NO20110726A1

NO20110726A1 - Well drilling cleaning units

Info

Publication number: NO20110726A1
Application number: NO20110726A
Authority: NO
Inventors: Gregory L Hern; Paul L Connell; Lisa Posevina
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2011-06-27
Also published as: CA2741184A1; AU2009307712A1; GB201106680D0; WO2010048167A3; WO2010048167A2; GB2476758A

Abstract

Det beskrives ikke-roterende rørformede renseanordninger for brønnboring som inkluderer en sentral verktøystamme med radialt omgivende stabilisatorer og en renseorgan-delsammenstilling. Det er tilveiebrakt et rotasjonslager som er delvis radialt forsenket, hvilket bedrer den samlede styrke av renseanordningen.Non-rotating tubular well drilling devices are disclosed which include a central tool stem with radially surrounding stabilizers and a cleaning element assembly. A rotary bearing is provided which is partially radially recessed, which improves the overall strength of the cleaning device.

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen Background for the invention

1. Oppfinnelsens område 1. The scope of the invention

Oppfinnelsen vedrører generelt systemer og fremgangsmåter for rensing av det indre av rørorganer. I særlige aspekter vedrører oppfinnelsen fremgangsmåter og anordninger for skraping av foringsrør i brønnboringer. The invention generally relates to systems and methods for cleaning the interior of pipe organs. In particular aspects, the invention relates to methods and devices for scraping casing in well bores.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk 2. Description of Related Art

Renseanordninger for brønnboringer inkluderer foringsrørskraper og børsteanordninger. Disse mekanismer brukes til å fjerne slam, sementkappe, perforeringsgrater, rust, avleiringer, parafin og annet produksjonsavfall fra den innvendige overflate av brønnboringsforingsrør. Foringsrørskrapen eller -børsten blir typisk festet til en borestreng for operasjon. Borestrengen og renseanordningen blir deretter anordnet inne i foringsrørorganene som skal skrapes, og de roteres. Wellbore cleaning devices include casing scrapers and brush devices. These mechanisms are used to remove mud, cement casing, perforation burrs, rust, deposits, paraffin and other production waste from the inner surface of wellbore casing. The casing scraper or brush is typically attached to a drill string for operation. The drill string and the cleaning device are then arranged inside the casing members to be scraped and they are rotated.

Typiske foringsrørskraper inkluderer et sentralt skrapelegeme og et eller flere skrapeblader som strekker seg radialt utover derifra. Konvensjonelle foringsrørskraper faller generelt i en av to kategorier: Roterende og ikke-roterende. Med en roterende skrape, er skrapelegemet og skrapebladene fast innfestet til hverandre, slik at begge roterer sammen med borestrengen. I applikasjoner hvor borestrengen roteres over lange tidsperioder kan roterende skraper forårsake alvorlig slitasje og skade på den innvendige overflate av foringsrøret. Med en ikke-roterende skrape, roterer kun skrapelegemet sammen med borestrengen. Skrapebladene er ikke festet til det sentrale skrapelegemet, men presses radialt utover fra det av trykkfjærer, for å tilveiebringe en kraft for fjerning av produksjonsavfall. Et eksempel på denne type av arrangement finnes i US patent nr. 7 311 141 bevilget til Tulloch et al. Typical casing scrapers include a central scraper body and one or more scraper blades extending radially outward therefrom. Conventional casing scrapers generally fall into one of two categories: Rotary and non-rotary. With a rotary scraper, the scraper body and the scraper blades are firmly attached to each other so that both rotate together with the drill string. In applications where the drill string is rotated over long periods of time, rotating scrapers can cause severe wear and damage to the inner surface of the casing. With a non-rotating scraper, only the scraper body rotates along with the drill string. The scraper blades are not attached to the central scraper body, but are pushed radially outward from it by compression springs, to provide a force for removal of production waste. An example of this type of arrangement can be found in US patent no. 7,311,141 granted to Tulloch et al.

Sammenfatning av oppfinnelsen Summary of the Invention

Oppfinnelsen tilveiebringer fremgangsmåter og anordninger for rensing av det indre av rørorganer, så som foringsrørorganer. Eksemplifiserende ikke-roterende renseanordninger for rør er beskrevet, hvilke inkluderer en sentral verktøystamme med radialt omgivende stabilisatorer og en renseorgan-delsammenstilling. Renseorgan-delsammenstillingen inkluderer et eller flere skraperblader som er fastholdt rundt verktøystammen. I en utførelse beskrives en skrapeinnretning hvor hvert skrapeblad i en skrapeblad-delsammenstilling inkluderer et bladhus som har bladvinduer. Skrapeblader holdes på plass inne i bladhuset, slik at skrapebladene forbelastes radialt utover gjennom vinduene. I en annen utførelse beskrives en brønnborings-renseanordning av børstetypen, hvor renseorgan-delsammenstillingen inkluderer en børsteinnfesting som har en sentral krage med rensebust. The invention provides methods and devices for cleaning the interior of pipe members, such as casing pipe members. Exemplary non-rotating pipe cleaning devices are described which include a central tool stem with radially surrounding stabilizers and a cleaning member sub-assembly. The cleaning member subassembly includes one or more scraper blades secured around the tool stem. In one embodiment, a scraper device is described where each scraper blade in a scraper blade sub-assembly includes a blade housing having blade windows. Scraper blades are held in place inside the blade housing, so that the scraper blades are preloaded radially outwards through the windows. In another embodiment, a wellbore cleaning device of the brush type is described, where the cleaning member sub-assembly includes a brush attachment which has a central collar with cleaning bristles.

Et rotasjonsgrensesnitt er anordnet mellom renseorgan-delsammenstillingen og stabilisatorene og sørger for at stabilisatorene og renseorganene kan rotere i forhold til stammen. I foretrukne utførelser inkluderer grensesnittet sett av rotasjonslagre eller bøssinger, og fortrinnsvis rullelagre som gjør det mulig for renseorgan-delsammenstillingen med letthet å rotere i forhold til verktøystammen. Eksemplifiserende rotasjonsgrensesnitt har som særtrekk ringformede fordypninger og komponenter med delt ring og delt hylse som passer inn i fordypningene, for å tillate partier av rotasjonsgrensesnittet å være forsenket radialt innover. A rotational interface is arranged between the cleaning member sub-assembly and the stabilizers and ensures that the stabilizers and cleaning members can rotate relative to the stem. In preferred embodiments, the interface includes sets of rotary bearings or bushings, and preferably roller bearings which enable the cleaning member subassembly to rotate with ease relative to the tool stem. Exemplary rotary interfaces feature annular recesses and split ring and split sleeve components that fit into the recesses to allow portions of the rotary interface to be countersunk radially inward.

