NO844220L - Innretning for redusering av friksjon mellom et roterende boreroer og broennboringen - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører utstyr for boring, mer særskilt en innretning for bruk ved boring av borehull som avviker fra loddlinjen.

Flere og flere retningsbrønner bores med vinkler som avviker 30-40° eller mer fra loddlinjen. Det planlegges eller vurder-es også såkalte dreneringshull som vil strekke seg langs plan-et til produksjonsformasjonen, over strekninger på 300 eller 600 meter. For tilfredsstillende boring av slike hull er det

en forutsetning at man kan bore ut et relativt langt og i hovedsaken horisontalt hull. I slike skrå borehull - med "skrå" menes her også de nevnte horisontale borehull - vil borerøret presses mot hullets nedre side under påvirkning av tyngde-kraften. Borerørskjøtene og noen ganger også de mellomliggen-de deler av borerøret vil gni seg mot borehullveggen og den eventuelle foring når borestrengen roterer. Dette øker i sterk grad det dreiemoment som må utøves på borestrengen ved overflaten for å oppnå det ønskede dreiemoment ved borkronen. I meget dype og sterkt skråttstilte borehull vil i realiteten ofte bare en liten prosentandel av det på overflaten utøvede dreiemoment overføres til borkronen.

Selv om borerøret forsynes med utstyr som tjener til å holde borerørskjøtene ut fra borehullveggen og den eventuelle foring, vil friksjonen mellom dette utstyret og borehullet gi samme negative innvirkning.

Man har ikke bare en friksjonsmotstand mot rotasjon i dette tilfellet, men også en friksjonsmotstand som motvirker borestrengens bevegelse i lengderetningen. Dette byr på problemer for boremannskapet. Den ansvarlige boretekniker vil på sin boreindikator se hvilken vekt som borestrengen utøver på borkronen. En god del av denne vekten opptas imidlertid av friksjonen mellom rørskjøtene eller sentreringsutstyret, i disse komponenters samvirke med foringen eller borehullveggen.

Dette vet boreteknikeren, men det er vanskelig å anslå denne vektandel, og fordi man ikke ønsker å overbelaste borkronen vil resultatet være at man i praksis arbeider med en vektbelastning som er mindre enn den optimale. Derved reduseres synkhastigheten og man mister verdifull tid.

Det er en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en friksjonsreduserende innretning som kan brukes i brønnhull med eller uten foringer og som vil kunne holde borestrengen fri for kontakt med foringen eller borehullet, med samtidig mulig-het for borestrengen til å kunne rotere i forhold til innretningen, med tilhørende sterk reduksjon av det dreiemoment som kreves for å rotere borestrengen.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning for reduksjon av friksjonen som motvirker borestrengens rotasjonsbevegelse under boring, hvilken innretning innbefatter et rørlegeme eller en rørlengde beregnet for innsetting mellom borestrengavsnitt og innbefattende en hylse av elastomert materiale som er løst montert på rørlegemet for derved å muliggjøre en relativ rotasjonsbevegelse mellom rørlegemet og hylsen.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning for reduksjon av den friksjon som motvirker en rotasjonsbevegelse av en borestreng under boring, hvilken innretning innbefatter et rørlegeme for innsetting i en borestreng, hvilket rørlegeme innbefatter et avsnitt med redusert diameter og en hylse av elastomert materiale montert på det nevnte avsnitt, idet hylsen har en ytterdiameter som er større enn borestrengskjøtens, for derved å kunne holde borerørskjøten fri for anlegg mot veggen i foringen eller borehullet, idet hylsen videre har en innerdiameter som er litt større enn den nevnte reduserte diameter, slik at således hylsen kan forbli stasjonær i anlegg mot veggeni borehullet eller foringen, samtidig som rørlegemet kan rotere fritt i forhold til hylsen. Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretninc for bruk ved boring av skrå borehull, hvilken innretning innbefatter et rørlegeme for innsetting i en borestreng, hvilket rørlegeme har et avsnitt med redusert diameter og med motsatt rettede skuldre i hver ende av avsnittet, hvor også en hylse av elastomert materiale er montert på dette med redusert diameter utført avsnitt mellom skulderne, hvilken hylse har en ytterdiameter som er større enn rørstrengskjøtens, for derved å holde rørstrengskjøten ut fra anlegg mot veggen i foringen eller borehullet, hvorhos hylsen har en innerdiameter som er litt større enn den nevnte reduserte diameter, slik at således hylsen kan forbli stasjonær i anlegg mot veggen i borehullet eller foringen, samtidig som rørlegemet fritt kan rotere i forhold til hylsen, idet videre hylsen har en lengde som er vesentlig mindre enn lengden til det nevnte avsnitt med redusert diameter, slik at således boremannskapet kan få

