NO345883B1

NO345883B1 - Rengjøringsanordninger for brønnboring

Info

Publication number: NO345883B1
Application number: NO20121190A
Authority: NO
Inventors: Gregory L Hern; Paul L Connell; Lisa Posevina
Original assignee: Baker Hughes Holdings Llc
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2021-09-27
Also published as: NO20121190A1; GB2492692B; WO2011139831A3; US8511375B2; GB2492692A; AU2011248551B2; WO2011139831A2; GB201218174D0; US20110265988A1; AU2011248551A1

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Område for oppfinnelsen

[0001] Oppfinnelsen angår generelt systemer og fremgangsmåter for rengjøring av det indre av rørdeler. I spesielle aspekter angår oppfinnelsen fremgangsmåter og anordninger for skraping av brønnfôringsrør.

2. Beskrivelse av relatert teknikk

[0003] Brønnborings-rengjøringsanordninger innbefatter fôringsrør-skrapere og børsteanordninger. Disse mekanismer benyttes for å fjerne slam, sementkappe, perforerings-støpegrad, rust, skall, parafin og andre rester fra den innvendige overflate av borehulls-fôringsrør. Fôringsrør-skraperen eller børsten er typisk festet til en borestreng for operasjon. Borestrengen og rengjøringsanordningen er så anbrakt innen fôringsrørdelene som skal skrapes og roteres.

[0004] Typiske fôringsrør-skrapere innbefatter et sentrisk skrapelegeme og én eller flere skrapeblader som strekker seg radialt utover derfra. Konvensjonelle fôringsrør-skrapere faller generelt innen én av to kategorier: roterende og ikkeroterende. Med en roterende skraper er skraperlegemet og skraperbladene fast festet til hverandre slik at begge roterer med borestrengen. I anvendelser hvor borestrengen er rotert for lange tidsperioder, kan roterende skraper bevirke alvorlig slitasje og skade på den indre overflate av fôringsrøret. Med en ikkeroterende skraper, roterer kun det skrapende legeme med borestrengen.

Skraperbladene er ikke festet til det sentrale skrapende legeme, men er presset radialt utover fra dette ved kompresjonsfjærer for å tilveiebringe en kraft for fjerning av rester. Et eksempel på denne arrangementstype er funnet i US-patent nr. 7,311,141, utstedt til Tulloch mfl.

[0005] US6152220 A omtaler et verktøy for bruk i en brønnboring og som har et hus som kan festes til en arbeidsstreng eller borestreng hvor huset støtter en flytende komponent som er fri til å bevege seg i de laterale eller radiale elementene i forhold til huset innenfor forutbestemte grenser. Den flytende komponent er tilpasset for å støtte aktive verktøykomponenter slik som stålbørster, skrapeblader eller andre funksjonelle apparater. Vanligvis er den flytende komponent anordnet som en hylse rundt huset som holdes innenfor aksiale grenser, samtidig som radial bevegelse muliggjøres.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0005] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en borehullsrengjøringsanordning som omfatter: en enhetlig formet verktøyspindel; en holderhylse som radialt omgir verktøyspindelen og radialt roterbar omkring spindelen, holderhylsen er formet av flere separate holderhylsepartier som er sammenstilt rundt verktøyspindelen for å danne en vesentlig komplett ringformet hylse, holderhylsen er festet til verktøyspindelen for å rotere derpå; minst én rengjøringsdel montert på nevnte holderhylse for rengjøring av en omgivende rørdel, kjennetegnet ved at rengjøringsdelen er forspent radialt utover fra holderhylsen ved en fjær; en låsering som radialt omgir holderhylsen, låseringen er dannet av flere bueformede ringpartier som er sammenstilt rundt verktøyspindelen for å danne en vesentlig komplett ringformet låsering for å holde en ende av en rengjøringsdel innen en fordypning i holderhylsen; og en ringformet del som radialt omgir holderhylsepartiene og festet til holderhylsepartiene slik at den ringformede del roterer sammen med holderhylsen.

[0006] Foretrukne utførelsesformer av borehullrengjøringsanordningen er videre utdypet i kravene 2 og 3.

[0007] Oppfinnelsen tilveiebringer fremgangsmåter og anordninger for rengjøring av det indre av rørdeler, slik som fôringsrørdeler. Eksemplifiserende ikkeroterende rørrengjørings-anordninger er beskrevet som innbefatter en enhetlig sentral verktøyspindel med radialt omgivende stabiliserere og en bladholderhylse og én eller flere rengjøringsblader som er holdt innen fordypninger på bladholderhylsen. I en beskrevet utførelse er rengjøringsbladene skraperbladet som er anbrakt innen og forspent radialt utover fra fordypningene. Et børstetypeborehullsrengjøringsblad eller et magnetisk rengjøringsblad kan også benyttes.