Konstruksjonen av renseanordningene tillater disse verktøy å ha forbedret styrke og bestandighet mot aksiale krefter og torsjonskrefter inne i arbeidsstrengen som renseanordningen brukes i. Den gjengede forbindelse for verktøystammen bestemmer i overveiende grad den samlede styrke av verktøyet. Bruken av ringformede fordypninger og indre lagerbane- og rotasjonshylse-komponenter tillater at diameteren av det gjengede parti av verktøystammen blir radialt utvidet i forhold til fordypningene. Som et resultat av dette er renseverktøyene sterkere og mer bestandige mot aksiale spenninger og torsjonsspenninger og -krefter. The construction of the cleaning devices allows these tools to have improved strength and resistance to axial forces and torsional forces within the working string in which the cleaning device is used. The threaded connection for the tool stem predominantly determines the overall strength of the tool. The use of annular recesses and inner bearing raceway and rotary sleeve components allows the diameter of the threaded portion of the tool shank to be radially expanded relative to the recesses. As a result, the cleaning tools are stronger and more resistant to axial and torsional stresses and forces.

I andre aspekter vedrører oppfinnelsen forbedrede verktøy for rensing av det indre av et omgivende rør, og hvor rotasjonsgrensesnittet tillater at den sentrale stamme roterer inne i renseorganene. I forskjellige utførelser kan renseorganene være skrapeblader eller børster. In other aspects, the invention relates to improved tools for cleaning the interior of a surrounding pipe, and wherein the rotary interface allows the central stem to rotate within the cleaning means. In various embodiments, the cleaning means can be scraping blades or brushes.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Fordelene og ytterligere aspekter ved oppfinnelsen vil lett forstås av de som har ordinær fagkunnskap innen teknikken ettersom det samme bedre vil forstås med referanse til den følgende detaljerte beskrivelse når den betraktes sammen med de ledsagende tegninger, hvor like henvisningstegn betegner like eller lignende elementer gjennomgående på de flere figurer av tegningene, og hvor: Figurene 1A-1C er tverrsnittsriss fra siden av en eksemplifiserende skrapeanordning tilvirket i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Figur 2 er et riss av det ytre fra siden av skrapeanordningen vist på figurene 1A-1C. Figur 3 er et tverrsnittsriss fra siden av en eksemplifiserende delt hylse brukt i skrapeanordningen på figurene 1A-1C og 2, vist adskilt fra de andre komponentene. The advantages and further aspects of the invention will be readily understood by those of ordinary skill in the art as the same will be better understood with reference to the following detailed description when considered in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference characters denote like or similar elements throughout the several figures of the drawings, and where: Figures 1A-1C are cross-sectional views from the side of an exemplary scraper device manufactured in accordance with the present invention. Figure 2 is a side view of the exterior of the scraper device shown in Figures 1A-1C. Figure 3 is a side cross-sectional view of an exemplary split sleeve used in the scraper assembly of Figures 1A-1C and 2, shown separated from the other components.

Figur 4 er et aksialt tverrsnitt tatt langs linjene 4-4 på figur 3. Figure 4 is an axial cross-section taken along lines 4-4 in Figure 3.

Figur 5 er et tverrsnittsriss fra siden av et eksemplifiserende avstandsstykke brukt i skrapeanordningen på figurene 1A-1C og 2, vist adskilt fra de andre komponentene. Figure 5 is a side cross-sectional view of an exemplary spacer used in the scraper assembly of Figures 1A-1C and 2, shown separated from the other components.

Figur 6 er et aksialt tverrsnitt tatt langs linjene 6-6 på figur 5. Figure 6 is an axial cross-section taken along lines 6-6 in Figure 5.

Figur 7 er et tverrsnittsriss fra siden av en eksemplifiserende skrapebladhylse brukt i skrapeanordningen på figurene 1A-1C og 2, vist adskilt fra de andre komponentene. Figure 7 is a side cross-sectional view of an exemplary scraper blade sleeve used in the scraper assembly of Figures 1A-1C and 2, shown separated from the other components.

Figur 8 er et aksialt tverrsnitt tatt langs linjene 8-8 på figur 7. Figure 8 is an axial cross-section taken along lines 8-8 in Figure 7.

Figur 9 er et ytterligere forstørret riss av nedre partier av skrapeanordningen vist på figurene 1A-1C og 2. Figur 10 er et isometrisk riss av et eksemplifiserende skrapeblad brukt sammen med skrapeanordningen på figurene 1A-1C og 2, vist adskilt fra andre komponenter av skrapeanordningen. Figure 9 is a further enlarged view of lower portions of the scraper assembly shown in Figures 1A-1C and 2. Figure 10 is an isometric view of an exemplary scraper blade used with the scraper assembly of Figures 1A-1C and 2, shown separated from other components of the scraper assembly .

Figur 11 er et enderiss av skrapebladet vist på figur 10. Figure 11 is an end view of the scraper blade shown in Figure 10.

Figur 12 er et tverrsnittsriss tatt langs linjene 12-12 på figur 11. Figure 12 is a cross-sectional view taken along lines 12-12 in Figure 11.

Figur 13 er et isometrisk detaljriss av en eksemplifiserende indre lagerbane brukt sammen med skrapeanordningen vist på figurene 1A-1C og 2. Figur 14 er et isometrisk riss av et eksemplifiserende lager brukt sammen med skrapeanordningen vist på figurene 1A-1C og 2. Figurene 15A-15C viser et tverrsnittsriss fra siden av en eksemplifiserende renseanordning i samsvare med den foreliggende oppfinnelse, og inkorporerer en rensesammenstilling av børstetypen. Figur 16 er et aksialt tverrsnitt tatt langs linjene 16-16 på figur 15A. Figure 13 is a detailed isometric view of an exemplary inner bearing track used in conjunction with the scraper assembly shown in Figures 1A-1C and 2. Figure 14 is an isometric view of an exemplary bearing used in conjunction with the scraper assembly shown in Figures 1A-1C and 2. Figures 15A- 15C shows a side cross-sectional view of an exemplary cleaning device in accordance with the present invention incorporating a brush type cleaning assembly. Figure 16 is an axial cross-section taken along lines 16-16 in Figure 15A.

Detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelser Detailed description of the preferred designs

Figurene 1A-1C og 2 illustrerer en første eksemplifiserende renseanordning for brønnboringer tilvirket i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Den første renseanordning er i form av en eksemplifiserende rørformet skrapeanordning eller -verktøy 10 som er nyttig for inkorporering i en brønnborings-arbeidsstreng og anordnet inne i en brønnboring. Skrapeanordningen 10 inkluderer en generelt sylindrisk verktøystamme, generelt angitt med 12. Verktøystammen 12 avgrenser en sentral strømningsboring 14 langs sin lengde. Den øvre ende av verktøystammen 12 inkluderer fortrinnsvis en gjenget forbindelse 16 av muffetypen, slik at skrapeanordningen 10 kan fastgjøres til andre partier av en brønnborings-arbeidsstreng (ikke vist). Som vist på figur 1C, den nedre ende av verktøystammen 12 er ved hjelp av en gjenget forbindelse 18 fastholdt til en nedre rørdel 20. Figures 1A-1C and 2 illustrate a first exemplary cleaning device for well bores manufactured in accordance with the present invention. The first cleaning device is in the form of an exemplary tubular scraper device or tool 10 useful for incorporation into a wellbore work string and disposed within a wellbore. The scraper assembly 10 includes a generally cylindrical tool stem, generally indicated at 12. The tool stem 12 defines a central flow bore 14 along its length. The upper end of the tool stem 12 preferably includes a socket-type threaded connection 16 so that the scraper 10 can be attached to other portions of a wellbore work string (not shown). As shown in Figure 1C, the lower end of the tool stem 12 is secured to a lower pipe part 20 by means of a threaded connection 18.

Verktøystammen 12 oppviser en ytre radial overflate som har et antall av partier med forskjellig diameter. Det er et øvre parti 22 med utvidet diameter og et nedre skaft med redusert diameter, generelt vist med 24. Det nedre skaft 24 inkluderer en flerhet av ringformede fordypninger 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 som fortrinnsvis har en avstand fra hverandre langs lengden av det nedre skaft 24. Fordypningene 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 har en diameter som er mindre enn diameteren av det nedre skaft 24. The tool stem 12 has an outer radial surface which has a number of portions of different diameters. There is an enlarged diameter upper portion 22 and a reduced diameter lower shaft, generally shown at 24. The lower shaft 24 includes a plurality of annular recesses 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 which are preferably spaced apart along the length of the lower shaft 24. The recesses 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 have a diameter smaller than the diameter of the lower shaft 24.

En øvre slitasjering 40 omgir det nedre skaft 24 umiddelbart nedenfor det øvre parti 22 med utvidet diameter. En øvre stabilisator 42 omgir det nedre skaft 24 nedenfor slitasjeringen 40. En renseorgan-delsammenstilling eller skrapeblad-delsammenstilling, generelt angitt med 44, er lokalisert nedenfor den øvre stabilisator 42 på det nedre skaft 24. En nedre stabilisator 46 omgir det nedre skaft 24 nedenfor skrapeblad-delsammenstillingen 44. De øvre og nedre stabilisatorer 42, 46 er av en type som er kjent innen teknikken, og funksjonerer slik at de sentraliserer skrapeblad-delsammenstillingen 44 inne i et omgivende foringsrørorgan. En nedre slitasjering 48 er anordnet nedenfor den nedre stabilisator 46 på den nedre rørdel 20. An upper wear ring 40 surrounds the lower shaft 24 immediately below the upper portion 22 of expanded diameter. An upper stabilizer 42 surrounds the lower shaft 24 below the wear ring 40. A cleaning member subassembly or scraper blade subassembly, generally indicated at 44, is located below the upper stabilizer 42 on the lower shaft 24. A lower stabilizer 46 surrounds the lower shaft 24 below scraper blade subassembly 44. The upper and lower stabilizers 42, 46 are of a type known in the art and function to centralize the scraper blade subassembly 44 within a surrounding casing member. A lower wear ring 48 is arranged below the lower stabilizer 46 on the lower tube part 20.

Skrapeblad-delsammenstillingen 44 inkluderer et ytre rørformet renseorganhus, eller bladhus, 50, som radialt omgir det nedre skaft 24 av verktøystammen 12. Bladhuset 50 avgrenser en flerhet av renseorganvinduer, eller bladvinduer, 52. Konstruksjonen av bladhuset 50 kan bedre forstås med videre referanse til figurene 7 og 8, som viser bladhuset 50 adskilt fra de andre komponentene i skrapeanordningen 10. Som der vist, bladhuset 50 inkluderer en sentral aksial boring 54 langs sin langsgående lengde. Boringen 54 inkluderer et øvre lagerkammer 56 med utvidet diameter og en inngrepsseksjon 58 med redusert diameter. Lagerkammeret 56 har en glatt, sylindrisk form. Inngrepsseksjonen 58 inkluderer imidlertid fortrinnsvis en flerhet av radialt innoverrettede inngrepsflater 60. Figur 8 viser inngrepsseksjonen 58 med en sekskantet form som tilveiebringer seks flater 60. Andre egnede tverrsnittsformer kan imidlertid også brukes (det vil si femkantet, firkantet), og det kan være flere eller færre enn seks inngrepsflater 60.1 den eksemplifiserende utførelse vist på figurene 1A-1C og 7 inkluderer boringen 54 i bladhuset 50 også to radialt utvidede bladkamre 62 og 64 som er adskilt av en radialt innoverragende ringformet flens 66. Bladkamrene 62, 64 inneholder bladvinduene 52.1 tillegg inneholder boringen The scraper blade subassembly 44 includes an outer tubular cleaner housing, or blade housing, 50, which radially surrounds the lower shaft 24 of the tool stem 12. The blade housing 50 defines a plurality of cleaner windows, or blade windows, 52. The construction of the blade housing 50 can be better understood with further reference to 7 and 8, which show the blade housing 50 separated from the other components of the scraper assembly 10. As shown therein, the blade housing 50 includes a central axial bore 54 along its longitudinal length. Bore 54 includes an enlarged diameter upper bearing chamber 56 and a reduced diameter engagement section 58. The bearing chamber 56 has a smooth, cylindrical shape. However, the engagement section 58 preferably includes a plurality of radially inwardly directed engagement surfaces 60. Figure 8 shows the engagement section 58 with a hexagonal shape providing six surfaces 60. However, other suitable cross-sectional shapes may also be used (ie pentagonal, square), and there may be several or fewer than six engagement surfaces 60.1 the exemplary embodiment shown in Figures 1A-1C and 7, the bore 54 in the blade housing 50 also includes two radially expanded blade chambers 62 and 64 which are separated by a radially inwardly projecting annular flange 66. The blade chambers 62, 64 contain the blade windows 52.1 additionally contains the drilling

