NO844545L - Roerelement for borehullsstreng. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen omfatter rørelementer for borehullstrenger som er innrettet til å festes i borehullstrenger i et borehull.

Forskjellige typer rillearrangementer og utforminger er blitt foreslått og er i bruk på rørelementer for borehullstrenger. Generelt skaffer alle utformingene en eller annen form for utsparinger eller riller på den utvendige flate av et rørelement for fluidstrømning mellom rørelementet og borehullveggen. I disse rørelementer hvor der er skaffet spiraler i den utvendige flate, kan der være en tendens til å øke hullmotstanden (hole drag) p.g.a. utilstrekkelig fluidstrømningsløp i den ringformede borehullåpning mellom rørelementet og borehullveggen. Dette kan i sin tur bevirke mer erosjon og slit-asje på rørelementet når det anvendes i en roterende brønn-hullstreng såsom en borestreng.

Dessuten kan, ved boring av visse brønner såsom termiske brønner eller høytrykks-gassbrønner, bruken av tidligere kjente og vanlige spiralstabilisatorer i et vektrør eller en borestreng bevirke at borestrengen er tilbøyelig til å spinne ut av borehullet. Videre, når et vektrør med spiralriller anvendes i en borestreng, kan den resulterende oppførsel eller retning av sirkulasjonen av fluid mellom borestrengen og borehullveggen forårsake at borestrengen 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 av motstående eller motsatte spiraler i et borestrengrørelement og særlig for et vektrør til bruk i en borestreng som skaffer et motstående fluidstrømningsløp i brønnstrengen for å bidra til å hindre at borestrengen spinner ut av en termisk brønn som bores.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å skaffe et dobbelt spiralarrangement på den utvendige flate av et vektrør for en borestreng, for å skaffe et spredtliggende f.l-atearrangement hvilket opprettholder flatekontakt med borehullveggen slik det er ønskelig, samtidig som det tillater vektrørflaten å komme i berøring med borehullveggen under boring av borehullet.

Enda en hensikt med oppfinnelsen er å skaffe et vektrør som anvender motsatte spiraler for motsatt fluidstrømning 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 et vektrør for en borestreng med maksimale strømnings løp samtidig som man skaffer omkretsoverflater for stabiliserende virkning i borehullveggen.

En videre hensikt med oppfinnelsen er å skaffe en over-flateutforming på et vektrør, eller rørelement, hvilken utforming forandrer retningen og hastigheten av fluid i borehullet som beveger seg rundt vektrøret for derved å bidra til å sentrere vektrøret i borehullet og også hindre at det setter seg fast i visse soner (differential sticking).

Andre hensikter og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå tydeligere fra de følgende tegninger og beskrivelsen. Fig-1 er et sideriss av rørelementet ifølge oppfinnelsen og det foretrukne arrangement av de motstående rilleorganer i den utvendige flate av rørelementet; og Fig. 2 er et riss i snitt langs linjen 2-2 på fig. 1 som viser ytterligere detaljer av oppfinnelsen;

Det henvises først til fig. 1 på tegningen hvor rørele-mentet ifølge oppfinnelsen generelt betegnes med bokstaven M. Det omfatter et langstrakt rørformet legeme M med gjengede organer henholdsvis representert ved den stiplede linje 7 ved én ende og vist ved en sammenhengende linje ved den andre ende ved 8 på det rørformede legeme M for innkobling av legemet i en borehullstreng såsom en borestreng. Det rørformede legeme M har en utvendig ringromflate 12 som vist på tegningen.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet i forbindelse med et vekt-rør for bruk i en borestreng, da dette kan være det område hvor oppfinnelsen har sin største kommersielle anvendelse. Den kan imidlertid anvendes på et hvilket som helst rørformet element, f.eks. foringsrør og lignende.

Første rilleorganer 20 er dannet i ringromflaten 12 på rørelementet eller -vektrøret DC og første rilleorganer 20 heller med en vinkel i én retning i forhold til lengdeaksen av legemet M, og strekker seg som en spiral rundt og langsetter størsteparten av den longitudinelle utstrekning av vektrøret som vist på tegningen. Andre rilleorganer 21 er skaffet i ringromflaten 12 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 også som en spiral rundt og langsetter størsteparten av den longitudinelle utstrekning av vektrøret.

