NO20101727L

NO20101727L - Fres med reversert stromning

Info

Publication number: NO20101727L
Application number: NO20101727A
Authority: NO
Inventors: Steven G Blair
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2010-12-30
Also published as: US20090279966A1; CA2728133A1; GB201020809D0; GB2474148A; WO2009140006A1; AU2009246757A1

Abstract

Bore- eller freseverktøy (10) som inkluderer en hoveddel (12); en skjærespiss (14) ved hoveddelen (12); en fluid tilførselskanal (16) som strekker seg gjennom hoveddelen (12); ett eller flere spissutløp fluidmessig forbundet til kanalen (16); og ett eller flere ve ntu ri utløp (20) fluidmessig forbundet til kanalen (16), idet spissutløp (18) og venturiutløp (20) har et fluidstrømningsforhold i forhold til hverandre slik at fluidtrykk ved spissen (14) ikke overstiger hydrostatisk trykk i et borehull hvori verktøyet (10) anvendes, samt en fremgangsmåte.

Description

Bakgrunn

[0001]For å fjerne borekaks ("kuttings") og materialrester ("debris") foran et bore-eller freseverktøy nede i et borehull pumpes fluid gjennom bore- ellerfreseverk-tøyet til å bli spylt ut nær en skjærespiss av verktøyet. Fluidet bærer slik borekaks og materialrester bort fra skjærespissen og vanlig opp gjennom et ringrom definert omkring bore- eller freseverktøyet til en mer fjern lokalitet som for eksempel over-flaten av brønnen. Fluidet holder skjærespissen ren slik at borings- eller fresefrem-driften kan fortsette hovedsakelig uten hindring som skyldes at materialrester til-stopper skjærespissen. Mens denne metode har vært brukt i årtider og faktisk holder skjærspissen akseptabelt ren, kan pumpevirkningen svekke skjæreytelsen på grunn av "pump-off", et velkjent industrielt uttrykk vedrørende at selve det pumpede fluid skaper er barriere mot effektiv boring eller fresing på grunn av at bore- eller freseverktøyet utsettes for en "flottørvirkning". Metoder og apparatur for å forbedre bore- og freseytelsen blir alltid godt mottatt innenfor dette tekniske området.

Oppsummering

[0002]Et bore- eller freseverktøyet inkluderer en hoveddel; en fluid tilførselskanal som strekker seg gjennom hoveddelen; et eller flere spissutløp fluidmessig forbundet til kanalen, og ett eller flere venturiutløp fluidmessig forbundet til kanalen, idet spissutløpene og venturiutløpene har et fluidstrømningsforhold i forhold til hverandre slik at flu id trykket ved skjærespissen ikke overstiger det hydrostatiske trykk i det borehull hvori verktøyet anvendes.

[0003]En metode for boring eller fresing inkluderer å rette en strøm av fluid til ett eller flere spissutløp i ett bore- eller freseverktøy; å rette en strøm av fluid til ett eller flere venturiutløp i bore- eller freseverktøyet; og å proporsjonere strømningen av fluid for å opprettholde et trykk ved en skjærespiss av bore- eller freseverktøyet ved eller under hydrostatisk trykk.

Kort beskrivelse av tegningen

[0004]Det vises nå til tegningen hvori elementene er vist med henvisningstall:

[0005]Figuren er en skjematisk tverrsnittstegning av et bore- eller freseverktøy som beskrevet heri anbrakt i et borehull.

