NO760107L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for

boring av hull i jordformas joner.

Denne oppfinnelse angår generelt boring av hull i jordoverflaten under anvendelse av luft som sirkulasjonsmedium, og spesielt en fremgangsmåte og anordning som gjør det mulig å skifte mellom et trykksystem, et vakuumsystem.og et uendelig antall kombinasjoner av trykk og vakuum ved boring av hull i jordformas joner.

Det er kjent å anvende luft som borefluidum for sirkulering av borekaksen til jordoverflaten. Det er også kjent å bruke et vakuumsystem for fjerning av borekaksen istedenfor å anvende trykkluft. Såvidt søkeren kjenner til er det imidlertid ikke tid-ligere kjent å benytte en styrt kombinasjon av et vakuumsystem og et trykkluftsystem lik systemet ifølge foreliggende oppfinnelse,

for mer effektiv fjerning av borekaks.

Det er følgelig et hovedformål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny og forbedret fremgangsmåte og anordning hvor luft benyttes som sirkulasjonsmedium i et boresystem.

Det er videre et formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe én ny og forbedret fremgangsmåte og anordning for å fremskaffe opti-malisert balanse mellom trykkluft og vakuum som benyttes i en brønn-boreanordning.

Et ytterligere formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny og forbedret fremgangsmåte~og anordning ved boreoperasjoner, som gjør det enklere å skifte mellom sirkulasjons-systerner basert på trykkluft, vakuum, og trykk-vakuum.

Disse formål oppnås generelt ved en fremgangsmåte og anordning som anvender en felles trykkluftkilde for frembringelse bå-de av trykkluftdelen og vakuumdelen i et felles boresystem, samt en mellomliggende fordelingsventil som muliggjør forskjellige kombinasjoner av trykkluft og vakuum som sirkulasjonsfluidum i et boresystem.

Ovennevnte samt andre formål, trekk og fordeler ved fore liggende oppfinnelse vil fremgå av følgende beskrivelse og tegning, hvor.: Figur 1 er et oppriss, delvis i snitt, av boresysternet ifølge foreliggende oppfinnelse, og Figur 2 er et skjematisk riss delvis i snitt, som viser sirkulasjonssvivelen og borkronen festet til det dobbeltveggede borerør ifølge foreliggende oppfinnelse. På figur 1 er en grunnboringsmaskin,. generelt angitt ved henvisningstallet 12, vist plasert på et borested. Grunnborings-maskinen 12 innbefatter et boretårn 8 som utgjør en bæreramme. Et bevegelig drivhode eller en vandreramme 3 er montert for bevegelse langs tårnet 8. En borestrengenhet 10 er forbundet med drivhodet 3. Borstrengen 10 som er vist mer detaljert i fig. 2, omfatter et av to konsentriske rør bestående dobbeltvegget borerør, f-eks. som vist i US patent nr. 3 208 539.

En svivel 11 som er vist i større detalj i fig. 2, er forbundet med borstrengens topparti og er på sin side festet til en fleksibel slange 13 som løper over et bærehjul 1 som er opphengt fra et par blokkskiver 5 og 6 festet til tårnet 8. Bærehjulets 1 radius tilsvarer omtrent bøyeradien til slangen 13. Dette gir en jevn strømningsradius for borekaks gjennom slangen 13. Bærehjulet 1 er roterbart opplagret på en aksel 14. Akselen 14 er forbundet med blokkskivene 5 og 6 over en forbindelses line 4. Forbindelses-linen 4 er også festet til en motvekt 7. Motvekten 7 gir en mot-vektskraft omtrent tilsvarende vekten av slangen 13.

Den fleksible slange 13 er i sin andre ende forbundet med induksjonsinnretningen som generelt er angitt ved tallet 15. Slike innretninger er f.eks. kjent fra US patent nr. 3 031 127. Nedre ende av induksjonsinnretningen 15 er forbundet med et standrør 9 som ved hjelp av en klemme 16 er festet til tårnet 8.

