NO175014B - Anordning til generering av trykkpulser i borespylemedier - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning til generering av trykkpulser i et borspyleinedium som gjennomstrømmer en borestreng i en utførelse i henhold til innledningen av krav 1.

Ved kjente anordninger av denne art (DE-PS 37 15 514,

US-PS 3 958 217) er hovedventillegemet i området for sin i strømningsretningen bakre ende festet og ført aksialt forskyvbart på bærelegemet. Hovedventillegemet har i den forbindelse på sin mot strømningen vendte endeside en rørforlengelse som har en diameter som er mindre enn diameteren til innsnevringen, strekker seg mot strømningsretningen gjennom innsnevringen og er i området av sin ende forsynt med sideslisser, hvilke utgjør innløpsåpningen for kanalen til den innvendige strøm-ning .

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en særlig enkel, slitasjesikker og funksjonsdyktig anordning av den nevnte art og hensikten oppnås i henhold til oppfinnelsen ved en anordning kjennetegnet med de trekk som fremgår av karakteristikken til krav 1. Vedrørende vesentlige ytterligere utførelser skal det vises til kravene 2-8.

Tilordningen av rørforlengelsen til bærelegemet gjør trykk-registreringen før innsnevringen av huset uavhengig av stillingen og bevegelsene til hovedventillegemet og dermed fri

<for derav resulterende variasjoner. Samtidig blir utførelsen av hovedventillegemet forenklet og er følgelig utsatt for mindre slitasje og frembyr en høyere responsfølsomhet. Dobbeltføringen av hovedventillegemet motvirker vippebevegelser og derav resulterende klemfenomener slik at anordningen pålitelig også kan benyttes i sandholdige borspylemedier såvel som i bore-strenger for avviks-, spesielt horisontalboring. Ved forenklet mulighet for kabelomføring og for å fremstille en mekanisk og/eller elektrisk forbindelse med anordningen ovenfor huset er det dessuten gitt den særlig interessante mulighet å utføre anordningens hoveddel som en opphalbar komponent.

Ytterligere enkelttrekk fremgår av den etterfølgende be-skrivelse og tegningen som viser et utførelseseksempel på anordningen i henhold til oppfinnelsen i et avbrutt lengde-snitt.

Den på tegningen viste anordning til generering av trykkpulser 1 et i en borestreng 1 strømmende borspylemedium omfatter særskilt et i borestrengen 1 stasjonært festet, rørformet hus 2 med en innsnevring som i det viste eksempel er dannet av en særskilt, på den i strømningsretningen 4 fremre ende av huset 2 påsatt ringlegeme 3.

I huset 2 er det stasjonært festet et bærelegeme 5 som hovedsakelig er utført rørformet og har en fot 6 samt en rørforlengelse 7 som har en diameter som er mindre enn diameteren til innsnevringen 3 i huset 2 og som strekker seg gjennom innsnevringen 3 mot strømningsretningen 4 til høyt-trykksområdet av det strømmende borspylemedium.

På bærelegemet 5 er det festet et hovedsakelig rørformet hovedventillegeme 8 som likeledes som bærelegemet 5 er koaksialt anordnet i huset 2 og kan forskyves aksialt på sin viste, ved en skulder 9 på bærelegemet 5 definert utgangsstilling mot strømningsretningen 4 av borspylemediet til en øvre, endelig driftsstilling. Hovedventillegemet 8 avgrenser mellom seg og huset 2 en utvendig strømningskanal for borspylingen og mellom en innsnevret fremre ende 11 og innsnevringen 3 en strupeseksjon med et gjennomstrømningstverrsnitt som kan forandres avhengig av stillingen på hovedventillegemet 8.

Bærelegemet 5 har i området for sitt bunnparti 6 et glidefø-ringsparti 13 på hvilket det bakre område av hovedventillegemet 8 er festet forskyvbart. Dette glideføringsparti 13 er fortrinnsvis forsynt med et slitebelegg, f.eks. en særskilt hylse av wolframkarbid, som tjener til beskyttelse mot slitasje i glideføringsområdet. Dette er spesielt av betydning ved borspylemedier som medfører abrasive partikler som sand.

Også den mot strømningsretningen 4 innsnevrede, fremre ende 11 av hovedventillegemet 8 er festet og ført på rørforlengelsen 7 i området for en annen glideføring 14, som likeledes kan være dannet av en hardmetallhylse eller av et spesielt beskyttende hardmetallbelegg. Ved denne dobbeltføring av hovedventillegemet 8 som på sin side helt kan bestå av et hardmetall, f.eks. wolframkarbid, blir vippebevegelser med en klemming av hovedventillegemet 8 til følge effektivt forhindret også når anordningen anvendes i en horisontal borestreng, for hvilken anordningen i henhold til oppfinnelsen er særskilt egnet.