Detaljert beskrivelse

[0006]Med henvisning til nevnte figur 1 er et bore- eller freseverktøy 10 vist med en hoveddel 12, en skjærespiss 14, en fluid tilførselskanal 16 og ett eller flere fluid tilførsel-spissutløp 18 og ett eller flere venturiutløp 20. Fluid tilførselsutløp 18 er posisjonert lignende de tilsvarende fra teknikkens stand for å rette fluid til skjærespissen 14 for avkjøling og fjernelse av borekaks ("debris") men fungerer ganske forskjellig. Som det læres heri skal utløp 18 ha en begrenset strømning i forhold til den totale strømning av fluid gjennom kanalen 16. En relativ stor andel av strøm-ningen rettes gjennom venturiutløp 20. Dette avstedkommer tre ting: den første er at trykkoppbygging ved skjærespissen 14 reduseres eller elimineres og i alle fall ikke overstiger hydrostatisk trykk etter som utilstrekkelig fluid pumpes til fronten av skjærespissen 14 til å bevirke en trykkoppbygning og derfor pump-off"; den andre er at fluid fremdeles tilføres til skjærespissen 14 for å fjerne borekaks derfra (med assistanse fra en dannet venturieffekt drøftet i det følgende); og den tredje ting er at aksialkraft fra utløp 20 øker vekten på borekronen ("weight on bit WOB") for større skjære- eller abrasjonshastighet.

[0007]For å oppnå de ønskede resultater som er angitt i det foregående, og på grunn av at i den viste utførelsesform kanalen 16 leverer fluid til både utløp 18 og 20, må det totale utløpsareal som frembys av utløp 18 og det totale utløpsareal frembudt av utløp 20 justeres, for å sikre at en tilstrekkelig mengde fluid spyles ut av utløp 18 for å lette rensing av borekaks men en utilstrekkelig mengde til å resul-tere i "pump-off". I en utførelsesform representerer utløp 18 fra omtrent 1/4 til omtrent 1/3 av det totale utløpsareal og utløp 20 representerer det øvrige fra omtrent 2/3 til omtrent 3/4 av det totale utløpsareal, og fluidforholdet proporsjoneres automatisk basert på størrelsesforholdet mellom utløp 18 og utløp 20.

[0008]Mens fluid fremdeles tilføres skjærespissen 14 i den konfigurasjon som her læres, betyr mangelen av et statisk trykk ved denne lokalitet at fluidet ikke vil automatisk strømme til et ringrom 22 mellom verktøyet 10 og en borehull vegg 24 for å rense borekaks bort fra skjæreområdet 26. For å fjerne dette borekaks utnyttes en venturivirkning for å trekke fluid fra skjærespissen 14 og medrive borekaks der-med. Venturieffekten frembringes av at fluidet går ut av utløp 20 i en retning i vinkel fra spissen 14. Vinkelen må være fra mer enn 90 grader i forhold til lengde- aksen av verktøyet 10 til omtrent 180 grader fra aksen av verktøyet 10 som hvor en del av fluidstrømningen i kanalen 16 snus til å strømme vesentlig opphulls. Venturieffekten frembringer et lavere trykk i fluidet lokalisert i området 28 vist med parentes som skyldes at det utspylte fluid passerer ut av utløp 20 og bevirker at fluidet beveges bort fra spissen 14. Dette lavere trykkområde vil bidra til å trekke fluid som passerer ut av utløp 18 tvers over skjærespissen 14 og inn i ringrommet 22. Dette borekaks vil ved hjelp av venturieffekten bli ført opp til utløp 20 hvor borekaks vil bli oppfanget i fluidet utspylt fra utløp 20 og ført videre opphulls. Jo større vinkelen for fluidomstyringen angitt i det foregående er, desto større vil venturieffekten være. Med en større venturieffekt følger en mer effektiv rensing av skjæreområdet 26 mens et statisk trykk i spissområdet unngås, det vil si at trykket er lavere enn det hydrostatiske trykk. Ved eller en trykkverdi i spissområdet som ikke overstiger hydrostatisk trykk og i en utførelsesform hvor trykkverdien opprettholdes lavere enn hydrostatisk trykk, vil borekronen ikke utsettes for "pumpoff".

[0009]I tillegg til å skape venturieffekten vil fluidet som spyles ut av utløpene 20 skape en aksialkraft og videre virke til å øke vekt på borekronen WOB som en fordel ved operasjonen.

[0010]Mens foretrukne utførelsesformer er vist og beskrevet heri kan modifika-sjoner og erstatninger foretas til disse uten å gå utenfor ideen og rammen for opp-finnelsen. Det skal følgelig forstås at den foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet som illustrasjoner og ikke som begrensning.

