NO752940L - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører boreutstyr og boring og er særlig rettet mot utstyr og fremgangsmåter for oppnåelse' av optimal borestrengstabilisering samtidig som det muliggjøres en rensking gjennom stabilisatorene i tilfelle strengen skulle set-te seg fast i boreformasjonene på et eller annet sted under en av stabilisatorene.

Boring av oljebrønner, gassbrønner og lignende brønn-boringer ved, hjelp av en roterende borestreng med en borkrave-seksjon over borekronen gjør det nødvendig i benytte stabilisatorer som er festet til kraveseksjonen over borekronen. Slike stabilisatorer har vanligvis radielle ribler eller vinger som rager utover for samvirke med borehullveggen, og virker som en styring for borestrengen. Den vertikale avstand mellom stabilisatorene over borekronen kan være avgjørende for oppnåelse av forskjellige boreresultater. Imidlertid kan man med mange av de tidligere kjente stabilisatorer som monteres ved hjelp av gjengeforbindelser mellom borkrave og stabilisator, ikke oppnå den øn-skede nøyaktige stillingsplassering av stabilisatoren. Gjengeforbindelsen tilveiebringes ved at det benyttes gjengede hun- og hannelementer på de motstående ender av stabilisatoren, hvilke elementer passer sammen med hann og/eller hunnelementer med gjengepartier i hver ende av de rørformede kraver. For bedre forstå-else av teknikkens stand skal det her vises til US-patentskrifte-ne nr. 3 747 700, 3 268 274, 3 420 323 og 3 447 839.

Gjengeforbindelsen mellom stabilisatorene og borkra-vene er ufordelaktig fordi gjengeforbindelser nødvendiggjør en fast stillingsplassering av- stabilisatoren avhengig, av lengden til den spesielle borkrave som stabilisatoren benyttes i forbin-. deise med. Gjengeforbindelsen krever også at gjengene-på stabilisatoren er nøyaktig maskinert slik at de passer sammen med gjengene på borkraven. Da stabilisatorer brukes over hele verden og gjerne på øde steder vil man ikke alltid ha lett adgang til maskineringsutstyr som er i stand til å reparere eller muliggjøre fremstilling av stabilisatorer som passer sammen med de spesielle gjenger i den spesielle borestreng som benyttes, og ofte

må man derfor kaste stabilisatorene istedenfor å reparere dem og benytte dem om igjen. Stabilisatorene blir dessuten fremstilt på sentrale steder for senere bruk over hele verden og det hen-der.derfor at gjengeforbindelsene ikke stemmer helt overens med gjengene på borestrengen. Svikt i en gjengeforbindelse hvor som helst i en borestreng er en meget alvorlig sak som kan resultere i lange og dyre stopptider.

Da gjengeforbindelsen mellom rørseksjonene og bore-■strengene er de vanligste feilsteder vil bruk av stabilisatorer med gjenger øke antall gjengeforbindelser og derfor også faren for feil.

Det er for tiden umulig å holde et lager av stabilisatorer for alle bruksformål, på grunn av de forskjellige krav som stilles fra de forskjellige boreoperatører. Eksempelvis vil ■ gjengeforbindelsene i en bestemt borestreng variere, som tidligere nevnt, og det vil derfor være nødvendig å fremstille spesielle stabilisatorer for hver slik spesiell borestreng. Også .borehullets størrelse eller vingestørrelsen ved en-bestemt boring medfører spesielle krav til stabilisatorfremstillingen på eller nær borestedet. Som en konsekvens av dette er det umulig å lagerføre stabilisatorer med alle mulige gjengedimensjoner så vel som alle mulige borehullstørrelser og vingestørrelser. Det er derfor vesentlig at stabilisatorene kan repareres og modifi-seres ved å anordne forskjellige ribbestørrelser og lignende på eller i nærheten av borestedet. Dette er ikke noe stort problem med hensyn til de utragende ribber eller vinger, men det kreves ganske avansert maskineringsutstyr når det gjelder gjengene.

Det foreligger derfor et sterkt behov for å kunne eliminere gjen-gef orbindelsene for stabilisatorene.

