NO844544L - Borestrengstabilisator. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generelt borerør- eller borestrengstabilisatorer sonTer" tilpasset til å festes til roterende borestrenger for inngrep med veggen av en brønn for å hjelpe til med stabilisering av borestrengen i borehullet.

Forskjellige typer borestrengstabilisatorer er blitt foreslått og er i bruk. Generelt skaffer de alle en eller annen type utvidelse på et rørformet legeme med longitudinelle eller spiralformede riller som er dannet i det utvidede parti for fluidstrømning mellom borestrengen og veggen i borehullet.

I de stabilisatorer hvor spiraler er skaffet i det utvidede

parti (utvidelsen) kan der være en tendens til å øke hullmot-standen (hole drag) hvilket i sin tur bevirker mer erosjon og slitasje på stabilisatoren.. Videre kan det være at den nå-værende bruk av spiralformede ribber i en borestrengstabilisator ikke muliggjør , skikkelig flateberøring mellom stabilisatoren og borehullets" vegg til enhver tid.

Dessuten kan, ved boring av visse brønner såsom termiske brønner eller høytrykks-gassbrønner, bruken av tidligere kjente og vanlige spiralstabilisatorer i en borestreng bevirke at borestrengen er tilbøyelig til å spinne ut åv borehullet.

Videre, når en stabilisator med spiralblader eller spiralriller anvendes i en borestreng, kan den resulterende oppførsel eller retning av sirkulasjonen av fluid mellom borestrengen og borehullveggen forårsake at stabilisatoren beveger seg til én side av borehullet, og således skape en vridningseffekt som bevirker at borestrengen "vandrer" eller beveger seg til én side av borehullet under boreoperasjonene.

Den foreliggende oppfinnelse skaffer et arrangement ay '. motstående eller motsatte spiraler i en borestrengstabilisator som skaffer et motstående fluidstrømningsløp i stabilisator-utvidelsen for å bidra til å hindre at borestrengen i hvilken stabilisatoren anvendes spinner ut av en termisk brønn som bores.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å skaffe et dobbelt spiralarrangement i et utvidet parti av et rørformet legeme som danner en stabilisator for en borestreng, for å skaffe et spredtliggende flate"arrange"menT^å_stabilisatoren~hvilket opprettholder f latékontak^méa^&orehulTveggen "til~enhver tid". =

Enda en hensikt med oppfinnelsen er å skaffe en stabilisator som anvender motsatte spiraler for motsatt fluidstrømning 1 det område som ligger an mot dét utvidede parti, for å bidra til å redusere eller stort sett eliminere vandring av borestrengen og "skruing" eller "boring" av borehullet ut av kurs under anvendelsen.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å skaffe en stabilisator for en borestreng med maksimale strømningsløp samtidig som man skaffer maksimal omkretsoverflate for stabiliserende kon- . takt med borehullveggen.

Andre hensikter og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå tydeligere fra de følgende tegninger og beskri-velsen. Fig. 1 er et sideriss av stabilisatoren ifølge oppfinnelsen og viser et arrangement av de "motstående rilleorgairer i'"det utvidede parti av stabilisatorlegemet; Fig. 2 er et lignende riss som det på fig. 1, og viser stabilisatoren rotert 60° rundt sin lengdeakse for å skaffe et annet riss av flåteorganenefor~ berøring med borehullveggen og de motstående rilleorganer for sirkulering av fluid gjennom de doble, motstående spiralriller i det utvidede parti av legemet ; Fig. 3 er et enderiss langs linjen 3-3 på fig. 1; Fig. 4 er et riss i snitt langs linjen 4-4 på fig. 1 som viser ytterligere detaljer av stabilisatoren ifølge oppfinnelsen;

Fig. 5 er et longitudinelt sideriss av en stabilisator

med et lengre utvidet parti enn det som er vist på fig. 1 og 2 og rotert 30° omkring sin lengdeakse for å gi et annet riss av rillene og ringromflaten av det utvidede parti. Rillene har også en litt annen form. Da det utvidede parti E har en lengre utstrekning på stabilisatorlegemet, skjærer de motstående riller på dette hverandre mellom sine ender ved mer enn ett intervall langs det utvidede parti; og

Fig. 6 er et riss langs linjen 6-6 på fig. 5.

