NO800082L - Boreinnretning for borehull. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en boreinnretning for

boring gjennom en overflate med en bdrkrone, idet innretningen har en borstreng eller -stang..

Ved drift av boreinnretninger som enten benytter en motor for anbringelse nede i hullet eller et roterende skjær,

er bore-effektiviteten og dermed boringens fremdrift en funksjon av det trykk som utøves på skjæret. For å kunne innføre en viss grad av kontroll over trykket på skjæret fra en flytende rigg, kan en glideforbindelse eller kompen-sator anordnes i strengen, under hvilken en kjent vekt av borekomponenter, innbefattet f.eks. vektrør, tillates å

hvile på borkronen.

Det foreligger imidlertid bevis for at dette ikke

er spesielt effektivt, da boreinnretningens bevegelse og strålevirkningen av fluidet fra boreinnretningens dyser søker å løfte boreinnretningen bort fra overflaten av det materiale som skal bores. Når boreinnretningen løftes bort fra denne overflate, foreligger det ingen videre boring av skjæret før tyngdekraften bringer borkronen tilbake til kontakt med overflaten av borehullets bunn.

Det er et formål med oppfinnelsen å frembringe en innretning som forbedrer bore-effektiviteten ved å motvirke den tendens skjæret har til å bevege seg bort fra overflaten som skal bores, og derved å øke kontakttiden for borkronen og således fremdriften av boringen.

Ifølge oppfinnelsen omfatter innretningen en borfjær

for å motstå bevegelse av borkronen bort fra en overflate som bores, idet borfjæren omfatter et første element og et annet element, som ved bruk av boret er glidbare i forhold til hverandre i lengderetningen, parallelt med boreretningen, mellom en utstrukket stilling når borkronen står i kontakt med den overflate som bores og en sammentrukket stilling med borkronen fjernet fra overflaten, et første kammer for å inne-holde elektro-viskøst fluidum, anordnet mellom elementene slik at det første kammers volum reduseres' under sammentrekningen når elementene beveges fra den utstrukkede stilling mot den sammentrukkede stilling, en avlastningspassasje som strekker seg fra det første kammer til et avlastnings-

kammer for henholdsvis passering og mottak av fluidum fra det første kammer, når det sistnevntes volum, reduseres, anordninger for utvikling av et elektrisk felt. , og som er" anordnet nær avlastningspassasjen for utvikling av et elektrisk felt i det elektro-viskøse fluidum som passerer gjennom passasjen under bruk av boret, sammentrekningsregistrerende anordninger, anordnet- for direkte eller indirekte registrering.av relativ bevegelse mellom elementene fra den utstrukkede stilling, til. den sammentrukkede stilling, og styreanordninger innrettet for å aktivere de feltutviklende anordninger som reaksjon på sammentrekningsi som registreres av den sammentrekningsregistrerende anordning, og deaktivering av anordningen for utvikling av et elektriske felt, i det vesentlige ved fravær av sammentrekning, slik at passering av det elektro-viskøse fluidum gjennom avlastningspassasjen under sammentrekning hemmes, mens retur av fluidet gjennom passasjen til det første kammer i det vesentlige er uhindret når sammentrekning opphører.

Elektro-viskøse fluider har den egenskap at når de utsettes for et elektrisk felt, er deres evne til å motstå forskyvning betydelig forsterket. Denne forsterkning er ikke avhengig av hastighetsgradienten slik det er tilfelle med forskyvningsspenningen som utvikles i 'de Newtonske fluider, den er kun en funksjon av den tilførte feltstyrke.

De sammentrekningsregistrerende anordninger kan registrere den relative bevegelse direkte, f.eks ved å avføle relativ forskyvning mellom vanligvis innrettede på forhånd bestemte referansepunkter, eller indirekte, f.eks. ved hjelp av et akselerometer som er anordnet i et eller annet av de første og andre elementer for registrering av disses akselerasjon. En.. slik akselerasjon ville normalt ikke forelig geidet annet av disse elementer, eller ville i det minste

være forskjellig i det annet, slik at det normalt ville til-svare en relativ forskyvning mellom elementene. Det vil således forstås at slik det er brukt her, må uttrykket "sammentrekningsregistrerende anordninger" oppfattes i videste forstand og er ikke ment å være begrenset til anordninger som direkte avfølger relativ bevegelse mellom fluktende respektive deler av elementene.