En annen ulempe ved de tidligere kjente stabilisatorer er at stabilisatorseksjonen er meget stivere enn den hosliggende rørseksjon slik at derved de hosliggende deler av rør-seksjonene utsettes for vesentlige bøyemomenter.. Dette kan resultere i brudd i rørseksjonene ved eller nær gjengeforbindelsene.

De forannevnte ulemper som man finner ved de aller fleste tidligere kjente stabilisatorer indikerer derfor at det er ønskelig med en ny fremgangsmåte for festing av stabilisatorene i borestrengen. En foreslåft løsning på problemet finner man i US-patentskrift nr. 3 482 889, hvor kiler inne i stabilisatorhylsen kommer til virkning når kraveseksjonen roteres.

Disse innretninger har imidlertid flere ulemper, både med hensyn til omkostninger og drift, slik at de ikke har slått igjennom i praksis som en løsning på de foran diskuterte problemer..Hovedhensikten med foreliggende oppfinnelse er således å tilveiebringe en .ny og forbedret metode og en innretning for borestrengstabilisering.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe

en ny og forbedret borestrengfremgangsmåte og -innretning som kan gi optimal borestrengstabilisering samtidig som man relativt uhindret kan benytte et renskeverktøy langs borestrengen for. fjerning av hindringer som klemmer fast borestrengen.

Disse hensikter oppnås ved en utførelse ifølge oppfinnelsen hvor de individuelle stabilisatorer er utført som en stiv og sylindrisk hylse med en gjennomgående aksial passasje. Midt i passasjen er det anordnet innoverragende faste anslag

som begrenser en innvendig åpning med en dimensjon som er tilstrekkelig til at borestrengens kraveseksjon kan passere, slik at stabilisatorhylsen altså kan tres over en kraveseksjon og fastgjøres på kraveseksjonen på et hvilket som helst ønsket sted. Nær det faste anslag er det anordnet første og andre splittringer med motliggende skrå koniske flater. I det indre av stabilisatorhylsen er det dessuten også anordnet et aksialt beveg-, bar klemhylse som er skrudd inn i stabilisatorhylsen og kan beveges mot klemringene, slik at det derved tilveiebringes en klemkraft mellom stabilisatorhylsen og kraveseksjonen som stabilisatoren er montert på.

Den nedre enden til stabilisatorhylsen har en nedoverrettet klokobling<p>g den øvre enden til klemhylsen har en identisk, oppoverrettet klokobling slik at et renskeverktøy som skjærer seg gjennom stabilisatoren vil frigjøre klemringene og muliggjøre at stabilisatoren beveger seg nedover til den støter på den neste stabilisator. Klokoblingen nederst på stabilisatorhylsen vil da samvirke med den oppoverrettede klokobling på klemhylsen på den underliggende stabilisator og forhindre en ytterligere rotasjon av den øvre stabilisator. Som følge herav kan renskeverktøyet skjære seg -gjennom resten av den øvre stabilisator og eventuelt videre nedover langs hele borestrengen. En oppoverrettet klokobling på oversiden av borkronen vil få samvirke med den nederste stabilisator etter at denne er frigjort med renskeverktøyet, og renskeverktøyet kan da skjære seg gjennom den nederste stabilisator og eventuelt gjennom borkronen for å frigjøre hele borestrengen.

Et hjelpeutstyr til bruk i forbindelse med oppfinnelsen innbefatter en hjelpe-klokobling montert mellom den nedre enden av den nederste kraven og en konvensjonell borkrone, og forsynt med en oppoverrettet klokobling. Denne hjelpedel er helt enkelt et kort stykke av en krave som har en oppoverrettet klokobling omtrent midt på sin lengde og som er gjenget i øvre og nedre ende slik at den kan innkobles i borestrengen. På, den-, ne måten kan stabilisatoren benyttes uten at det er nødvendig å ha en spesiell borkrone med den tidligere nevnte klokobling.