54 i bladhuset 50 et nedre lagerkammer 68 med utvidet diameter. 54 in the blade housing 50 a lower bearing chamber 68 with an enlarged diameter.

Renseorganer i form av skrapeblader 70 er anordnet radialt inne i bladhuset 50. Figurene 10, 11 og 12 viser et eksemplifiserende skrapeblad 70. Hvert skrapeblad 70 inkluderer et bladlegeme 72 som oppviser radialt utoven/endende skrapeoverflater 74. Den radialt innvendige flate 76 av skrapelegemet 72 er radialt krummet, for generelt å passe sammen med krumningen av verktøystammen 12. En fjær-tilbakeholdende utsparing 72 er tildannet inne i den innvendige overflate 76 (se figur 12). Tilbakeholdende flenser 80 strekker seg radialt utover fra bladlegemet 72. Når et blad 70 er anordnet inne i et vindu 52 i bladhuset 50, hindrer de tilbakeholdende flenser 80 bladet 70 i å falle radialt på utsiden av vinduet (se figurene 1A og 1B). Trykkfjærer 82 befinner seg inne i den fjær-tilbakeholdende utsparing 78 i hvert blad 70, og forbelaster skrapebladet 70 radialt utover fra verktøystammen 12. Konfigurasjonen av trykkfjærene 82 er tilpasset til å tillate utøvelse av en symmetrisk kraft mellom skrapebladet 70 og rotasjonshylsen 104. Cleaning means in the form of scraper blades 70 are arranged radially inside the blade housing 50. Figures 10, 11 and 12 show an exemplary scraper blade 70. Each scraper blade 70 includes a blade body 72 having radially outward/ending scraper surfaces 74. The radially inner surface 76 of the scraper body 72 is radially curved to generally match the curvature of the tool shank 12. A spring-retaining recess 72 is formed within the interior surface 76 (see Figure 12). Retaining flanges 80 extend radially outward from the blade body 72. When a blade 70 is disposed within a window 52 in the blade housing 50, the retaining flanges 80 prevent the blade 70 from falling radially on the outside of the window (see Figures 1A and 1B). Compression springs 82 are located within the spring-retaining recess 78 in each blade 70, and bias the scraper blade 70 radially outward from the tool stem 12. The configuration of the compression springs 82 is adapted to allow the application of a symmetrical force between the scraper blade 70 and the rotary sleeve 104.

Et rotasjonsgrensesnitt, generelt angitt med 84 på figurene 1A-1C, er anordnet radialt mellom det nedre skaft 24 og de omgivende stabilisatorer 42, 46 og skrapeblad-delsammenstillingen 44. Rotasjonsgrensesnittet 84 tillater stabilisatorene 42, 46 og skrapeblad-delsammenstillingen 44 å rotere fritt rundt det nedre skaft 24. I en utførelse inkluderer rotasjonsgrensesnittet 84 en flerhet av rotasjonslagre som er i form av rullelagersett 86.1 den eksemplifiserende utførelse vist på figurene 1A-1C, er det seks rullelagersett 86. Det kan imidlertid være flere eller færre enn seks sett. Hvert av rullelagersettene 86 utgjøres av en indre lagerbane 88, en ytre lagerbane 90 og en flerhet av ruller 92 som er anordnet mellom de indre og ytre lagerbaner 88, 90. Alternativt kan det brukes en bøssing istedenfor den ytre lagerbane 90, rullene 92 og avstandsstykket 116. Rullene 92 er fortrinnsvis sylindrisk formede organer, som illustrert på figur 14. Sfæriske rullelagre kan imidlertid også brukes. Den indre lagerbane 88 av hvert rullelagersett 86 utgjøres fortrinnsvis av to halvdeler 94, 96 som illustrert på figur 13. Alternativt, hvis det er ønskelig, kan en indre lagerbane 88 også utgjøres av tre eller flere separate banepartier, som kan være sammenstilt inne i en fordypning 26, 28, 30, 34, 36 eller 38, for å danne en fullstendig ringformet lagerbane. Når rullelagersettet 86 er sammenstilt, vil rullene 92 rotere på den ytre radiale overflate 98 av den indre lagerbane 88, og, på grunn av rullende kontakt av rullene 92 med både de indre og ytre lagerbaner 88, 90, vil lagerbanene 88, 90 med enkelhet rotere i forhold til hverandre. De ytre lagerbaner 90 av rullelagersettene 86 er i kontakt med, og fortrinnsvis fastgjort til, partier enten av skrapeblad-delsammenstillingen 44 eller stabilisatorene 42,46. Figur 9 viser for eksempel at den ytre lagerbane 90 av rullelagersettet 86 som er montert inne i fordypningen 34 er i kontakt med det omgivende skrapebladhus 50 og er sikkert holdt på plass mot skrapebladhuset 50 ved hjelp av avstandsstykker 116 på hver aksiale side. Som et resultat av dette vil skrapebladhuset 50 rotere omkring verktøystammen 12 med den ytre lagerbane 90. På lignende vis, de ytre lagerbaner 90 av rullelagersettene 86 som er lokalisert i fordypninger 36 og 38 er i kontakt med de nedre stabilisatorer med den nedre stabilisator 46, slik at den nedre stabilisator 46 vil rotere omkring verktøystammen 12 med disse ytre lagerbaner 90. Alternative renseelementer kan brukes istedenfor skrapeblader 70, så som magneter eller børster. Dette kan oppnås ved å fjerne de ytre lagerbaner 90, rotasjonshylsen 104 og skrapeblad-delsammenstillingen 44, og bringe det alternative renseelement i inngrep med den indre lagerbane 88. A rotational interface, generally indicated by 84 in Figures 1A-1C, is disposed radially between the lower shaft 24 and the surrounding stabilizers 42, 46 and scraper blade subassembly 44. The rotational interface 84 allows the stabilizers 42, 46 and scraper blade subassembly 44 to rotate freely about the lower shaft 24. In one embodiment, the rotary interface 84 includes a plurality of rotary bearings which are in the form of roller bearing sets 86. In the exemplary embodiment shown in Figures 1A-1C, there are six roller bearing sets 86. However, there may be more or fewer than six sets. Each of the roller bearing sets 86 consists of an inner bearing track 88, an outer bearing track 90 and a plurality of rollers 92 which are arranged between the inner and outer bearing tracks 88, 90. Alternatively, a bushing can be used instead of the outer bearing track 90, the rollers 92 and the spacer 116. The rollers 92 are preferably cylindrically shaped members, as illustrated in Figure 14. However, spherical roller bearings can also be used. The inner bearing track 88 of each roller bearing set 86 preferably consists of two halves 94, 96 as illustrated in Figure 13. Alternatively, if desired, an inner bearing track 88 can also be formed by three or more separate track parts, which can be assembled inside a recess 26, 28, 30, 34, 36 or 38, to form a complete annular bearing race. When the roller bearing assembly 86 is assembled, the rollers 92 will rotate on the outer radial surface 98 of the inner bearing race 88 and, due to rolling contact of the rollers 92 with both the inner and outer bearing races 88, 90, the bearing races 88, 90 will easily rotate relative to each other. The outer bearing tracks 90 of the roller bearing sets 86 are in contact with, and preferably attached to, portions of either the scraper blade subassembly 44 or the stabilizers 42,46. Figure 9 shows, for example, that the outer bearing track 90 of the roller bearing set 86 which is mounted inside the recess 34 is in contact with the surrounding scraper blade housing 50 and is securely held in place against the scraper blade housing 50 by means of spacers 116 on each axial side. As a result, the scraper blade housing 50 will rotate about the tool stem 12 with the outer bearing race 90. Similarly, the outer bearing races 90 of the roller bearing sets 86 located in recesses 36 and 38 are in contact with the lower stabilizers with the lower stabilizer 46, so that the lower stabilizer 46 will rotate around the tool stem 12 with these outer bearing tracks 90. Alternative cleaning elements can be used instead of scraper blades 70, such as magnets or brushes. This can be accomplished by removing the outer bearing raceways 90, the rotary sleeve 104, and the scraper blade subassembly 44, and bringing the alternative cleaning element into engagement with the inner bearing raceway 88.

