) på innsiden av slagutløserenden 10a av slagdelen 10. På motsatt side ligger kulene 5 an mot en kulekil 7.

Figur 3.7 viser kulekilen 7 i detalj. Kulekilen 7 er sylinderformet og anordnet på innsiden av kulehuset 5 og i kontakt med dette. Kulekilen 7 har en skrå-ende 7a tilpasset til å ligge an mot innsiden av kulehuset 5. Kulekilen 7 har en langsgående åpning 7b aksialt gjennom kulekilen 7. Utløserstagets 1 andre mellomdel 1e er tilpasset til å føres gjennom kulekilens åpning 7b og omsluttes av denne. Kulekilen 7 har videre et forsenket parti 7c med en diameter som er mindre enn diameteren av den øvrige kulekilen 7. Det forsenkede partiet 7c er anordnet nær midten av kulekilen 7. Overgangen mellom det forsenkede partiet 7c og kulekilen 7 har en vertikal flate 7g i den ene delen 7d som vender mot utløserstaget 1 og en konisk overgang 7c til motsatt del 7e. Kulehuset 5 og kulekilen 7 er innrettet til aksiell bevegelse i forhold til hverandre inntil stoppkanten 5b treffer kulekil flaten 7g. Dette er nærmere forklart under figur 4.1-4.6.

På innsiden av den første delen 7d av kulekilen er det anordnet spor 7f.

Sporene 7f er tilpasset en festemekanisme, som for eksempel en friksjonsring 6. Denne er innrettet til omslutte del 1e eller 1f på utløserstaget 1 avhengig av hvilken posisjon verktøyet er i.

Friksjonsringen 6 er vist i detalj på figur 3.6. Ringen 6 har spalte 6a på tvers av ringen, med ringender 6b og 6c på hver side av spalten 6a. Ringen 6 blir med dette mer fleksibel og kan derved øke diameteren på ringen ved at ringendene 6a, 6b presses fra hverandre for at utløserenden 1f skal kunne omsluttes av ringen 6.

Mot slagutløserenden 10a, mellom kulekilen 7 og slagdelens mellomstykke 10b er det anordnet en utløserfjær 9. Denne er utformet som en spiralfjær og er nærmere vist i detalj i Figur 3.9. Utløserfjæren 9 er anordnet på undersiden av utløsermekanismen 21 for å holde låseorganene 4 i posisjon i låsesporet 3c. Det kan også benyttes andre utforminger av utløserfjæren enn spiralfjær for å oppnå den ønskede oppspenning av utløsermekanismen 21 mot låseorganene 4. Figur 4.1 -Fig 4.6 viser enkeltsekvensene slagverktøyet 20 gjennomgår for å løsne nedihullsverktøyet fra slagverkøyet 20 ifølge oppfinnelsen.

Figur 4.1

Verktøyet 20 er i utgangsposisjonen plassert nede i en brønn. Utløserstaget 1 er koblet til en kabel eller wire som strekker seg til overflaten. Slagdelen 10 er koblet til nedihullsutstyret som strekker seg ned i borehullet. Disse delene er ikke vist i noen av figurene. I denne posisjonen er kraftfjæren 2 i fri posisjon, dvs fjæren 2 er ikke komprimert. Friksjonsringen 6 omslutter et parti av den andre mellomdelen 1e på utløserstaget 1.

I denne posisjonen er låseorganene 4 i inngrep med slagdelen 10 og forbindelseshuset 3 som tidligere beskrevet slik at disse ikke kan forskyves aksielt i forhold til hverandre. Utløsermekanismen 21 er i en fast modus hvor den er forspent mot låseorganene 4. I denne posisjonen forskyves ikke utløsermekanismen 21 i forhold til slagdelen 10.

Figur 4.2

Slagverktøyet 20 blir tilført aksiell kraft ved at kabelen eller wire-linen strammes. Kraftfjæren 2 inne i forbindelseshuset 3 vil gradvis komprimeres ved at utløserstaget 1 trekkes oppover. Kinetisk energi vil da bli lagret i slagverktøyet.

Utløserstaget 1 strekkes oppover til utløserenden 1 f treffer friksjonsringen 6. Friksjonsringen 6 spenner seg ut og utløserstaget 1 beveger seg videre oppover gjennom forbindelseshuset 3. Utløserstaget 1 er i denne posisjonen

kommet innenfor «utløsningsvinduet».

