SE461050B - Anordning vid roterande djupborrning, foer ihop- och isaerkoppling av en borrstaang - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 461 050 2 Den ungerska patentansökan med serienummer Hu 3318/84 (SE- 8602037-7) hör även till den teknikens ståndpunkt som beskriver en lösning, enligt vilken man använder en för djupborrning av- sedd, kontinuerligt'driven apparat som är försedd med tvâ ked- jedrivningar mittemot varandra. Dessa kedjedrivningar anligger delvis mot borrstången med ett tryck och roterar stången medelst ett roterande bord, varvid de åstadkommer en axiell rörelse av borrstângen upp och ned. Denna anordning medför att man kan kon- tinuerligt montera ihop borrstången av borrören samtidigt som borrstången hâlles i rörelse. Genom att använda ett arrangemang som eliminerar borrtornet underlättas en accelererad djupborr- ning samtidigt som man undviker tippning på liknande sätt som kända problemlösningar, varvid borrstàngen skall monteras isär till delar, vilket brukar ske i sektioner som består av några borrör, om borrhuvudet skall bytas ut. Även i detta fall finns olägenheten med att när det gäller att skruva ihop resp. skruva isär borrören innebär detta ett avsevärt arbete och en avsevärd tidsförlust.

Man har försökt att undvika olägenheterna med de kända anordnin- garna för djupborrning genom att använda slangar, varvid borr- stången har bytts ut mot en ändlös böjlig slang, som kan avlin- das från en trumma. I detta fall är man tvungen att vidtaga åt- gärder för att åstadkomma en separat rotering av borrhuvudet.

Principen att borra hålets botten med en borrmotor eller en tur- bin är även känd, men dessa metoder är olämpliga för djupborr- ningar på ett djup av flera 1000 meter.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en apparat för djupborrning som eliminerar olägenheterna med de kända anord- ningarna som har använts hittills, och att samtidigt möjliggöra en kontinuerlig djupborrningsfunktion och genom att använda en på förband sammansatt borrstâng göra det möjligt att undvika avbrott under hopsättning av rören.

Detta uppnås med uppfinningen. Denna baserar sig på den insik- ten att under borrningsarbetet behöver man ej ta bort eller taga 10 15 20 25 30 35 3 461 050 isär de element av borrstångèn som ligger utanför borrhålet, eftersom den hopmonterade borrstàngen kan förvaras på en yta som är en tredjedel av ytan hos de tidigare använda förvarings- ytorna, eftersom borrören, försedda med en flexibel rörnippel, kopplar isär borrstången endast i sådan utsträckning att rote- rande rörelse ej kan överföras samtidigt som dock den axiella förbindelsen upprätthâlles på ett väl avtätat sätt.

Enligt uppfinningen åstadkommes en snabbroterande djupborrnings- anordning med en apparat, vid vilken borrstången är hopsatt av borrör och böjliga rörnipplar. Den ena änden av ett borrör, som möter änden av ett annat borrör i rörnippeln, är försedd med tänder och en med en sfär utformad cylinder eller med en förbin- delsedel som uppbär den med sfär utformade cylindern, medan det andra borrörets ände är försedd med tänder och en mutter som är avsedd att förflytta borröret axiellt. Nämnda cylinder med sfären är omgiven av en ledad anordning. Muttern är medelst en gänga förbunden med nämnda ledade anordning. Ovanför hjulen med kedjor- na, som är kända i och för sig, och anordnad för att förflytta borrstången finns en anordning för att vrida muttern och för att trycka ihop borrören (för att koppla ihop tänderna) eller för att lossa förbindelsen (frikoppla tänderna från varandra).

I det fall att borröret är försett med en profilerad förbindel- sedel, kan denna profilerade del på grund av sin relativt lilla storlek tillverkas med ett relativt litet verktyg ocö kan fästas vid borröret medelst svetsning.

De med sfär utformade cylindrarna kan fästas snabbt i nämnda le- dade anordning, t.ex.medelst kulleder (genom att använda kulhal- vor),kända som kompressionsmuttrar, eftersom man på detta sätt kan uppnå en vinkel mellan varandra närliggande borrör som är stor i öppnat tillstånd, t.o.m. så stor som 30°.

