NO320076B1 - Borehullstraktor - Google Patents

Description

BOREHULLSTRAKTORSYSTEM

Denne oppfinnelse vedrører borehullstraktorer og, i ett spesielt aspekt, et traktorsystem som er anvendelig i et ikke-vertikalt borehull, for å forflytte kontinuerlig en rør-streng, et ståltau, en kabel eller et kveilrør.

I vertikale og delvis vertikale borehull som ikke er sterkt avvikende, vil kabler, ståltau, kveilrør, rørstrenger og verktøy som føres inn i borehullet, forflyttes nedover i dette under påvirkning av tyngdekraften.

Ståltau eller kabel når en awiksterskel {for eksempel for visse systemer et avvik på ca. 70° i forhold til vertikal-planet, eksempelvis kabelsysterner), hvor gravitasjonen ikke lenger sørger for den påkrevde kraft og resulterende spenning for å forflytte kabelen eller ståltauet ned og gjennom et borehull .

Rørstrenger og kveilrør kan i en viss utstrekning skyves gjennom et awiksborehull, til og med en del av et horisontalt eller oppoverrettet borehull; men det er en grense for den lengde kveilrør kan skyves frem på denne måte. Når komp-rimerende belastninger i rørstrengen blir tilstrekkelig store, danner rørstrengen en fastklemt rørspiral i borehullet

(foret eller uforet), og ytterligere innskyvning forhindres. Dette er kjent som "spiralformet fastlåsing".

US-patent 4 558 751 beskriver et apparat for fremføring av utstyr gjennom en fluidfylt ledning. Apparatet omfatter to legemer som kan bringes i kontakt med den innvendige vegg-flaten i ledningen samt et forspent element som forbinder legemene. Det forspente elementet reagerer på en reduksjon og en økning i fluidtrykket i ledningen idet det beveger de to legemene mot, henholdsvis bort fra hverandre. Således kan apparatet ved selektiv kontakt med den innvendige overflaten bevege seg gjennom ledningen på larvevis. Det skal legges merke til at når legemene er brakt i kontakt med den innvendige flaten, er legemene ikke bevegelige i forhold til flaten.

EP 0 149 528 Al beskriver et selvgående apparat for fremfø-ring i et borehull, idet en dobbeltvirkende hydraulisk sy-linder er forbundet med forskyvbare anordninger for trinnvis bevegelse av apparatet gjennom borehullet ved skiftende bevegelse av sylinderen, hvorved anordningene forskyves til kontakt med borehullsveggen.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et borehullstraktorsystem med kontinuerlig eller nesten-kontinuerlig bevegelse, hvor dette har minst én kilebelteenhet (og i visse utførelser to kilebelteenheter) med tilbaketrekkbare kilebelter som bringes i inngrep med en innvendig vegg av et f6ringsrør eller et borehull, og minst én forflytningsenhet for å forflytte et element, som for eksempel, men ikke begrenset til, en rørstreng, et ståltau, en kabel eller et kveilrør gjennom et borehull. I ett aspekt, mens kilebelteenheten eller kile-belteenhetene er engasjert i å gå i inngrep med eller kople seg fra et borehull, beveger forflytningsenheten(e) elementet. I ett aspekt ved et slikt system omfattende to kilebelteenheter og to forflytningsenheter, overlapper forflytnings-enhetenes arbeidsslag hverandre, slik at det ikke skjer noe avbrudd i elementets bevegelse.

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse å skaffe til veie borehullstraktoranordninger og fremgangsmåter for deres anvendelse.

Følgelig skaffer den foreliggende oppfinnelse tilveie et bo-rehulls traktor sys tem for forflytting av en komponent langs et borehull eller lignende passasje som strekker seg fra overflaten til et sted under grunnen, idet systemet omfatter: et legeme som kan koples til komponenten, hvor legemet er påmontert en innretning for selektiv forankring av legemet til innerflaten av borehullet på et løsbart vis;

midler for forflytting av komponenten i langsgående retning i forhold til forankringsinnretningen når denne er fastgjort mot innerflaten av borehullet, og

midler for forflytting av forankringsinnretningen i langsgående retning i forhold til komponenten, i dennes bevegelsesretning, etter at forankringsinnretningen er løsgjort fra innerflaten av borehullet,

kjennetegnet ved at nevnte legeme er bevegelig i forhold til nevnte forankringsinnretning når denne er fastgjort mot innerflaten av borehullet for å bevirke bevegelse av nevnte komponent langs borehullet, og at nevnte forankringsinnretning omfatter kiler.

