SE517190C2 - Spärranordning för en linkärnborr, linkärnborranordning samt förfarande vid linkärnborrning - Google Patents

Description

vann; 15 20 25 30 517 190 2 rande konstruktion kommer då den vattentryckshöjning som sker att frigöra spol- ventilen innan innerröret nått sitt rätta läge och, i sämsta fall, påbörjas borrningen och detta innebär framförallt en nackdel från ekonomisk synpunkt eftersom man då borrar "i tomme". Samma sak kan givetvis inträffa även när ett rör fastnar som man låter sjunka ned med hjälp av gravitationskraften och borrningen startas eftersom man tror att innerröret är i rätt läge för borrning. Det finns även en risk att kärnan på botten kan bli förstörd.

När innerröret är fullt och skall dras upp måste de spärrorgan i form av s.k. lås- eller spärrklor som håller fast innerröret i ytterröret gå ur sitt ingrepp med ytter- röret. Detta sker vanligen genom att fångklon går i ingrepp med de griporgan som är förbundna med spärrorganet, vars spärrklor så dras in mot verkan av den tjä- derkraft som pressar ut dem för låsning mot ytterröret. Det krävs således en viss reaktionskraft i systemet för att fiäderkraften skall övervinnas, vilket även ökar friktionen i den punkt där spärrklorna hakar i ytterröret. Den idag vanligaste kända anordningen för att åstadkomma detta innefattar en hylsa som bidrar till att under- ifrån trycka ihop spärrklorna så att de ska släppa från ytterrörets urtag, ansatser eller liknande. Även andra anordningar för att åstadkomma detta finns beskrivna exempelvis i US patentskrift 4,834,198 och svenskt patent, 320 941. Det sistnämn- da uppvisar särskilt nackdelen att griporgan och spärrorgan endast går i ingrepp i en enda punkt, vilket naturligtvis lätt leder till snedbelastningar med åtföljande pro- blem. På grund av de kända anordningarnas konstruktion, fiädrarnas och de olika grip- och spärrorganens placering så uppstår dock ibland problemet att spärrorga- net inte släpper från sitt ingrepp med ytterröret utan sitter fast och förhindrar ut- dragning av innerröret med kärnprovet. Detta kan leda till betydande stillestånds- kostnader och även andra kostnader. l själva verket måste då hela borrsträngen tas upp och vajern måste kapas i varenda rörskarv hos borrsträngen. Detta är mycket tidsödande och kostsamt.

Föreliggande uppfinning har som främsta syfte att åtgärda ovan beskrivna problem genom en och samma anordning.

Syftet med uppfinningen uppnås medelst en spärranordning såsom är definierad i den kännetecknande delen av patentkravet 1, en linkärnborr såsom beskrivs i den kännetecknande delen av patentkravet 9 samt med ett förfarande som beskrivs i den kännetecknande delen av patentkravet 10. l l lill" li lfilflll” fl ' 'll l canon 15 20 25 30 517 190 3 l enlighet med föreliggande uppfinning innefattar således en spärranord- ning för ett innerrör spärrorgan för att, när innerröret införts i ytterröret och intagit rätt position inuti ytterröret för borrning, genom en och samma rörelse samtidigt åstadkomma låsning av innerröret i förhållande till ytterröret och frigöra en ventil för spolmedium, med vilken innerröret är försett. Med uppfinningen erhålls således fördelarna att spolventilen inte frigörs förrän innerröret har intagit rätt position inuti ytterröret för borrning samt att när ventilen frigörs så sker detta mekaniskt med hjälp av spärranordningen enligt uppfinningen. Den frigörs således inte på grund av någon tryckökning, och de risker som är förbundna med tidigare kända tryckut- lösta anordningar, t.ex. att ventilen utlöses när röret fastnar, elimineras härmed. Ett motsvarande förfarande definieras i kravet 10.

Vidare innefattar spärranordningen enligt föreliggande uppfinning företrä- desvis griporgan för att, när innerröret skall utdragas ur ytterröret med hjälp av en fångstanordning innefattande griporgan och nämnda griporgan hos fångstanord- ningen kommer i kontakt med spärranordningens griporgan, genom en och samma rörelse gå i ingrepp med fångstanordningens griporgan och samtidigt frigöra inner- röret från dess fastlåsning i förhållande till ytterröret. Uppfinningen visar således den ytterligare fördelen att spärranordningen och fångstanordningen går ur ingrepp med varandra samtidigt som innerröret frigörs från fastlåsningen i förhållande till ytterröret.

Föreliggande uppfinning uppvisar således den betydande fördelen att kun- na uppfylla båda de funktioner som anges i kraven 1 och 2. Detta innebär en både säkrare, enklare och mer ekonomisk lösning än vad som erbjuds med känd teknik.