[0008] Konstruksjonen til rengjøringsanordninger i henhold til den foreliggende oppfinnelse tillater disse verktøy å ha forbedret styrke og motstand mot aksiale og torsjonskrefter innen arbeidsstrengen innen hvilken rengjøringsanordningen er benyttet. Den gjengede forbindelse til verktøyspindelen for andre komponenter i en verktøystreng styrer i stor grad styrken av det totale verktøy. Rengjøringsverktøyene til den foreliggende oppfinnelse benytter en enhetlig verktøyspindel som sørger for større total verktøystyrke.

[0009] Bladholderen er fortrinnsvis en splittet hylse, eller en hylse bygd opp av flere bueformede komponenter, som er festet rundt spindelen. I en utførelse, er bladholderen bygd opp av to holderhylse-halvdeler. Holderhylse-halvdelene passer sammen med hverandre for å danne en komplett ringformet hylse som omgir spindelen. Bladholderen sørger for å tillate at spindelen beveger seg radialt med hensyn til rengjørerbladene.

[0010] I en ytterligere foretrukket utførelse er bladholderen festet rundt spindelen med en låsering. Låseringen er fortrinnsvis bygd opp av flere bueformede komponenter som passer sammen med hverandre for å danne en komplett ringformet ring. Låseringen fremviser et radial profil som låses sammen med et komplementært profil på bladholderen. Låseringen og bladholderen er installert på spindelen ved å kople hver låseringkomponent med én av bladholderkomponentene. Låseringkomponentene og bladholderkomponentene er så plassert i omgivende lokaliseringer rundt spindelen. Låseringen er så rotert med hensyn til bladholderen slik at bruddene mellom låseringkomponentene ikke er innrettet med bruddene mellom bladholderkomponentene.

[0011] Rengjøringsanordningen bruker rengjøringsblader som ofte er i form av skraperblader. Imidlertid kan også børster og magneter benyttes som de rengjørende blader. I foretrukkede utførelser har de rengjørende blader et langstrakt rengjøringsbladlegeme som har en vridning langs sin lengde. Som et resultat er en aksial ende av rengjøringsbladet vinkelmessig forskjøvet fra den andre aksiale ende av bladet. Siden til bladet sørger for en skarp kant for rengjøring av fôringsrøret. Ende-til-ende-vinkelforskyvningen for hvert blad sørger for generell overlapping med andre blad slik at hele omkretsen av røret er rengjort ved sidene av skraperbladene. De aksiale endene til hvert rengjøringsblad fremviser fortrinnsvis inngrepspartier ved hvilke bladet er koblet og holdt på verktøyspindelen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0010] Fordelene og ytterligere aspekter ved oppfinnelsen vil lett forstås av de som er normalt faglært på området da denne vil bedre forstås med referanse til den følgende detaljerte beskrivelse ved en betraktet forbindelse med de vedføyde tegninger hvor like referansebetegnelser angir like eller lignende elementer ut gjennom de mange figurer i tegningen og hvori:

[0011] Fig.1 er et side, utvendig riss av en eksemplifiserende borehullrengjøringsanordning konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

[0012] Fig.2 er et side, tverrsnittsriss av partier av rengjøringsanordningen vist i fig. 1.

[0013] Fig.3 er et nærme side, tverrsnittsriss av partier av rengjøringsanordningen vist i fig.1-2.

[0014] Fig.3A er et splittet, isometrisk riss av det splittede målrullelager og splittringinnsats.

[0015] Fig.4 er et aksialt tverrsnitt tatt langs linje 4-4 i fig.3.

[0016] Fig.4A er et isometrisk riss som viser innføringen av et låseringparti inn i låseprofilet til et bladholdende hylseparti.

[0017] Fig.5 er et isometrisk riss av et enkelt skraperblad fra anordninger vist i fig.

1-4, vist atskilt fra andre komponenter av skraperanordningen.

[0018] Fig.6 er et utvendig, isometrisk riss av en alternativ rengjørings- eller børsteanordning konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

[0019] Fig.7 er et side, utvendig riss av partier til rengjøringsanordningen vist i fig. 6.