Ytterligere kjennetegn fremgår av krav 2 til 8.

Ifølge et annet aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er det skaffet tilveie en fremgangsmåte for forflytting av en nyttelast, idet det anvendes et system ifølge den foreliggende oppfinnelsen for å forflytte nevnte nyttelast langs et borehull.

Ifølge et ytterligere aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er det skaffet tilveie en fremgangsmåte for forflytting av en komponent langs et borehull eller lignende passasje som strekker seg fra overflaten til et sted under grunnen, idet fremgangsmåten omfatter trinnene: 1) tilkopling til en komponent av en borehullstraktor som omfatter et legeme til en første forankringsinnretning påmontert nevnte legeme, og innføring av nevnte borehullstraktor og komponent i et borehull; 2) forankring av nevnte første forankringsinnretning til innerflaten av nevnte borehull; 3) forflytting av nevnte komponent i forhold til nevnte forankringsinnretning når denne er fastgjort mot innerflaten; 4) løsgjøring av nevnte første forankringsinnretning fra nevnte innerflate; og 5) forflytting av nevnte første forankringsinnretning i komponentens bevegelsesretning,

kjennetegnet ved at nevnte første forankringsinnretning er forsynt med kiler og at trinn 3) utføres ved å bevege nevnte legeme i forhold til nevnte første forankringsinnretning.

Ytterligere trinn ved fremgangsmåten fremgår av krav 11 og 12.

I én utførelse er det ifølge den foreliggende oppfinnelse angitt et borehullstraktorsystem for forflytting av et element igjennom et borehull som strekker seg fra jordoverflaten til et sted under denne, hvilket system omfatter et legeme som er forbundet med nevnte element, en første setteinnretning på legemet for selektiv og løsbar forankring av systemet i et borehull, en første forflytningsinnretning på legemet for forflytting av legemet og elementet, idet nevnte første forflytningsinnretning har et første arbeidsslag. Borehullstrak-toren har en andre setteinnretning for selektiv og løsbar forankring av systemet i borehullet, idet nevnte andre setteinnretning befinner seg i avstand fra nevnte første setteinnretning, og en andre forflytningsinnretning på legemet har et andre arbeidsslag for forflytting av legemet og elementet, idet den andre forflytningsinnretning befinner seg i avstand fra den første forflytningsinnretning. I dette borehullstraktorsystem overlapper det første arbeidsslag tidvis det andre arbeidsslag, slik at elementet forflyttes kontinuerlig.

Det element som forflyttes inn i borehullet, kan være en rørstreng av innbyrdes sammenkoplete rørformede elementer, eller en kabel. Borehullstraktorsystemet ifølge denne oppfinnelse kan omfatte en første setteinnretning som innbefatter en selektivt bevegelig første hylse, og en første kilebelteinnretning som er dreibart forbundet med den første hylse for å bringes i inngrep med borehullets innervegg, slik at nevnte første kilebelteinnretning, ved den første hylses bevegelse i en første retning, forflyttes til inngrep med nevnte innervegg, og ved den første hylses bevegelse i en andre retning, forflyttes fra inngrep med innerveggen. Det kan også omfatte et hydraulisk apparat for forflytting av den selektivt bevegelige første hylse, hvilket hydrauliske apparat drives av fluid under trykk som pumpes inn i det hydrauliske apparat fra jordens overflate igjennom det element som forflyttes. Borehullstraktorsystemet kan omfatte en selektivt bevegelig andre hylse og en andre kilebelteinnretning som er dreibart forbundet med den andre hylse for inngrep med en innervegg av borehullet, slik at nevnte andre kilebelteinnretning, ved den andre hylses bevegelse i en første retning, forflyttes til inngrep med nevnte innervegg, og ved den andre hylses bevegelse i en andre retning, forflyttes den andre kilebelteinnretning fra inngrep med innerveggen.