Figurene 15A-15C og 16 avbilder et alternativt eksemplifiserende renseverktøy 10' konfigurert med et alternativt renseorgan. Renseorganet av renseverktøyet 10' er i form av en børste 101, hvor rensebørste-bust strekker seg radialt utover fra en sentral krage. I dette tilfellet inkluderer rotasjonsgrensesnittet lagerbaner 88, som er anordnet mellom stammen 12 og børsten 101. Figures 15A-15C and 16 depict an alternative exemplary cleaning tool 10' configured with an alternative cleaning means. The cleaning member of the cleaning tool 10' is in the form of a brush 101, where the cleaning brush bristles extend radially outwards from a central collar. In this case, the rotational interface includes bearing tracks 88, which are disposed between the stem 12 and the brush 101.

Det vises igjen til renseverktøyet 10 av skrapetypen vist på figurene 1A-1C og 2-14, idet rotasjonsgrensesnittet 84 også inkluderer en delt rotasjonshylse 104 som ligger under skrapeblader 70 av skrapeanordningen 10. En eksemplifiserende rotasjonshylse 104 er avbildet i detalj på figurene 3 og 4, hvor det kan ses at hylsen 104 fortrinnsvis utgjøres av to hylsehalvdeler 106, 108. Hvis det er ønskelig kan det være flere enn to hylsehalvdeler 106,108, som kan være sammenstilt omkring det nedre skaft 24, for å danne en fullstendig eller i hovedsak fullstendig ringformet hylse 104. Rotasjonshylsen 104 oppviser fortrinnsvis en glatt, sylindrisk ytre radial overflate 110 langs mesteparten av sin lengde. En aksial ende av rotasjonshylsen 104 inkluderer en utvendig overflate 112 for gjensidig inngrep som oppviser inngrepsflater 114.1 den eksemplifiserende utførelse vist på figur 4, er det seks inngrepsflater 114. Det kan imidlertid være flere eller færre enn seks, hvis dette er ønskelig. Alternativt kan overflatene 112, 58 for gjensidig inngrep omfatte tenner, i motsetning til inngrepsflater, så lenge begge overflater er komplementære til hverandre. Inngrepsflatene 114 av den delte hylse 104 er formet og dimensjonert til å ligge an mot inngrepsflatene 60 av bladhuset 50. Dette komplementære inngrep tillater at rotasjonshylsen og bladhuset 50 roterer sammen uten behov for å feste dem til hverandre med en festeanordning eller på annen måte. Rotasjonshylsens 104 halvdeler 106, 108 er plassert radialt rundt skaftpartiet 24 av verktøystammen 12, og vil med letthet rotere omkring stammen 12. Referring again to the scraper type cleaning tool 10 shown in Figures 1A-1C and 2-14, the rotary interface 84 also includes a split rotary sleeve 104 located below scraper blades 70 of the scraper assembly 10. An exemplary rotary sleeve 104 is depicted in detail in Figures 3 and 4 , where it can be seen that the sleeve 104 preferably consists of two sleeve halves 106, 108. If desired, there can be more than two sleeve halves 106, 108, which can be assembled around the lower shaft 24, to form a completely or essentially completely annular sleeve 104. The rotary sleeve 104 preferably exhibits a smooth cylindrical outer radial surface 110 along most of its length. An axial end of the rotary sleeve 104 includes an exterior surface 112 for mutual engagement that exhibits engagement surfaces 114. In the exemplary embodiment shown in Figure 4, there are six engagement surfaces 114. However, there may be more or fewer than six, if desired. Alternatively, the surfaces 112, 58 for mutual engagement may comprise teeth, as opposed to engagement surfaces, as long as both surfaces are complementary to each other. The engagement surfaces 114 of the split sleeve 104 are shaped and sized to abut against the engagement surfaces 60 of the blade housing 50. This complementary engagement allows the rotary sleeve and the blade housing 50 to rotate together without the need to attach them to each other with a fastener or otherwise. The halves 106, 108 of the rotation sleeve 104 are placed radially around the shaft portion 24 of the tool stem 12, and will easily rotate around the stem 12.