Det henvises først til fig. 1 på tegningen hvor stabilisatoren ifølge oppfinnelsen generelt betegnes med bokstaven S. Den omfatter et langstrakt rørformet legeme T med gjengede organer henholdsvis representert ved den sti<p>lede linje 7 ved én ende og vist ved en sammenhengende linje ved den andre ende ved 8 på det rørformede legeme T for innkobling av legemet i en borestreng. Et langs omkretsen ragende utvidet parti generelt betegnet med bokstaven E er skaffet på legemet T mellom dettes ender, og strekker seg radielt i forhold til legemet og har en større diameter enn det rørformede legeme T for å skaffe eri utvendig ringromflate 12 på det utvidede parti E som vist på tegningen. Endene 15 og 16 på det utvidede parti E er på en egnet måte gjort koniske, skrånende eller konkave etter ønske for å forbinde overflaten 18 av det rørformede legeme T og ringromflaten 12 av det utvidede parti E som vist. Det utvidede parti E er fortrinnsvis en integrert del av legemet E slik at innretningen ifølge oppfinnelsen kan dannes ved smi-ing, om ønskelig, skjønt den kan sveises til legemet. Videre kan legemet dannes i seksjoner som dannes generelt ved den ut-forming som er definert ved rillene eller utsparingene som . vist på tegningen og seksjonene sveises sammen og til legemet for dannelse av det utvidede parti E.

Første rilleorganer 20 er dannet i ringromflaten 12 på utvidelsen E og første rilleorganer 20 heller med en vinkel i én retning i forhold til lengdeaksen av legemet T og utvidelsen E, og strekker seg som en spiral rundt- og langsetter den longitudinelle utstrekning av det utvidede parti E. Andre rilleorganer 21 er skaffet i ringromflaten og heller i en retning som er motsatt av hellingsvinkelen av de første rilleorganer 20 som vist på tegningen. De andre rilleorganer 21 strekker seg som en spiral rundt og langsetter den longitudinelle utstrekning av det utvidede parti E.

De første rilleorganer 20 og de andre rilleorganer 21 omfatter hver en rekke riller som er anordnet på avstand-rundt omkretsen og skråttstilt i forhold til lengdeaksen av det rør-formede legeme T og utvidelsen E som vist på tegningen. Én rille 20a av de første rilleorganer 20 skjærer (krysser) én rille 21a av de andre rilleorganer 21 for dannelse av et par P av riller som skjærer hverandre mellom endene av ringrom flaten 12, og én form av slik skjæring er vist klarere på fig.1 av tegningen idet skjæringen støter opp til det sentrale parti av hver av de første og andre rilleorganer 20,21 og hvilken skjæring er representert generelt ved bokstavene IM.

Bredden og dybden av de første og andre rilleorganer 20, 21 er slik at rillene 20a og 21a av hvert par P slutter ved sine endepartier 22 og 2 3 ved hver ende av det utvidede parti E i et plan som støter opp til overflaten 18 av legemet T slik at fluidet i borehullet og rundt det rørformede legeme T lett kan føres inn i de første og andre rilleorganer 20,21 og således gjennom det utvidede parti E uten noen større innskrenk-ning.