Tänderna som överför vridningen mellan närliggande borrör har lämpligen en trapetsoid form i riktning mot basen av rören och är anordnade vid borrörens periferi resp. den profilerade för- bindelsedelen, symmetriskt och teleskopiskt förskjutbara rela- 10 15 20 25 30 35 461 050 tivt varandra, så att man därigenom kan undvika en speciell för- bindning av rören och en partiell förbindelse mellan rörändarna.

Efter att tänderna har frikopplats från varandra kan man förhind- ra läckage av den kraftigt genomströmmandc vätskan genom att an- vända trycktäta tätningselement mellan borrören.

Hopkoppling och isärkoppling av tänderna kan lämpligen utföras genom att vrida en mutter som är fäst vid resp. borrör medelst ett vridbart bärelement, medan dettas yttre periferi är polygo- nalt utformad för att bilda fäste för gaffeln hos ett gaffelfor- mat vridverktyg. När muttern kommer till ingrepp med gängan hos det gängade hus som omger den ledade anordningen, kommer borrö- ret att förflyttas axiellt.

Det är fördelaktigt om enheten för vridning av muttern är fäst vid den stålkonstruktion som uppbär kedjedrivningen och är försedd med orienterande vingar för att bestämma borrörens läge, ävensom med gafflar som kan förbindas roterbart fast med plattan som upp- bär gafflarna. Gafflarna kan antryckas mot den polygonala mut- tern medelst fjädrar.

Den muttern vridande enheten kan.förflyttas horisontellt och vertikalt medelst den gaffeln uppbärande plattan, när denna har förbundits med den hydrauliska arbetscylindern och blivit fäst vid den vertikala släden som är i kraftöverförande förbindelse med den horisontella släden som kan förflyttas av den andra hydrauliska arbetscylindern.

Borrstângen som har monterats ihop på förband av borrör och som ligger på markytan kan förvaras på en förvaringsenhet som är försedd med en lådformad anordning, som ligger kring kedjedriv- ningen som förflyttar borrstàngen.

En avläggningsanordning som är avsedd att uppbära borrören och styrröret för borrstången kan vara fäst vid en vagn som förflyt- tas på räls utmed den lådformade anordningen, vilken styr borr- röret in i denna anordning. 10 15 20 25 30 35 461 050 Lämpligen kan denna lådformade anordning vara gjord av en stål- plàt som är böjd i form av ett trág och anordnad utmed en cir- kel med en maximal diameter av 50 meter.

Uppfinningen beskrives i detalj med hänvisning till en föredra- gen utföringsform av uppfinningen som visas på bifogade rit- ningar.

Fig. 1 är en sidovy av apparaten delvis i sektion, fig. 2 är en vy ovanifràn av apparaten delvis i sektion, fig. 3 är en partiell sidovy av förbindelsen mellan rören, fig. 4 är en sidovy delvis i sektion av anordningen för vridningen av muttern och fig. 5 är en sektion enligt linjen A-B i fig. 4.

Såsom framgår av fig. 1 är borrstångens borrör anordnat i kedje- drivningen 2a, 2b som förflyttar borröret, varvid denna kedje- drivning är omgiven av styrningen 3 för stålröret. Borröret 1a är förbundet med borröret 1b och ledes vid sidan om muttervrid- ningsanordningen 6, som är fäst vid styrningen 3 för stålröret.

Styrrullen 7 för röret är även fäst vid stålkonstruktionen 3, varvid denna styrrulle medför att borrören på ett centraliserat sätt föres in i kedjedrivningen 2a, 2b som åstadkommer förflytt- ning av borrstången. De enskilda borrören är förbundna med var- andra medelst en rörnippel 8, som på grund av den ledbara kon- struktionen medför att de efter varandra liggande borrörens ax- lar kan bilda en vinkel av 300 med varandra. Den sålunda bildade polygonala borrstången löper genom det för borrstången anordnade styrröret 23, anordnat på den röruppbärande ramen 5, in i den lådformade anordningen 4 som omger kedjedrivningen 2a, Zb som förflyttar borrstången. I det visade exemplet är anordningen 4 utförd som ett tråg av stàlplåt. På rälsen 22a, 22b rör sig vagnen 21 utmed anordningen 4, varvid vagnen uppbär den rörupp- bärande ramen 5.