I figuren er slagverktøyet 20 vist i en tilstand hvor utløserstaget 1 er i ytterste strekkposisjon og ønsket forspenningskraft av kraftfjæren 2 er nådd ved at utløserstagets andre stopperdel 1d og 3d i forbindelseshuset 3 presser kraftfjæren 2 sammen. Det vil også være mulig å velge andre strekkposisjoner for å oppnå andre forspenningskrefter i kraftfjæren 2.

Figur 4.3

Forspenningskraften vil deretter avta litt, dvs utløserstaget 1 vil trekkes litt nedover mot brønnen. Friksjonsringen 6 som er anordnet i kulekilen 7 omslutter et parti av utløserstagets utløserende 1f og det vil være større friksjonskraft mellom friksjonsringen 6 og utløserstagets utløserende 1f enn aksialkraften fra utløserfjæren 9. Dette medfører at kulekilen 7 trekkes ned en samme lengde som utløserstaget 1 mot brønnen inntil kulekilen 7 stopper ved at flaten 7g i kulekilen 7 treffer kanten 5b i kulehuset 5. I denne posisjonen flukter de forsenkede partiene 7c i kulekilen 7 med sperreelement 8, i figuren vist som kuler 8, disse er anordnet i kuleåpningene 5c i kulehuset 5. Kulene 8, som ligger i sporet 10e i slagdelen 10 beveger seg ut av dette sporet og beveger seg i stedet inn i de forsenkede partiene 7c og låser kulekilen 7 og kulehuset 5 sammen i aksialretningen slik at hele utløsningsmekanismen 21 skyves nedover. Utløsermekanismen 21 er i en frigjort modus i denne posisjonen ved at den er aksielt forskyvbar i forhold til slagdelen 10.

Figur 4.4

Etter at kulehuset 5 og kulekilen 7 er koblet sammen vil de skråstilte kulehusendene 5a på kulehuset 5 skyves nedover og frigjøre låseorganene 4 ved at utløserstaget 1 føres ytterligere nedover. Låseorganene 4 vil føres ut av låsesporene 3c i forbindelseshuset 3 slik at slagdelen 10 frigjøres fra forbindelseshuset 3 og disse delene kan forskyves aksialt i forhold til hverandre.

Den forspente kraftfjæren 2 vil akselerere forbindelseshuset 3 oppover til den innvendige nedre kant 3e er i anlegg mot slagkanten 10f. Forbindelseshuset 3 bråstopper og dette fører til et slag i verktøyet. Denne posisjonen benevnes slagposisjonen til verktøyet.

Figur 4.5

Strekkraften avtar og kraftfjæren 2 vil skyve utløserstangens utløserende 1f tilbake forbi friksjonsringen 6 slik at friksjonsringen 6 omslutter et parti av utløserstagets andre mellomdel 1e.

Låseorganene 4 føres samtidig tilbake inn i låsesporet 3c i forbindelseshuset 3 ved at sporet 3c og slagdelens spalter 10d bringes tilbake utgangsposisjonen hvor de flukter hverandre i samme horisontalplan.

Låseorganene 4 holdes på plass av utløsermekanismen 21 ved at skråflaten 5a på enden av kulehuset 5 ligger an mot den motstående skråflaten 4d til låseorganene 4. Utløsermekanismen 21 presses mot låseorganene 4 ved hjelp av utløserfjæren 9.

I figur 4.6 viser slagverktøyet tilbake i utgangsposisjon og er tilsvarende Figur 4.1.

Slagverktøyet som er beskrevet ovenfor er fortrinnsvis enkeltvirkende for Wireline. Det ligger også innenfor oppfinnelsen å benytte slagverktøyet dobbeltvirkende for Coil tubing, snubbing eller brønntraktor.

Et dobbeltvirkende slagverktøy 30 er vist i figur 5 og 6.

I denne utførelsesformen er utløsermekanismen fra fig 2 anordnet som en øvre og nedre utløsermekanisme 21, 21'. Disse danner en dobbeltvirkende utløsermekanisme 31 i en slagdel 1000. Utløsermekanismene 21, 21' er anordnet speilvendt i forhold til hverandre, en på hver side av låseorganene 4. Hver av utløsermekanismene 21, 21' omfatter de samme komponentene som i det enkeltvirkende slagverktøyet; kulehus 5, 5', friksjonsring 6, 6' kulekil 7, 7' og kule 8, 8' og med utløserfjær 9, 9' som ligger mellom slagdelen og utløsermekanismen 21, 21'.

Delene i slagverktøyet som har en annen utforming enn i det enkeltvirkende slagverkøyet er vist nærmere i figur 7.1-7.3.

