NO147155B - Boreanordning med utskiftbart kjernebor og sentraldel av boreverktoey - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en boreanordning konstruert for å gjøre den sentrale del av boreverktøyet utskiftbart med et kjernebor uten nøvendigheten av å løfte verktøyet med sin driv-ende turbin.

Betydningen av et slikt verktøy, hvilket allerede er innlysende når det dreier seg om boring på land, antar en anse-lig verdi når det er spørsmål om å utføre boring på sjøen og ved dypt vann.

I betraktning av de forholdsvis skjøre kjerneprøver

som tas i løpet av en boring, er det klart, særlig når driften foregår ved hjelp av turbin, at kjerneboret må utføres ubevegelig i forhold til turbinakselen og at kjerneprøven dessuten må skjermes overfor de høye trykk fra boreslammet.

US patent 2 189 057 løser disse problemer ved å

henge opp kjernerøret inne i et dreibart rør som bærer bore-verktøyet med koblingsorganer inklusive kulelagere. Gjennomgan-ger er anordnet for sirkulasjon av boreslam og omfatter en aksial kanal i kjernerøret, en ringformet kanal mellom kjernerøret og det dreibare rør og tverrgående kanaler som forbinder de aksi-

ale og ringformede kanaler, idet disse kanaler er installert under kulelagrene. På denne måte vil borekutt som adskilles fra boreslammet av den store sentrifugalkraft, hovedsakelig hvis boreverktøyet drives med en turbin ved høy hastighet (f.eks.

1000 o/min.), kunne samle seg i kulelagrene og bevirke fastklemming av kjernerøret til det dreibare rør.

I motsetning hertil er det mulig ifølge foreliggende oppfinnelse å drive boreslammet til å sirkulere gjennom kulelagrene slik at kulelagrene blir smurt hensiktsmessig og stadig vasket. Eventuell fare for fastklemming mellom kjernerøret og det dreibare rør er unngått. Dessuten blir denne sirkulasjon av boreslammet gjort lettere ved det lavere slamtrykk i høyde med kulelagrene sammenlignet med under kulelagrene.

Videre var det på grunn av forbindelsen mellom forings-røret og kjerneboret ikke mulig å skifte ut et kjernebor med den sentrale del av boreverktøyet slik at det ikke var mulig å fortsette med boring med høy hastighet.

Hov/edf ormå le t med foreliggende oppfinnelse er å frem-bringe en boreanordning, huis kjernebor og den sentrale del au boreverktøyet er gjort utskiftbare, idet foreliggende oppfinnelse utmerker seg ued at kjerneboret og den. avtagbare sentrale dei au uerktøyet huer omfatter et bære rø r som inneholder de for disse egnede mekanismer, idet dette rar holdes uertikalt au et sete på et mottagerrør som roterer med uerktøyet, og bærerøret er isolert ued sin øvre ende fra injeksjons- eller borsiammet ued hjelp au en del som har en tetning med anlegg mot mottager-røret som roterer med uerktøyet, og kjerneboret og den autagbare sentrale del dessuten omfatter kanaler for sirkulasjon au slam ued et trykk som er lauere enn trykket for det slam som befinner seg ouer den tettende del.

Den umiddelbare følge au denne anordning er at på grunn au for det første det sete som mottar enten kjerneboret eller den sentrale del au boreuerktøyet og for det annet det slamtrykk som utføres på tetningsdelen, er vertikal anbringelse au kjerneboret eller au den uttagbare sentrale del au uerktøyet sikret uten noen annen innretning. Det er derfor tilstrekkelig å søke etter enten kjerneboret eller den sentrale del au uerktøyet med et enkelt konuensjonelt "utf iskingsuerktøy " for å uære i stand til å bringe den ene eller den annen au disse enheter opp til ouerflaten. Det uil likeledes bemerkes at deres tilbakeføring på plass er like enkel fordi den eneste nødvendige betingelse for deres understøttelse er først og fremst ny innføring au dem i et r ta r , hvilket er en vanlig operasjon.