Den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet i form av eksempler under henvisning til de ledsagende tegninger, hvor: Fig . IA er et sideriss i tverrsnitt av et borehullstraktorsystem ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. IB er en forstørrelse av et parti av systemet ifølge fig. IA; Fig. ICI og 1C2 er en forstørrelse av et parti av systemet ifølge fig. IA og innbefatter en skjematisk fremstilling av et hydraulisk kretsløp tilhørende systemet; Fig . 2A er et sideriss i tverrsnitt av en andre utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Fig . 2B er et forstørret riss av en del av systemet ifølge fig. 2A; Fig. 3A - 3E illustrerer en operasjonssekvens for systemet ifølge fig. 2; Fig. 4 er et sideriss i tverrsnitt av en tredje utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 5 er et sideriss i tverrsnitt av en fjerde utførelse av den foreliggende oppfinnelse; og Fig. 6A - 6D illustrerer en operasjonssekvens for systemet ifølge fig. 5.

Som vist på figurer IA - 1C, har et borehullstraktorsystem 100 ifølge den foreliggende oppfinnelse to traktorenheter( en øvre enhet 150 og en nedre enhet 160. Den øvre halvdel 150 har en boreslammotor 102 som er i fluidforbindelse med en bo-rehulls rørs treng 101, som i typiske tilfelle er koplet sammen med en boreslammotor. En oppblåsbar hydraulisk fluidreservo-arblære 103 er anordnet i et kammer 151 i et hus 152. Boreslammotoren 102 drives av trykkfluid som tilføres selektivt gjennom rørstrengen 101 inn i huset 152 til boreslammotoren 102. Fluid strømmer ut fra boreslammotoren 102 gjennom åpninger 106 som er i fluidforbindelse med en innvendig boring 118 igjennom systemet 100.

Boreslammotoren 102 driver en pumpe 107 som pumper fluid under trykk fra blæren 103 gjennom en ledning 105, og deretter gjennom en ledning 128 og et ringrom 108 til traktorenhetene 150 og 160. Ringrommet 108 befinner seg mellom et indre hus 110 og et midtre hus 109, idet det indre hus 110 er festet til det midtre hus 109, og begge disse hus er festet til huset 152.

Traktorenhetene flytter frem det midtre hus 109 (og dermed rørstrengen 101) ved å skyve mot skuldre som rager ut fra det midtre hus 109, en øvre skulder 189 i den øvre enhet 150 og en nedre skulder 190 i den nedre enhet 160. Rør til det hydrauliske kretsløp og andre elementer som kopler sammen pumpen 107 og ulike traktorenhetsstyreventiler og åpninger, befinner seg inne i ringrommet 108. Ved hjelp av en åpning 104, utset-tes blæren 103 for trykket i fluid i et ringrom 153 mellom en innervegg 134 av borehullet 130 og en yttervegg av boreslam-motorhuset 152. I det hydrauliske kretsløp som er vist på figurer IB, ICI og 1C2, pumper pumpen 107 fluid under trykk til en styreventil 161 og til en styreventil 125. Styreventilen 161 styrer den nedre enhet 160, og styreventilen 125 og en andre styreventil 126 styrer den øvre enhet 150.

Et ventilelement 114 anordnet rundt det midtre hus 109 har et legeme 154 med ribber 155, 156, 157, som avgrenser en flerhet av fluidforbindelseskamre 170, 171, 172 og 173. En hylse 133 anordnet rundt det midtre hus 109 er bevegelig for å forflytte ventilelementet 114, slik at de ulike åpninger er i fluidforbindelse via kommunikasjonskamrene 170-173. Disse åpninger innbefatter åpninger 111, 112, 113, 115, 116 og 117.

Dreibart forbundet med det ytre hus 127 er en første kilebeltearm 131, som ved sin annen ende også er dreibart forbundet med en kilebelteinnretning 123. En andre kilebeltearm 132 har en første ende dreibart forbundet med kilebelteinnretningen 123 og en andre ende dreibart forbundet med hylsen 133. Når det ytre hus 127 beveger seg opp i forhold til hylsen 133 og i forhold til det midtre hus 109, svinger kilebeltearmene 131, 132 for å forflytte den øvre enhets 150 kilebelteinnretning 123 utover til kontakt og inngrep med veggen 134 i et borehull 130.

Den øvre enhet 150 har et ytre hus 127 som er nevnt ovenfor, og som er bevegelig i forhold til ventilelementet 114 og det midtre hus 109. Den nedre enhet 160 har et lignende ytre hus 147, kilebeltearmer 148 og 149, og kilebelteinnretning 146 som arbeider på et lignende vis.