I foretrukkede utførelser er avstandsringer 116 lokalisert mellom rullelagersett 86 under stabilisatorene 42, 46. Avstandsringene 116 tjener til å holde rullelagersettene 86 på plass i aksial avstand i forhold til hverandre. Figurene 5 og 6 illustrerer en eksemplifiserende avstandsring 116 adskilt fra de andre komponenter av skrapeanordningen 10. Som det best ses i det forstørrede riss tilveiebrakt av figur 9, rullelagersettene 86 ligger fortrinnsvis an mot elastomeriske leppetetninger 122 av en type som er kjent innen teknikken for dannelse av en fluidtetning mot lagersettet 86.1 tillegg vil leppetetningene 122 dras med på skaftpartiet 24 av verktøystammen 12, for å hindre skrapeblad-delsammenstillinger 44 og stabilisatorene 42, 46 i å flyte fritt i forhold til verktøystammen 12. Den tilbakeholdende ring 124 og avstandsstykket 116 fastgjør rullelagersettet 86 mekanisk på plass aksialt. Fluidtetningen 122 hindrer eller begrenser utslippet av smøremiddel fra lagersettet 86.1 en alternativ utførelse kan rullelagersettene 86 erstattes med en ringformet bøssing. In preferred embodiments, spacer rings 116 are located between roller bearing sets 86 below the stabilizers 42, 46. The spacer rings 116 serve to hold the roller bearing sets 86 in place at an axial distance relative to each other. Figures 5 and 6 illustrate an exemplary spacer ring 116 separated from the other components of the scraper assembly 10. As best seen in the enlarged view provided by Figure 9, the roller bearing sets 86 preferably abut elastomeric lip seals 122 of a type known in the art to form of a fluid seal against the bearing set 86.1 addition, the lip seals 122 will be dragged on the shaft portion 24 of the tool stem 12, to prevent the scraper blade sub-assemblies 44 and the stabilizers 42, 46 from floating freely relative to the tool stem 12. The retaining ring 124 and the spacer 116 secure the roller bearing set 86 mechanically in place axially. The fluid seal 122 prevents or limits the release of lubricant from the bearing set 86. In an alternative embodiment, the roller bearing sets 86 can be replaced with an annular bushing.

Uttagbare rørplugger 130 er fortrinnsvis tilveiebrakt i hver av stabilisatorene 42, 46 og bladhuset 50. Rørpluggene 130 er fortrinnsvis uttagbart fastgjort ved hjelp av skruing, og kan tas ut for å tillate smøremiddel å tilføres til rullelagersettene 86. Removable pipe plugs 130 are preferably provided in each of the stabilizers 42, 46 and the blade housing 50. The pipe plugs 130 are preferably removably secured by means of screws, and can be removed to allow lubricant to be supplied to the roller bearing sets 86.

For å sammenstille skrapeanordningen 10 blir de indre lagerbaner 88 for hvert av rullelagersettene 86 plassert i fordypningene 26, 28, 30, 34, 36, 38. Dette er mulig fordi hver av de indre lagerbaner 88 er dannet av flere komponenter (det vil si halvdeler 94, 96) som kan sammenstilles inne i fordypningene for å danne en fullstendig ringformet lagerbane 88. Stabilisatorer blir på forhånd sammenstilt med leppetetninger 122, ytre lagerbaner 90 med ruller 92, avstandsring 116 og tilbakeholdende ring 124. Den øvre stabilisator 42 skyves på skaftet 24 til en posisjon hvor den ligger an mot den øvre slitasjering 40. Fjærer 82 installeres i fjær-tilbakeholdende utsparinger 78. Avstandsstykket 116, leppetetningene 122 og den ytre lagerbane 90 med ruller eller ringformet bøssing 92 for bladhuset 50 skyves på skaftet 24. Rotasjonshylsen 104 sammenstilles rundt skaftet 24 i fordypningen 32. Skrapebladene 70 anordnes i vinduene 52 av bladhuset 50. Deretter blir bladene 70, fjærene 82 og bladhuset 50 skjøvet på skaftet 24. Inngrepsseksjonen 58 av bladhuset 50 posisjoneres på den utvendige overflate 112 av rotasjonshylsen 104, slik at inngrepsflatene 114 av den delte hylse 104 bringes i gjensidig inngrep med inngrepsflatene 60 av bladhuset 50. Som et resultat av dette gjensidige inngrep vil bladhuset 50 og den delte hylse 104 rotere som en omkring skaftet 24 av verktøystammen 12. Avstandsstykket 116, leppetetninger 122 og den ytre lagerbane 90 med ruller 92 skyves på skaftet 24, og skyves inn i bladhuset 50. Den nedre stabilisator-sammenstilling 46 skyves deretter på skaftet 24. Deretter blir slitasjeringen 48 og den nedre rørdel 20 fastgjort til skaftet 24. Det vil forstås at rotasjonsgrensesnittet 84 tillater stabilisatorene 42, 46 og skrapeblad-delsammenstillingen 44 å rotere fritt omkring verktøystammen 12. To assemble the scraper device 10, the inner bearing tracks 88 for each of the roller bearing sets 86 are placed in the recesses 26, 28, 30, 34, 36, 38. This is possible because each of the inner bearing tracks 88 is formed from several components (that is, halves 94, 96) which can be assembled inside the recesses to form a complete annular bearing race 88. Stabilizers are preassembled with lip seals 122, outer bearing races 90 with rollers 92, spacer ring 116 and retaining ring 124. The upper stabilizer 42 is pushed onto the shaft 24 to a position where it abuts the upper wear ring 40. Springs 82 are installed in spring-retaining recesses 78. The spacer 116, the lip seals 122 and the outer bearing race 90 with rollers or annular bushing 92 for the blade housing 50 are pushed onto the shaft 24. The rotary sleeve 104 is assembled around the shaft 24 in the recess 32. The scraper blades 70 are arranged in the windows 52 of the blade housing 50. Then the blades 70, the springs 82 and the blade housing 5 0 pushed onto the shaft 24. The engagement section 58 of the blade housing 50 is positioned on the outer surface 112 of the rotary sleeve 104 so that the engagement surfaces 114 of the split sleeve 104 are brought into mutual engagement with the engagement surfaces 60 of the blade housing 50. As a result of this mutual engagement, the blade housing 50 and the split sleeve 104 rotate as one about the shaft 24 of the tool stem 12. The spacer 116, lip seals 122 and the outer bearing race 90 with rollers 92 are pushed onto the shaft 24, and pushed into the blade housing 50. The lower stabilizer assembly 46 is then pushed on shaft 24. Next, the wear ring 48 and the lower tube portion 20 are attached to the shaft 24. It will be understood that the rotational interface 84 allows the stabilizers 42, 46 and the scraper blade subassembly 44 to rotate freely about the tool stem 12.

