NO20140173A1 - Borkrone med en anordning for å fjerne borekaks fra skjærestrukturen til borkronen. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse er relatert til en borekrone med en anordning for å fjerne borekaks fra skjærestrukturen til borkronen.

NO312110 gjelder en autonom enhet for undergrunnsundersøkelser eller undersøkelser av is, som spesielt skal anvendes ved leting etter hydrokarbon- eller mineralforekomster. Ved hjelp av sin egen vekt, og rotasjon av en borkrone, er en anordning som i en mest forenklet utførelsesform omfatter en borkrone, en bitdrivmotor, en styre- og måleenhet, et kabelmagasin, og eventuelt en kabelutmater, innrettet til å arbeide seg nedover i jordskorpen, samtidig som den mater ut kabel og danner en forbindelse til jordoverflaten. Massen som blir frigjort og males opp av borkronen føres forbi anordningen, eventuelt via en gjennomgående kanal / rør i boreinnretningen, til borehullet bak / over enheten og fyller borehullet samtidig som den danner en fiksering for kabeltilkoblingen matet ut til jordens overflate.

Denne anordning reiser en rekke utfordringer, inkludert boring med liten eller ingen in-situ fluid tilgjengelig, og helt uten ytre borefluid, for å transportere borekaks bort fra borkronen. Dette kan føre til alvorlig opphopning av borekaks i og rundt borekronen (kronetilklining/bit balling), og gjør det til slutt umulig å skjære formasjonen og fortsette frem.

En annen utfordring er å kontrollere maksimal størrelse på partikler som genereres av boreprosessen, for å forhindre tilstopping eller brodannelse av etterfølgende systemer.

Problemer med akkumulering av borkaks ved og i nærheten av borkronen kan også oppleves med andre boresystemer. I dette dokumentet er boret beskrevet knyttet til boring i jordskorpen, altså underjordiske formasjoner, hovedsakelig for å lete etter hydrokarboner eller mineraler, men oppfinnelsen er ikke begrenset til dette bruk.

GB 2496907 beskriver et boresystem som samler og lagrer borekaks fra boring. Systemet omfatter en skrue som transporterer borkaks til en lagringskurv.

Formålet med oppfinnelsen er å transportere borekaks bort fra fremsiden av borkronen, samtidig som eventuelt begrenser den øvre størrelsen av partiklene ved hjelp av mekaniske midler i stedet for væsker.

Formålet med oppfinnelsen oppnås ved hjelp av trekkene i patentkravene.

I en utførelsesform omfatter en borekrone en skjære struktur, i det minste én åpning i borkronen for fjerning av borekaks fra skjærestrukturen, og minst to transportskruer anordnet i forbindelse med åpningen for transport av borekaks inn i åpningen og videre til et sted fjernt fra borekronen.

Borekronen kan være en hvilken som helst form for borekrone for å bore inn i en struktur ved å bryte fra hverandre, skjære eller knuse bergformasjoner under boring av et brønnhull, slik som de som bores for å trekke ut vann, gass eller olje. Eksempler på borekroner er «fixed cutter» borekroner og rullemeiselborekroner (roller cone). Skjærestrukturen vil variere i henhold til type borkrone som benyttes, slik som en PDC-borkrone som anvender polykrystallinsk diamantkompakt-(polycrystalline diamond compact, PDC) kuttere til å skjære berg/stein med en kontinuerlig skrapebevegelse, en trikonisk krone (tricone bit) som omfatter tre koniske ruller med tenner som bryter berg når rullene beveger seg rundt, en diamantmatrise, eller andre egnede skjærestrukturer.

Transportskruer eller føringsskruer, er roterende skruer arrangert med den ene enden nær skjæreflater i skjærestrukturen for å fange borekaks produsert under boring. Når skruene roterer, blir borkaks transportert langs gjengene og således transporteres langs lengden av skruene. De andre ender av skruene er anordnet i tilknytning til åpningen for videre deponering av borekaks.

I én utførelsesform er avstanden/gapet, horisontalt eller vertikalt mellom transportskruene tilpasset den maksimale partikkel størrelse som skal transporteres. Alternativt eller i tillegg kan gjengenes stigning på transportskruene tilpasses til den maksimale partikkelstørrelsen som skal transporteres.

På denne måte kan størrelsen av partiklene av borekaks være begrenset, noe som letter den etterfølgende deponering av borekaks.

I én utførelse er de to transportskruer er innrettet til å bli motroterende.

I én utførelse er de to transportskruer er innrettet til å bli ko-roterende.

Å anordne skruer motroterende, bevirker et høyere trykk i gjengene, og dermed mer løft som forårsaker transport av borekaks.

Åpningen er anordnet i borkronen og kan være utført i form av en kanal eller et rør, eller forbundet med en kanal eller rør, som går på innsiden eller utsiden av borkronen til et sted fjernt fra skjærestrukturen. I det tilfelle hvor borkronen blir brukt sammen med den autonome anordningen ifølge NO312110, kan åpningen går gjennom hele anordningen og anbringe borekaks bak innretningen. I andre utførelser kan åpningen føre til andre steder, for eksempel langs sidene av boreinnretningen for avhending langs borebanen.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i nærmere detalj, og med henvisning til de vedlagte figurer. Figur 1 viser en prinsippskisse av en utførelsesform av en borkrone ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser en utførelsesform av en borkrone med ko-roterende transportskruer. Figur 3 viser en utførelsesform av en borkrone med motsatt roterende transportskruer. Figur 4 viser et eksempel på en utførelsesform av en borkrone som brukes i en undersøkel sesenhet.