Hensiktsmessig foreligger de første og andre elementer

i form av konsentriske rørformede elementer hvis tilgrensende flater er utformet og anordnet for mellom seg å aygren.se et ringformet første kammer hvis dybde reduseres ved sammentrekningen, og en ringformet avlastningspassasje som forbinder det første kammer med et avlastningskammer, idet de feltutviklende anordninger omfatter motstående elektroder i det første og det annet element, anordnet på hver sin side av avlastningspassasjen.

På grunn av at fjæren i det vesentlige er passiv mens borkronen står i kontakt med overflaten som skal bores,

virker den ikke på skjæret som en tilleggsmasse i vektrør-strengen og lider derfor ikke under den iboende ulempe som resulterer<av>bare å øke vekten på skjæret.

Borfjæren ifølge oppfinnelsen kan være anordnet i glideforbindelse borerøret, vektrøret eller borkronemontasjen, idet den optimale anordning enkelt kan bestemmes ved analyse med massefjærer av de individuelle komponenter i borestrengen.

Borstrengen omfattende borerør, vektrør,borkrone, og borfjær-i.1.?'. kan antas å bestå av en rekke masser og fjærer. Anbringelsen av borfjæren i disse i forhold til de andre komponenter, kan f.eks. være mellom borerøret og vekt-

rørene, mellom vektrørene og borkronen, eller mellom noen av vektrørene og de resterende vektrør. De naturlige frekvenser for hver av disse anordninger'kan lett bestemmes ved å løse et standard egenverdi-problem ved hjelp av metoder som er kjent for fagfolk.

Fortrinnsvis er bord?jæren anbragt umiddelbart bak borkronen. I tilfelle med bruk av en konvensjonell rulle-meiselkrone kan borfjæren være anbragt i stedet for en konvensjonell støtdemperinnretning umiddelbart bak borkronens tre konuser.

Normalt er størrelsen av den relative bevegelse mellom elementene liten og en glideforbindelse er også benyttet i eller over borestrengen. Det foreligger imidlertid ingen spesiell grense for den mulige slaglengde for borfjæren, og det ville være hensiktsmessig å forlenge fjæren slik at glideforbindelse fullstendig kunne unnværes.. Innretningen kan også benyttes til å forbedre boretiden ved land.rigger hvor en glideforbindelse ikke nødvendigvis ville bli benyttet for' å øke kontakttiden med bunnen av hullet.

Ytterligere foretrukne detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse i forbindelse med et utførelseseksempel- på en borfjær■under henvisning til tegningen, som viser et vertikalsnitt gjennom en borfjær.

På tegningen er vist et første element i form av et nedre sylindrisk rør 1 som er anordnet konsentrisk rundt et annet element i form av et øvre sylindrisk rør 2, som er glidbart i lengderetningen i forhold det første ved hjelp, av lagre SB anordnet mellom rørene 1, 2. Når et torsjons-moment skal overføres mellom rørene 1 og 2, anordnes en kileforbindelse (ikke vist) mellom disse. Dette kreves ikke dersom det benyttes en motor nede i hullet.

En ringformet spalte som strekker seg mellom rørene

1, 2 er fylt med et elektro-viskøst fluidum 3 og danner et første ringformet kammer 6 som via en ringformet avlastnings-passas je 12 er forbundet med et ringformet avlastningskammer 13.

Når verktøyet heves eller senkes i borehullet, bæres delen av strengen under verktøyet av en anordning som f.eks.

i hverandre gripende flenser 4, anordnet på det øvre rørs 2 ytre veggflate og det nedre rørs 1 indre veggflate. Lagrene SB er avtettet ved 11 fra begge sider mot inntrengning a<y>borefluidum eller elektro-viskøst fluidum.