En annen utførelse ifølge oppfinnelsen benyttes to par samvirkende splittring-klemdeler som ligger an mot en innoverragende ringribbe som er plassert omtrent midt i stabilisatorhylsen. En øvre og nedre klemhylse, som begge har klokob-linger i ytterendene, tjener til å påvirke klemringene slik at stabilisatoren klemmes fast til kraven på to steder, hvilket gir øket motstand mot aksialbevegelse av stabilisatoren på kraven. Denne andre utførelse brukes på nøyaktig samme måte som den førstnevnte utførelse og kan også skjæres i gjennom av et renskeverktøy på samme måte som nevnt foran.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det etterføl- . gende under henvisning til tegningene hvor

Figur IA viser, et snitt gjennom et borehull,

Figur IB viser et lignende snitt, hvor den nedre enden av borestrengen er fastklemt som følge av et sammenbrudd i borehullet., Figur 1C viser et snitt som i figur IB, med rens-kingen og frigjøringen påbegynt, Figur 2 viser et oppriss av en borstrengende, Figur 3 viser et oppriss av en stabilisator med til-hørende krave, Figur 4 viser et grunnriss av stabilisatoren i "figur 3, Figur 5 viser et snitt etter linjen 5-5 i figur 3*Figur 6 viser et sni-tt etter linjen 6-6 i figur 5j Figur 7A viser et .forstørret utsnitt av figur 5*

med klemorganene i avspent stilling,

Figur YB viser et utsnitt som i figur 7A, med klemorganene i klemstilling, Figur 8 viser et perspektivriss av stabilisatoren

med tilhørende deler,

Figur 9 viser et perspektivriss av stabilisatoren

med tilhørende deler i en modifisert utførelse, og

Figur 10 viser et snitt gjennom utførelsen i figur

9, med delene satt sammen.

I figur IA er det vist en borestreng 20 med flere kraveseksjoner 22 opphengt i et borerør 24 på i og for seg kjent måte. Flere stabilisatorer 26A, 26B, 26C er anordnet på kraveseksjonen. Disse stabilisatorer har kontakt med veggen 28 i borehullet 29» En borkrone 30 er montert på den nedre enden av kraveseksjonen og er forsynt med en oppoverrettet klokobling 32 som i dette tilfelle utgjør en del av selve borhodet.

Hver stabilisator 26A etc. består av en stiv hylse 36 med flere utoverragende ribbelignende vinger eller flenser 38 som strekker i spiralform rundt hylsen. Hylsen har også en nedoverrettet klokobling 39. Hylsen 36 har en aksial passasje med et bredere øvre parti 40 forsynt med, gjenger 4l og et sma-lere parti 43. I overgangen mellom disse to partier er det en radiell skulder 44.

Inne i passasjen i hylsen er.det anordnet klemorganer. Splittringen 46 har en åpning 47, en ytterflate 48 og en sylindrisk innerflate 50 som passer rundt ytteromkretsen til kraveseksjonen 22, som vist i figur 5» Denne splittring 46 samvirker med en splittring 52 som har en åpning 53 og er utført omvendt av ringen 46, det vil si at den har en innoverrettet konisk flate 54 beregenet for samvirke med den koniske ytterflate .48 på ringen 46. Ytterflaten 56 på ringen 52 er sylindrisk og beregnet for samvirke med den glatte overflaten i hyl-sens passasje, i';det'parti som er bredest. Det er vesentlig at det relativt lille overflateareal 50 på ringen 46 er den eneste del som har kontakt med kraven 22, idet man derved unngår en avstivning av en vesentlig lengde av kraveseksjonen i området ved stabilisatoren. På den måten unngår man oppbygging høye spenninger i kraven ved bøyinger' av kraven, hvilket man ville få dersom stabilisatoren grep rundt kraven over en vesentlig lengde av kraven.

En utvendig gjenget klemhylse 58 har gjenger 60

som passer sammen med gjengepartiet 40 inne i hylsen 36. Klemhylsen 58 har en aksial passasje 64 som er dimensjonert slik at.klemhylsen lett kan gli over kraven 22. På den øvre enden av klemhylsen 58 er det anordnet en oppoverrettet klokobling 56 som er dimensjonert og utformet for samvirke med klokoblingen 39 utformet på den nedre enden til hylsen 36.