I den utførelsesform som er vist på fig. 1 og 2 hvor rillene 20,21 skjærer hverandre bare en gang i det utvidede parti E samt i utførelsesformen ifølge fig. 5 og 6 hvor rillene 2 0,21 skjærer hverandre mer enn en gang i det utvidede parti, er hellingsvinkelen av de første og andre rilleorganer 20,21 i forhold til hverandre og i forhold til lengdeaksen av legemet T slik at hvert par P av riller fortrinnsvis skjærer hverandre i nærheten av sine endepartier ved hver ende av det utvidede parti E som betegnet generelt ved bokstavene IE, samt i nærheten av midtpartiet av hvert par av riller som vist og betegnet ved bokstavene IM. Dette skal beskrives i nærmere detalj. Der hvor rilleorganene 2 0,21 skjærer hverandre bare én gang på det utvidede parti E som vist ved utførelsesformen på fig. 1 og 2, viser skjæringen av de første og andre rilleorganer 20,21 som betegnet ved den vertikale linje 26 og horisontale linje 2 7 i nærheten av midtpartiet av utvidelsen E samt betegnet ved de vertikale linjer 28 og 29 ved skjæringen av endene av til-støtende par P av riller av rilleorganer 20,21 ved hver ende av det utvidede parti E, at de samlede lengder av skjæring mellom de første og andre rilleorganer 20 og 21 på det utvidede parti E i forhold til den samlede lengde av utvidet parti E, fortrinnsvis strekker seg over i det minste 50% av den samlede lengde av det utvidede parti E. Dette er også tilfellet når det utvidede parti E er lengre, som vist på fig. 5, slik at de første og andre rilleorganer.20,21 skjærer hverandre med en rekke mellomrom langs lengden av det utvidede parti E som vist på fig. 5 og 6. Således er der skaffet betydelig skjæring mellom de første og andre rilleorganer 2 0,21 i det utvidede parti E for å skaffe plass til uinnskrenket fluidstrømning i borehullet idet den sirkuleres oppover gjennom det utvidede parti E fra borkronen på den nedre del av borestrengen til jordoverflaten på en måte som er velkjent i faget.

Til tross for skjæringen mellom de motsatte hellende, kryssende første og andre rilleorganer 20,21 over en betydelig longitudinell utstrekning av det utvidede parti E, er hellingsvinkelen av de første og andre rilleorganer 20,21 og deres hellingsvinkel slik at flater 12a av. betydelig utstrekning er skaffet i det ikke-rillede parti av ringromflaten 12 av det utvidede parti E for inngrep med borehullveggen under bore-operasjoner for å bidra .til å holde borestrengen sentrert i borehullet mens der skaffes plass til uinnskrenket fluidstrøm-ning rundt den. Om ønskelig kan overflateområdene 12a gis et hardt belegg.

Nærmere bestemt, med de stabilisatorer som tidligere har vært brukt, såsom stabilisatorer med et enkelt spiralblad, kan overflaten på spiralen under visse omstendigheter øke hullmot-standen og forårsake mer erosjon på stabilisatoren, hvilket krever fjerning av borestrengen fra borehullet for utskifting av stabilisatoren, en operasjon som er kostbar og tidkrevende. Dessuten, i noen typer brønner såsom termiske brønner, er den foreliggende oppfinnelse tilbøyelig til å hindre at borestrengen spinner ut av hullet p.g.a. de trykk en støter på. Det motstående spiralarrangement av de første og andre rilleorganer 20, 21 skaper en motsattgående strøm av fluid rundt stabilisatoren S i henhold til oppfinnelsen hvilket hindrer en eventuell spiralgående virkning av borestrengen med stabilisatoren ifølge oppfinnelsen på denne, hvilken spiralgående virkning ellers k£n være tilstede i tidligere kjente spiralrillestabilisatorér og bevirke at borestrengen er tilbøyelig til å spinne ut av borehullet under trykk. Det doble motstående spiralarrangement og kryssende fluidstrømningsløp ifølge oppfinnelsen bidrar også til å hindre vandring av borestrengen til én side av borehullet, hvilket kan bevirke at borestrengen flytter seg ut av kurs under

boreopperasjoner.