[0020] Fig.8 et aksialt tverrsnitt tatt langs linjer 8-8 i fig.7.

[0021] Fig.9 er et isometrisk riss av et enkelt rengjøringsblad fra anordningen vist i fig. 6-9, vist atskilt fra de andre komponenter til rengjøringsanordningen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSER

[0022] Figurer 1-4 illustrerer en eksemplifiserende borehullsrengjøringsanordning 10 som er konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Rengjøringsanordningen 10 er rørskrapeanordning eller verktøy 10 som er nyttig for innlemmelse i en borehull-arbeidsstreng og anbrakt innen et borehull (brønnboring). Rengjøringsanordningen 10 innbefatter en generelt sylindrisk verktøyspindel, generelt indikert ved 12. Verktøyspindelen 12 danner en sentral strømningsboring 14 langs sin lengde. Den øvre ende av verktøyspindelen 12 innbefatter fortrinnsvis en bokstype gjenget forbindelse 16 slik at rengjøringsanordningen 10 kan festes til andre partier av en borehull-arbeidsstreng (ikke vist). Den nedre ende av verktøyspindelen 12 innbefatter en bolttype gjenget forbindelse 18.

[0023] Verktøyspindelen 12 er fortrinnsvis enhetlig formet og av et enkelt stykke. Det er ingen separate komponenter skrudd sammen for å bygge opp verktøyspindelen, som fremskaffer den med betydelig styrke og elastisitet under bruk. Verktøyspindelen 12 fremviser en ytre radiale overflate 20 med et antall av forskjellige diameterpartier. Det er et øvre, utvidet diameterparti 12, et midtre, redusert diameterparti, generelt vist ved 24, og et nedre, utvidet diameterparti 25. Det midtre reduserte diameterparti 24 innbefatter et innbulet parti 26 som har en mindre diameter. Hevede skuldre 28, 30 er lokalisert ved hver aksial ende av det innbulede parti 26.

[0024] En bladholderhylse 32 omgir radialt verktøyspindelen 12. Bladholderhylsen 32 er generelt sylindrisk formet og fremviser et antall av utvendige fordypninger 34 på sin ytre radiale overflate. I den viste utførelse, er bladholderhylsen 32 bygd opp av to, generelt halvsirkulære holderhylse-halvdeler 32a, 32b. Hylsehalvdelen 32a, 32b passer sammen med hverandre for å danne en vesentlig komplett ringformet hylse som omgir spindelen 12. Det skal bemerkes at, i alternative utførelser, kan holderhylsen 32 være formet av tre, fire eller flere separate hylsepartier, hvis ønsket så lenge som hylsepartiene danner, når sammenstilt, en vesentlig komplett ringformet hylse som omgir spindelen 12. Det skal også bemerkes at holderhylsen 32, når den omgir det midtre, reduserte diameterparti 24 til verktøyspindelen 12, er fanget aksialt mellom de øvre og nedre utvidede diameterpartier 22, 25.

[0025] Den ytre radiale overflate til bladholderhylsen 32 innbefatter et låseprofil 36. I den viste utførelse er låseprofilet 36 formet i den indre radiale overflate av hylsen 32. Profilet 36 innbefatter et ytre parti 38 som tilveiebringer aksialt forløpende laterale plattformer og et indre parti 40 som er en kanal med et utvidet indre fundament. Andre passende tverrsnittsformer kan imidlertid benyttes.

[0026] Med referanse til figurer 2 og 3, er lagre 42 anbrakt mellom bladholderhylsen 32 og spindelen 12. Nåltype-rullelagre er passende for bruk som lagrene 42 så vel som andre passende lagre, slik som fullkomplement-rullelagre, fullkomplement-kulelagre eller bøssinger. Polerte splittringinnsatser 44 er anbrakt rundt de hevede skuldre 28 og 30 til det midtre reduserte diameterparti 24. Som vist i fig.3A er splittringinnsatsene 44 hver formet av to lueformede krummede, generelt halvsirkulære splittring-halvdeler 44a og 44b, som kan sammenstilles rundt spindelen 12 for å danne en vesentlig komplett ringformet ringinnsats 44.

Rullelagrene 42 er i kontakt med og ruller på innsatsene 44. Også som vist i fig. 3A, er rullelagrene 42 fortrinnsvis bygd opp av to bueformede krummede, generelt halvsirkulære rullelager-halvdeler 42a, 42b og er sammenstilt omkring spindelen 12 for å danne et komplett sirkulært lager. Rullelagerne 42 og innsatsene 44 tillater bladholderhylsen 32 å rotere omkring spindelen 12.