Utløpsledningen 22 til en luftkompressor 21 er forbundet med innløpet 23 til en fordelingsventil som er generelt angitt ved tallet 24. En av utløps ledningene til fordelingsventilen 24 er forbundet med luftledningen 25 til motiveringsluftinnløpet 26 på induksjonsinnretningen 15. Det andre utløpet til fordelingsventilen 24 er ved hjelp av en luftledning 27, fortrinnsvis en fleksibel slange, forbundet med innløpet 28 til svivelen 11. Fordelingsventilen 24 innbefatter en rotor 29 som kan roteres av en operatør for å kontrollere hvorvidt luft strømmer gjennom ledningen 25 eller 27 samt graden av slik gjennomstrøning.

Lufttrykkventiler 51 og 52 er anordnet henholdsvis i luft-ledningene 27 og 25 .

På figur 2 er svivelen 11 vist i større detalj. Svivelen 11 innbefatter et hus 31 som omgir det dobbeltveggede borerør 10 og er innrettet til å holdes stasjonært i forhold til det bevegelige drivhode 3 (vist i fig. 1) mens borerøret 10 kan rotere i hu-set. Et par pakningselementer 32 og 33 er anordnet for avtetting av trykkluften som innføres gjennom innløpsåpningen 28 og hindrer således lekkasje av trykkluft fra husets 31 indre. Et antall åpninger, vist/som åpninger 34 og 35, er beliggende mellom pak-ningsringene 32 og 33 i ytterveggen 3.6 til den konsentriske bore-rørenhet 10. Åpningene 34 og 35 utgjør således organer som gjør det mulig for trykkluften som kommer inn ved innløpsåpningene 28 å strømme fra husets 31 indre til ringrommet 39 mellom den ytre bore-rørvegg 36 og den indre borerørvegg 37.

En borkroneenhet, vist generelt ved tallet 38, er festet til nedre ende av borstrengenheten 10. Bbrkroneenheten 38 kan væ-re av hvilken som helst kjent konstruksjon som tillater kommunika-sjon mellom det ytre ringrom 39 og borehullet, samt mellom borehullet og det indre ringrom 40 gjennom hvilket borekaksen returneres til jordoverflaten.. Om ønskelig kan borkronen 38 være av en konstruksjon som angitt i US patent nr. 3 208 5 39.

En pakningsenhet 42 er plasert mellom brønnboreenhetens utside og veggen 43 i borehullet av grunner som forklares nedenfor.

Med hensyn til virkemåten av apparatet ifølge figurene 1 og 2 skal det bemerkes at dersom ikke pakningen 42 vist i figur 2 danner en god tetning mellom borstrengen 10 og veggen 43 i borehullet, vil innføring av trykkluft i ringrommet 39 etter all sann-synlighet føre til at borekaksen 41 strømmer forbi pakningen 42 istedenfor opp gjennom midtrommet 40 i borerøret. Søkeren har en-kelte ganger hatt problemer med å skaffe en god tetning ved bruk av pakningen 42, særlig ved boring under arktiske forhold i områ-der med permafrost og i andre ukonsolliderte formasjoner.

Søkeren har imidlertid funnet, at dersom man holder vakuumet eller undertrykket i det midtre ringrom 40 sterkere eller større enn . trykkluften i ringrommet 39, basert på pr. volumenhet, vil borekaksen 41 strømme opp gjennom ringrommet 40 istedenfor å unnslippe forbi pakningen eller tetningen 42.

Boringen av et hull påbegynnes med det bevegelige drivhode 3 nær toppen av tårnet 8. Borstrengen 10 roteres og borkronen ved bunnen av borstrengen 10 desintegrerer jordformasjonene for dannelse av det ønskede borehull. Ettersom borehullet trenger dypere ned i grunnen beveges drivhodet 3 nedover. Idet. trykkluft og/eller vakuum bevirker at borekaksen strømmer opp gjennom midtrommet 40., vil borekaksen og rester fra borehullet strømme °PP gjennom den fleksible slange 13 inn i induksjonsinnretningen 15 og ut gjennom det buede standrør 9 enten til jordoverflaten eller inn i en oppsamlingsvogn. Bærehjulet 1 bærer forbindelsesslangen 13. Under drivhodets 3 bevegelse nedover dreier bærehjulet 1 på aksen 14 slik at forbindelsesslangen får en jevn bue. Motvekten 7 utøver en løftekraft på bærehjulet 1 og opprettholder et svakt strekk i begge ender av forbindelsesslangen 13. Forbindelsesslangen 13 holdes i vertikal stilling under drivhodets 3 bevegelse i tårnet 8.