Dessuten skaper de sirkulerende fluider i borehullet et høytrykkspunkt av fluidkontakt i det generelle område representert ved bokstaven D ved den midtre skjæring mellom de første rilleorganer 20 og andre rilleorganer 21, og denne forening av fluidkontakt er ytterligere tilbøyelig til å bidra til sentrer-ing i borehullet av stabilisatoren ifølge oppfinnelsen.

Et hvilket som helst egnet antall riller eller freste spor kan anvendes for å danne de første rilleorganer 20, og typisk kan der anvendes 2-4 freste spor med en høyredreiende spiral som vist ved henvisningstallet 20 som representerer de første rilleorganer i forhold til lengdeaksen av stabilisatoren S. På tilsvarende måte kan et likt antall freste spor som danner de andre rilleorganer 21 og med en venstredreiende spiral i forhold til lengdeaksen av stabilisatoren S, anvendes slik det er vist.

Som nevnt samarbeider én høyredreiende rille 20a av de første rilleorganer med én venstredreiende rille av de andre rilleorganer 21 for dannelse av et par P av kryssende første og andre rilleorganer slik det er vist tydeligere på fig. 1 på tegningen. På lignende måte skjærer hver gjenværende høyre-dreiende rille av de første rilleorganer 20 på det utvidede parti E en venstredreiende rille av de andre rilleorganer 21

for dannelse av ytterligere par P av kryssende første og andre rilleorganer på det utvidede parti E. Hvert par P av skjærende (kryssende) riller av de første og andre rilleorganer 20,21 støter opp til et annet par P av de første og andre skjærende riller av rilleorganer 20,21 på det utvidede parti.

I den utførelsesform som er vist på tegningen, er utvidelsen E av tilstrekkelig lang utstrekning til at enden av hver høyredreiende spiralrille av de første rilleorganer 2 0 skjærer enden av den venstredreiende spiralrille av de andre rilleorganer 21 av det neste tilstøtende par P som vist på tegningen. Dette skjærende arrangement av rilleparene av hver av de første og andre rilleorganer 20,21 danner en rekke, langs omkretsen på avstand anordnet, generelt diamantformede partier 30' i den utvendige ringromflate 12 mellom endene av det utvidede parti E.

Slike diamantformede partier 30 er dannet mellom tilstøtende

par P av skjærende første og andre rilleorganer 20,21. Videre danner dette arrangement av skjærende riller på det utvidede parti E en rekke langs omkretsen på avstand anordnede trekantede flater 35 i den utvendige ringromflate 12 mellom endene av hvert tilstøtende par P av de første og andre rilleorganer 20, 21 som støter opp til hver ende av det utvidede parti E.

Således, skjønt de første og andre rilleorganer 20,21 skjærer hverandre over en betydelig del av overflaten 12 av det utvidede parti E for å skaffe motsattgående fluidledende løp som skjærer hverandre for oppnåelse av de ønskede resultater av oppfinnelsen, skaffer oppfinnelsen også et utvendig overflate-arrangement ved overflatene 12a på det utvidede parti E slik at i det minste en del av den utvendige ringromflate 12 av det utvidede parti E alltid vil være i en posisjon hvor det er i be-røring med borehullveggen~ f6r~ å. bidra til å holde^borestrengen i riktig posisjon under boreopperasjoner. Det skal bemerkes at de ikke-rillede overflatepartier 12a på ringromflaten 12 er spredt rundt på flaten 12. Videre skaffer flatene 12a, takket være de kryssende rilleorganer 20,21, en konfigurasjon for overflatepartier 12a som har en betydelig ringromutstrekning mellom sine ender, hvilket avtar i utstrekning henimot i det minste én ende, samtidig som den har betydelig longitudinell utstrekning for stabiliseringseffekt under opprettholdelse av rillestørrel-sen for ikke å virke forstyrrende inn på fluidstrømningen.

I tidligere kjent teknikk med stabilisatorer med spiralformede og rette blad er de ikke-rillede flater av stort sett samme størrelse eller bredde gjennom hele deres longitudinelle utstrekning.