[0027] En låsering 46 er benyttet for å feste bladholderhylsen 32 til spindelen 12. I den viste utførelse er låseringen 46 bygd opp av to bueformede krummede, generelt halvsirkulære ringpartier 46a, 46b, som kan best ses i fig.1 og 4. Hver av ringpartiene 46a, 46b fremviser fortrinnsvis en indre radial overflate med en nøkkel 48 som er formet for å passe på en komplementær måte innen låseprofilet 36 til bladholderhylsen 32. Som det best kan ses i fig.3 og 4A, er nøkkelen 48 formet som en innover fremstikkende rigg med utvidede laterale sider som vil gli inn i det indre kanalparti 40 til låseprofilet 36.

[0028] For å sammenstille bladholderhylsen 32 og låseringen 46 omkring verktøyspindelen 12, er hvert låseringparti 46a eller 46b innført i låseprofilet 36 til et bladholderhylseparti 32a eller 32b. Fig.4A illustrerer innføringen av låseringpartiet 46a inn i låseprofilet 36 til bladholderhylsepartiet 32a. Som det kan ses er nøkkelen 48 til låseringpartiet 46a innført i det indre kanalparti 40 til låseprofilet 36. Låseringpartiet 46a er så glidd i retningen av pil 50 inntil halvsirkulær kant 52 til låseringpartiet 46a er vesentlig innrettet med kantpartiet 54 til bladholderhylsepartiet 32a. Når denne innretning skjer, blir den andre halvsirkulære kant 56 til låseringpartiet 46a vesentlig innrettet med den andre kant 58 til bladholderhylsepartiet 32a. Den sammen innføring og innretning er så utført med det andre bladholderhylsepartiet 32b og det andre låseringparti 46b.

[0029] De to bladholderhylsepartier 32a og 32b og låseringpartier 46a, 46b er deretter plassert på begge sider av verktøyspindelen 12 slik at verktøyspindelen 12 er vesentlig omgitt av bladholderhylsen 32 og låseringen 46. Låseringen 46 er så rotert med hensyn til bladholderhylsen 32 inntil åpningene 60 (se fig.4) mellom låseringpartiene 46a, 46b er forskjøvet fra åpningene 62 mellom bladholderhylsepartiene 32a, 32b. Når dette er gjort, er de to bladholderhylsepartiene 32a, 32b festet sammen ved låseringen 46. Låseskruer 64 er innført gjennom låseringpartiene 46a og 46b og inn i bladholderhylsepartiene 32a, 32b, som vist i fig.4, og derved fester låseringpartiene 46a, 46b til holderhylsepartiene 32a, 32b.

[0030] Rengjøringsbladet 66 er anbrakt innen hver av fordypningene 34 til bladholderhylsen 32. Rengjøringsbladet benyttet med rengjøringsanordningen 10 er ofte i formen av skrapeblader. De kan imidlertid også være børster eller magneter som er nyttig for rengjøring av borehull. Fig.5 viser et enkelt eksemplifiserende skrapertype-rengjøringsblad 66 atskilt fra de andre komponenter til rengjøringsanordningen 10. Rengjøringsflate 66 har et langstrakt rengjøringsbladlegeme 68 som er bygd opp av et fundamentparti 70 og et utover fremstikkende bladparti 72. I dette tilfelle, er bladpartiet 72 vesentlig rektangulært og fremviser radialt forløpende spor 74 på den ytre overflate. Bladlegeme-fundamentpartiet 70 fremviser to aksiale endeingresspartier 76 og 78 fra hvilke intet bladparti 72 stikker frem. Ingresspartiene 76, 78 er nyttige for å holde rengjøringsbladene 66 innen fordypningen 34 til bladholderhylsen 32, som kort vil bli beskrives. Endene 77 til rengjøringsbladene 66 er avfaset slik at bladene vil gli forbi en skulder som kan påtreffes i det omgivende borehull eller rør. Sidene til rengjøringsbladene 66 tilveiebringer et skarpt hjørne 79 for effektivt å fjerne rester festet til innsiden av det omgivende borehull eller rør. Det skal bemerkes at en vridning er formet langs lengden av legemet 68 slik at den aksiale ende 76 er orientert på en vinkelforskyvningsmåte fra den andre aksiale ende 78. I en nåværende foretrukket utførelse er de to ender 76, 78 vinkelforskjøvet fra hverandre slik at sidene til bladene 68 rengjør hele omkretsen til det omgivende borehull eller rør. I tillegg til vinkelforskyvningen er bladlegeme-fundamentpartiet 70 formet og dimensjonert for å anordnes inne en fordypning 34 til bladholderhylsen 32 på en komplementær måte.