Enligt en särskilt föredragen utföringsform innefattar spärranordningen åt- minstone två delar, vilka var och en är lagrad svängbart i innerröret i radiell riktning runt en axel belägen mellan bakre utskott och främre utskott på respektive delar.

Det är dessa utskott som fungerar som organ för att dels låsa fast innerröret i för- hållande till ytterröret, dels gå i ingrepp med griporgan på fångstanordningen och dels frigöra ventilen. Dessa utskott och övriga detaljer av uppfinningen kommer att beskrivas i den efterföljande detaljerade beskrivningen med hänvisning till ritnings- figurerna.

Enligt en föredragen utföringsform uppvisar även spärranordningen organ för att förbinda innerröret med ett griporgan hos en anordning för införande av ett innerrör i ett ytterrör i ett torrt borrhål. l lliiTÉ ll' 'llïlflff ^' 'T f'-'l »nano 5 10 15 20 25 30 517 190 4 Uppfinningen avser även en linkärnborranordning innefattande en dylik spärranordning, såsom definieras i kravet 9.

Ytterligare kännetecken och fördelar framgår av underordnade patentkrav.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, illustrerande ett icke-begränsande utföringsexempel av uppfinningen, på vilka: Figur 1 Figur 2 Figur 3 Figur 4 visar en borrsträng i längsgående genomskärning, försedd med en spärranordning enligt föreliggande uppfinning, vid införandet av ett innerrör, visar en borrsträng i längsgående genomskärning, försedd med en spärranordning enligt föreliggande uppfinning, där innerröret har in- tagit rätt position för borrning och spolventilen har frigjorts, visar en borrsträng i längsgående genomskärning, försedd med en spärranordning enligt föreliggande uppfinning, och illustrerar hur en fångstanordning införs i spårranordningen, och visar en borrsträng i längsgående genomskärning, försedd med en spärranordning enligt föreliggande uppfinning, där innerröret införs i ett torrt borrhål.

Borrsträngen ifigur 1 innefattar således ett ytterrör 1 förbundet med en borrkrona och ett innerrör 2, medelst vilken kärnprov uppsamlas. Borrningen sker i riktning åt höger i figuren, vilken betecknas som framåtriktningen. l innerrörets bak- re del är en spärranordning 4 anordnad. l innerrörets bakre del är även en ventil 5 anordnad för spolmediet. Denna ventil kan med fördel vara av den typ som utgör föremålet för sökandens egen svenska patentansökan inlämnad samma dag som denna patentansökan. Vanligtvis utgörs spolmediet av vatten. Vid borrning i rikt- ning nedåt införs vanligen innerröret i borrsträngen genom att det helt enkelt släpps ned i borrsträngen och får sjunka ned med hjälp av gravitationskraften, ända tills det kommer ner till rätt position inuti ytterröret för borrning. När denna metod inte kan utnyttjas, exempelvis vid borrning i huvudsakligen horisontell led eller i olika uppåtvinklar, så pumpas innerröret fram inuti borrsträngen med hjälp av spolmedi- et, företrädesvis vatten. Figur 1 illustrerar det läge när innerröret just har kommit fram till rätt position för borrning, men ännu inte fastlåsts i förhållande till ytterröret.

Spärranordningen, enligt det illustrerade utföringsexemplet, innefattar två delar eller halvor, och var och en av dessa delar innefattar två främre, i radiell rikt- lll liiifl' l 'Ilf uoøoo 15 20 25 30 517 190 5 ning utåt riktade, utskjutande delar i form av utskott 7, företrädesvis med haklik- nande form, vilka är utformade att gå i ingrepp med urtag 8 anordnade på ytterrö- rets insida. Dessa främre utskott 7 kan jämföras med de spärrklor som finns på tidigare kända anordningar. Spärranordningen uppvisar även främre, i radiell rikt- ning inåt riktade, utskott 9, utformade att gå i ingrepp med ett griporgan 10 förbun- det med ventilens 5 rörliga del. Utskotten 9 kan även användas för att gå i ingrepp med ett griporgan hos en anordning för införande av ett innerrör i ett torrt borrhål, såsom beskrivs nedan i anslutning till figur 4. Slutligen är spärranordningen även försedd med bakre, i radiell riktning inåt riktade, utskott 11, företrädesvis med hakl- iknande form. Dessa utskott 11 är utformade att gå i ingrepp med griporgan hos en fångstanordning, såsom kommer att beskrivas mer i detalj nedan med hänvisning till figur 3.

Spärranordningens två delar är fjäderbelastade och svängbart lagrade i innerröret runt axlar 12 belägna mellan de bakre utskotten och de främre utskotten.

Spärranordningen kan således svänga i väsentligen radiell riktning mot inverkan av två fjädrar 13, företrädesvis trådfjädrar. Varje del kan därför liknas vid en tvåarmad hävstång.