Fig. 5 og 6 viser en alternativ form av oppfinnelsen hvor det utvidede parti E har større longitudinell utstrekning enn det som er vist på fig. 1 og 2. De samme henvisningstall- som anvendes på fig. 1 og 2 er anvendt for å representere lignende . partier på fig. 5 og 6. Dette skaffer et rillearrangement hvor rillene 20a,21 a av de første og andre rilleorganer 20,21 skjærer hverandre ved en rekke mellomrom i området mellom endene av det utvidede parti E representert ved bokstavene 1^ og1^.

Det vil forstås at det utvidede parti E kan være av en hvilken som helst ønskelig longitudinell utstrekning på legemet T, idet det avsluttes i en avstand fra endene for å skaffe overflate-område for mottagelse av tenger.

Skjønt hellingsvinkelen mellom de første og andre rilleorganer 20,21 er vist som stort sett lik og motsatt, skal det forstås at hellingsvinkelen mellom de første og andre rilleorganer 20,21 ikke behøver å være stort sett den samme så lenge" som rilleorganene 20,21 skjærer hverandre for dannelsé av overflatepartier 12a for oppnåelse av de ønskede resultater i henhold til oppfinnelsen.

Ved bruk av den foreliggende oppfinnelse blir fluid sirkulert fra jordoverflaten ned gjennom en boring 40 av stabilisatoren og sluppet ut gjennom borkronen ved borestrengens nedre ende (ikke vist) på en måte som er velkjent i faget. Den blir deretter sirkulert oppover rundt borestrengen i ringrommet av borehullet, dvs. mellom borehullet og borestrengen for å føres til rilleorganene 20 og 21 i det utvidede parti E av stabilisatoren S som'skjærer hverandre eller står i forbindelse med hverandre over en betydelig del av deres utstrekning. Da rilleorganene 20 og 21 er dannet i motsatte retninger på det utvidede parti og skjærer hverandre på den måte som er beskrev-et ovenfor, kolliderer fluidet som strømmer i løpene dannet ved rillene eller de freste spor 20,21 idet det sirkulerer gjennom rillene og slippes ut fra rillene 20,21 i det utvidede parti E. Retningen av fluidstrømning i rekken av riller 20 som er dannet i overflaten 12 av det utvidede parti E er i en retning som er motsatt fluidstrømningen i rekken av rilleorganer 21, og er tilbøyelig til å oppheve en eventuell tendens av borestrengen til å vandre eller bevege seg fra den ene eller den andre side i borehullet, noe som kan skje når en rekke spiralformede spor er dannet i en stabilisator i én retning slik det er vanljLg i tidligere kjent teknikk.

Den foregående beskrivelse av oppfinnelsen er kun ment å være belysende, og forskjellige forandringer i størrelsen, formen og materialer samt i detaljene av den viste konstruk-sjon kan gjøres uten å avvike fra oppfinnelsens omfang og ånd.

Claims (14)

1. Borestrengstabilisator karakterisert ved at den omfatter: - et langstrakt rørformet legeme med gjengeorganer ved hver ende for innkobling av legemet i en borestreng; - et langs omkretsen ragende utvidet parti på legemet mellom legemets ender for å skaffe på dette en utvendig ringromflate med større diameter enn det rørformede legeme; - første rilleorganer i ringromflaten hvilke organer heller i én retning i forhold til lengdeaksen av legemet og strekker seg fra den ene ende av det utvidede parti til den andre; - andre rilleorganer i ringromflaten hvilke organer heller i motsatt retning i forhold til de første rilleorganer; og - skjæringer mellom de første og andre rilleorganer som ligger mellom endene av ringromflaten for å skaffe konvergerende fluidstrømningsløp gjennom det utvidede parti.