Hylsen 133 har en aktiveringsring 122 med en skulder 197 som ved kontakt beveger en svingarm 121 på ventilelementet 114, for derved å bevege ventilelementet 114. En fjær 120 forspen-ner til å begynne med svingarmen 121, og deretter ventilelementet 114, nedover. En støtteflate 200 på innsiden av hylse-ne 133 er bevegelig for å kontakte styreventilspindlene 144 og 178 til henholdsvis styreventil 125 og 126 for å bevege og drive disse styreventilene. O-ringer 201 i korresponderende forsenkninger tetter grenseflater mellom forskjellige elementer.

Styreventilen 125 er anordnet i et kammer i den øvre skulder 189 i det midtre hus 109, og har et ventilelement 177 som er forbundet med ventilspindelen 178 og er bevegelig for å mu-liggjøre strømning av fluid mellom åpninger 174 og 175 eller mellom åpninger 175 og 176. Styreventilen 125 styrer fluid-strømmen inn i et tilbaketrekningskammer 182 eller et arbeidskammer 183 i den øvre enhet 150.

Åpningen 174 er i fluidforbindelse med en flytlinje 192 til arbeidskammer 183. Åpningen 175 er i fluidforbindelse med en flytlinje 139 som er i fluidforbindelse med pumpe 107. Åp-

ningen 17 6 er i fluidforbindelse med en flytlinje 191 som er forbundet med tilbaketrekningskammer 182.

Styreventilen 126 er diametralt motsatt av styreventilen 125 og arbeider samtidig i tandem med den. Styreventilen 126 er også anordnet i et kammer i den øvre skulder 189 av det midtre hus 109, og har et ventilelement 140 som er koplet til ventilspindelen 144 og er bevegelig for å la fluid strømme gjennom åpninger 141 og 142 eller gjennom åpninger 142 og 143. Styreventilen 126 styrer strømmen av fluid fra tilbaketrekningskammeret 182 eller fra arbeidskammeret 183 i den øvre enhet 150. Åpningen 143 er i fluidforbindelse med en flytlinje 167 som er forbundet med arbeidskammeret 183. Åpningen 142 er i fluidforbindelse med en flytlinje 135 som leder tilbake til blæren 103. Åpningen 141 er i fluidforbindelse med en flytlinje 166, som er i forbindelse med tilbaketrekningskammeret 182.

I en typisk arbeidssyklus for systemet 100 føres systemet 100 koplet til en rørstreng 101 ned i borehullet 130 og plasseres på et ønsket sted i dette, for eksempel ved hjelp av tyngdekraften på systemet 100. På dette stedet tilføres et drivfluid under trykk ned gjennom rørstrengen 101 til boreslammotoren 102. Boreslammotoren 102 driver pumpen 107, som igjen pumper trykksatt fluid fra blæren 103 gjennom linjen 128 inn i ringrommet 108 for forsyning til de forskjellige ventiler som styrer traktorenhetene 150 og 160.

Pumpen 107 pumper hydraulisk fluid under trykk inn i en linje 199, til en linje 138 til åpningen 112, og til linjen 139 til åpningen 175. Med ventilenheten 114 i stillingen som vist på figur IB, strømmer fluid fra åpningen 112 inn i kammeret 173, til åpningen 111, til en linje 194 og ned til den nedre enhet 160. Fluidet strømmer inn i et arbeidskammer 181 i den nedre enhet 160, og strømmer fra arbeidskammeret 181 gjennom en åpning 187, inn i et kammer 186 som setter kilebeltet 146 til den nedre enhet 160. Fluidet i kammer 181 skyver så den nedre skulder 190 og beveger det midtre hus 109 nedover. Fluidet i kammer 180 strømmer ut via linje 195, gjennom åpning 115 i ventilenhet 114, og gjennom åpning 116 til blære 103. Hylsen 133 på den øvre enhet 150 beveger seg samtidig på lignende vis ved at fluid strømmer inn gjennom åpning 175 via linje 139, inn i ventil 161, som leder fluid inn i øvre arbeidskammer 183 via linje 192. Fluidet i kammer 182 strømmer ut via linje 166, inn i ventil 140 og til blære 103.

Systemet 100/rør 101 beveger seg nedover i borehullet på dette punkt i arbeidssyklusen.