Skulle boreinnretningen ha en tendens til å heve seg fra overflaten som bores, vil den frembringe en oppadgående kraft mot det nedre rør 1, som, idet det beveger seg, vil søke å komprimere det elektro-viskøse fluidum i kammeret 6

og tvinge fluidet gjennom den ringformede passasje 12. Anordninger for utvikling av et elektrisk felt omfatter motstående elektroder 7 som er anordnet i de øvre og nedre rør 2, 1, på hver sin side av den■ringformede passasje 12, og anordninger for tilførsel av spenning (ikke vist). Når vekselspenning tilføres mellom elektrodene vil det foreligge et returtrykk som oppstår ved den nedre ende av den ringformede passasje 12 ved den nedre ende av elektrodene 7. Dette returtrykk vil også virke på en tverrgående veggflate 8 av det nedre rør 1, som danner en nedre endeveggflate av det ring-

formede kammer 6 og strekker seg på tvers a<y>boreretningen. Det vil foreligge en vesentlig mekanisk fordel på grunn ay den forholdsvis store størrelse av den tverrgående veggflate 8 i forhold til den ringformede avlastningspassasjes 12 tvérrsnittsflate-areal. Dette returtrykk vil søke å motstå oppadgående bevegelse av boreinnretningen, bort fra overflaten som skal bores.

Vekselspenningen kan kobles inn ved hjelp av styreanordninger (ikke vist) som virker på grunnlag av sammentrekningsregistrerende anordninger (ikke vist), anordnet for å detektere oppadgående bevegelse av det nedre rør 1 som reaksjon på sammentrekningen av det øvre rør 2 inn i det nedre rør 1. Når strømmen brytes av styreanordningene etter avslutning av den oppadgående bevegelse, vil fluidet søkes å strømme tilbake til det ringformede kammer 6 under elektrodene 7. Det nedre rør 1 vil returnere under virkningen av tyngdekraften, med bistand av en returfjær 9 og/eller ekspansjonen av en trykkakkumulator 10 for hydraulikk eller gass. Det kan også anordnes innretninger for å returnere fluidet via en avledningspassasje 14 som styres a<y>en hydraulisk ventil 15.

Borfjæren ifølge oppfinnelse kan også benyttes som en demper for å imøtegå overføringen av uønskede vibrasjoner fra borerøret til boreinnretningen eller, ved en motor anordnet i borehullet, fra motoren til borestrengen. I dette tilfelle må frekvensen og spenningen over elektrodene modu-leres, idet styreanordningene er innrettet til å reagere på avfølere for bevegelse^anordnet enten over eller under elektrodene. Denne dempning skulle føre til øket bore-stabilitet, noe som ville være spesielt verdifullt ved retningsbestemte boreoperasjoner.

Borfjæren kan benyttes enten som en mindre enhet i

■borestrengen, eller integrert i en av borestrengens bestand-deler, f.eks. vektrøret, borkronen, demperovergangen, eller kompensatoren.

Det er å bemerke at det ved den spesielle utførelse som er vist^H foreligge en avtagende overlapping mellom elektrodene 7, noe som resulterer i en redusert elektro-viskøs effekt med øket relativ forskyvning av rørene 1, 2. Normalt vil imidlertid lengden av elektrodene være vesentlig større enn den ventede forskyvning slik at man kan se bort fra en redusert effekt av praktiske grunner. Ikke desto mindre kan, om ønsket, andre elektrodeanordninger benyttes og/eller spenningen økes med øket forskyvning, for å kompensere for enhver slik effekt.