en i hovedsaken nøyaktig indikering av borestrengvekten ved helt enkelt å løfte borestrengen litt slik at hylsen beveges vekk fra den øvre skulder.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en slik innretning som vil kunne holde borestrengen i hovedsaken sentrert i et skrått borehull.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en slik innretning hvor hylsen, som er løst montert på rørlegemet,

har en ytterdiameter som er lik eller litt mindre enn diameteren i borehullet, slik at derved borestrengen sentreres, idet hylsen er forsynt med langsgående spor hvorigjennom borefluidum kan gå.

Disse og andre hensikter, fordeler og ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av patentkravene og av den etterfølg-ende beskrivelse av de på tegningene viste utførelseseksempler.

På tegningene viser:

Fig.l et snitt gjennom et borehull, uten foring, med en del

av en borestreng forsynt med en innretning ifølge oppfinnelsen,

Fig.2A og 2B viser utsnitt i større målestokk, tatt fra et

borehull som er forsynt med foring,

fig.3 viser et snitt etter linjen 3-3 i fig.2A,

fig.4 viser et snitt gjennom et horisontalt borehull med en borestreng forsynt med en alternativ utførelsesform

av innretningen ifølge oppfinnelsen,

fig.5 viser et snitt etter linjen 5-5 i fig.3, og fig.6 viser et snitt som i fig.5, av en annen utførelsesform

av oppfinnelsen.

I fig.l er vist hvordan en friksjonsreduserende innretning ifølge oppfinnelsen, betegnet med henholdsvis 10 og 12, er innsatt i et borerør for anleggssamvirke med veggen 14 i borehullet 16. Derved holdes borerørskjøtene 18 ut fra borehullveggen, slik at borerøret ikke gnir seg mot borehullveggen. Mellom hver friksjonsreduserende innretning kan det være en eller flere borerørlengder, alt avhengig av de relative dia-metre for innretningen og rørskjøtene og skråningen eller hellingen til borehullet. Når borehullsvinkelen øker vil naturlig nok mengden av borerør som bøyes mot hullets nedre sider øke, og desto tettere må man da plassere friksjonsreduk-sjonsinnretningene, slik at man er sikret at borerøret og rør-skjøtene ikke får kontakt med borehullveggen, hva enten det dreier seg om et borehull som vist i figur 1 eller et utforet borehull som vist i fig.2A og 2B.

Detaljer vedrørende utførelsen av den friksjonsreduserende innretning ifølge oppfinnelsen er vist i fig.2A og 2B. Innretningen innbefatter et rørlegeme 20 utformet med et sentralt avsnitt 22 hvis ytterdiameter er mindre enn i resten av leg-emet, slik at det derved fremkommer to mot hverandre vendte skuldre 24 og 26. På dette avsnittet 22 er det montert en hylse 30 av elastomert materiale. Hylsen er utført omtrent på samme måte som de vanlige kjente påtrekkbare rørbeskyttere.

Ved slike vanlige kjente påtrekkbare rørbeskyttere vil hylsen forbli strekkpåkjent når den er montert på borerøret, slik at hylsen vil gripe tak rundt røret og holde seg på plass som følge av friksjonen som virker mellom hylsen og røret. I foreliggende tilfelle er det ønskelig at hylsen 30 skal kunne rotere fritt i forhold til rørlegemet 20, og derfor er hylsens indre diameter gjort litt større enn ytterdiameteren til avsnittet 22. Denne dimensjonsangivelse gjelder for den uspendte tilstand av hylsen. Hylsen plasseres på avsnittet 22 på samme måte som ved de konvensjonelle rørbeskyttere, det vil si at man strekker hylsen tilstrekkelig til at den går klar av de utvidede skjøtområder, og plasseres rundt rørlegemet. Tidlig-ere har som nevnt hylsen hatt en restspenning som holder den på plass. I foreliggende tilfelle strekkes hylsen tilstrekkelig til at den går klar av den øvre skjøt 32, hvoretter hylsen plasseres rundt avsnittet 22. Når hylsen er avspendt vil den fritt kunne rotere i forhold til rørlegemet 20.