Etter hvert som hylsen 133 beveger seg oppover, kommer skulderen 197 på aktiveringsringen 122 i kontakt med og skyver på svingarmen 121, noe som presser sammen fjæren 120 og beveger ventilenheten 114 oppover (som fremgår av figur IB).

Etter som svingarmen 121 beveges mot et innsnitt 129, beveger ventilenheten 114 seg oppover, og fluidstrømning opphører mellom åpningene 111 og 112 slik at strømmen av fluid til arbeidskammeret 181 i den nedre enhet 160 avbrytes. På dette punkt opphører arbeidsslaget til den nedre enhet 160. Mens aktiveringsringen 122 beveger seg oppover over svingarmen 121 som er i innsnittet 129, blir ventilenheten 114 forhindret fra å bevege seg nedover, og fluid strømmer gjennom åpningen 112, gjennom et kammer 172, gjennom en åpning 113 til en linje 195 og til et tilbaketrekningskammer 180 i den nedre enhet 160, og tilbaketrekningssyklusen innledes med tilbake-trekning .

Størrelsen, lengden, anordningen og konfigurasjonen av aktiveringsringen 122 bestemmer hvor lang tid fluid strømmer fra arbeidskammeret 181 i den nedre enhet 160. I løpet av denne tiden er det ingen fluidforbindelse mellom åpningene 111 og 112. Etter hvert som tilbaketrekningskammeret 180 begynner å fylles med fluid under trykk og beveger hylsen 233 nedover, strømmer fluid i arbeidskammeret 181 ut gjennom linjen 194, til en linje 137, til åpningen 117, til kammeret 170, til åpningen 116, til linjen 193, til linjen 136, og tilbake til blæren 103.

Så snart aktiveringsringen 122 har beveget seg oppover forbi innsnittet 129, frigjøres svingarmen 121 og dreies utover av fjæren 120, og ventilenheten 114 er fri til å bevege seg nedover for igjen å plassere kammeret 173 på en slik måte at fluidforbindelse mellom åpningene 111 og 112 finner sted. Fluid strømmer inn i det nedre arbeidskammer 181, og et nytt arbeidsslag for den nedre enhet 160 innledes. Hele veien gjennom syklusen fremskaffer den øvre enhet 150, den nedre enhet 160 eller begge, kraften som skal til for å bevege rørstrengen 101.

Styreventilene 125 og 126 styrer strømmen av fluid under trykk til og fra den øvre enhet 150. Når hylsen 133 har beveget seg tilstrekkelig langt oppover, kontakter støtteflaten 200 ventilspindlene 144 og 178. Etterfølgende bevegelse av ventilenhetene 140 og 177 resulterer i at fluid strømmer ut fra det øvre arbeidskammer 183 til blære 103 via linje 167 og ventil 12 6, og fluid inn i det øvre tilbaketrekningskammer 182 via linje 191 og ventil 125, idet det beveger den øvre enhet 150 fra et arbeidsslag til et tilbaketrekningsslag.

Når tilbaketrekningsslaget for den øvre enhet 150 starter, er arbeidsslaget for den nedre enhet 160 allerede i gang (på grunn av den tidsberegnede og kontrollerte innføringen av fluid i det nedre arbeidskammer 181 som beskrevet ovenfor). Når tilbaketrekningsslaget for den nedre arbeidsenhet 160 starter, er arbeidsslaget for den øvre enhet 150 allerede i gang. Således fremskaffes kraft for kontinuerlig bevegelse av rørstrengen 101.

Når hylsen 133 på den øvre enhet beveger seg tilbake nedover, kommer ventilspindlene 144 og 178 i kontakt med en øvre støt-flate 203 som beveger ventilenhetene 140 og 177 tilbake til sine utgangsstillinger {for eksempel som fremgår av figur 1C), og et arbeidsslag for den øvre enhet 150 starter.

En nyttelast 158, som for eksempel loggeverktøy, perfore-ringskanoner, sandvaskeutstyr eller en hvilken som helst annen gjenstand som kjøres i enden av et kveilrør eller en kabel, koples til undersiden av det midtre hus 109.

En annen utførelse av oppfinnelsen er vist på figur 4 og bru-kes for å bevege en rørstreng 302. Dette system kan selvsagt benyttes for å bevege rør, ståltau, foringsrør eller kveil-rør. En nyttelast 324 koples til en nedre ende 328 av en hul stamme. En øvre ende 329 av stammen 327 koples til røret 302, og boringen 337 i stammen er i fluidforbindelse med en gjen-nomstrømningsboring 338 gjennom røret 302.