2. Borestrengstabilisator som angitt i krav 1, karakterisert ved at de første og andre rilleorganer hver har en bredde, dybde og hellingsvinkel i forhold til lengdeaksen av det utvidede parti slik at deres skjærings-område i det utvidede parti strekker seg over .i det minste 50% av den samlede lengde av det utvidede parti.

3. Borestrengstabilisator som angitt i krav 1, karakterisert ved at de første og andre rilleorganer hver har en dybde slik at fluid lett kan føres fra rundt det rør-formede legeme inn i de første og andre rilleorganer og gjennom det utvidede parti.

4. Borestrengstabilisator som angitt i krav 1, karakterisert ved at de første og andre rilleorganer hver har en dybde, bredde og hellingsvinkel i forhold til lengdeaksen av det utvidede parti idet deres skjæring belig-gende mellom endene av det utvidede parti danner i det minste ett generelt "diamahtformet parti i ringromf laten mellom til-støtende par av første og andre rilleorganer.

5.B orestrengstabilisator som angitt i krav 1, karakterisert ved at de første og andre rilleorganer omfatter en rekke riller anordnet langs omkretsen av det utvidede parti og skråttliggende på det utvidede parti i samme retning i forhold til lengdeaksen av legemet idet de andre rilleorganer omfatter en rekke riller anordnet langs omkretsen av det ut-r videde parti, og skråttliggende på dette i motsatt retning av de første rilleorganer, slik at i det minste én rille av de første rilleorganer og i det minste én rille av de andre rilleorganer skjærer hverandre mellom endene av det utvidede parti.

6. Borestrengstabilisator som angitt i krav 1, karakterisert ved at de første rilleorganer omfatter en rekke hø yredreiende riller anordnet langs omkretsen av det utvidede parti og de andre rilleorganer omfatter en rekke venstredreiende riller anordnet langs omkretsen av det utvidede parti.

7. Borestrengstabilisator som angitt i krav 6, karakterisert ved at de første og andre rilleorganer er anordnet på det utvidede parti slik at hver høyredreiende rille av.de første rilleorganer skjærer en venstredreiende rille av de andre rilleorganer for dannelsen av tilgrensende par av skjærende riller som skjærer hverandre mellom deres ender på det utvidede parti.

8. Borestrengstabilisator som angitt i krav 7, karakterisert ved at de tilgrensende par av skjærende riller danner et i alminnelighet diamantformet parti på den utvendige ringromflate mellom hvert tilgrensende par av skjærende riller idet en rekke langs omkretsen anordnet generelt diamantformede partier, er skaffet på det utvidede parti.

9. Borestrengstabilisator som angitt i krav 8, karakterisert ved at de høyredreiende riller av tilgrensende par skjærer de venstredreiende riller av tilgrensende par som støter opp til endene av det utvidede parti idet en rekke langs omkretsen anordnet trekantede flater, dannes på den utvendige flate ved hvert par av de første og andre rilleorganer som støter opp til hver ende av det utvidede parti.

10. Borestrengstabilisator som angitt i krav 9, karakterisert ved at endene av rillene av tilgrensende par står i forbindelse med overflaten av det rørformede legeme på hvilket det utvidede parti er dannet.

11. Borestrengstabilisator som angitt i et av kravene 1-6, karakterisert ved at de første og andre rilleorganer skjærer hverandre på kun ett sted langs deres lengder og mellom deres endepartier på det utvidede parti.

12. Borestrengstabilisator som angitt i et av kravene 1-6, karakterisert ved at de første og andre rilleorganer skjærer hverandre på en rekke steder langs deres lengder og mellom deres endepartier på det utvidede parti.

13.B orestrengstabilisator som angitt i et av kravene 1-6, karakterisert ved at hellingsvinkelen av de første og andre rilleorganer er stort sett lik og motsatt på legemet.

14. Borestrengstabilisator som angitt i krav 7, karakterisert ved at de tilgrensende par av skjærende riller danner et parti på ringromflaten som er av mindre utstrekning langs omkretsen i den umiddelbare nærhet av endene enn det er mellom endene.