NO810613L - Boreutstyr for boring av broenner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår boreutstyr og en fremgangsmåte der en flerhet av skjæreinnsatser i boreutstyret kan omstilles etter slitasje som skyldes boringen.

Det er fra US patent nr. 1.9 38.412 kjent boreutstyr for brønnboring der utstyret omfatter et hus for kopling til en borestreng og minst en skjæreinnsats som er bevegelig i forhold til huset for å utlikne for slitasje.

Anordningen som er beskrevet i dette patent er for sin drift avhengig av fjærforspente midler til fremmatning av skjæreinnsatsen og muliggjør ikke omstilling av slitte innsatser etter operatørens ønske.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er boreutstyretkarakterisert vedat skjæreinnsatsen er montert både for rotasjon og aksial bevegelse i forhold til huset ved hjelp av en reverserbar motor som har en utgangsaksel, at en første innsatsdrivende kopling som kan tre i virksomhet ved rotasjon av akselen i en retning forbinder skjæreinnsatsen med utgangsakselen for den reverserbare motor for normal boring, og en andre innsatsdrivende kopling som kan tre i virksomhet ved den motsatte rotasjon av akselen forbinder en del som er i skrue-gjengeforbindelse med skjæreinnsatsen til utgangsakselen for den reverserbare motor for fremmatning av skjæreinnsatsen.

Oppfinnelsen går også ut på en fremgangsmåte til boring av en brønn, omfattende anvendelse av boreutstyret som bringes i anlegg mot formasjonen det skål bores i med utstyret festet til en borestreng og med skjærinnsatser ved den forreste ende drevet av en motor som i seg selv drives av fullt fluidumtrykk ved brønnhodet med en på forhånd bestemt normal rotasjonshastighet for normal boring, og fremgangsmåten er kjennetegnet ved at borestrengen og utstyret løftes noe i brønnen for å bringe skjæreinnsatsene opp fra formasjonen, hvor-etter det nevnte fulle fluidumtrykk ved brønnhodet stenges av og rotasjonshastigheten for borstrengen og boreutstyret økes betydelig over det som er normal borehastighet, for derved å aktivisere en sentrifugalanordning på boreutstyret for å betjene en reverseringsanordning for motoren og for å utnytte den reverserte rotasjon om motoren til inkremental fremmatning

av skjæreinnsatsene til nye skjæreposisjoner.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1 viser et sentralt vertikalt lengdesnitt gjennom boreutstyret i planet for en av skjæreinnsatsene,

fig. 2 viser et vertikalt tverrsnitt tatt etter linjen 2-2 på fig. 1,

fig. 3 viser, i forstørret målestokk og i snitt, et bruddstykke tatt gjennom planet for en av skjæreinnsatsene,

fig. 4 viser et vertikalt snitt tatt etter linjen 4-4 på fig. 3 og gjengir en skjæreinnsats og den tilhørende drivanordning,

fig. 5 viser, i perspektiv, et bruddstykke av en skjærinnsats": i forhold til dens omgivende gjengede låsering og tilhørende komponenter, og

fig. 6 viser boreutstyret sett forfra mot en ende.

Boreutstyret som er vist på tegningene omfatter et hus 10 som ved den bakre ende har en gjenget overgang 11 ved hjelp av hvilken utstyret kan festes til en rekke rørseksjoner eller en "streng" som ikke er vist. Skjæreinnsatser 12 med skjæreflater 13 stikker skrått frem fra huset 10 og gjennom åpninger 14 i dette.

Hver skjæreinnsats 12 kan dreies i forhold til huset ved hjelp av en drivanordning 15 som er montert i huset 10 ved hjelp av en lagerplate 16 som hindrer aksialforskyv-ning av anordningen bakover.

Sentralt i huset 10,nær den bakre ende av dette, finnes en hydraulisk motor 17 som er montert på en tverrvegg 28 og har en aksielt rettet aksel 18 forbundet med et tannhjulsdrev 19 i inngrep med de enkelte drivanordninger 15 for skjæreinnsatsene. En første enveiskopling 20 er koplet til akselen 18 mellom den hydrauliske motor 17 og tannhjulsdrevet 19 .

Hydraulisk drivmedium som flyter i pilens retning gjennom boringen 22 i huset 10 ledes gjennom en hydraulisk ventil 23 og deretter gjennom en hydraulisk ledning 24 til den hydrauliske motor 17 som drives i en retning forover, som vist med pilen 25. Motorens utløpsport 26 leder da det hydrauliske drivmedium gjennom en ledning 27 til den forreste flate av huset 10, der den tjener til å spyle vekk borespon.