Dette arrangement har stor betydning i tilfelle av en drift ved turbin fordi på den ene side er kjerneboret nødvendig-vis isolert fra injeksjonsslammet fra turbinen og på den annen side har det ikke lenger noe bRhnv' for å være utført i. ett stykke med foringsrøret, som ved tidligere lesninger for a unngå at det blir drevet av turbinakselen.

Ennå et formål med oppfinnelsen er å skaffe tilveie

en anordning av denne type, hvori der er anordnet en krets for avløp av det slam som foreligger i kjerneboret, omfattende åpninger i bærerøret for kjerneboret i høyde med lagrene såvel som i lagerholderen i ett stykke med tetningsdelen, slik at slammet strømmer fra den sentrale del av kjerneboret ved dettes omkrets ned mot den nedre ende av turbinakselen for å forene seg igjen med det slam som har tjent til drift av turbinen.

I motsetning til den løsning som nødvendiggjør avløpet , av slammet i et område, hvor slamtrykket er betydelig, gjør således det kretsløp som anvendes i samsvar med oppfinnelsen, det lettere med sirkulasjon av slammet fordi det ikke lenger munner ut i et område hvor det hersker et høyere trykk og samtidig muliggjør smøring av lagringene.

De nevnte formål er oppfylt ved oppfinnelsen som er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av de etterfølgende kravs karakteristikk.

Ytterligere fordeler og karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av følgende detaljerte beskrivelse under henvisning til tegningene som uten å være begrensende viser eksempel på en foretrukket utførelse av et turbin-boreverktøy, idet fig. 1 er et skjematisk aksialsnitt av den øvre del av det utstyr som dannes av anordningen utstyrt med et kjernebor, fig. 2 viser skjematisk og i aksialsnitt de nedre deler av anordningen og av kjerneboret, fig. 3 viser likeledes skjematisk i aksialsnitt den øvre del av utstyret dannet av anordninger utstyrt med den avtagbare sentrale del av verktøyet, fig. 4 er et skjematisk snitt av den nedre del av anordningen utstyrt med den avtagbare sentrale del av verktøyet, fig. 5 er et tverrsnitt av sideforbindelsen av den avtagbare sentrale del av verktøyet og tatt etter linjen V-V på fig. 4, fig. 6 er likeledes et tverrsnitt av sideforbindelsen av den avtagbare sentrale del av verk-tøyet på fig. 7 og tatt etter linjen VI-VI på samme figur, og fig. 7 er et skjematisk aksialsnitt av den nedre del av anordningen utstyrt med en avtagbar sentral del uten vertikal låsemekan-isme .

Boring og kjerneboring ved hjelp av et verktøy drevet av en turbin er kjente operasjoner og de anvendte innretninger er også kjent, slik at i det følgende vil' bare de nye organer so* v anvendes for utførelse av en turbinboreanordning, hvor den avtagbare sentrale del av verktøyet er utskiftbar med et kjernebor i samsvar med foreliggende oppfinnelse bli fullstendig be-skrevet.

Det skal bare minnes om at foringsrøret 1 mottar boreslammet 2 ved høyt trykk for drift av boreturbinen 3,som den er festet til ved hjelp av koblingen 4 skrudd til den ytre øvre del 5 av turbinen. Turbinens roterende aksel 6 omfatter ved sin øvre ende et opptaksrør 7 for føring til innføring og understøt-telse av kjerneborutstyret generelt betegnet med henvisningstal-let 8. Dette rør 8 er ved sin øvre del forbundet med et "ut-fiskingshode" 9 festet til en del 10 som bærer ringformede tet-ninger 12, med en kulelagermontering betegnet med 11. Delen ID hviler på et bæresete 13 i røret 7 i ett stykke med turbinens roterende aksel 6. En kapsling 14 festet til den nedre del av tetningsdelen 1U under dens sete 13 inneholder kulelagerutstyret som låser røret 15 på kjerneboret 8 til utfiskingshodet 9 ved hjelp av de eventuelle deler 16 til 18 og koplingen 19. Den ytre overflate av kapslingen 14 har tilstrekkelig klaring fra mottager-røret 7 drevet av turbinens roterende aksel til å sikre fri strøm-ning av slammet i kjerneboret 15. Slammet strømmer gjennom de sentrale kanaler i delene 16 til 18 og koblingen 19 og derfra gjennom åpningene 19a anordnet i høyde med kulene 11 og gjennom tilsvarende åpninger 14a i kapslingen 14 inn i kanalen som befinner seg mellom opptaksrøret 7 i ett stykke med akselen 6 for turbinen og kjerneboret 8. Således fås smøring av kulene 11 i deres baner 20. Det nettopp beskrevne utstyr viser således at kjerneborutstyret 8 er opphengt ved hjelp av koblingen 19,