De innvendige diametre i stabilisatorene 42, 46 og bladhuset 50 er litt større enn den utvendige diameter av det gjengede parti 18 av verktøystammens skaft 24. De innvendige diametre av de delte lagerbaner 88 er mindre enn diameteren av det gjengede parti 18. Bruken av delte lagerbaner 88 reduserer omfanget av slitasje og friksjonsvarme som overflaten av stammen 12 må tåle, sammenlignet med det omfanget av slitasje og friksjonsvarme en person med ordinær fagkunnskap innen teknikken vil forvente vil forekomme hvis stabilisatorene 42, 46 og bladhuset 50 ble tillatt å rotere på overflaten av stammen 12, ved å tillate rotasjon omkring de delte lagerbaner 88. Som figur 9 viser, den utvendige diameter D1 av hver av fordypningene (som illustrert med fordypning 38) er mindre enn den utvendige diameter D2 av skaftet 24 på det punkt hvor den gjengede forbindelse 18 begynner. Diameteren D2 er i hovedsak diameteren av skaftpartiet 24 der hvor det ikke er noen fordypninger 26, 28, 30, 32, 34, 36 og 38. Oppfinnerne har fastslått at styrken av en skrapeanordning inne i en arbeidsstreng og dens bestandighet mot skade fra aksiale spenninger og torsjonsspenninger overveiende er en funksjon av styrken av den gjengede forbindelse 18. Tilveiebringelse av delte innvendige lagerbaner 88 og rotasjonshylse 104, som befinner seg som på en radialt forsenket måte befinner seg inne i fordypningene 26, 28, 30, 32, 34, 36 og 38, tillater at det gjengede forbindelsesparti 18 av skaftpartiet 24 tilveiebringes med en større diameter, hvilket øker styrken av forbindelsen til den nedre rørdel 20, den samlede styrke av verktøyet 10 og bestandigheten mot skade fra påførte krefter inne i en brønnboring. Som et resultat av dette nærmer den gjengede forbindelse 18 seg i hovedsak full kaliber (D2) mens i det minste et parti av rotasjonsgrensesnittet er anordnet på skaftpartiet 24 radialt innenfor diameteren D2 med full kaliber ved at det er forsenket mindre enn full kaliber (til dybden D1 av fordypningene 26, 28, 30, 32, 34, 36 og 38). The inside diameters of the stabilizers 42, 46 and the blade housing 50 are slightly larger than the outside diameter of the threaded portion 18 of the tool stem shaft 24. The inside diameters of the split bearing raceways 88 are smaller than the diameter of the threaded portion 18. The use of split bearing raceways 88 reduces the amount of wear and frictional heat that the surface of the stem 12 must endure, compared to the amount of wear and frictional heat that one of ordinary skill in the art would expect to occur if the stabilizers 42, 46 and blade housing 50 were allowed to rotate on the surface of the stem 12, by allowing rotation about the split bearing raceways 88. As Figure 9 shows, the outside diameter D1 of each of the recesses (as illustrated by recess 38) is less than the outside diameter D2 of the shaft 24 at the point where the threaded connection 18 begins. The diameter D2 is essentially the diameter of the shaft portion 24 where there are no recesses 26, 28, 30, 32, 34, 36 and 38. The inventors have determined that the strength of a scraper within a working string and its resistance to damage from axial stresses and torsional stresses are predominantly a function of the strength of the threaded connection 18. Provision of split inner bearing raceways 88 and rotary sleeve 104 located radially recessed within recesses 26, 28, 30, 32, 34, 36 and 38, allows the threaded connection portion 18 of the shaft portion 24 to be provided with a larger diameter, which increases the strength of the connection to the lower pipe portion 20, the overall strength of the tool 10 and the resistance to damage from applied forces inside a wellbore. As a result, the threaded connection 18 approaches substantially full bore (D2) while at least a portion of the rotational interface is provided on the shaft portion 24 radially within the full bore diameter D2 by being countersunk less than full bore (to the depth D1 of recesses 26, 28, 30, 32, 34, 36 and 38).

Den foregående beskrivelse er rettet mot bestemte utførelser av den foreliggende oppfinnelse med henblikk på illustrasjon og forklaring. Det vil imidlertid være åpenbart for en med fagkunnskap innen teknikken at mange modifikasjoner og forandringer av den utførelse som er fremsatt ovenfor er mulige uten å avvike fra oppfinnelsens omfang og idé. The preceding description is directed to specific embodiments of the present invention for purposes of illustration and explanation. However, it will be obvious to one skilled in the art that many modifications and changes to the embodiment set forth above are possible without deviating from the scope and idea of the invention.

Claims

1. Cleaning device for well drilling, comprising: a tool stem having a shank portion; at least one cleaning means mounted on the stem for cleaning a surrounding pipe means; a rotary interface between the cleaning member and the stem to allow the stem to rotate relative to the cleaning member, the rotary interface comprising: a recess within and the stem; a bearing at least partially disposed within the recess, the bearing allowing the stem to rotate within the cleaning member, the bearing including a rotary sleeve which radially surrounds and is rotatable relative to the shaft portion.

