NO800285L - Senkeboresystem. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et senkeboresystem. Generelt kan man gå frem på to forskjellige måter for frembringelse av borets omdreining under. en boreoperasjon. ' : Enten kan hele borstrengen på hvilken borkronen er montert', roteres ved hjelp av en rotasjonsmekanisme fra overflaten, f.eks. ved hjelp av et rotasjonsbor, eller borkronens rotasjon kan alternativt utføres ved hjelp av en senkemotor.. Under omdreining av rørseksjonene blir et borefluid nor-' malt pumpet ned gjennom borerøret for utspyling av bore- r ' ■kaks. Borefluidet tilbakeføres deretter opp gjennom rom-met mellom borestrengen og siden av hullet som bores. Vanligvis er borefluidet en slamblanding som også virker

til å avkjøle og smøre borkronen etterhvert som borekakset fjernes. For å muliggjøre omdreining av borestrengen med ' tilfestet borkrone er en kelly montert ved øvre ende av borestrengen. Selv om kellyen står i inngrep med borestrengens sylindriske borerør er dens ytterflate ikke-sylindrisk, typisk heksagonal.. Kellyen går deretter gjennom en åpning i rotasjonsboret som har en form tilsvarende kellyens utvendige omkrets f late . Rotas jonsboret står således """■''i inngrep med kellyen, og ved omdreining av boret roteres kellyen og dermed borestrengen og borkronen. Ettersom . borestrengen fremføres i jorden må boreoperasjonen perio-■ ■ , disk avbrytes for tilkopling av en ytterligere rørseks jon. • vx' Ved anvendelse av et rotas jonsbor sammen med slangeenhe ten ■■ ''■, for tilførsel av borefluidet blir denne prosess for tilkopling av en ytterligere rørseksjon en komplisert og tids-krevende operasjon.

Under visse forhold kan det være ønskelig å anvende en senkemotor istedenfor rotasjonsboret. Jo dypere borehull jo fjernere vil borkronen befinne seg fra rotas jonsboret som leverer energien fra jordoverflaten. Der er følgelig et stort energitap mellom energikilden og borkronen. I en slik situasjon er det ønskelig å. plassere energikilden så.

• nær borkronen som mulig, det blir således fordelaktig å anvende en senkemotor. Når motoren roterer borkronen bidrar vekten av borestrengen i vesentlig grad til borkronens fremføring. Senkeboresystemet må således være istand til overføring av radialkrefter som danner en vinkel med bore-

strengens lengdeakse og langsgående krefter som er generelt parallelle med borestrengens lengdeakse. Et eksempel på

en utføringsform av et slikt senkeboresystem er vist og .;

beskrevet i US patent nr. 3 730 284. Andre utføringsfor-mer av senkeboresystemer anvender forskjellige kelly-forin-ger, som vist og beskrevet i US patenter nr. 3 842 619, 3 854 539 og. 3 913 352.

Flere ganger i løpet boreoperasjonen vil det være øn-'skelig å plassere en eller annen type følerutstyr i området ved senkemotoren for tilbakeføring, til jordoverflaten '' ; '.' av forskjellig informasjon, vedrørende både boreoperasjonen og borehullets karakteristika. Ved bruk av slikt følerut-styr må en elektrisk ledning fra overflaten tilkoples fø-lerutstyret. Forut for foreliggende oppfinnelse, ved bruk av slikt følerutstyr, har det vært nødvendig å anvende en

konvensjonell type boresystem i forbindelse med et rota- • ■ ■■'<.>V';-. s jonsbor sammen med de nødvendige slanger for tilførsel av . "■ borefluidet. Ved tidligere kjente anordninger for senke-boring har der ikke vært noen mulighet for mating av en elektrisk ledning inn i hullet for følerutstyret. Det har '• således ikke vært mulig å utnytte fullt ut fordelene ved

et senkeboresystem i alle situasjoner på grunn av slike ' i v.r begrensninger. Ved at det er nødvendig å bruke rotasjons-. bor og slanger for borefluidet hver gang en følermekanisme skal anvendes, blir boreoperasjonen innviklet og den an-vendte tid vesentlig øket på grunn av den- ekstra tid som går med til å tilkople ytterligere rørseksjoner til borestrengen.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et senkeboresystem som kan anvendes med en elektrisk målemekanisme for måling av visse boreoperasjoner og borehullkarakteris-tika under boreoperasjonen.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en kelly-foring som kan anvendes i et senkeboresystem slik at det blir mulig å mate en elektrisk ledning til en følerme-kanisme som befinner seg i området ved senkemotoren.