Et utløserstag 100 for dobbeltvirkende slagverktøy 30 er vist i Fig 7.1 Denne har lignende form og deler som utløserstaget 1 for den enkeltvirkende utløserstaget 1, men utløserstaget 100 har i tillegg et en tredje mellomdel 100e og en andre utløserende 100f. Disse er tilsvarende andre mellomdel 1e og utløserenden 1f. Den tredje mellomdelen 100e er koblet mellom mellomdelen 1d og andre utløserenden 100f. I tillegg har utløserstaget 100 en styredel 100h som er forbundet mellom første brystningsparti 1c og første mellomdel 1b. Styredelen 100h har større diameter enn mellomdelen 1b slik at det blir en kant 100i mellom delene 100h og 1b.

Øvrige deler er beskrevet i forbindelse med det enkeltvirkende slagverktøyet 20.

Et forbindelseshus 300 til det dobbeltvirkende slagverktøyet 30 er vist i fig 7. 2. Det har også lignende form som forbindelseshuset 3 til det enkeltvirkende slagverkøyet 20 med deler som er nærmere beskrevet i tilknytning til dette. Forbindelseshuset 300 har en innsnevring 300g i den indre diameter i forbindelseshuset 300. Denne innsnevringen 300g har diameter og plassering som er tilpasset utløserstagets 100 andre brystningsparti 1d. Den har også en ytre flate 300h som utgjør slagflate ved nedoverslag.

En slagdel 1000 til det dobbeltvirkende slagverktøyet er vist i Fig 7.3. De nye delene på denne slagdelen er anordnet på enden som vender mot utløserstaget 100 og omfatter en slagutløserende 1000a og et spor 1000e. Disse har samme form som slagutløserenden 10a og låsesporet 10e, men anordnet speilvendt i forhold til spaltene 10d. Slagdelen 1000 har også en slagflate 1000f som er dannet av forskjellen i diameter mellom mellomstykket 10b og slagenden 10c.

Ved et oppoverslag treffer den indre kanten 3e i forbindelseshuset 3 slagkanten 10f i slagdelen 10 slik som ved enkeltvirkende slag, mens ved et nedoverslag treffer den ytre flaten 300h i forbindelseshuset 3 slagflaten 1000f i slagdelen 1000.

Sekvensene som det dobbeltvirkende slagverktøyet gjennomgår er vist på

figurene 8.1 -8.8.

Et oppoverslag er vist i figurene 8.1-8.4

De enkelte utløsermekanismene 21, og 21' på det dobbeltvirkende slagverktøyet 31 har samme deler og virker på samme måte som utløsermekanismen 21 til det enkeltvirkende slagverktøyet 20 bare at utløserstaget 100 må trekkes opp en lengde som er tilstrekkelig til at både den øvre og nedre utløsermekanismen 21', og 21 frigjøres for å frigjøre låseorganene 4.

Øvre utløsermekanisme 21' er definert som utløsermekanismen som er nærmest kabelsiden av brønnen når slagverktøyet 30 er plassert i brønnen. Nedre utløsermekanisme 21 er definert som utløsermekanismen som er nærmest nedihullsutstyret i brønnen når slagverktøyet 30 er plasser i brønnen.

Fig 8.1 viser det dobbeltvirkende slagverktøyet 30 i utgangsposisjon. De øvre og nedre utløsermekanismene 21, 21' ligger da inntil låseorganene 4 på begge sider av disse.

I figur 8.2 tilføres strekkraft og utløserstaget 100 trekkes opp/utover gjennom forbindelseshuset 300. Først vil utløserenden 1f omslutte friksjonsringen 6 i nedre utløsermekanismen 21, men uten at denne mekanismen utløses ettersom den er bevegelses låst i denne retningen. Når utløserstaget 100 etterhvert når den øvre utløsermekanismen 21' vil denne utløses og trekkes opp sammen med utløserstaget 100 via en friksjonsring 6' som omslutter den nederste utløserenden 1f. Den øvre utløsermekanismen 21' frigjøres deretter fra låseorganene 4. 1 fig. 8.3. vil tilført strekkraft av utløserstaget 100 avta litt og komprimert kraftfjær 2 skyve på mellomdel 1d på utløserstaget 100 slik at det går litt tilbake og den nederste utløserenden 1 f vil trekke med seg friksjonsringen 6 som frigjør nedre utløsermekanismen 21 fra låseorganene 4.

Øvre utløsermekanismen 21' vil også vandre nedover mot låseorganene 4 i

denne operasjonen, parallelt med nedre utløsermekanismene 21, men allikevel ha så pass avstand til låseorganene 4 at de ikke vil komme tilbake i inngrep med låseorganene 4 igjen før nedre utløsermekanismene 21 frigjøres fra låseorganene 4. Låseorganene 4 er nå fri og føres ut av sporene 3c.