Når innerröret med spärranordningen införs i ytterröret intar de främre ut- åtriktade utskotten 7 ett intryckt eller hoptryckt läge varvid de glider mot ytterörets insida. När innerröret når fram till rätt position inuti innerröret för borrning, såsom il- lustreras i figur 1, kommer utskotten 7 att befinna sig mitt för de urtag 8 som är an- ordnade i ytterröret och kan, tack vare fjädrarna 13, fjädra ut och komma till anligg- ning mot ytterröret. På detta sätt kommer innerröret att fasthållas i förhållande till ytterröret. Detta utfjädrade tillstånd illustreras i figur 2. Urtagen 8 i ytterröret är ut- formade med en ansats eller ett stopp 14, mot vilken den hakformade delen av ut- skottet kan anligga och härigenom förhindra att innerröret kan dras ut ur ytterröret.

När utskotten 7 och hela det parti av spärranordningen som befinner sig framför axlarna 12 tillåts fjädra ut så kommer även utskotten 9 att förflytta sig i ra- diell riktning utåt, varigenom griporganet 10 förbundet med ventilens rörliga del fri- görs och således frigörs även ventilen 5. Ventilens rörliga del kommer således att förflytta sig och därigenom kommer ventilen att öppnas så att spolmedium fritt kan strömma genom innerröret. Detta framgår tydligt i figur 2. l figur 3 illustreras hur spärranordningen 4 fungerar när utdragning av in- nerröret skall ske. En fångstanordning 20, vilken i sin främre del är försedd med ett i llii lli llfšillï" :oron 20 25 30 517 190 6 griporgan 21, s.k. spear head, införs i borrsträngen. Fångstanordningens griporgan 21 är så utformat att det, när det når fram till den bakre änden på spärranordningen 4, tränger in mellan de bakre utskotten 11 och tvingar isär dessa, dvs tvingar dem i radiell riktning utåt mot fiädrarnas 13 verkan, varigenom de främre utåtriktade ut- skotten 7 förs inåt i radiell riktning och går ut ur sitt ingrepp med urtagen 8 i ytterö- ret. lnnerröret är därvid fritt rörligt i axiell riktning. Griporganet 21 förs in mellan ut- skotten 11, med hakform, så långt att det går i ingrepp med dessa genom att anlig- ga mot hakarna och spärras av dessa. lnnerröret är således fritt att föras ut ur yt- terröret genom att fångstanordningen dras ut. Ventilen 5 förblir hela tiden öppen under utdragandet vilket är en fördel ur trycksynpunkt. l figur 4 illustreras slutligen hur spärranordningen 4 även kan användas vid införande av ett innerrör i ett torrt borrhål. De främre inåt riktade utskotten 9, vilka i figur 1 och 2 användes för att hålla griporganet 10 förbundet med ventilen, an- vänds här i stället för att gripa runt ett griporgan 25 förbundet med en anordning 26 för införande av ett innerrör. I figur 4 illustreras hur lnnerröret införs, innan det har kommit fram till det rätta läget för borrning, dvs innan utskotten 7 befinner sig mitt för urtagen 8 i ytterröret. Spärranordningens främre parti med utskotten 7 och 9 befinner sig således i sitt indragna läge. När lnnerröret når fram så långt att utskot- ten 7 befinner sig mitt för urtagen 8 så kommer spärranordningens främre parti att fiädra ut på samma sätt som illustreras i figur 2, varigenom utskotten 7 och 9 rör sig i radiell riktning utåt. Griporganet 25 hos införningsanordningen kommer såle- des att frigöras och införningsanordningen kan dras tillbaka ut ur röret under det att lnnerröret hålls på plats i ytterröret, såsom beskrivits tidigare.

Föreliggande uppfinning är naturligtvis ej begränsad till den utföringsform som illustreras utan kan varieras på allehanda tänkbara sätt inom ramen för de bi- fogade patentkraven. T.ex. kan antalet delar varieras och även antalet utskott. I det illustrerade exemplet är vidare de två delarna försedda med var sin fiäder och är därmed helt oberoende av varandra men detta är inte nödvändigt för uppfinnings- tanken. l i :lr ir rarrrr

Claims (10)

20 30 anna u n 517 190 7 PATENTKRAV

1. Spärranordning för en Iinkämborr innefattande ett innerrör (2) försett med en ventil (5) för spolmedium och medelst vilket kärnprov uppsamlas, samt ett ytter- rör (1) förbundet med en borrkrona, vilken spärranordning är anbringad i innerrö- rets bakre ände, kännetecknad av att spärranordningen (4) innefattar spärrorgan (7,9) utformade för att, när innerröret införts i ytterröret och intagit rätt position inuti ytterröret för borrning, genom en och samma rörelse samtidigt åstadkomma me- kanisk låsning av innerröret (2) i förhållande till ytterröret (1) och mekanisk frigö- ring avf-nämnda ventil (5).