Et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse er

å tilveiebringe en ny og forbedret kelly-foring for full utnyttelse av et senkeboresystem.

Enda et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny og forbedret kelly-foring som kan bidra til en mer effektiv boreoperas jon sammenlignet med •. v"': tidligere kjente systemer som ovenfor omtalt..-.":.•!

Disse formål oppnås ved anvendelse av senkeboresys-

temet med kelly-foringen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Ved bruk av kelly-foringen ifølge foreliggende oppfin-

nelse kan et senkeboresystem benyttes istedenfor det van-lige sirkuleringshode eller rotas jonsbor, og slangeenhet

for borefluid som er påkrevet i kjente systemer i forbin- <.:.'-'U deise med bruk av følermekanismer i hullet som bores. '

Som eksempel på følersystemer som kan være aktuelle i en boreoperasjon kan nevnes et elektrisk øyekompass for av-føling av borkronens fremføringsretning samt annet føler-utstyr såsom det som lages av Sperry Sun.

Retnings-senkeboresystemet ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter en borestreng som dannes av ett eller flere borerør, idet ytterligere rør tilkoples etterhvert som borkronen avanserer ned i jorden, en senkemotor

og borkrone montert i den ene ende av borestrengen i hullet,

en kelly montert ved den andre ende av borestrengen, og en foring for styring av kellyens bevegelse. Kelly-foringen

gjør det mulig å føre kellyen i en retning fremover-inn i '! hullet samtidig som rotas jonsbevegelse av kellyen forhind-.. :]'■ >■■ res, slik at det dreiemoment som dannes i borestrengen på grunn av senkemotoren innelåses. Kelly-foringen innbefat-

ter en bæremekanisme som muliggjør slik fremmadbevegelse med samtidig hindring av rotasjonsbevegelse, og en førings-mekanisme som gjør det mulig å føre en elektrisk ledning inn i hullet til en følermekanisme beliggende i hullet uten å komme i konflikt med gjennomføringen av kellyen som er. montert ved toppen av borestrengen, gjennom støttemekanis-men. I den etterfølgende beskrivelse og patentkravene be-tegner uttrykket "borestreng" både ett eller flere borerør og den tilknyttede kelly som sammen danner borestrengen.

Støttemekanismen som styrer kellybevegelsen og følge-lig, hele borestrengen, innbefatter et par V-formede ruller for en sekskantet kelly eller runde ruller for en firkantet kelly. Rullene er dreibart montert i hvert sitt bærelager, og fastlåst i slikt bærelager under drift av boreutstyret. Kellyen har en ikke-sylindrisk omkretsform, vanligvis sekskantet, og passerer mellom de to ruller slik at den passer i de V-formede spor som hindrer dreiebevegelse av kellyen og følgelig av borestrengen. Dersom kellyen er firkantet passerer den mellom to runde ruller på slik måte at den firkantede kelly passer i de runde ruller som lig-

ger an mot motsatte sider av kellyen og hindrer dreiebevegelse av kellyen og følgelig av hele borestrengen. Støtte-mekanismen styrer imidlertid kellyen ved hjelp av rullenes • rotasjonsbevegelse, i retning fremover idet borestrengen avanserer i hullet som bores.

Støttemekanismen har også et fotelement på hvilket bærelagrene er montert, og i fotelementet er utformet en åpning som utgjør åpningen av føringsmekanismen for å mu-liggjøre innføring av en élektrisk ledning i hullet. Denne åpning kan utformes i fotelementet enten ved hjelp av en utkuttet seksjon over hvilken et fotelement plasseres under drift av boreutstyret eller ved hjelp av en tynn sliss som ikke er bredere enn at ledningen akkurat kan passere gjennom slissen. I hver utføringsform kan den elektriske ledning mates gjennom fotelementet til en stilling under rullene slik at ledningen ikke kommer i konflikt med keHyens r ■Yj'p^l':v!< gjennomføring gjennom støttemekanismen. ''/'■* ;, .- A' <;.. ;>;

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen. Figur 1 er et perspektivriss av et senkeboresystem ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 2 er et frontriss av en kelly-foring ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur.3 er et sideriss av kelly-foringen ifølge foreliggende oppfinnelse sett langs linjen A-A på figur 2.