De første rilleorganer 20 og de andre rilleorganer 21 er hver formet som en rekke riller som er anordnet på avstand rundt omkretsen og skråttstilt i forhold til lengdeaksen av det rørformede legeme M 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 ringromflaten 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. Det kan ses at rilleparene strekker seg i lengderetningen og langs omkretsen av det rørformede legeme M over hele det parti i hvilket rillene 20a, 21a er skaffet.

Som angitt i fig. 1 viser skjæringen av de første og andre rilleorganer 20,21 i den utvendige flate 12 betegnet ved den vertikale linje 26 og horisontale linje 27 samt betegnet ved de vertikale linjer 28 og 29 ved skjæringen av endene av rillene av rilleorganer 2 0,21 anordnet ved siden av hverandre men på avstand fra hver ende av rørelementet M, at de samlede lengder^av skjæring mellom de første og andre rilleorganer 20, 21 på flaten 12 i forhold til den samlede lengde av rørele-mentet M fortrinnsvis strekker seg over i det minste 50% av den samlede lengde av rørelementet M. Således er der skaffet betydelig skjæring mellom de første og andre rilleorganer 20,21 i den utvendige flate 12 av element M for å skaffe plass til uinnskrenket fluidstrømning i borehullet idet den sirkuleres oppover gjennom elementet M 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, første og andre rilleorganer 20,21 over en betydelig longitudinell utstrekning av elementet M, 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 den utvendige ringromflate 12 av elementet M for inngrep med borehullveggen under boreoperasjoner for å bidra til å holde borestrengen i riktig posisjon i borehullet mens der skaffes plass til uinnskrenket fluidstrømning rundt den.

Nærmere bestemt, med de vektrør som tidligere har vært brukt, såsom vektrør med enkeltspiral, kan spiralen under visse omstendigheter øke hullmotstanden, og forårsake mer erosjon på vektrøret, hvilket krever fjerning av borestrengen fra borehullet for utskifting av vektrøret, 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 borestrengen og vektrøret i henhold til oppfinnelsen, hvilket hindrer en eventuell spiralgående virkning av borestrengen med vektrøret ifølge oppfinnelsen på denne, hvilken spiralgående virkning ellers kan være tilstede i tidligere kjente spiralrillevektrør 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 boreoperasjoner.

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 forandrer hastigheten og retningen av fluid som beveger seg rundt borkronen, hvilket er ytterligere tilbøyelig til å bidra til sentrering i borehullet av vektrør 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 rørelementet M. 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 rørelementet M, anvendes slik det er vist.

Som nevnt, samarbeider én høyredreiende rille 2 0 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 høyredrei-ende rille 20 av de første rilleorganer 20 på den utvendige flate ^12 .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 i lengde- og omkretsretningen opp til et annet par P av de første og andre skjærende riller av rilleorganer 2 0,21 på det utvidede parti.

Det 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 rørelemen-tet M. Slike diamantformede partier 30 er dannet mellom langs omkretsen tilstøtende par P av skjærende første og andre rilleorganer 20,21. Videre danner dette arrangement av skjærende riller på overflaten 12 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 2 0,21 som støter opp til hver ende av det rør-

formede legeme M.

Flatene 12a danner en rekke langs omkretsen anordnede rader i den longitudinelle utstrekning av elementet M idet flatene 12a i en rad strekker seg mellom og overlapper de ikke-rillede overflateposisjoner 12a på flaten 12 i en til-støtende rad på legemet. Overflatepartiene 12a er også rettet inn til å danne longitudinelle rader og denne utforming skaffer utmerket fluidstrømning samtidig som den skaffer en rekke flater for riktig innstilling av borehullstrengen i borehullet .

Således, skjønt de første og andre rilleorganer 20,21

skjærer hverandre over en betydelig del av overflaten 12 av det rørformede legeme M 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 slik at i det minste en del av den utvendige ringromflate 12 alltid vil være i en posisjon hvor den er i berøring med borehullet for å bidra til å holde borestrengen i riktig posisjon deri under boreoperasjoner. Det skal bemerkes at de ikke-rillede overflatepartier 12a på ring-romf laten 12 er spredt rundt på flaten 12. Videre skaffer flatene 12a, takket være de kryssende rilleorganer 20,21 en kon-figurasjon for overflatepartier 12a som har en betydelig ring-romutstrekning mellom sine ender hvilket avtar i utstrekning henimot i det minste én ende, samtidig som den har betydelig longitudinell utstrekning for stabiliseringseffekt under opp-rettholdelse av rillestørrelsen for ikke å virke forstyrrende inn på fluidstrømningen.