I figur 1 er det prinsipielt vist en borkrone 10. Borkronen 10 omfatter en

skjærestruktur 14 for å bryte fra hverandre, skjære eller knuse bergformasjoner ved boring, minst en åpning 13 i borkronen for å fjerne borkaks fra skjærestrukturen og minst to transportskruer 11, 12 anordnet i forbindelse med åpningen 13 for transport av borekaks inn i åpningen og videre til et sted fjernt fra borekronen.

Ytterligere detaljer er vist i figur 2, som viser et utførelseseksempel hvor transportskruene 21, 22 er innrettet til å være ko-roterende. Under bruk, vil rotasjonen av borkronen 20 aktiverer skjærestrukturen 24. Skjærestruktur 24 vil da skjære i og løsgjøre partikler og større deler i grunnen eller annet materiale i hvilket boringen er utført. Disse borekaks vil i første omgang omgi borekronen. I denne utførelse omfatter skjærestrukturen 24 føringsutsparinger 27 som vil føre borekaks fra utsiden av borekronen mot midten av borkronen 20. De to transportskruer 21, 22 er anordnet ved siden av hverandre i borkronen, med en ende nær enden av føringsutsparingene 27, ved den nedre ende av borekronen. Når borkronen roterer, vil borekaks bevege seg langs føringsutsparingene 27 mot transportskruene, og kommer frem til den mottagende overflate av transportskruene.

I andre utførelsesformer kan borekronen ha en annen utforming, men en mengde av borekaks vil likevel nå den mottagende flaten av transportskruene. Eksempler av borkroneutforminger kan være at borekronen har langsgåene slisser ved sin periferi som rekker fra bunnen og oppover, for eksempel med en høyde tilnærmet halve høyden til borekronen, inn i hvilke borekaks kan strømme og nå transportskruene.

Transportskruene 21, 22 roterer i samme retning (ko-roterende), som i dette eksempel er den motsatte rotasjonsretning av rotasjonen av borekronen. Rotasjonen av transportskruene 21, 22 vil føre til at borekaks føres langs gjengene på transportskruene og mot åpningen 23. Det transporterte borekaks som entrer inn i åpningen 23 vil påføre et trykk på åpningen, og føre til at borekaks blir transportert videre gjennom åpningen 23 og videre bort fra borkronen.

Figur 3 viser en utførelsesform av borkronen i likhet med utførelsesformen vist i figur 2, men i denne utførelsesformen bringes transportskruene 31, 32 til å rotere i motsatt retning (motroterende). Motroterende bevegelse av transportskruene 31, 32, vil på en måte som ligner den som er beskrevet i figur 2, føre til at borekaks beveger seg langs gjengene 36 av transportskruene og inn i åpningen 33. Den motroterende bevegelse av transportskruer 31, 32, skaper et høyere trykk av borekakset på åpningen 33, og dermed mer løft som forårsaker ytterligere oppadgående bevegelse av borekaks bort fra borkronen 30.

I figur 4 er vist et eksempel på en utførelse av en borkrone 40 som brukes i en undersøkelsesanordning, for eksempel den innretning som er beskrevet i

N0312110. Når borkronen 40 borer gjennom en formasjon 49, blir borekakset ført gjennom åpningen 43, og videre gjennom et rør 48. På denne måten kan borkronen i henhold til oppfinnelsen benyttes som et første trin i et transportsystem. Etterfølgende borkronen i et transportsystem av den typen som er beskrevet i N0312110, er en pumpe eller andre fraktemidler som får borekakset til å bli transportert gjennom røret 48 og in i en kompakteringsmodul som kompakterer borekakset og deponerer det kompakterte borekakset bak undersøkelsesanordningen ved enden 46 som en masse 47. Borkronen i henhold til oppfinnelsen kan også benyttes i lignende transportsystemer i andre anordninger.

Claims (7)

1. Borkrone omfatter en skjærestruktur, i det minste én åpning i borkronen for fjerning av borekaks fra skjærerstrukturen, og minst to transportskruer anordnet i forbindelse med åpningen for transport av borekaks inn i åpningen og videre til et sted fjernt fra borkronen.

2. Borkrone ifølge krav 1, hvor skjæreren strukturen er en PDC-skjærestruktur eller en diamantmatriseskjærestruktur.

3. Borkrone ifølge krav 1 eller 2, hvor avstanden/gapet mellom transportskruene er tilpasset den maksimale partikkel størrelse som skal transporteres.

4. Borekrone ifølge hvilket som helst av de foregående krav, der det er to motsatt roterende transportskruer.

5. Borkrone ifølge et av kravene 1-3, der det er to ko-roterende transportskruer.

6. Borkrone ifølge et av kravene 1-5, som omfatter føringsutsparinger som vil føre borekaks fra utsiden av borkronen mot den ene enden av transportskruene.

7. Boresystem omfattende en borkrone i samsvar med et av kravene 1-6, ytterligere omfattende en kanal eller et rør som løper på innsiden eller utsiden av borkronen til et sted fjernt fra skjærestrukturen.