Figur 4 er et grunnriss av kelly-foringen vist i fi-

gur 2.

Figur 5 er et grunnriss av en modifisert utførings-

form av kelly-foringen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Figur 6 er et sideriss av én av rullene i kelly-forin- . gen vist i figur 2. Figur 7 er et sideriss av rullen vist i figur 6, langs

linjen B-B.

Figur 8 er et sideriss av en aksel for opplagring av rullen vist i figur 6. Figur 9 er et oppriss av forsiden på akselplaten til rullakselen vist i figur 8.

Figur 10 er et sideriss av akselplaten vist i figur

9. Figur 11 er et perspektivriss av et topparti av lageret for å sikre rullen og rullakselen på plass under drift. Figur 12 er et perspektivriss av en hengselport be-nyttet i kelly-foringen vist i figur 4. Figur 13 er et sideriss av hengselpinnen som anvendes i hengselporten vist i figur 12. Figur 14 er et sideriss av en låsepinne som benyttes i hengselporten vist i figur 12."r.1-.,

Et retnings-boresystem ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i figur 1. Boreoperasjonen utføres ved

hjelp av en senkemotor og borkrone som sammen er angitt ved henvisningstallet 2 og som er festet til enden av en"" borestreng som utgjøres av et antall borerør, såsom rør 4

og 6, og kelly 10 som ved hjelp av en kopling 12- er festet

til øvre parti av borerørene. Som vist virker boresystemet til å bore et hull 8. Etterhvert som senkemotoren og ..■.;'- !, borkronen 2 beveges i en fremmadretning for å øke dybden av hullet 8, tilkoples ytterligere borerør mellom kellyen

og det øvre borerør, slik at borestrengens lengde økes. Kellyen 10 passerer gjennom en åpning i rotasjonsbor 14

og gjennom kelly-foring 16, som virker til å styre kelly-

ens bevegelse. Kelly-foringen gjør det mulig å fremføre kellyen uten samtidig omdreining av kellyen idet dreiemomentet som oppstår i borestrengen på. grunn av senkemoto-

rens 2 omdreining fastlåses. Kellyforingen 16 er montert'

på rotasjonsboret 14 ved hjelp av et antall monteringsben såsom ben 18 og 20 som er festet i motsvarende åpninger i rotasjonsboret 14. Rotasjonsboret er sikret mot omdrei-.

ning under normale operasjoner.

Kelly-foringen 16 innbefatter et par ruller 22 og 24,

som vist i figur 2. Hver av rullene er montert på en ro-, ■''■'■[

' ■' " a

terbar aksel 26 og 28. Disse aksler er igjen opplagret i lågere 30 og 32. Lagrenes 30 og 32 underdel er utformet i front- og bakplater■34. Lagrenes overdel utgjøres av partier 40 og 42 som rager ut fra en topplate 38.

Alle kelly-foringens deler er montert på, og festet

til en fotplate 36 som vist i figur 2. Etter at rullene er satt på plass i lagerunderdelene i front- og bakplatene 34, plasseres topplaten 38 over rullene slik at rullene holdes på plass i kelly-foringen. Topplaten 38 er festet til fotelementet 36 ved hjelp av.et par muttere og bolter, ■," såsom bolt 44 og mutter 46. Når topplaten er låst på plass kan hele kelly-foringen løftes ved hjelp av håndtak 39 og 41 som er festet til topplaten 38. i Front- og bakplatene 34 er avstivet mot sidebevegelse

ved hjelp av triangulære plater 48 og 50. Vinkelstillingen til disse triangulære plater kan varieres for yariering av. -,„' ;

.avstivningen mot sidebevegelse. Når topplaten 38 er fast festet på front- og bakplatene 34 har man fått en solid^ og

fast opplagring for rullene 22 og 24 for støtting og styring av kellyens bevegelse.

Ved bruk av kelly-foringen 16 sammen med kellyen føres kellyen gjennom en åpning 5 2 i topplaten 38. Kellyen føres■

da mellom de to ruller 22 og 24 og ut gjennom en åpning i fotplaten • 36. Åpningen i topplaten er vist i figur 4. : ?