I figur 8.4 vil kraftfjær 2 akselerer forbindelseshuset 300 til den innvendige nedre kant 3e er i anlegg mot slagutløserenden 10a og et oppoverslag oppstår.

Et nedoverslag er vist i figur 8.5-8.8:

Fig 8.5 viser det dobbeltvirkende slagverktøyet 30 i utgangsposisjon. De øvre og nedre utløsermekanismene 21, 21' ligger da inntil låseorganene 4 på begge sider av disse.

I figur 8.6 tilføres trykkraft og utløserstaget 100 trykkes ned/innover gjennom forbindelseshuset 300. Først vil utløserenden 100f omslutte friksjonsringen 6' i øvre utløsermekanismen 21, men uten at denne mekanismen utløses ettersom den er bevegelse låst i denne retningen. Når utløserstaget 100 etterhvert når den nedre utløsermekanismen 21 vil denne utløses og trekkes ned sammen med utløserstaget 100 via friksjonsringen 6 som omslutter den øverste utløserenden 100f. Den nedre utløsermekanismen 21 frigjøres deretter fra låseorganene 4. 1 fig. 8.7. vil tilført trykkraft av utløserstaget 100 avta litt og komprimert kraftfjær 2 skyve på flaten 100i på utløserstaget 100 slik at det går litt tilbake og øverste utløserende 100f vil trekke med seg friksjonsringen 6' som frigjør øvre utløsermekanismen 21' fra låseorganene 4.

Nedre utløsermekanismen 21 vil også vandre opp/utover mot låseorganene 4 i denne operasjonen, parallelt med øvre utløsermekanismene 21', men allikevel ha så pass avstand til låseorganene 4 at de ikke vil komme tilbake i inngrep med låseorganene 4 igjen før øvre utløsermekanismene 21' frigjøres fra låseorganene 4.

Låseorganene 4 er nå fri og føres ut av låsesporet 3c.

I figur 8.8 vil kraftfjæren 2 akselerere forbindelseshuset 300 til den utvendige nedre flate 300h er i anlegg mot kant 1000f og et nedoverslag oppstår.

Alle posisjonsgjengivelser slik som oppover, nedover, øvre og nedre er definert ut fra normal plassering av slagverktøyet i brønnen. Arrangementet av slagverktøy ifølge oppfinnelsen vil kunne omfatte hvilke som helst særtrekk som her er beskrevet eller illustrert, i en hvilken som helst operativ kombinasjon, hver slik operativ kombinasjon vil være en utførelsesform av det arrangementet for slagverktøyet som er ifølge oppfinnelsen. Fremgangsmåten i oppfinnelsen vil kunne omfatte et hvilken som helst særtrekk eller trinn som har blitt beskrevet her eller som har blitt illustrert, i en hvilken som helst kombinasjon, hvor hver slik kombinasjon vil være en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Med funksjonelt koblet menes at delene ikke trenger å være direkte koblet, men kan være koblet via andre deler.

Claims (11)

1. Et kabeloperert slagverktøy (20) for nedihullsoperasjoner, omfattende en langstrakt sylinder (3) med en aksialt gjennomgående åpning innvendig i sylinderen (3), en slagdel (10) anordnet i et nedre parti av sylinderen (3), nevnte slagdel (10) er forsynt med en løsbar kopling for sammenkobling med et nedihullsutstyr, et utløserstag (1) anordnet i et øvre parti av sylinderen (3), nevnte utløserstag (1) er forbundet med en overflateinstallasjon via en kabel, nevnte slagdel (10) er frigjørbart koblet til sylinderen (3) ved hjelp av minst et låsorgan (4),karakterisert vedat det kabelopererte slagverktøyet (20) videre omfatter en kraftfjær (2) anordnet mellom utløserstaget (1, 100) og sylinderen (3) innrettet til forspenning av nevnte utløserstag (1, 100) når nevnte utløserstag (1) beveges i en første aksiell retning, nevnte utløserstag (1) er frigjørbart forbundet til minst en utløsermekanisme (21, 21'), slik at når nevnte utløserstag (1) beveges i en andre aksiell retning motsatt av den første retningen forskyves nevnte minst ene utløsermekanisme (21) fra en fast modus hvor den minst ene utløsermekanismen (21, 21') ligger an mot det minst ene låsorganet (4) slik at slagdelen (10) holdes i en fast posisjon i sylinderen (3) til en frigjort modus hvor den minst ene utløsermekanismen (21, 21'), er innrettet til tillate aksial forskyvning mellom sylinderen (3) og slagdelen (10), nevnte minst ene utløsermekanisme (21, 21') omfatter videre en utløserfjær (9) for forspenning av den minst ene utløsermekanismen (21, 21') i den faste modusen og en sammenstilling av et kulehus (5) anordnet tilstøtende innsiden av slagdelen (10), en kulekil (7) anordnet på innsiden at kulehuset (5), et sperreelement (8) anordnet mellom kulehus (5) og kulekil (7), innrettet til å holde kulehuset (5) og kulekilen (7) sammen i den frigjorte modusen til den minst ene utløsermekanismen (21).