Ved bruk av stabilisatoren plasseres stabilisato-

ren på kraveseksjonen 22 og hylsen 36 spennes fast på kraven ved at spennhylsen 58 dreies, hvorved den beveges aksialt nedover inne i hylsen 36 og beveger splittringene 46 og 52 fra den stilling som er vist i figur 7A og til den stilling som er vist i figur 7B, det vil si til en klemstilling i forhold til kraven. Klemmingen oppnås ved at den indre sylindriske flaten 5°

på splittringen 46 beveges innover og klemmes mot kraveflaten 22. Stabilisatoren kan således fastgjøres på et hvilket som helst ønsket sted langs lengden av kraveseksjonen. Det skal her gjentas at det bare er den innvendige flaten 50 som samvirker med kraven, hvilket er vesentlig for å unngå hemminger for kra-veseksjonens bøyebevegelser, slik at man altså unngår høye kra-vespenninger som ellers'ville oppstå dersom den stive stabilisatoren grep rundt kraveseksjonen med hele sin lengde.

Figurene 9 og 10 viser en modifisert utførelse som for såvidt svarer til den første, med unntagelse av at det benyttes to par klemringer for fastklemming av stabilisatoren på

to steder. En slik utførelse benyttes fordelaktig i de tilfel-ler hvor man venter at. stabilisatoren utsettes for ekstra kref-ter som kan ha en tendens til.å forskyve stabilisatoren aksialt på kraven.

I figur 9 er stabilisatorhylsen betegnet med 70 og den har spiralvinger 71 og en aksial, gjennomgående passasje med et nedre avsnitt 72 med større diameter og et øvre avsnitt 74 som også har den samme, større diameter. Den nedre enden av avsnittet 72 er gjenget ved 76 (figur 10), mens den 'øvre enden av avsnittet 74 er gjenget ved 78. Sentralt i hylsen er det en rundtløpende ribbe 80 som tilveiebringer radielle skuldre 8l for splittringer 46, 46', 48, 48''. Splitt ringene 46 og 46' er de eneste elementer som har reell kontakt med kraven, da inner-flaten til den rundtløpende ribbe 80 begrenser en åpning med en større diameter enn ytterdiameteren til kraveseksjonen 22.

En øvre klemhylse 58, er skrudd inn i det øvre gjen-geparti i stabilisatoren, på samme måte som i det. først beskrev-ne utførelseseksempel.■På lignende måte er en nedre klemhylse 58' skrudd inn nedenifra. Denne nedre klemhylse har en nedoverrettet klokobling 39' • Ved å dreie klemhylsen 58, 58' klemmes stabilisatoren fast på kraven 22. De samvirkende flater på klemhylsen og splittringene er herdet for å hindre deformering av disse komponenter.

Stabilisatorsystemet. og dets bruk under stabilise-ring og under rensking skal beskrives•nærmere. Det skal først vises til figur IA. I borerøret 24 henger det flere kraveseksjon^avsnitt 22.som er forsynt med flere stabilisatorer 26A, 26B, 26b. I dette tilfelle er det vist tre stabilisatorer, nemlig en øvre stabilisator 26A, en mellomliggende stabilisator 26B og en nedre stabilisator 26C.

I figur IA er. systemet vist ved normal drift, mens figur IB viser systemet med den nedre del av strengen fastklemt som følge av,sammenstyrting av borehullveggen i området 100. Ved en slik sammenstyrting vil det være nødvendig å skjære gjennom det sammenstyrtede område, og for dette formål bruker man et renskeverktøy 102 på i og for seg kjent måte. Med de anvendte fastklemte stabilisatorer vil imidlertid renskeverktøyet 102 bare kunne skjære delvis gjennom stabilisatoren, nemlig helt til klemeffekten til ringene- 46 og 48 ble opphevet, idet stabilisatoren da helt enkelt ville begynne å' rotere sammen med renskeverktøyet og bevege seg ned lang strengen. Man ville derfor ikke få til den nødvendige rensking med mindre stabilisatoren får slik kontakt med innstyrtingen eller med et annet ele-ment at den holdes-fast mot rotasjon i forhold til renskeverk-tøyet slik at dette da kan skjære seg gjennom resten av stabilisatoren.. Ved den nye stabilisator har man imidlertid sørget for tiltak som muliggjør gjennomskjæring av stabilisatoren.

Når den øvre stabilisator 26A er frigjort fra klemsamvirket vil den bevege seg .nedover til den mellomliggende stabilisator 26B og klokoblingen 39 vil da få kontakt med klokoblingen 66. Derved holdes den øvre stabilisator' fast mot rotasjon og renske-verktøyet 102 kan derfor skjære seg gjennom resten av den øvre stabilisator 26A.