Tilordningen av rørforlengelsen 7 til bærelegemet 5 muliggjør en vesentlig forenkling av hovedventillegemet 8. På grunn av denne forenkling kan hovedventillegemet 8 fremby et lavere massetreghetmoment og reagerer tilsvarende følsommere på trykkdifferanser som virker på det. Spesielt reduserer imidlertid forenklingen i utførelse slitasjen som hovedventillegemet 8 er utsatt for under drift, særlig i borspylemedier med abrasive partikler som sand.

Bærelegemet 5 omgir en koaksial, gjennomgående innvendig strømningskanal 15 hvis innløpsåpning er anordnet sentralt og strømningsretningen 4 foran innsnevringen 13 til huset 2 og dannet av et antall av radialt rettede åpninger 16. Disse åpningene 16 er anbragt i en på enden av rørforbindelsen 7 anordnet hylsedel 17, hvis øvre ende er utført som koblingstapper 18 for et trekkverktøy. Hylsedelen 17 har en bakre endeflate 19 som utgjør et sikringsanslag for hovedventillegemet 8 og forhindrer at hovedventillegemet 8 glir ut av bærelegemet 5 mot strømningsretningen 4, hvilket ved horison-talt rettet borestreng 11 ikke er utelukket under spesielle trykkforhold når den åpne innvendige diameter av ringlegemet 3 er større enn den utvendige diameter av hovedventillegemet 8.

For å eliminere faren for tilstopping er det foran de åpninger 16 som definerer innløpsåpningen for den innvendige innløpska-nal 15 anordnet en felles sikt 20 hvis utvendige flate er rettet koaksialt og flukter med den utvendige flate av hylsedelen 17. Den utvendige flate av sikten 20 blir følgelig over hele aksiallengden overstrømmet parallelt av borspylemediet, slik at sikten er utsatt for en stadig selvrensing. Dette er særlig av betydning når borspylemediet tilsettes tettende tilsetninger. Bak sikten 20 er det anordnet et ringrom 21 i hvilket åpningen 16 munner ut, slik at samtlige åpninger 16 også blir driftsklare når sikten 20 midlertidig skal være partielt tilstoppet.

Den innvendige strømningskanal 15 har i området av bunnpartiet 6 av bærelegemet 15 en utvidelse 22 og utvidelsen 22 står via forbindelseskanaler 23 i forbindelse med et trykkammer 24 som er anordnet mellom rørforlengelsen 7 av bærelegemet 5 og hovedventillegemet 8. I trykkammeret 24 hersker følgelig et trykk som motsvarer trykket i borspylemediet i den innvendige strømningskanal 15 på høyde med avgreningen av forbindelses-kanalene 23.

Den innvendige strømningskanal har i området av bunnpartiet 6 av bærelegemet 5 en utløpsåpning i form av en ventilåpning 25 i en i utvidelsen 22 på den innvendige strømningskanal 5 innskrudd ventilsetedel 26. Denne ventilåpning 25 kan lukkes ved hjelp av et ventillegeme 27, som ved hjelp av et ikke nærmere vist, f.eks. av en elektromagnet dannet motor, kan beveges fra sin viste åpningsstilling til en lukkestilling. Delene 26,27 danner en hjelpeventil som ved gjennomstrømning av den innvendige strømningskanal 15 med borspylemediet kan fristilles eller sperres.

Hjelpeventilen 26,27 blir styrt av en ikke nærmere vist anordning til registrering av måledata fra borehullet som er anordnet nedstrøms for bærelegemet 5 og de av hjelpeventilen 26,27 initierte trykkpulser i borspylemediet blir mottatt av en trykksensor på overflaten og tilført en analyseinnretning. Hva dette angår kan det vises til illustrasjonene og redegjø-relsene i DE-PS 37 15 514-

For å generere en trykkpuls i borspylemediet blir hjelpeventilen 26,27 lukket ved hjelp av en påstyring over måleanordnin-gen. I den innvendige strømningskanal 15 og dermed i trykkammeret 24 bygger det seg tilsvarende opp et trykk som motsvarer trykket til borspillemediet i høyde med innløpsåpningen til den innvendige strømningskanal 15. Dette i trykkammeret 24 forekommende trykk utøver på hovedventillegemet 8 mot strøm-ningsretningen 4 rettet hydrauliske krefter hvis sum overstiger summen av de krefter som virker i strømningsretningen på det i utgangsstillingen forekommende hovedventillegeme 8. De aksialt i strømningsretningen 4 på hovedventillegemet 8 virkende hydrauliske krefter er sammensatt av statiske og dynamiske krefter som dannes av trykk- og strømningsforholdene i den utvendige strømningskanal 10,12.