I tidligere kjent teknikk med vektrør med spiraler er de ikke-rillede flater av stort sett samme størrelse eller bredde gjennom hele deres longitudinelle utstrekning.

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 dannelse 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 vekt-røret 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 den utvendige flate 12 av rørele-mentet M. Da rilleorganene 20 og 21 er dannet i motsatte ret-ninger på flaten 12 og skjærer hverandre på den måte som er beskrevet ovenfor, kolliderer fluidet som strømmer i løpene dannet ved rillene eller de freste spor 20,21 idet det sirkuler-er gjennom rillene og slippes ut fra rillene 20,21. Retningen

av fluidstrømning i rekken av riller 20 som er dannet i overflaten 12 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 et vektrør i én retning slik det er vanlig 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 konstruksjon kan gjøres uten å avvike fra oppfinnelsens omfang og ånd.

Claims (11)

1. Rørelement innrettet til å innkobles i en borehullstreng hvilket element har et langstrakt legeme med en utvendig omkretsflate, første rilleorganer i omkretsflaten hellende i én retning i forhold til lengdeaksen av legemet, andre rilleorganer i omkretsflaten hellende i motsatt retning i forhold til lengdeaksen av legemet, idet de første og andre rilleorganer skjærer hverandre i omkretsflaten på en rekke steder som er anordnet på avstand langs omkretsen og i lengderetningen av legemet.

2. Rørelement som angitt i krav 1 , karakterisert ved at de første rilleorganer omfatter en rekke hø yredreiende riller anordnet på avstand langs omkretsen av legemet og de andre rilleorganer omfatter en rekke venstredreiende riller anordnet på avstand langs omkretsen av legemet.

3. Rørelement som angitt i krav 1, karakterisert ved at de første og andre rilleorganer avsluttes i lengderetningen i en avstand fra hver ende av legemet.

4. Rørelement som angitt i krav 1 , karakterisert ved at de kryssende første og andre rilleorganer avgrenser ikke-rillede overflatepartier i omkretsflaten av legemet som er anordnet på avstand langs omkretsen av legemet.

5. Rørelement som angitt i krav 4, karakterisert ved at de langs omkretsen på avstand anordnede ikke-rillede overflatepartier danner langs omkretsen anordnede rader i omkretsflaten av legemet idet de ikke-rillede overflatepartier i en rad langs omkretsen strekker seg mellom og longi-tudinelt overlapper de ikke-rillede overflatepartier i en til-støtende rad på legemet.

6. Rørelement som angitt i krav 2, karakterisert ved at de første og andre rilleorganer er anordnet på omkretsf laten av legemet slik at hver høyredreiende rille av de første rilleorganer skjærer en venstredreiende rille av de andre rilleorganer for å danne tilstøtende par av kryssende riller i lengderetningen og langs omkretsen av det rørformede legeme.

7. Rørelement som angitt i krav 6, karakterisert ved at de tilstøtende par av kryssende riller danner et ikke-rillet overflateparti som generelt er diamantformet på omkretsflaten av legemet mellom hvert tilstøtende par av kryssende riller.

8. Rørelement som angitt i krav 6, karakterisert ved at de tilstøtende langs omkretsen anordnede par av kryssende riller danner et ikke-rillet overflateparti som er av mindre utstrekning langs omkretsen i nærheten av endene enn det er mellom endene.

9. Rørelement som angitt i krav 8, karakterisert ved at det ikke-rillede overf lateparti er en firkant.

10. Rørelement 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 legemet slik at den samlede utstrekning av skjæringsområdet av de første og andre rilleorganer omfatter i det minste 50% av den samlede lengde av den ikke-rillede omkretsflate i hvilken de første og andre rilleorganer er dannet.

11. Rørelement som angitt i krav 4, karakterisert ved at de ikke-rillede overflatepartier i omkretsflaten er rettet inn generelt i lengderetningen av legemet og er rettet inn generelt på et plan på tvers av lengdeaksen av legemet.