kulene 11 i sine kulebaner 20 og kapslingen 14, i mottagerrøret 7 i ett stykke rn ed turbinakselen. På grunn av det meget høye trykk som utøves på utfiskingshodet 9 fra injeksjonsslammet, og på grunn av bibehold av koblingen 19 i konstant høyde i forhold til kapslingen 14 på grunn av kulebanene 20, vil det fremgå at selv om kjerneboreutstyret 8 ikke kan forskyves vertikalt, kan det lett forskyves med en bevegelse med relativ dreining i forhold til turbinens roterende aksel, idet lagrene 11 har meget liten friksjon. Den kjerne som Las opn under disae betingelser, er derfor ytterst vel bevart.

Delen 16 er en ventilinnretning, huis åpning avhenger av trykket av det slam som foreligger i kjerneboret 15. Denne konvensjonelle del kan derfor beholdes. Gjennomgangen av det slam som foreligger i dette rør, er sikret ved hjelp av kanalen 22 som normalt er stengt av kulen 23 som presses mot sitt sete

25 ved hjelp av fjæren 24.

På fig. 2 vil man igjen se bærerøret 15 for kjerneboret og den nedre ende av akselen 6, mellom hvilke slammet sirkulerer etter å ha tjent til smøring av kulelagrene il. Det vil bemerkes at dette slam blandes tvungent i området 26 med det slam som kommer fra avløpet 27 fra turbinen. De sistnevnte kan være av en hvilken som helst type og ikke har noen innvirkning på oppfinnelsen er denne ikke vist og utgjør en del av det som er skåret bort mellom de nedre og øvre kanter av henholdsvis fig. 1 og 2. Delene 28 vist til venstre på fig. 2 i boreposisjonen og til høyre i kjerneboreposisjonen for kapping av kjernen, er konvensjonelle deler og det anses derfor ikke nødvendig å beskrive hvordan disse virker, idet deres styring allerede er kjent og ikke utgjør noen del av oppfinnelsen. Det vil på den annen side bemerkes at i samsvar med oppfinnelsen har enden 29 av kjerneboret 8 en viss klaring fra enden 30 av opptaket for boret i verktøyet 31 for å unngå eventuell friksjon mellom den nedre del av røret 15 for kjerneborutstyret 8 og verktøyet 31 som drives av turbinakselen 6.

Fig. 3 viser verktøyet etter tilbaketrekning av kjerneboret 8 og erstatning av dette utstyr med den avtagbare sentrale del av boreverktøyet betegnet med generelt henvisningstall 32. Utfiskingsdelen 9 er i dette tilfelle festet til en del 33 som sikrer tetningen mellom utstyret 32 og mottagerrøret 7 som strekker seg gjennom den øvre del av turbinakselen 6. Tetningsdelen 33 kan ikke ligge an mot setet 13 på grunn 'av lengden av utstyret 32, hvis nedre ende 34, se fig. 4, ligger an mot setet 35 i verktøyet 31. For å hindre eventuell knekk på grunn av lengden av bærerøret 36, er ribber eller skinner 39 anordnet på dette rør som går rett gjennom'turbinen. Koblingen 37 forbinder tetningsdelen 33 med røret 36 som er bærer av låsedelene for pa. - lene 38 som sikrer sideforbindelse av utstyret 32 med turbinens roterende aksel 6.