På den ene side, enten forsiden eller baksiden, av fotelementet 36 er der utformet en åpning. Denne åpning over-dekkes så av en portmekanisme 54, som vist i figur 4. Portmekanismen innbefatter et portelement 56 som ved hjelp av en

■ hengselpinne 58 er festet til fotelementet 36. Den andre

ende av portelementet er også festet til fotelementet 36, men ved hjelp av en låsepinne 60 som kan fjernes når port-'-.' elementet 56 skal åpnes. Hver gang en elektrisk ledning skal innføres i hullet, fjernes låsepinnen 60, portelemen-

tet 56 åpnes for frilegging av en åpning i fotelementet 36 og den elektriske ledning mates så gjennom denne åpning i fotelementet til en stilling under støtterullene for kel-

lyen og ned i hullet. Etter at ledningen er bragtpå plass lukkes portelementet 56 og låsepinnen 60 gjeninnføres. Under drift av boresystemet holdes således den elektriske led-'

ning på plass i kelly-foringen.

Ifølge en modifisert utføringsform av foreliggende oppfinnelse kan der i stedet for portmekanismen 54.benyt-

tes et modifisert fotelement 62 i hvilket er utformet et antall slisser, slik som vist i figur 5. Fotelementet 62 er vist med to slisser 64 og 66 som muliggjør gjennom-føring av den elektriske ledning gjennom slissen slik at ledningen kan mates til en stilling under støtterullene.

Hver slisse 64 og 66 er dekket av en pal som vist i figur 5. Hver av rullene for styring av kellyens bevegelse, så-

som rullen 22, har en sentral åpning 68 som vist i figur 6. Hver av rullene er tilnærmet V-formet som vist ved den V-formede profil 70 i figur 7. Den V-formede profil til-latar rullen å danne inngrep med kellyen. som har en ikke-sylindrisk utforming, f.eks. sekskantform. Ettersom kel-

lyen passer i V-sporet er kellyen og følgelig hele borestrengen låst mot rotasjonsbevegelse. Kellyen kan væré firkantformet og i slikt tilfelle er hver rull rund istedenfor V-formet. Rullenes runde form tillater rullene å

danne fast inngrep med den firkantformede kelly ved å

ligge fast an mot motsatte sider av kellyen. Ettersom kellyen passer i rullene som ligger an mot den fra mot-

satte sider, er kellyen og følgelig hele borestrengen låst mot rotasjonsbevegelse.

Rullen er montert på en passende rullaksel slik som

vist i figur 8. Akselen 26 har en holdeplate 72 som hol-

der rullen på akselen og er låst mot rotasjonsbevegelse ved hjelp av en pinne 74 som kan gripe inn i eller monte-

res i en åpning i frontplaten 34. Ytterligere riss av

denne holdeplate er vist i figur 9 og 10. 'Platen har et smørespor 80 som kan fylles med et passende smøremiddel.

En fettnippel 78 er også anordnet med åpning til en fett-kanal 76 for smøring av selve rullen. Det skal påpekes i denne forbindelse at rullene bare roterer som følge av kellyens bevegelse og ikke egentlig drives. Rullene må således bare kunne rotere fritt for å muliggjøre fremfø-

ring av kellyen og følgelig borestrengen samtidig som rotas jonsbevegelse av kellyen og borestrengen forhindres.

Etter at akselen 26 med rullen 22 er plassert i lagrene i kelly-foringens front- og bakplater 34, monteres toppla-

ten 38 som bærer lagrenes overdeler, såsom delen 40 som vist i figur 11 på plass. Lageret 40 har en bæreflate '43 : '.•'.'■<■ som ligger an mot akselen og låser den på plass.

Ytterligere illustrasjoner av portmekanismen 54 og deler av denne er vist i figur 12, 13 og 14. Som.vist i figur 13 har hengselpinnen 58 et stammeparti 84 og topp-skive 82. Låsepinnen 60 har et stammeparti 88, en topplate 86 og et hode 90. I hodet 90 er utformet en åpning gjennom hvilken en kjede eller lenke 92 er innført. Len-ken .92 benyttes for å gjøre det mulig å fjerne låspinnen 60 hver gang porten skal åpnes.