2. Et kabeloperert slagverktøy ifølge krav 1, hvori sylinderen (3) er forsynt med en sylinderkant (3e) er innrettet til å slå an mot slagkanten (10f) ved frigjøring av det minst ene låseorganet (4).

3. Et kabeloperert slagverktøy ifølge krav 3, hvori utløserstagets (1) forspenning av slagverktøyet (20) er trinnløs og innrettet for å tilføre varierende slag mellom sylinderkant (3e) og slagkant (1 Of).

4. Et kabeloperert slagverktøy ifølge krav 1 eller 2, hvori den minst ene utløsermekanismen (21) og utløserfjæren (9) er anordnet mellom utløserstaget (1) og slagdelen (10).

5. Et kabeloperert slagverktøy ifølge krav 1 eller 2, hvori sperreelementet er en kule (8).

6. Et kabeloperert slagverktøy ifølge et av kravene 1-5, hvori den minst ene utløsermekanismen (21) videre omfatter en festemekanisme (6) anordnet mellom kulekilen (7) og utløserstaget (1), innrettet til å føre utløserstaget (1) den motsatte andre retning.

7. Et kabeloperert slagverktøy ifølge krav 6 hvori festemekanismen (6) er en friksjonsring (6).

8. Et kabeloperert slagverktøy ifølge et av kravene 1 -7, hvori slagkraften i slagverktøyet defineres ved tilføring av trekkraft i kabelen.

9. Fremgangsmåte for å operere et slagverktøy for nedihullsoperasjoner, omfattende en langstrakt sylinder (3) med en aksialt gjennomgående åpning innvendig i sylinderen (3), nevnte sylinder (3) er forsynt med en innvendig sylinder kant (3e), en slagdel (10) anordnet i et nedre parti av sylinderen (3) og forsynt med en løsbar kopling for sammenkobling med et nedihullsutstyr, nevnte slagdel (10) er forsynt med en slagkant (10f), et utløserstag (1) anordnet i et øvre parti av sylinderen (3) og er koblet til en kabel som er forbundet med en overflateinstallasjon, nevnte slagdel (10) er frigjørbart koblet til sylinderen (3) ved hjelp av minst et låseorgan (4) som er forspent ved hjelp av minst en utløsermekanisme (21, 21'), karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter følgende trinn: a) den minst en utløsermekanisme (21, 21') omfatter en utløserfjær (9) og ligger an mot det minst ene låsorganet (4) slik at slagdelen (10) holdes i en fast posisjon i sylinderen (3), b) utløserstaget føres en distanse i en første aksielle retning til en kraftfjær (2) anordnet mellom sylinder (3) og utløserstaget (1) er komprimert til ønsket forspenningskraft, c) utløserstaget (1) føres en mindre distanse i aksielt motsatte retning slik at den minst ene utløsermekanismen (21, 21') føres en tilsvarende distanse fra det minst ene låseorganet (4) slik at forspenningen avtar, d) det minst ene låseorganet(4) frigjør sylinderen (3) fra slagdelen (10). d) forspenningskraften i kraftfjæren (2) fører sylinderen (3) en distanse i den første aksielle retning, e) den nedre kanten (3e, 300h) i sylinderen (3) treffer slagkanten (10f, 1000f) i slagdelen (10) slik at et slag oppstår i verktøyet, f) Utløserstaget (1) trekkes tilbake av kraftfjæren (2) og den minst ene utløsermekanismen (21) trekkes mot det minst ene låseorganet (4) slik at det minst ene låseorganet (4) føres tilbake i inngrep med sylinderen (3) og slagdel (10).

10. Fremgangsmåte for å operere et slagverktøy ifølge krav 11, hvori utløserstaget i steg a) trekkes oppover vil den nedre kanten 3e treffe slagkanten 10f i et oppoverslag.

11. Fremgangsmåte for å operere et slagverktøy ifølge krav 11, ved at trinnene a-f gjentas ved at utløserstaget i a) føres i vekselvis motsatt retning i en dobbeltvirkende slagoperasjon.