Fig. 2 visar en tvåaxlad vagn 21 som är förflyttbar på rälsen 22a, 22b utmed anordningen 4. Den ände av borrstången som ligger i anordningen 4 är via rörnippeln 25 förbunden med vätskepumpen 24.

I fig. 3 visas hur rörnippeln med kulleden är anordnad i det gän- 10 15 20 25 30 35 461 050 gade huset 13 som mottager den profilerade förbindningsdelen 12 som är fastsvetsad vid borröret 1b. Denna profilerade för- bindningsdel är försedd vid sin botten med trapetsoidformade tänder 18b, som är jämnt fördelade, medan vid sidan därom finns den med en sfär utförda cylindern 10. Cylindern 10 är omgiven av halverande sfäriska muttrar 17a, 17b. För att förhindra läc- kage av kraftigt strömmande vätska i borrören 1a, 1b i borrstån- gen är hylsformade tätningselement 9a och 9b försänkta i den sfäriska muttern 17a. Mellan den sfäriska muttern 17a och den 1 bärande flänsen 20 som är fäst vid det gängade huset 13, finns ett trycklager 11 anordnat att tillförsäkra en jämn rotations- rörelse. Änden av borröret 1a är även försedd med tänder 18a, på vars si- da den polygonala muttern 14 är fäst med bärelementen 15 och 16.

Muttern är utförd med skuldran 14b och gängan 14a. Skuldran 14b är i kontakt med bärelementen 15 och 16, medan gängan 14a är i kontakt med det gängade huset. Mellan den övre delen av bärele- mentet 15 och den halverade sfäriska muttern 17a är det hylsfor- made tätningselementet 9c infört, medan mellan den undre delen och sidan av borröret 1a är anordnat tätningselementet 9d i form av en O-ring. Stoppringen 19 är fastskruvad på den övre änden av bärelementet 15 och förhindrar fullständig separation av borr- rören 1a, lb. Tänderna 18a, 18b hos borrören 1a, 1b är telesko- piskt förskjutbara relativt varandra men är anordnade att kunna överföra vridmoment.

Gafflarna 26a och 26b hos muttervridningsanordningen, såsom vi- sas i fig. 4 och 5, hålles till anliggning medelst fjädrarna 35a och 35b mot den polygonala muttern 14 som är anordnad i den böj- liga rörnippeln 8, medan nämnda fjädrar är elastiskt och vikbart fästade vid den gaffeluppbärande plattan 27, som i sin tur är fäst vid den vertikala släden 29 med dess axel 27a, som kan vri- das 180°. Den vertikala släden 29 kan glida på den horisontala slädens 30 glidbana, medan släden 30 glider på bordet 31. Den vertikala släden 29 förflyttas av den hydrauliska manövercylin- dern 32, medan den horisontella släden 30 förflyttas medelst den hydrauliska manövercylindern 33. Muttervridningsanordningen är 10 15 20 25 30 35 461 050 orienterad resp. anpassad till borrörets läge medelst de orien- terande vingarna 28a och 28b, vilka även är fästade vid den gaffelbärande plattan 27 och medelst fjädrarna 24 hålles till anliggning mot det borrör som har förts genom den böjliga rör- nippeln 8.

Vid bottnen resp. vid toppen finns gränslägesbrytare 36a resp. 36b fästade vid den bana som styr släden 29.

Rörnippeln 8 med kulleden fungerar på följande sätt: Med utgångspunkt från det öppna läget för tänderna 18a, 18b vrides den polygonala muttern med hjälp av muttervridningsanord- ningen 6 i förhållande till det gängade huset 13 så att tänder- na 18a och 18b glider till ingrepp med varandra, varvid deras trapetsoida form underlättar denna koppling. Det undre borröret Ia vrides av kedjedrivningen 2a, 2b, som sätter borröret i rö- relse.

Efter att ha fört samman tänderna 18a, 18b med varandra kommer den böjliga rörnippeln 8 att vara väl avtätad, kunna uppta axiel- la krafter samt kunna överföra vridmoment.