Under boring pumpes borefluidum ned igjennom borerøret og tilbake til overflaten gjennom ringrommet 34. Den oppadgående borefluidumstrøm vil påvirke hylsen 30 slik at den går til anlegg mot den øvre skulder 24. Borerørets nedadrettede bevegelse tenderer også til å bevege hylsen oppover, men det dreier seg her om en relativ liten påvirkning sammenlignet med den oppadrettede kraft som borefluidet utøver på hylsen. Under visse forhold har man opplevd at påstrukkede beskyttere er presset over skjøtene og opp langs borestrengen, under påvirkning av den kraft som den oppadgående borefluidumstrøm utøver. For å hindre at dette skjer med hylsen 30, er skulderen 24 skrådd utover og nedover ca. 30°, slik det er vist på tegningen, slik at skulderen på sett og vis overlapper hylseenden og det tilveiebringes en kraftkomponent som presser hylseenden innover mot røret.

I den oppadrettede skulder 26 er det tatt ut flere spor 36

som deler av hylsens nedre ende kan presses inn i, hvorved hylsen holdes fast mot rotasjon ved spylearbeider.

For å sikre at hylsen holder seg stasjonær mens borerøret og rørlegemet 20 roterer i forhold til hylsen, kan det elastomere materiale i hylsen være forsynt med hårde, skarpkantede par-tikler 40, eksempelvis sand, nær hylsens ytterflate, for derved å øke friksjonskoeffisienten mellom hylsen og borehullveggen eller boringen. I tillegg kan man for å redusere friksjonskoeffisienten mellom rørlegemet 20 og hylsen 30 belegge avsnittet 22 og skulderne 24 og 26 med et hårdt og meget glatt materiale, eksempelvis krom.

Fordi de fleste boreslam er vannbaserte og vann er et utmerket smøremiddel for gummi vil borerøret kunne rotere i forhold til hylsen med minimal friksjon, hvorved det oppnås en vesentlig reduksjon av det dreiemoment som er nødvendig å utøve på borestrengen ved overflaten for å oppnå det ønskede dreiemoment på borkronen.

Fordelaktig utføres hylsen 30 vesentlig kortere enn avstanden mellom skulderne 24 og 26. Dette gjør det mulig for boremannskapet å løfte opp borestrengen litt for derved å bevege skulderen 24 vekk fra den øvre enden av hylsen 30, hvorved man kan få en temmelig nøyaktig indikasjon på borestrengvekten. Utfra denne verdi kan man så ta hensyn til den vektandel som bæres av hylsene 20 under boringen og således få et mer nøyaktig anslag for den verdi som vektindikatoren skal vise for en ønsket vektbelastning på borkronen.

Øvre og nedre skjøt 32,42 er utformet som muffe-tappskjøter for innsetting av rørlegemet 20 i borestrengen.

Den mest ugunstige friksjonstilstand mellom borestrengen og borehullet har man når borehullet forløper i hovedsaken horisontalt. I et slikt tilfelle vil innretningen ifølge oppfin nelsen fordelaktig være modifisert noe, slik at man får bedre sikring for at borerøret hele tiden er ute av anleggssamvirke med undersiden eller den nedre siden i borehullet. I fig.4

er det vist en alternativ utførelse av innretningen, anvendt i en horisontal borestreng 50. Innretningen er antydet med henvisningstallene 52 og 54. Begge innretninger er like og bare en skal beskrives nærmere. Innretningen 52 er bygget opp med et rørlegeme 56 som i hovedsaken har samme konstruktive utførelse som rørlegemet 20. Hylsen 58 er montert på et avsnitt av rørlegemet, hvilket avsnitt 60 har en mindre diameter, og i hovedsaken benyttes det her samme teknikk som beskrevet foran i forbindelse med hylsen 30. Hylsen forblir stasjonær, mens borerøret kan rotere i forhold til hylsen.