Claims

1. Bore- eller freseverktøy (10) omfattende: en hoveddel (12); en skjærespiss (14) ved hoveddelen (12); en fluid tilførselskanal (16) som strekker seg gjennom hoveddelen (12); ett eller flere spissutløp (18) fluidmessig forbundet til kanalen (16); og ett eller flere venturiutløp (20) fluidmessig forbundet til kanalen (12); idet spissutløp (18) og venturiutløp (20) har et fluid strømningsforhold i forhold til hverandre slik at fluidtrykk ved spissen (14) ikke overstiger hydrostatisk trykk i et borehull hvori verktøyet anvendes.

2. Bore- eller freseverktøy (10) som angitt i krav 1, karakterisert ved at fluidstrømningsforholdet er fra omtrent 1/4 til omtrent 1/3 til nevnte ett eller flere spissutløp (18) og fra 2/3 til omtrent 3/4 til nevnte ett eller flere venturiutløp (20).

3. Bore- eller freseverktøy (10) ifølge krav 1, karakterisert ved at vinkelen for nevnte ett eller flere venturiutløp (20) er på mer enn omtrent 90 grader i forhold til verktøyets lengdeakse.

4. Bore- eller freseverktøy (10) ifølge krav 1, karakterisert ved at borekaks ("debris") renses fra spissen (14) av verktøyet ved hjelp av fluid som beveges på grunn av det utsettes for et lavt trykk i ringrommet (22) omkring verktøyet under bruk.

5. Bore- eller freseverktøy (10) ifølge krav, karakterisert ved at venturiutløpene (20) er rettet i vinkel i forhold til en lengdeakse av verktøyet.

6. Bore- eller freseverktøy (10) ifølge krav 5, karakterisert ved at vinkelen er større enn omtrent 90 grader regnet fra spissen (14) av hoveddelen (12) av verktøyet (10).

7. Bore- eller freseverktøy (10) ifølge krav 5, karakterisert ved at vinkelen er opp til omtrent 180 grader regnet fra spissen (14) av hoveddelen (12) av verktøyet (10).

8. Bore- eller freseverktøy (10) ifølge krav 1, karakterisert ved at ett eller flere venturiutløp (20) er anordnet i vinkel slik at et lavere trykkområde skapes ved et ringrom omkring verktøyet (10) i bruk mellom nevnte ett eller flere venturiutløp (20) og spissen (14) av hoveddelen (12) av verktøyet (10).

9. Bore- eller freseverktøy (10) ifølge krav 1, karakterisert ved at fluidtrykket ved spissen (14) opprettholdes lavere enn det hydrostatiske trykk.

10. Fremgangsmåte for boring ell3r fresing omfattende: retting av en strømning av fluid til ett eller flere spissutløp (18) fra et bore-eller freseverktøy (10); retting av en strømning av fluid til ett eller flere venturiutløp (20) fra bore-eller freseverktøyet (10); og strømningen av fluid proporsjoneres for å opprettholde et trykk ved en skjærespiss (14) av bore- eller freseverktøyet (10) ved eller under hydrostatisk trykk.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at proporsjoneringen av fluid foregår automatisk basert på relativ størrelse av nevnte ett eller flere spissutløp (18) versus nevnte ett eller flere venturiutløp (20).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den ytterligere inkluderer å øke vekt på borekronen WOB ved å spyle fluid fra nevnte ett eller flere venturiutløp (20) i en retning bort fra spissen (14) av hoveddelen (12) av verktøyet (10).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den ytterligere inkluderer å skape et lavere trykkfluidareal ved et ringromsareal av verktøyet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at den ytterligere inkluderer at borekaks ("debris") fra en bore- eller freseoperasjon renses bort fra skjærespissen (14) av verktøyet (10) ved at fluid som kommer ut av nevnte ett eller flere spissutløp ved hjelp av venturieffekten trekkes mot et ringrom (22) i verktøyet (10) når dette er i bruk.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den ytterligere omfatter opprettholdelse av trykket ved skjærespissen (14) av bore- eller freseverktøyet (10) lavere enn det hydrostatiske trykk.