När den polygonala muttern har vridits i motsatt riktning, dvs efter det att tänderna 18a, 18b har dragits isär, kommer den böj- liga rörnippeln 8 att vara väl avtätad, att kunna ta upp axiella krafter och att kunna utföra en vinkelrörelse av 15-300, varvid den ej överför något vridmoment.

Muttervridningsanordningen fungerar på följande sätt: När tän- derna 18a, 18b är hopkopplade med varandra, kommer den kontinu- erligt drivande kedjedrivningen 2a, Zb, som förflyttar borrstån- gen, att tillåta att borrstângen sjunker axiellt ned i borrhålet, medan det undre borröret 1 roteras medurs. Med hänsyn till att den polygonala muttern 14 hos den böjliga rörnippeln 8 är höger- gängad, kommer det övre borröret 1b ej att röra sig. Den vertika- la släden 29 befinner sig nu i sitt övre läge. Operatören akti- verar den horisontella släden med hjälp av den hydrauliska manö- 461 050 a 10 15 20 25 30 35 vercylindern 33, som tryckes framåt endast så långt att de ori- enterande vingarna eller bladen 28a, 28b når centrumlinjen för rörnippeln 8. Vid nedåtgående rörelse kommer rörnippeln 8 att slå emot vingarna 28a, 28b och börjar att dra ned muttervrid- ningsanordningen 6 tillsammans med den vertikala släden 29. Så snart som den vertikala släden 29 lämnar gränslägesbrytaren 36b, avlämnas en elektrisk signal till den hydrauliska manövercylin- dern 33 som förflyttar muttervridningsanordningen 6 till rörnip- peln 8. Eftersom den polygonala muttern ligger på samma avstånd från rörnipplens 8 botten, antingen den är öppen eller stängd, innebär detta att man ej erhåller några ändringar i avståndet.

Gafflarna 26a, 26b trycks fast på muttern 14 i ett kopplingsläge, varvid vridning av muttern 14 medför att borrören 1a, Ib drages tillsammans och tänderna 18, 18a, 18b förskjuts teleskopiskt in i varandra.

När rörändarna slår emot varandra, dvs vid fullt stängt läge, tillåter fjädrarna 35a och 3Sb att gafflarna 26a, 26b utför en fällningsrörelse.

Under sin rörelse nedåt kommer rörnippeln 8 att medbringa mut- tervridningsanordningen 6 tills den vertikala släden 29 når den undre gränslägesbrytaren 36a, vilket medför att en elektrisk signal avges till de hydrauliska manövercylindrarna 32, 33 och så att dessa bringar muttervridningsanordningen 6 till motsatt ändläge. På detta sätt avslutas stängningscykeln, varvid de and- ra rörnipplarna bringas till stängt läge på samma sätt.

Vid isärdragning skall den gaffelbärande plattan 27 vridas 1800 kring axeln 27a och fixeras i detta läge. Den vertikala släden 29 tillåtes att passera till det undre läget med hjälp av den hydrauliska manövercylindern 32. Från denna punkt är arbetsmo- menten desamma som vid stängningsoperationen. Den vertikala slä- den 29 förflyttas av rörnippeln 8 även under öppningsförloppet.

Såsom framgår av ovan beskrivna utföringsform medför den till apparaten hörande kedjedrivningen 2a, 2b, medelst vilken medurs rotation och moturs rotation kan utföras, att man kan använda 10 461 050 böjliga rörnipplar och som en följd därav kan förvara borrstán- gen, utan att denna behöver tagas isär, på en cirkulär bana med en diameter av omkring 30 meter.

En anmärkningsvärd extra fördel som visat sig vid praktisk an- vändning av apparaten enligt uppfinningen består i att borrhuvu- det kan roteras i två riktningar till skillnad från kända kon- struktioner, varvid rörnippeln 8 kan överföra vridmoment i båda riktningarna, vilket i sin tur medför att borrhuvudet kan använ- I das för att borra dubbelt så djupt, utan att man behöver byta borrhuvud.