En hovedforskjell ligger i selve hylsen 58. Hylsen 58 har en ytterdiameter som er lik eller litt mindre enn diameteren i borehullet hvor hylsen er plassert. Som vist i fig.4 og 5 har hylsen 58 kontakt med veggen i borehullet. For at fluidum kan strømme forbi innretningen, er det på yttersiden av hylsen uttatt langsgående spor 62. Dette gjør det mulig for fluidum å strømme gjennom og tilbake til overflaten i ringrommet 66. Det foreligger en liten klaring mellom innersiden av hylsen 58 og rørlegemets 56 avsnitt 60, og hylsen 58 vil således ikke holde borestrengen nøyaktig sentrert i borehullet, men til-nærmet sentrert.

En alternativ utførelse er vist i fig.6. Denne utførelse virker på samme måten som utførelsen i fig.4 og 5 og forskjellen er at de langsgående spor 70 borefluidet her er plassert på inn-siden av hylsen 72, og altså ikke på utsiden, slik tilfellet er for den foran omtalte hylse 58. Rørlegemet 74 tilsvarer de forannevnte rørlegemer 56 og 20.

Fra det foregående vil det gå frem at oppfinnelsen egner seg godt til å oppfylle de påtenkte hensikter og at man oppnår visse fordeler.

Claims (9)

1. Innretning (10) for reduksjon av friksjon som motvirker rotasjon av en borestreng i skrå borehull (16), med eller uten foring, karakterisert ved at den innbefatter et rørlegeme (20) for innsetting i en rørstreng,

   hvilket rørlegeme (20) har et avsnitt (22) med redusert diameter mellom sine ender, hvorved det tilveiebringes mot hverandre vendende skuldre (24,26), og en hylse (30) av elastomert materiale og montert på det nevnte avsnitt (22), hvilken hylse (30) har en ytterdiameter som er større enn den største diameteren til rørlegemet (20) og en innerdiameter som er litt større enn diameteren i det nevnte avsnitt (22), for derved å gjøre det mulig for hylsen (30) å holde rørstrengen i en av-stand fra veggen i foringen eller brønnhullet og muliggjør en rotasjon av borestrengen med rørlegemet (20) i forhold til hylsen (30) for derved å redusere det dreiemoment som kreves for rotasjon av borestrengen.
2. 2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at avsnittet (22) med redusert diameter er belagt med et hårdmetall for derved å redusere friksjonskoeffisienten mellom det roterende rørlegeme (20) og hylsen (30).
3. 3. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at den nedadvendende skulder (24) på rørlegemet (20) skrår utover og nedover, og at den mot denne skulder vendte hylseende er avskrådd med samme vinkel.
4. 4. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at det på yttersiden av rørlegemet (20) er uttatt spor over den nedadrettede skulder (24), hvilke spor krysser skulderen og tilveiebringer åpninger for borefluidum slik at borefluidet kan strømme mellom hylsen (30) og rørlegemet (20) og inn i ringrommet (34) over skulderen (24), mellom rørlegemet (20) og brønnhullet.
5. 5. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at det i ytterflaten til hylsen (30) er innleiret par-tikler med hårde og skarpe kanter for derved å øke friksjonskoeffisienten mellom hylsen 30 og borehullet.
6. 6. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at hylsen (30) er vesentlig kortere enn avstanden mellom de nevnte mot hverandre vendende skuldre (24,26) for derved å gjøre det mulig å kunne bevege borestrengen litt oppover, hvorved hylsen bringes til en stilling mellom skulderne (24,26) og det kan oppnås en tilfredsstillende indikasjon av borestrengens vekt.
7. 7. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at hylsens (58) ytre diameter er omtrent lik diameteren i foringen eller ved borehullet.
8. 8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at hylsen (58) har langsgående spor (62) på ytterflaten, hvorigjennom borefluidum kan gå mellom hylsen (58) og veggen i borehullet eller foringen.
9. 9. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at hylsen (72) har langsgående spor (72) på sin inner-side, hvorigjennom borefluidum kan gå gjennom hylsen 72 og rørlegemet (74).