2. Cleaning device for well drilling as stated in claim 1, where the bearing comprises a roller bearing set, comprising: a radially inner bearing track which is placed inside the recess, the inner bearing track being formed by several track parts which are assembled inside the recess to form a complete annular bearing track; an outer bearing race radially surrounding the inner bearing race and the roller; and at least one roller arranged between the inner and outer bearing tracks, to allow the inner and outer bearing tracks to rotate relative to each other.

3. Cleaning device for well drilling as stated in claim 1, where the bearing comprises an annular bushing.

4. Cleaning device for well drilling as stated in claim 1, further comprising a stabilizer rotationally mounted on the shaft portion of the tool stem.

5. Cleaning device for well drilling as stated in claim 1, further comprising: a cleaning device housing which radially surrounds the shaft portion of the tool stem and has a cleaning device window defined therein; and the cleaning device is arranged radially inside the house with a part of the cleaning device being preloaded radially outwards through the window.

6. Cleaning device for well drilling as specified in claim 4, where the rotation sleeve is not secured to the cleaning device housing with a fastening device.

7. Cleaning device for well drilling as stated in claim 6, where the rotation interface further comprises a locking mutual engagement between the rotation sleeve and the boundary organ housing, the mutual engagement allowing the shaft portion to rotate inside the rotation sleeve and the cleaning organ housing.

8. Cleaning device for well drilling as stated in claim 7, where the locking mutual engagement comprises: a radially outward/end engagement surface on the rotary sleeve; and a radially inwardly facing engagement surface on the cleaner housing which is shaped and sized to be generally complementary to the engagement surface of the rotary sleeve.

9. Cleaning device for well drilling as specified in claim 8, where each of the inward and outward/ending engagement surfaces comprises a plurality of engagement surfaces.

10. Cleaning device for well drilling as stated in claim 1, where there is a plurality of recesses and a plurality of bearings, each of the bearings being arranged inside a different recess.

11. Cleaning device for well drilling as specified in claim 1, further comprising one or more spacers which radially surround the shaft portion to retain the bearing in place on the shaft portion.

12. Cleaning device for well drilling as stated in claim 1, where the cleaning device comprises a scraper blade.

13. Cleaning device for well drilling as specified in claim 1, where the cleaning device comprises a brush.

14. Cleaning device for well drilling as specified in claim 12, where the scraper blade is preloaded radially outwards from the rotation sleeve by a spring.

15. Cleaning device for well drilling, comprising: a tool stem with a shank portion; a cleaning member sub-assembly which radially surrounds the shaft portion, the sub-assembly having at least one cleaning member for cleaning a surrounding pipe member; a rotational interface between the scraper blade subassembly and the shaft portion to allow the tool shank to rotate within the scraper blade subassembly, the rotational interface comprising: a recess within the shaft portion; and a bearing set at least partially disposed within the recess, the roller bearing set allowing the shaft portion to rotate within the cleaning member subassembly, the roller bearing set comprising: a radially inner bearing raceway located within the recess, the inner bearing raceway being formed of multiple raceway portions assembled inside the recess to form a complete annular bearing raceway; an outer bearing race which radially surrounds the inner bearing race and which is in contact with the cleaning member sub-assembly so that the cleaning member sub-assembly rotates with the outer bearing race; and at least one bearing member arranged between the inner and outer bearing race, to allow the inner and outer bearing race to rotate relative to each other.

16. Cleaning device for well drilling as set forth in claim 15, where the cleaning member assembly comprises: a cleaning member housing which radially surrounds the shaft portion of the tool stem and has a cleaning member window defined therein; and a cleaning device which is arranged radially inside the house with a part of the cleaning device which is preloaded radially outwards through the window.

17. Cleaning device for well drilling as stated in claim 16, where the rotation interface further comprises: a rotation sleeve which radially surrounds the shaft portion and which is rotatable in relation to the shaft portion; and a locking mutual engagement between the rotation sleeve and the cleaning member housing, the mutual engagement causing the shaft portion to rotate within the rotation sleeve and the cleaning member housing.

18. Cleaning device for well drilling as stated in claim 16, where the locking mutual engagement comprises: a radially outward/end engagement surface on the rotary sleeve; and a radially inwardly facing engagement surface on the cleaner housing which is shaped and sized to be generally complementary to the engagement surface of the rotary sleeve.

19. Cleaning device for well drilling as specified in claim 18, where each of the inward-facing and outward-facing engagement surface comprises a plurality of engagement surfaces.

20. Cleaning device for well drilling as stated in claim 15, further comprising one or more spacers that radially surround the shaft portion to retain the roller bearing set in place on the shaft portion.

21. Cleaning device for well drilling as specified in claim 15, further comprising a plurality of stabilizers rotationally mounted on the shaft portion of the tool stem.

25. Cleaning device for well drilling as stated in claim 15, further comprising a plurality of stabilizers rotationally mounted on the tool stem.

26. Cleaning device for well drilling as stated in claim 17, where the rotation sleeve is made up of a plurality of sleeve parts which are assembled around the shaft part inside a recess, to form an essentially completely annular sleeve.

27. Cleaning device for well drilling as specified in claim 17, where the rotation sleeve is not attached to the cleaning device housing.

28. Cleaning device for well drilling as stated in claim 15, where the bearing member of the bearing set comprises an annular bushing.

29. Cleaning device for well drilling as stated in claim 15, where the bearing member of the bearing set comprises a rolling element.

30. Cleaning device for well drilling, comprising: a tool stem having a shank portion; at least one cleaning means mounted on the stem for cleaning a surrounding pipe means; a rotary interface between the cleaning member and the stem to allow the stem to rotate relative to the cleaning member, the rotary interface comprising: a recess within the shaft portion of the stem; and a bearing at least partially disposed within the recess, the bearing allowing the stem to rotate within the scraper blade, the bearing including a rotary sleeve radially surrounding and rotatable relative to the shaft portion.

31. Cleaning device as stated in claim 30, where the cleaning device comprises a scraper blade.

32. Cleaning device as stated in claim 31, where the cleaning device is a brush.

33. Cleaning device as stated in claim 30, where: the stem has a threaded connection part for fixing the stem to an adjacent pipe part, the connection part having a first diameter; and the recess has a second diameter smaller than the first diameter, allowing the cleaning device to have a greater tool strength.