Claims (12)

10 15 20 25 30 461 050 10 Patentkrav

1. Anordning vid snabb roterande djupborrning. för ihop- och isärkopplíng av en borrstång som är sammansatt av borrör och rörnipplar. varvid anordningen är försedd med en kedjedrivníng för borrstången och med en borrstången uppbärande ram samt en i närheten av denna anordnad förvaringsanordning. k ä n n e - t e c k n a d av att den ena änden av ett av borrören (lb), som är förbundna med varandra i rörnippeln (8). är försedd med tänder och en med sfär utformad cylinder eller en profilerad förbindningsdel (12) som uppbär tänderna (l8b) och nämnda cy- linder (10), medan änden av det andra borröret (la) är försedd med tänder (l8a) och en mutter (14) för att förflytta borröret (la) axiellt. att nämnda cylinder (10) är omgiven av en ledad anordning, med vilken muttern (14) är förbunden medelst en gänga (l4a). och att ovanför den borröret roterande kedjedriv- ningen (2a. 2b) är anordnad en muttervridníngsanordníng (6) som är inrättad för att trycka borrören (la. lb) mot varandra eller ifrån varandra.

2. Anordning enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att den profilerade förbindningsanordningen (12) är fastsvetsad i änden av borröret (lb).

3. Anordning enligt krav l eller 2. k ä n n e t e c k n a d av att vid den ledade anordningen är nämnda cylinder (10) an- ordnad mellan halverade sfäriska muttrar (l7a. l7b).

4. Anordning enligt något av kraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a d av att tänderna (l8a, lßb) är trapetsoidformade och avsmalnar mot sina ändar. A

5. Anordning enligt något av kraven l-4. k ä n n e - t e c k n a d av att tänderna (l8a, l8b) är anordnade symmet- riskt utmed periferin av borröret (la) och dess profilerade 10 15 20 25 30 35 U “461 050 förbindningsdel (12). medan tänderna (l8a, l8b) och borröret (la. lb) sträcker sig koaxiellt och tänderna (l8a. l8b) är te- leskopiskt förskjutbara i varandra.

6. Anordning enligt något av kraven 1-S. k ä n n e - t e c k n a d av att mellan borrörens (la. lb) inre rum och rummet utanför desamma är anordnade trycksäkra tätningselement (9a. 9b. 9c och 9d).

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, t e c k n a d k ä n n e - av att den polygonala muttern (14) är anordnad mellan bärelement (15, 16) förbundna med borrörets (la) ände.

8. Anordning enligt något av kraven l-7. k ä n n e - t e c k n a d av att den ledbara anordningen omgives av ett gänget hus (13) som är förbundet med mutterns (14) gänga (l4a).

9. Anordning enligt något av kraven 1-8, k ä n n e - t e c k n a d av att muttervridningsanordningen (6) är fäst vid stålrörsstyrningen (3) som uppbär kedjedrivningen (2a. 2b).

10. Anordning enligt något av kraven 1-9. t e c K n a d k ä n n e - av att muttervridningsanordningen (6) är för- sedd med orienterande vingar eller blad (2Ba, 2Bb) som bestäm- mer borrörens (la. lb) läge ävensom med gafflar (26a. 26b) som är roterbart fast förbundna med en gaffelbärande platta (27) kring axeln (27a). varvid gafflarna är påverkade i riktning mot varandra medelst fjädrar (3Sa. 35b). medan den gaffelbä- rande plattan (27) är fäst vid en vertikal släde (29) som kan förflyttas av en hydraulisk manövercylinder (32). varvid denna släde (29) är förbunden med en horisontell släde (30) som är påverkad av en annan hydraulisk manövercylinder (33).

11. ll. Anordning enligt något av kraven 1-10. k ä n n e - t e c k n a d av att förvaringsenheten för borrstângen har en lådliknande anordning (4) anordnad kring kedjedrivningen (2a. 2b) som är avsedd för rotation av borrstången, och att en rör- uppbärande ram (5) som uppbär styrröret (23) för borrstången 461 050 12 är fäst vid vagnen (21) som förflyttas utmed en räls (22a. 22b) utmed nämnda lådformade anordning (4).

12. Anordning enligt något av kraven 1-11, k ä n n e - t e c k n a d av att den lådformade anordníngen (4) utgöres av ett tråq som formats till av en stålplåt och som är anord- nad utmed en cirkel med en maximal diameter av 50 m.