Claims (10)

1 Boreinnretning for boring gjennom en overflate med en borkrone, idet innretningen har en borstreng eller -stang, karakterisert ved at den omfatter en borfjær for" å motstå bevegelse av borkronen bort fra en overflate som bores, idet borfjæren omfatter et første element (1) og et annet element (2) , som ved bruk av boret er glidbare i forhold til hverandre i lengderetningen, parallelt med boreretningen, mellom en utstrukket stilling når borkronen står i kontakt med den overflate som bores, og en sammentrukket stilling med borkronen fjernet fra overflaten, et første kammer (6) for å inneholder elektro-viskøst fluidum (3), anordnet mellom elementene (1, 2) slik at det første kammers (6) volum reduseres under sammentrekningen når elementene (1, 2) beveges fra den utrukkede stilling mot den sammentrukkede stilling, en avlastningspassasje (12) som strekker seg fra det første kammer (6) til et avlastningskammer (13) for henholdsvis, passering og mottak av fluidum (3) fra det første kammer (6) når det sistnevntes volum reduseres, anordninger (7) for utvikling av et elektrisk felt, og som er anordnet nær avlastningspassasjen (12) for utvikling av et elektrisk felt i det elektro-viskøse fluidum (3). som passerer gjennom passasjen (12) under bruk av boret, sammentrekningsregistrerende anordninger, anordnet for direkte eller indirekte registrering av relativ bevegelse mellom elementene (1, 2) fra den utstrukkede stilling, og styreanordninger innrettet for å aktivere de feltutviklende anordninger som reaksjon på sammentrekningen som registreres av den sammentrekningsregistrerende anordning, og deaktivering av anordningen (7) for utvikling av et elektrisk felt, i det vesentlige ved fravær av sammentrekning, slik at passering av det elektro-viskøse fluidum (3) gjennom avlastningspassasjen (1.2) under sammentrekning hemmes, mens retur av fluidet gjennom passasjen (12) til det første kammer i det vesentlige er uhindret når sammentrekning opphører.

2. Innretning ifølge krav 1 , karakterisert ved at det første og det annet element foreligger i form av konsentriske rørformede elementer (1, 2) hvis tilgrensende flater er utformet og anordnet for mellom seg å avgrense et ringformet kammer (6) hvis dybde reduseres ved sammentrekningen, og en ringformet avlastningspassasje (12) som forbinder det første kammer (6) med et avlastningskammer (13), idet de feltutviklende anordninger omfatter motstående elektroder (7) i det første og det annet element (1, 2), anordnet på hver sin side av avlastningspassasjen (12).

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at anordningen for utvikling av det elektriske felt omfatter anordninger for utvikling av vekselspenning..

4. Innretning ifølge et av kravene 1 - 3, karakterisert ved at returfjæren er anordnet for å lette retur av det første og det annet element (1, 2) til den utstrukkede stilling.

5. Innetning ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at en fluidumtrykk-akkumulator (10) er anordnet i trykkavlastningskammeret (13) for å lette retur av det første og det annet element (1, 2) til utstrukket stilling.

6. Innretning ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at det er anordnet en avlednings-retur-passasje (14) som strekker seg mellom avlastningskammeret (13) og det første kammer (6) og styres av en ventil (15) for å forhindre passasje av fluidum (3) under sammentrekning, mens retur av elektro-viskøst fluidum (3) til det første kammer (6) tillates ved retur av det første og det annet element (1, 2) til den utstrukkede stilling.

7. Innretning ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at det er anordnet samvirkende flenser (4) på det første og det annet element (1, 2) for å begrense elementenes relative bevegelse i retning mot den utstrukkede stilling, slik at innretningens nedre element (1) av de første og andre elementer (1, 2) ved bruk under senkning eller hevning i et borehull, bæres av det øvre element (2) av de første og andre elementer (1, 2).

8. Innretning ifølge et av kravene 1-7, karak terisert ved at en kileforbindelse er anordnet mellom det første og det annet element (1, 2) for over-føring av dreiebevegelse mellom disse.

9. Innretning ifølge et av kravene 1.-8, karakterisert ved at borfjæren er innsatt umiddelbart over borkronen.

10. Innretning ifølge et av kravene 1-8, omfattende en roterende borkrone og roterbare konuser, karakterisert ved at borfjæren er montert bak minst én konus for å avfjære denne under boring.