Etter at renskeverktøyet har skjært seg gjennom he-le den øvre stabilisator 26A vil renskeverktøyet 102 kunne skjæ-. re seg videre ned gjennom den øvre del av den andre eller mellomliggende stabilisator 26B og vil til slutt frigjøre denne fra grepet rundt kraven,- slik at stabilisatorene glir ned. De vil da til slutt få samvirke med den nedre stabilisator 26c som vist i figur 1C. Den nedre klokobling 39 på stabilisatoren 26B vil få grepsamvirke med den oppoverrettede klokobling 66

på den nedre stabilisator 26c. og derved holde stabilisatoren 26B fast slik at renskeverktøyet kan skjære seg helt gjennom stabilisatoren 26B. Fortsatt drift av renskeverktøyet vil resultere i en frigjøring av den nedre stabilisator 26C og denne beveger seg så nedover helt til den får koblingsamvirke med klokobling 32 på borkronen 30. Derved holdes den nedre stabilisator 26c fast slik at renskeverktøyet kan skjære seg-også gjennom denne stabilisator og eventuelt gjennom selve borkronen om nødvendig.

Figur 2 viser en utførelse som muliggjør at -en konvensjonell borkrone 30', som altså ikke har en enhetlig klokobling, kan brukes sammen méd de nye stabilisatorer. En kort krave 110 er forsynt med et klokoblingsavsnitt 112 omtrent midt på lengden, og kraven er gjenget sammen med den nedre enden til den nederste kraveseksjon 22'. Den nedre enden til kraven 110 har en gjenget åpning 114 for fastskruing av borkronen 3°''. Klokoblingen 112 tjener til samvirke med den nedadrettede klokobling 39 på den nederste stabilisator ved en rensking av borehullet, og har altså samme funksjon som klokoblingen 32 i det første utførelseseksempel. Den i figur 2 viste utførelse er særlig anvendbar der hvor det benyttes spesielle borkroner som ikke har den klokobling som borkronen 30 har i det første utførelseseksempel.

Hver■stabilisator har et sett på fire eller flere ringer 46 og/eller 46' med forskjellige invendige diameter slik at stabilisatoren kan brukes på kraver med ulike ytterdiametre så vel som på slitte kraver, ukurante kraver eller drillkraver med eksentrisk slitasje. ■

Claims (10)

1. Borkravestabilisator, k a r a k' t. e r i s e r. t ved at den innbefatter en stiv hylse med en gjennomgående aksial passasje, i hvilken passasje det er anordnet et innoverrettet anslag som begrenser en åpning tilstrekkelig til at hylsen kan tres over en borkrave og beveges aksialt langs denne, hvilken hylse har radielt utragende flenser eller lignende, og ved at det inne i hylsen er anordnet klemorganer nær det nevnte anslag, hvilket klemorganer selektivt kan betjenes for fastklemming av hylsen på en krave som hylsen er tredd.over, idet klemorganene kan påvirkes av klembetjeningsorganer som er montert i hylsen og kan beveges mot det faste anslag og påvirke klemorganene for klemming.

2. Borkravestabilisator ifølge krav 1, karakterisert ved at hylsen har innvendige gjengepartier i sin aksiale passasje, og at klembetjeningsorganene innbefatter gjengede klemhylser som kan skrus inn i gjengepartiét og derved beveges aksialt i hylsen, hvorved de trykker sammen klemorganene når de skrus inn, og frigjør klemorganet når de skrus ut..

3. Borkravestabilisator ifølge_ krav 2, karakterisert ved at det- invendige faste anslag innbefatter en omløpende ribbe som er plassert omtrent midt i passasjen, og ved at de nevnte innvendige gjengepartier befinner seg på hver sin side av ribben og er beregnet for samvirke med respektive klemhylser.

4. Borkravestabilisator ifølge krav 5~, karakterisert ved at klemorganene innbefatter første og-andre par av overliggende indre og ytre splittringer som hver har en enkelt åpning og er anordnet på hver sin side av den omløpende ribbe, idet en ring i hvert par av-splittringer samvirker med den omløpende ribbe og hvert par av ringer har samvirkende koniske flater som er slik orientert at en aksialbevegelse av en splittring i et par .bevirker en klembevegelse eller frigjørings-bevegelse av den andre splittring.