For å reversere rotasjonen av skjæreinnsatsene 12

på de rette tidspunkter er en sentrifugalvekt 29 festet til en buet arm 30 som er forbundet med huset 10 ved hjelp av et fast svingepunkt 31. En fjær 32 forspenner vekten 29 til en radielt indre stilling under normal boring da huset 10 roterer om sin lengdeakse med forholdsvis lav hastighet.

Når det er ønskelig å mate frem og skjerpe skjæreinnsatsene 12,trekkes huset 10 noe tilbake fra bunnen av borehullet for å avlaste skjæretrykket fra flatene 13 på skjæreinnsatsene. Rotasjonen av huset 10 økes til en hastighet som er meget større enn den normale hastighet og er tilstrekkelig til å bringe sentrifugalvekten 29 radielt utad og komme i inngrep med en rulle 33 som bæres på en langstrakt betjeningsstang 34. Denne betjeningsstang er tilsluttet den hydrauliske ventil 23,og dens bevegelse mot virkningen av en returfjær 35 sørger for en omkastning av ventilen 23 slik at hydraulisk drivmedium kommer ut av ventilen gjennom en port 36 og av en ledning 37 føres til den hydrauliske motor 17 for reversering av motorakselens 18 rotasjon som antydet med retningspilen 38 på fig. 1.

Med motoren 17 nu reversert, vil noe dreiemoment ikke lenger bli overført gjennom enveiskoplingen 20 til tannhjulsdrevet 19, men vil i stedet bli overført gjennom en motsatt aktiv enveiskopling 39, nemlig en enomdreiningskopling til tannhjulsdrevet. Da sentrifugalvektarmen 30 allerede har vært i anlegg mot en utløserarm 40 (fig. 2) for koplingen 39, blir et dreiemoment overført motsatt retningen av pilen 38 til tannhjulsdrevets aksel 18 og dreier tannhjulsdrevet bare én omdreining før koplingen 39 automatisk utkoples for stans av rotasjon av akselen 18 og tannhjulsdrevet 19. Man ser så-ledes at ved reversering på grunn av høy rotasjonshastighet for huset 10 vil tannhjulsdrevet 19 på sin side dreie seg i

revers i bare en omdreining.

Som bes vist på fig. 3-5 har hver drivanordning 15 for den tilhørende skjæreinnsats en aksial gjennomgående åpning 41 som i tverrsnittsform passer til den tilhørende skjæreinnsats 12. Denne anordning låser hver drivanordning 15 til sin skjæreinnsats når det gjelder rotasjon, men tillater innbyrdes glidebevegelse mellom innsats og drivanordning 15.

Til hver drivanordning 15 er det, som vist ved 42

på fig. 3, tilknyttet en koplingshylse 43 som samvirker med en enveis koplingsfjær 44 for å bevirke at en tilhørende låsering 45 som omgir hver skjæreinnsats 12 roterer sammen med drivanordningen 15 i den normale boreretning som antydet med pilen 46. Da låseringen 45 er innvendig skruegjenget og er skrudd på de utvendige skruegjenger 47 på ribbene 48 på skjæreinnsatsene 12, hindrer låseringen 45 aksial forskyvning av skjæreinnsatsen 12 på grunn av trykk mot dens skjæreflate 13 under boreoperasjonen.

Under reversert rotasjon av drivanordningen 15 for

å mate frem skjæreinnsatsene vil imidlertid enveiskoplings-fjæren 44 slippe, mens en andre enveiskoplingsfjær 49 som er plassert motsatt kopler låseringen 45 til huset 10 når den trer i virksomhet, og vil hindre rotasjon av låseringen 45 i forhold til huset 10. Derfor vil under reversert rotasjon av skjærinnsatsene 12, deres skruegjenger 27 mate skjæreinnsatsene aksialt ut av huset 10 og derved frilegge ny skjæreflate for den neste regulære boreperiode. Denne fremmatning av skjæreinnsatsene 12 er begrenset til den inkrementale lengde som oppnås ved en enkel reversert omdreining av tannhjulsdrevet 19 multiplisert med produktet av forholdet mellom dia-meter av tannhjulsdrevet og drivanordningene 15 og stigningen på skruegjengene 47.

En stoppekrave 50, fig. 1, som er i ett stykke med den bakre ende av hver skjæreinnsats 12 sikrer at innsatsen ikke kan drives ut av huset 10 med drivanordningen 15.