Som vist i figur 1 styrer operatøren mengden av luft som strømmer til svivelen 11 samt til induksjonsinnretningen 15 ved å dreie rotoren 29. Ventilen 51 i luftledningen 27 som fører til svivelen 11 samt ventilen 52 i luftledningen 25 som fører til in-duks jonsinnretningen 15 utgjør organer for styring og kontroll av trykkluften som innføres i ringrommet 39 og undertrykket som dannes i det midtre ringrom 40. Ventilen 5 2 som angir trykkluft i ledningen 25 kan ved hjelp av kalibreringsdiagrammer enkelt korre-leres med undertrykket som dannes av induksjonsinnretningen 15. Når således borstammen 10 og borkronen 38 roteres ned i jordens overflate under boring av et hull regulerer operatøren rotoren 29 for å frembringe den ønskede, for. boreoperasjonen gunstige kombinasjon av trykkluft og undertrykk. Søkeren har også oppdaget at alt etter hva slags formasjoner som bores, vil det noen ganger væ-re fordelaktig bare å bruke trykkluft og andre ganger bare undertrykk. Ved slike tilfeller dreies rotoren 29 i den ene eller andre retning for å frembringe den ønskede virkning. Det skal også bemerkes at en annen måte å bestemme når undertrykket overstiger trykkluften er å observere hvorvidt borekaksen søker å unnslippe forbi pakningen 42, eller alternativt dersom pakningen 42 ikke benyttes, hvorvidt borekaksen blåses ut av borehullet på utsiden av borerørenheten 10.

Det er således ovenfor beskrevet foretrukne utførings-former av foreliggende oppfinnelse innbefattende forskjellige fremgangsmåter og anordninger i forbindelse med styring av et boresystem som gjør det mulig å skifte sirkulasjonssysternet fra vakuum til trykkluft og forskjellige kombinasjoner av vakuum-trykk-sirkulasjon. En fagmann på området vil imidlertid se at modifika-sjoner av de foretrukne utføringsformer lett kan utføres basert på ovenstående detaljerte beskrivelse. Selvom f.eks. den foretrukne utføringsform benytter et dobbeltvegget, av konsentrisk an-ordnede rør bestående borerør, innbefatter oppfinnelsen også bruk av enkeltvegget borerør hvor trykkluft kan strømme ned gjennom ringrommet utenfor borerøret til bunnen av borehullet og vakuum kan induseres i midtløpet som løper tilbake opp gjennom borerøret. En fagmann vil videre innse at selvom der ved den foretrukne utfø-ringsform benyttes et roterende boresystem, er systemet også an-vendbart for borestrenger av slagtypen og borkroner som ikke kre-ver at borstrengen og borkronen roterer. Det skal også forstås at selvom det ikke er illustrert kan organer være anordnet for å sik-re, at vakuumet eller undertrykket som dannes i midtløpet, alltid overstiger mengden av trykkluft ved bruk av passende stoppinnret-ninger og andre styreorganer i fordelingsventilen samt anvendes for å fordele luft fra kompressoren til organene for frembringelse av trykkluft og vakuum.

Claims (4)

1. Anordning for boring av et hull i jordformasjoner, omfattende en borerørstreng med et midtre langsgående løp, en borkrone festet til nedre ende av borerørstrengen, karakterisert ved organer (11) for innføring av trykkluft i bunnen av hullet som bores, organer (15) for å danne et vakuum gjennom borerørstrengens midtløp for sirkulering av borekaks fra bunnen av hullet som bores, samt organer (24) for samtidig variering av organene for innføring av trykkluft og organene for dannelse av et vakuum.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at organene (24) for samtidig variering omfatter en fordelingsventil for fordeling av en felles trykkluftkilde mellom organene for innføring av trykkluft og organene for dannelse av et vakuum.

3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at borerøret omfatter dobbeltveggede, konsentriske rør med et andre løp konsentrisk med midtløpet for overføring av trykkluft fra jordoverflaten til borkronens omgivelser.

4. Fremgangsmåte for boring av et hull i jordformas joner, omfattende rotering av en borerørstreng med et midtre langsgående løp og en borkrone ned i jordformasjonen, karakterisert ved innføring av trykkluft i bunnen av det borede hull, dannelse av et vakuum i det midtre langsgående løp til borerør-strengen, bg samtidig variering av mengden av trykkluft og stør-relsen av vakuumet.