Umiddelbart etter lukking av hjelpeventilen 26,27. beveger hovedventillegemet 8 seg derfor med en fra den herskende differanse av aksialkreftene resulterende akselerasjon mot strømningsretningen 4 og med denne bevegelse forandrer seg de i strømningsretningen 4 på hovedventillegemet 8 virkende hydrauliske krefter, da gjennomstrømningstverrsnittet og strømningsforholdene i strupeseksjonen 12 forandrer seg når hovedventillegemet 8 nærmer seg innsnevringen 3.

Ved det viste utførelseseksempel er de hydrauliske virksomme dimensjoner således innbyrdes avstemt som med ventilen i henhold til DE-PS 37 15 514, at de mot strømningsretningen 4 samtlige resulterende og alle på hovedventillegemet 8 virkende krefter på det tidspunkt da hovedventillegemet etter lukking av hjelpeventilen 26,27 begynner å bevege seg oppad fra sin utgangsstilling, først er forholdsvis små og deretter blir større med tiltagende slaglengde og endelig igjen avtar inntil de når verdien 0. I stillingen hvor den samlede virkning av alle på hovedventillegemet 8 virkende krefter har verdien 0, inntar hovedventillegemet 8 sin trykkpulsbestemmende endelige driftsstilling hvorunder hovedventillegemet 8 svever anslags-fritt i borspylemediet.

Etter åpning av hjelpeventilen 26,27 antar trykket i trykkrom-met 24 igjen en verdi hvor summen av de i strømningsretningen 4 på hovedventillegemet 8 virkende krefter overstiger summen av de mot strømningsretningen virkende krefter med den følge at hovedventillegemet 8 vender tilbake til sin viste utgangsstilling og er klar for en ny trykkpulsgenererende arbeidsopera-sjon.

Claims (8)

1. Anordning til generering av trykkpulser i et borspylemedium som gjennomstrømmer en borestreng (1) for fjernover-føring av måledata, med en i borestrengen (1) anordnet ventil som omfatter et stasjonært festet, rørformet hus (2), et i denne koaksialt under dannelse av en utvendig strømningskanal (10) anordnet rørformet hovedventillegeme (8) som kan forskyves aksialt fra en ved et anslag (9) definert utgangsstilling mot strømningsretningen (4) av borspylemediet til en øvre, endelig driftsstilling, et koaksialt i hovedventillegemet (8) anordnet, stasjonært rørformet bærelegeme (5) og en hjelpeventil (26,27), hvor det mellom en innsnevring (3) i huset (2) og hovedventillegemet (8) er anordnet en strupeseksjon (12) i den utvendige strømningskanal (10) med et avhengig av stillingen til hovedventillegemet (8) foranderlig gjennornstrømningstverrsnitt og hvor bærelegemet (5) og hovedventillegemet (8) omgir en innvendig strømningskanal (15) hvis utløpsåpning er anordnet sentralt i strømningsretningen (4) foran innsnevringen (3) til huset (2) på enden av en rørforlengelse (7) med et tverrmål som er mindre enn tverrmålet av innsnevringen (3) på huset (2) og hvis utløpsåpning befinner seg i området til bunnpartiet (6) av bærelegemet (5) og ved hjelp av hjelpeventilen (26,27) kan åpnes og lukkes, karakterisert ved at bærelegemet (5) er forsynt med rørforlengelsen (7) og rørfor-lengelsen (7) danner en annen glideføring (14) for den dertil omsluttende fremre ende (11) av hovedventillegemet (8) som omslutter rørforlengelsen (7), slik at det mellom rørforlengel-sen (7) til bærelegemet (5) og hovedventillegemet (8) er dannet et trykkammer (24) som via forbindelseskanaler er tilsluttet den innvendige strømningskanal (15).

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at rørforlengelsen (7) i området av glideføringen (14) har en for den fremre ende (11) av hovedventillegemet (8) av et slitebelegg dannet beskyttelse.

3. Anordning i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at innløpsåpningen til den innvendige strømningskanal (15) består av et antall radielt rettede åpninger (16) som er anbragt i en på enden av rørfor-lengelsen (7) anordnet hylsedel (17).

4. Anordning i henhold til krav 3, karakterisert ved at åpningene (16) er plassert foran en felles sikt (20) hvis utvendige flate er koaksial med hylsedelens utvendige flate (17) og hovedsakelig fluktende med denne.

5. Anordning i henhold til krav 4, karakterisert ved at åpningene (16) munner ut i et bak sikten (20) anordnet ringrom (21).

6. Anordning i henhold til et av kravene 1-5, karakterisert ved at det mellom enden på rørforlengelsen (7) og området for glideføringen (14) er anordnet et sikringsanslag (9) for hovedventillegemet (8).

7. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at sikringsanslaget (15) er dannet av hylselegemet (17).

8. Anordning i henhold til et av kravene 1-7, karakterisert ved at enden på rørbærelegemet (5) henholdsvis hylselegemet (17) er forsynt med koblingstapper (18) for et trekkverktøy.