5. Borkravestabilisator ifølge krav 1, karakterisert ved at klemorganene innbefatter første og-andre overliggende indre og ytre splittringer som hver har en enkelt åpning, idet en av dem samvirker'med det faste anslag, og de innbefatter samvirkende koniske flater som er slik orientert at en aksialbevegelse av en splittring i forhold til- den andre splittring vil bevirke en fastklemming eller frigjøring av den indre splittring.

6. ■ Borkravestabilisator ifølge krav 5»karakterisert ved en innvendig gjengeanordning i hylsen i den nevnte aksiale passasje, idet klembetjeningsorganene innbefatter en gjenget klemhylse som kan skrus inn i det nevnte gjen-géparti og derved kan beveges i forhold til hylsen og bevirke en aksialbevegelse av en av de nevnte splittringer i forhold til den andre splittring slik at den indre splittring klemmes mot kraven, mens en utskruing bevirker en frigjøring av klemmingen.

7. Borkravestabilisator ifølge krav 6, karakterisert ved at hver stabilisator øverst og nederst har en henholdsvis oppoverrettet og nedoyerrettet klokobling.

8. Boresystem innbefattende en borestreng med en borkrone ved den nedre ende og med-flere stabilisatorer anordnet langs lengden av borstrengen, karakterisert ved at hver stabilisator innbefatter klemorganer for klemsamvirking med borestrengen, idet hver stabilisator innbefatter en oppoverrettet klokobling og en nedoverrettet klokobling i henholdsvis ■den øvre og nedre ende av stabilisatoren, hvilken øvre klokobling er beregenet for samvirke med den nedre klokobling på den .hosliggende stabilisator, mens den nedre klokobling er beregnet for samvirke med den øvre klokobling på en hosliggende stabilisator henholdsvis med en oppoverrettet klokobling på borkronen under den nederste stabilisator, slik at man derved kan bruke et renskeverktøy for frigjøring av den øvre stabilisators klem-virkning, hvorved den øvre stabilisator vil få koblingsamvirke med den underliggende stabilisator slik at renskeverktøyet kan skjære seg gjennom den øvre stabilisator og deretter på lignende måte skjære seg gjennom den neste stabilisator og så videre.

9. System ifølge krav 8, karakterisert ved at klokoblingen på borkronen er utformet i ett med bor kronen.

10. Fremgangsmåte for tilveiebringelse av- optimal sta-bilisering av en borstreng og.for å muliggjøre' en rensking i tilfelle av en fastklemming av borstrengen, karakterisert ved at det tilveiebringes flere stabilisatorer med innbyrdes avstander langs lengden av borstrengen, som har en borkrone ved sin nedre ende, ved at klemorganer i hver stabilisator- betjenes for fastklemming av stabilisatoren på et ønsket sted på borestrengen, ved at et renskeverktøy føres ned langs borstrengen ved en eventuell fastklemming av borstrengen, hvil-, ket renskeverktøy til å begynne med får kontakt med den øvre stabilisator og skjærer seg gjennom denne og dens klemorganer hvorved disse frigjøres og den øvre stabilisator kan gli ned langs strengen og få kontakt med den underliggende stabilisator, hvorved den ytterligere rotasjon av den øvre stabilisator hin-dres, ved at renskeverktøyet benyttes-for å skjære gjennom den resterende del av den øvre stabilisator og deretter igjennom klemorganene i den underliggende stabilisator for derved å fri-gjøre.denne slik at den glir ned til samvirke med den neste sta-' bilisator og derved holdes fast slik at renskeverktøyet kan skjære seg gjennom den resterende del av den nevnte - stabilisator og så videre, slik at renskeverktøyet således.kan skjære seg gjennom klemorganene til de resterende stabilisatorer■og de resterende deler av stabilisatorene, helt til den nederste stabilisator er frigjort fra klemsamvirket med strengen, idet denne nederste stabilisator da beveger seg til samvirke med borkronen hvorved den nedre stabilisator holdes fast, og renske-verktøyet kan skjære seg gjennom den resterende del av den nedre stabilisator.