Under anbringelsen av/ utstyret 32, hvilket kan foregå ued enkelt fritt fall ned i boreslammet for turbinen, ligger røret 36 i den stilling som er uist på uenstre side au den midtre akse 40 i det øyeblikk, hvor den nedre ende au røret 34 huiler mot sitt sete 35. Ued forbigående økning au slamtrykket uil

.stiften 42 som holder sammen sylinderen 41 og stemplet 43, skjæ-res over. Utfiskingshodet 9 kan driues ytterligere ned i mot-tagerrøret 7 og skyue røret 36 nedover. Dette medfører fall

au låsemekanismen i utstyret 32 omfattende låsedelene 44 og 45 som gjør det mulig for hodet au palene 38 å bli henholdsuis ført inn i og dreuet ut i tilpassede seter 46 i den sylindriske kammervegg 52 som er forbundet med verktøyet 31 drevet av akselen 6. Det vil bemerkes at spindelen 47 festet på holderen 54, om hvilken palene 38 svinger, ikke utsettes for noen kraft under bevegelsen nedover av bæresylinderen 41 etter at skjærstiften 42 er skåret av og at boreverktøyet er klart for funksjon straks hodene av palene er drevet inn i deres sete 46.

Det på fig. 5 viste snitt fremstiller de suksessive anordninger av palene; i utløst posisjon når bolten ennå ikke har beveget seg nedover og i låsestillingen i en åpning i låsedelen 44 når bolten 45 har beveget seg nedover som vist på fig. 4. I denne siste posisjon kan palen 38 ligge an i sideretning mot et anslag 56 i ett stykke med den sylindriske kammervegg 52.

For å vise at organene for siderettet forbindelse mellom utstyret 32 og den roterende turbinaksel 6 kan være av en hvilken som helst art, skal noen foretrukne utførelser av oppfinnelsen antydes.

Når således den avtagbare midtre del utsettes for meget store vertikale krefter, har hodene av palene 38 fått en form som gjør det mulig for dem å sperre vertikalt mot en kant 52a ved den øvre del av setet 46 som vist på fig. 4. Videre er hol-derne 54 i ett stykke med ribber 53, f.eks. som vist på fig. 6, slik at de siderettede drivkrefter fordeles over alle sporene 55 som mottar ribbene 53.

På den annen side, når den nedre ende av den avtagbare midtre del 32 ikke utsettes for betydel ige , kre fter og boreslam-mets trykk for drift av turbinen er tilstrekkelig til å hindre løfting av den avtagbare sentrale del 32 under alle betingelser, kan man anvende et utstyr som vist på fig. 7. I denne variant, hvor det ikke er påkrevet med noen skjærstift, er der heller ikke lenger anordnet noen pal' for låsing mot løfting av den avtagbare sentrale del 32. Den fullstendige bevegelse nedover av den avtagbare del 32 kan imidlertid nødvendiggjøre et visst overtrykk, slik at ribbene 53 trenger ned til bunnen av sporene 55 inntil bunnen av delen 54 kommer til anlegg mot setet 35 på verktøyet.

Likeledes i tilfelle av de utstyrsorganer som er vist

på fig. 4, kan stiften 42 utelates, idet palene har et profil som er beregnet både for vipping og anlegg mot siderettede anslag 56 og for utløsning av seg selv fra delene 56 og 52 i samsvar med at utstyret 32 skyves ned eller løftes ved hjelp av utfiskingshodet 9. For dette formål kan profilet av kantene 52a også eventuelt være modifisert. For å føre inn og trekke til-bake utstyret 32 på en lett måte kan stiftBn 42 utelates og stemplet 43 erstattes av et hvilket som helst annet stempel som er forskyvbart i sylinderen 41 bare med en viss friksjon, slik at palene 38 ikke låser under bevegelsen nedover eller før utstyret hviler mot sitt sete 35.

Sirkulasjonen av boreslammet, som i virkeligheten er det som kommer fra turbinen, er tilsvarende for alle variantene og det kan derfor henvises til fig. 4. Slammet ledes i kanal fra avløpet 48 fra turbinen på den ene side mot låsemekanismen for palene 38 og derfor mot åpningen 49 i utstyret 32 og på den annen side mot kanalene 50 og derfra mot de forskjellige åpninger 51 anordnet omkring verktøyets akse. Ved enkel anvendelse av boreslamtrykk kan man således styre anbringelsen og låsingen av palene 38 som eventuelt sammen med ribbene 53 tjener til å låse utstyret 32 i sideretning med den sylindriske kammervegg 52 som på sin side er i ett stykke med boreverktøyet, idet slam-innløpskretsene virker samtidig i den øvre del av låseele-mentene og til den nedre del av utstyret 32 gjennom kanaler som fører gjennom den sylindriske holder 52.