I praksis vil normal boring i formasjonen foregå under et fluidumtrykk på rundt 70 kg/cm 2 i strengen og huset 10. Når skjæreinnsatsene 12 er slitte og sløve og krever frem matning blir strengen med huset 10 løftet noe for å avlaste innsatsene 12 for boretrykket mot bunnen av borehullet. Det forholdsvis høye trykk på borefluidet blir nu stengt av slik at reverseringsventilen 23 kan åpne. Like deretter økes rotasjonshastigheten for strengen og huset 10 ganske kraftig for

o

å sette den beskrevne sentrifugalanordning i stand til å åpne reverseringsventilen. Det lave trykk på omtrent 14 kg/cm<2>tilføres igjen systemet. Skjæreinnsatsene 12 blir matet frem samtidig med et inkrement ved en full omdreining av tannhjulsdrevet 19. Fluidumtrykk blir så stengt av og den fireveis re-verseringsventil 23 lukker slik at normal boring igjen kan finne sted. Fjæren 35 fører stangen 34 frem igjen på dette tidspunkt. Fullt boretrykk på omtrent 70 kg/cm 2 blir igjen til-ført og strengen senkes inntil skjæreinnsatsene 12 igjen skjærer i formasjonen og regulær boring kan fortsette ved forholdsvis lav rotasjonshastighet.

Claims (6)

1. Boreutstyr for boring av brønner, omfattende et hus som skal tilkoples en borestreng og minst en skjæreinnsats som er bevegelig i forhold til huset for å utlikne for slitasje,karakterisert vedat boreinnsatsene er montert både for rotasjon og aksial bevegelse i forhold til huset ved hjelp av en reverserbar motor med en utgangsaksel, at en første innsatsdrivende kopling som kan tre i .. virksomhet ved en rotasjonsretning av akselen forbinder skjæreinnsatsen til utgangsakselen for den reverserbare motor for normal boring, og at en andre innsatsdrivende kopling som kan tre i virksomhet ved motsatt rotasjonsretning for akselen forbinder en del som er i skrueinngrep med skjæreinnsatsen- til utgangsakselen for den reverserbare motor til fremmatning av skjæreinnsatsen.

2. Boreutstyr som angitt i krav 1,karakterisert vedat den reverserbare motor er koplet til en fluidumtilførsel gjennom en retningsreverserende fluidum-vender og at en sentrifugalvender er beregnet på å tre i virksomhet som resultat av at rotasjonshastigheten for huset over- skrider en på forhånd bestemt verdi, hvorved fluidumvenderen blir betjent.

3. Boreutstyr som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert veden første enveis akseldrivende kopling innkoplet mellom motor og utgangsaksel for å være i virksomhet under rotasjon av motoren i én retning og en andre enomdreiningers,enveis akseldrivende kopling som er koplet mellom motoren og utgangsakselen for å tre i virksomhet ved rotasjon av motoren i den motsatte retning.

4. Boreutstyr som angitt i krav 3,karakterisert vedet tannhjulsdrev på utgangsakselen i inngrep med et drivtannhjul på skjæreinnsatsen som har glidekilefor-bindelse med tannhjulet for å muliggjøre langsgående bevegelse av innsatsen i forhold til dette, mens den nevnte del omfatter en låsering'på skjæreinnsatsen med en gjenget boring i inngrep med gjenger på skjærinnsatsen, der den første innsatsdrivende kopling er forbundet mellom låseringen og tannhjulsdrevet og trer i virksomhet ved rotasjon av akselen i en retning for å låse ringen og drivtannhjulet sammen for normal boring, og den annen innsatsdrivende kopling er beregnet på å tre i virksomhet ved akselrotasjon i den motsatte retning for å forbinde låseringen med huset, slik at det drivende tannhjul kan rotere innsatsen i forhold til låseringen og derved mate frem skjæreinnsatsen.

5. Boreutstyr som angitt i krav 4,karakterisert vedat de nevnte innsatsdrivende koplinger inn-befatter et par motsatt anordnede koplingsfjærer som omgir låseringen, der én koplingsfjær er låst til huset og den annen koplingsfjær er låst til en koplingshylse som er festet til det tilstøtende drivtannhjul for skjæreinnsatsen.

6. Fremgangsmåte til boring av en brønn der boreutstyr bringes i inngrep med en formasjon det skal bores i, festet til en borestreng og med den forreste ende utstyrt med skjæreinnsatser, drevet av en motor som selv drives av det fulle borefluidumtrykk ved brønnhodet med en på forhånd bestemt normal rotasjonshastighet for normal boreoperasjon,karakterisert vedat borestrengen og utstyret løftes noe i brønnen for å bringe skjæreinnsatsene i avstand fra formasjonen med påfølgende avstengning av det fulle borefluidumtrykk og økning av rotasjonshastigheten for strengen og boreutstyret betydelig over den normale borehastighet, for derved å påvirke en sentrifugalanordning i boreutstyret som skal o betjene reverseringsanordningen for motoren, med påfølgende utnyttelse av den reverserte rotasjon av motoren til inkremental fremmatning av skjæreinnsatsene til nye skjærestil-linger.