[0031] Undersiden av hvert rengjøringsblad 66 tilveiebringer en fjærfordypning 80 (se fig.3). Kompresjonsfjærer 82 er anbrakt innen hver av fjærfordypningene 80 og tjener til å elastisk forspenne rengjøringsbladene 66 radialt utover fra bladholderhylsen 32.

[0032] Rengjøringsbladene 66 er holdt innen fordypningen 34 til bladholderhylsen 32 ved låseringen 46 og stabiliseringsrør 84. Som det kan ses i fig.1 og 3, ligger én av inngrepspartiene 76, 78 til hvert rengjøringsblad 66 under enten låseringen 46 eller én av stabiliseringsrørene 84. Det andre av inngrepspartiene 76, 78 ligger under en andre av låseringene 46 eller et stabiliseringsrør (stabiliserer) 84.

Stabilisererne 84 omgir radialt verktøyspindelen 12 og et parti av bladholderhylsen 32. Stabilisererne 84 er festet til bladholderhylsen 32 ved de gjengede (skrudde) forbindelser 85, synlig i fig.3. Setteskruer 86 er benyttet for å feste stabilisererne på plass på bladholderhylsen 32. Stabilisererne 84 fremviser utover fremstikkende ribber 88 for å kontakte en omgivende rørdel for å holde rengjøringsanordningen 10 sentrert innen det omgivende rør under operasjon.

[0033] Figurer 6-9 viser en alternativ rengjøringsanordning 10' som også er konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Rengjøringsanordningen 10' er konfigurert på den samme måte som rengjøringsanordningen 10 med unntak hvor annet er indikert. Den eksemplifiserende rengjøringsanordning 10' benytter børsteblader 66' som er bygd opp av et bladlegeme-fundamentparti 70' og tre utover fremstikkende børstepartier 72'. Børstepartiene 72' strekker seg fra et aksialt endeparti 76 til det andre aksiale endeparti 78. Bladlegemefundamentet 70' og børstepartiene 72' er hver formet for å tilveiebringe en vridning langs deres lengde. Som ved skrapebladet 66 som beskrevet tidligere, er den aksiale ende 76 orientert på en vinkelforskyvningsmåte fra den andre aksiale ende 78. I en nåværende foretrukket utførelse, er de to ender 76, 78 vinkelforskjøvet fra hverandre slik at børstepartiene 72' rengjør hele omkretsen av røret.

Claims

PATENTKRAV

1. Borehullrengjørings-anordning (10) som omfatter:

en enhetlig formet verktøyspindel (12);

en holderhylse (32) som radialt omgir verktøyspindelen (12) og radialt roterbar omkring spindelen (12), holderhylsen (32) er formet av flere separate holderhylsepartier (32a, 32b) som er sammenstilt rundt verktøyspindelen (12) for å danne en vesentlig komplett ringformet hylse, holderhylsen (32) er festet til verktøyspindelen (12) for å rotere derpå;

minst én rengjøringsdel montert på nevnte holderhylse (32) for rengjøring av en omgivende rørdel,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t rengjøringsdelen er forspent radialt utover fra holderhylsen (32) ved en fjær (82);

en låsering (46) som radialt omgir holderhylsen (32), låseringen (46) er dannet av flere bueformede ringpartier (46a, 46b) som er sammenstilt rundt verktøyspindelen (12) for å danne en vesentlig komplett ringformet låsering for å holde en ende av en rengjøringsdel innen en fordypning (34) i holderhylsen (32); og

en ringformet del som radialt omgir holderhylsepartiene (32a, 32b) og festet til holderhylsepartiene (32a, 32b) slik at den ringformede del roterer sammen med holderhylsen (32).

2. Borehullrengjørings-anordning (10) ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t rengjøringsdelen omfatter et bladlegeme (68) med første og andre aksiale ender (76, 78) og hvori en vinkelvridning er dannet langs lengden av bladlegemet (68) slik at den første aksiale ende (76) er orientert på en vinkelforskyvningsmåte fra den andre aksiale ende (76).

3. Borehullrengjørings-anordning (10) ifølge krav 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t vinkelforskyvningen tillater sidene av rengjøringsdelene og rengjøre en hel omkrets av den omgivende rørdel.