Det vil v/ære selvsagt at de innretninger som er vist

på fig. 3 til 7, kan anvendes i tilfelle av drift ved hjelp av en rørstreng styrt fra overflaten. Det er således tilstrekkelig å tenke seg at pl disse figurer er verktøyet 31 ikke lenger drevet av turbinakselen 6, men ved hjelp av rørstrengen, for å se at den beskrevne anordning kan anvendes slik den er, forutsatt at den innvendige overflate av verktøyet, som må motta de siderettede låseinnretninger på den avtagbare sentrale del av verktøyet, er forsynt med et ubevegelig festet sylindrisk kammer, såsom 52, som strekker seg oppover for å motta hele det utstyr som består av utfiskingshodet 9, tetningsdelen 33, rør-ene 36 og 41 som bærer boltene 44-45 og sporene 55. Selv om tetningsdelen denne gang tetter igjen den øvre del av sylinderen 52, har delene 6 og 7 ikke lenger noen grunn for sin tilstede-værelse og det er selvsagt at ved å utøve tilstrekkelig trykk på utfiskingshodet, oppnås siderettet låsing ved avskjæring av stiften 42 under de samme betingelser som før. Det er klart at de forskjellige måter for siderettet forbindelse ved hjelp av bare palene eller bare ribbene eller måter som ikke anvender skjærstifter eller låsing ved hjelp av palene, like godt kan anvendes for verktøy drevet av en rørstreng. Når det gjelder slamkretsløpet er det i utfiskingshodet eller i tetningshodet anordnet minst én kanal medregnet et munnstykke og som derfra fører til forskjellige åpninger anordnet på samme måte som i tilfelle med drift ved turbin, et meget kraftig anlegg av utstyret med den sentrale del av verktøyet mot det sete som er anordnet i verktøyet, idet denne anleggskraft skyldes det høye resulterende trykk som utfiskingshodet utsettes for.

Uansett typen av drift av verktøyet og forbindelses-mekanismen for den avtagbare sentrale del av verktøyet, vil den innretning som danner gjenstand for foreliggende oppfinnelse, muliggjøre lett utskiftbarhet av denne med et kjernebor uten at man behøver å løfte verktøyet til overflaten og uten for tidlig slitasje på forbindelsen med kjerneboret.

Claims (2)

1. Boreverktøy omfattende et dreibart mottakerrør (7) med et boreverktøy (31) ved sin nedre ende og et holdersete (13) anordnet i en avstand over dette for å ta imot et bærerelement (10) i en utskiftbar sentral innretning som inkluderer et kjerne-rørutstyr (8) omfattende et kjernerør (15) opphengt i sitt bærerelement (10) gjennom forbindende organer (16 - 19) medregnet kule-lagre (11, 20), hvor tetningsorganer (12) er anordnet mellom bærerelementet (10) for kjernerørutstyret (8) og holdersetet (13) og kanaler for boreslamsirkulasjon er anordnet under bærerelementet (10), hvilke kanaler omfatter en aksial kanal (22) i kjerne-rørutstyret (8), en ringformet kanal mellom kjernerørutstyret (8) og mottagerrøret (7), og tverrgående kanaler (14a) som forbinder den aksiale kanal (22) med den ringformede kanal, karakterisert ved at den aksiale kanal (22) strekker seg gjennom nevnte forbindende organer (16 - 19) og de tverrgående kanaler (19a, 14a) strekker seg gjennom kulelagrene (11, 20).

2. Boreverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at bærerelementet (10) for kjernerørutstyret (8) er festet til en kapsling (14) som omgir kulelagrene (11, 20) og er forsynt med åpninger (14a) som hører til de nevnte tverrgående kanaler (14a, 19a).