2. Spärranordning enligt krav 1, kännetecknat av *åefltt spärranordningen även innefattar griporgan (11) för att, när innerröret (2) skall utdragas ur ytterröret (1) med hjälp av en fångstanordning (20) innefattande griporgan (21) och nämnda griporgan hos fàngstanordningen kommer i kontakt med spärranordningens griporgan (11), genom en och samma rörelse gå i ingrepp med fàngstanordning- ens griporgan (21 ) och samtidigt frigöra innerröret (2) från dess fastlåsning iför- hållande till ytterröret (1 ).

3. Spärranordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att nämnda spärror- gan innefattar åtminstone två främre, i radiell riktning utåt riktade, utskott (7) och åtminstone två främre, i radiell riktning inåt riktade, utskott (9), vilka främre utåt- riktade utskott är ägnade att åstadkomma mekanisk låsning av innerröret (2) i förhållande till ytterröret (1) och vilka främre inåtriktade utskott är ägnade att me- kaniskt frigöra ventilen (5).

4. Spärranordning enligt krav 3, kännetecknad av att den-innefattar åtminsto- ne två delar, att var och en av dessa delar innefattar åtminstone ett vardera av nämnda utskott (7,9), och att var och en av nämnda delar är lagrad svängbart i innerröret (2) i radiell riktning runt en axel (12) belägen mellan spärranordningens griporgan (11) och dess främre utskott (7,9), så att de främre utskotten kan svänga utåt i radiell riktning samtidigt som spärrorganens griporgan (11) kan svänga inåt och vice versa, varvid de främre utåtriktade utskotten (7) åstadkommer låsning av innerröret (2) i förhållande till ytterröret (1) genom att svänga utåt genom öppning- l' “šlill Ii iliïïllfi 20 25 30 517 190 8 ar anordnade i innerröret och gå i ingrepp med urtag (8) anordnade påeytterrörets insida, samtidigt som de främre inåtriktade utskotten (9) även svänger utåt och mekaniskt frigör nämnda ventil (5).

5. Spärranordning enligt krav 3 eller 4, kännetecknad av att, för utdragning av innerröret, fàngstanordningens (20) griporgan (21) tvingar spärranordningens grip- organ (11) att svänga utåt så att de går i ingrepp med fàngstanordningens gripor- gan och de främre utskotten (7,9) därigenom svänger inåt så att de främre utåt- riktade utskotten (7) går ur sitt ingrepp med nämnda urtag (8) i ytterröret och såle- des frigör. innerröret från dess fastlåsning i förhållande till ytterröret.

6. Spärranordning enligt krav 5, kännetecknad avöfit spärranordningens grip- organ innefattar åtminstone två bakre, i radiell riktning inåt riktade, utskott (11).

7. Spärranordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den även innefattar förbindningsorgan för att förbinda innerröret (2) med ett griporgan (25) hos en införselanordning för införande av ett innerrör (2) i ett ytterrör (1) i ett torrt borrhål.

8. Spärranordning enligt krav 7, kännetecknad av att nämnda förbindningsor- gan innefattar nämnda främre inåtriktade utskott (9), vilka befinner sig i sitt inåt- svängda läge under införandet av innerröret (2) i ytterröret (1) och då äri ingrepp med nämnda införselanordnings griporgan (25), och vilka intar sitt utåtsvängda lägefiär innerröret intagit rätt position inuti ytterröret för borrning, varigenom spärr- anordningen går ur sitt ingrepp med införselanordningens griporgan (25) som därmed kan avlägsnas tillsammans med tillhörande införselanordning.

9. Linkärnborranordning innefattande ett innerrör (2) medelst vilket kärnprov uppsamlas och ett ytterrör (1) förbundet med en borrkrona, kännetecknad av att den är försedd med en spärranordning (4) i enlighet med något av kraven 1-8.

10. Förfarande vid linkärnborrning med en linkärnborr innefattande ett innerrör (2) försett med en ventil (5) för ett spolmedium och medelst vilket kärnprov upp- samlas, samt ett ytterrör (1) förbundet med en borrkrona, vilket innerrör även är i lšliiï' lll ilïïliïïli ' "f I 5 s 1 7 19 o - llíï ß; försett med en spärranordning (4) för att sätta innerröret på plats i ytterröret i rätt position för borrning och låsa fast innerröret i förhållande till ytterröret i nämnda rätta position, kännetecknat av att - innerröret införs i ytterröret, varvid spärranordningen mekaniskt spärrar nämn- da, ända tills innerröret intagit rätt position i ytterröret, och - när innerröret intagit rätt position i ytterröret, spärranordningen genom en och samma rörelse samtidigt åstadkommer mekanisk låsning av innerröret mot yt- terröret och mekanisk frigöring av ventilen. l l ïllfi lšl ïfllfl'