Foreliggende oppfinnelse kan anta andre spesielle ut-forminger uten å avvike fra den oppf inneriske idé eller spesielle særtrekk. De viste utføringsformer er bare ment. å være illustrerende og ikke begrensende, idet omfanget av oppfinnelsen bestemmes mer av de etterfølgende krav enn av foregående beskrivelse. Alle endringer som ligger innen-

for kravenes betydning og ekvivalensområde er derfor ment. å omfattes av disse.

Claims (10)

1. Kelly-foring for bruk i forbindelse med en borestreng under en senkeboreoperasjon hvor en senkebor-motor er montert i den ene ende av borestrengen i hullet som bores og borestrengen har en kelly montert i sin øvre ende, karakterisert ved at foringen omfatter: støtteorganer for å muliggjøre frem-føring av borestrengen i hullet samtidig som bevegelse av borestrengen i en retning på tvers av slik fremfø-ringsbevegelse forhindres, hvilke støtteorganer innbefatter låseorganer for å hindre rotasjon av borestrengen slik at dreiemomentet som oppstår i borestrengen på grunn av senkemotoren fastlåses; samt føringsorganer for å muliggjøre innføring, av en elektrisk ledning i hullet for tilkopling til en elektrisk innretning montert i området ved enden av borestrengen som fremføres i hullet, idet ledningen innføres uten å komme i konflikt med borestrengens passasje gjennom støtteorganeVie.

2. Kelly-foring ifølge krav 1, karakterisert ved at støtteorganene innbefatter et par ruller, hver av hvilke ruller er anordnet i inngrep med kellyen som er montert på enden av borestrengen motsatt senkemotoren, hvilken rull virker til å styre kellyen og borestrengen under senkemotorens fremføring i hullet, hvilke ruller er passende utformet slik at når rullene danner inngrep med kellyen hindrer de rotasjonsbevegelse av kellyen og borestrengen hvorved dreiemomentet som skapes av senkemotoren låses.

3. Kelly-foring ifølge krav 2, karakterisert ved at føringsorganene danner en' åpning gjennom hvilken den elektriske ledning kan innføres for å for-bindes med en måleinnretning beliggende på et nedre parti av borestrengen.

4. Kelly-foring ifølge krav 3, karakterisert ved at føringsorganene gjør det mulig å innføre den elektriske ledning fra rullenes underside og langs borestrengen til måleinhretningen.

5. Kélly-foring ifølge krav 4, karakterisert ved at føringsorganene gjør det mulig å inn-føre den elektriske ledning som skal tilkoples måle-innretningen beliggende i området ved senkemotoren.

6. Kelly-foring ifølge krav 4, karakterisert ved at støtteorganene og føringsorganene er slik konstruert at de letter tilkopling av ytterligere rør til borestrengen uten at det er nødvendig å demon-tere kelly-foringen.

7. Kelly-foring ifølge krav 6, karakterisert ved at støtteorganene•innbefatter et fotelement, bærelagerelementer for opplagring av rullene på en slik måte at rullene kan være roterbare, samt orga-ner for å holde rullene i nevnte bærelagerelementer.

8..* Kelly-foring ifølge krav 7, karakterisert ved at åpningen i føringsorganene utgjøres av en åpning i fotelementet og at føringsorganene innbefatter et hengselportelement som kan svinges i en åpen og lukket stilling og virker til å lukke nevnte åpning i fotelementet under drift av senkemotoren for å holde den elektriske ledning på plass i kelly-foringen.

9. Kelly-foring ifølge krav 7, karakterisert ved at åpningen i føringsorganene utgjøres av en slisse i fotelementet.

10. Retningsboresystem omfattende en borestreng med en kelly montert i øvre ende, en senkemotor-boreinnretning montert på enden av borestrengen i hullet som bores, ka-rak' teri sert ved en kelly-foring innbefat-tende støtteorganer for å muliggjøre fremføring' av borestrengen inn i hullet samtidig som bevegelse av borestrengen i retning på tvers av fremføringsretningen forhindres, hvilke støtteorganer innbefatter låseorganer for å hindre rotasjon av borestrengen slik at dreiemomentet som oppstår i borestrengen på.grunn av senkemotor-boreinnretningen fastlåses, samt føringsorganer for å muliggjøre innføring av en elektrisk ledning i hullet for tilkopling til et elektrisk element montert i'området ved enden av borestrengen som innføres i hullet, idet slik ledning innføres uten å komme i konflikt med gjennomfø-ringen av borestrengen gjennom støtteorganene.