Fluid ved relativt høyt trykk pumpes ned gjennom røret 302 inn i stammen 327, for eksempel fra en slampumpe på overflaten, hvor denne pumper høytrykksvaeske som går inn i stammen 327 og ut av den gjennom utløpskanaler 323 nær den nedre ende 328. Væsken er fortrinnsvis ved et tilstrekkelig høyt trykk, slik at fluidtrykket inne i stammen 327 er høyere enn fluidtrykket i et borehull 334, gjennom hvilket systemet 300 strekker seg.

Høytrykksvæsken går inn i et ekspansjonskammer 307 gjennom en åpning 308. Ekspansjonskammeret 307 er avgrenset av en ytterflate av stammen 327, en innerflate av et kilebeltehus 314 og en stammetetning 309. Fluidet går også inn i et kilebeltesettekammer 304 gjennom en åpning 305 som er i fluidforbindelse med ekspansjonskammeret 307. Kilebeltesettekammeret 304 er avgrenset av en ytterflate av kilebeltehuset 314 og en innerflate av et øvre hus 303.

Det økte trykket i kilebeltesettekammeret 304 beveger det øvre hus 303 mot en fjær 306 og mot et nedre hus 321. Fjæren 306 ligger til å begynne med an mot en innvendig skulder 335 på det øvre hus 303 og en nedre ytre skulder 336 i kilebelte-settehuset 314 og driver disse to elementene fra hverandre. Denne bevegelsen av det øvre hus 303 {nedover i et vertikalt borehull, sidelengs i et horisontalt borehull, skrått i et skrått borehull) mot det nedre hus 321 resulterer i setting av kilebelter 311 mot en innervegg 334 av borehullet 330, noe som setter kilebeltene og midtstiller systemet 300 i borehullet 330.

Hvert kilebelte 311 har én ende dreibart koplet til en nedre kilebeltearm 312 som har en nedre ende dreibart koplet til kilebeltehuset 314, og sin andre ende dreibart koplet til en øvre kilebeltearm 310 som har sin øvre ende dreibart koplet til det øvre hus 303. Setting av kilebeltene 311 fester det øvre hus 303 og det nedre hus 321 på plass i borehullet 330.

Høytrykksvæsken presser mot tetningen 309, utvider ekspansjonskammeret 307 og skyver stammen 327 (nedover på figur 4), noe som resulterer i langsgående bevegelse av røret 302. Dette minsker også volumet av et hydrostatisk kammer 325, væsken strømmer ut forbi en stopper 315 og inn i borehullet 330, mens den øker volumet av et subhydrostatisk kammer 326. Det hydrostatiske kammer 325 avgrenses av en ytterflate av stammen 327 og en innerflate av kilebeltehus 314. Det subhydrostatiske kammer 326 avgrenses på lignende vis. Bevegelse av stammen 327 opphører når tetningen 3 09 støter mot en stopper 315 på innerflaten av kilebeltehuset 314. Når rør-strengens bevegelse opphører, stoppes pumpingen av fluid inn i røret, og deretter utjevnes trykket i ekspansjonskammeret 3 07 og i kilebeltesettekammeret 304 med trykket i borehullet 330. Dette gjør det mulig for fjæren 306 å bevege det øvre hus 303 vekk fra det nedre hus 321, noe som resulterer i fråkopling av kilebeltene 311 fra veggen 334 av borehullet 330.

Fluidtrykk i det subhydrostatiske kammer 326 er betydelig mindre enn det hydrostatiske trykket av fluid i borehullet 330 i ekspansjons- og kilebeltesettekamrene og i et utjev-ningskamraer 319 nedenfor det subhydrostatiske kammer 326 (for eksempel 5000 psi (34 MPa) i forhold til 6000 psi (41 Mpa)). Denne trykkforskjellen får det subhydrostatiske kammer 326 til sammen med ekspansjonskammeret 3 07 å trekke seg sammen etter hvert som det hydrostatiske kammer 325 utvider seg. En fjær 341 virker som et middel til å oppta uønskede støtkref-ter på systemet og/eller nyttelasten 324. Som en følge av disse utvidelser og sammentrekninger av kamrene, beveger det øvre hus 303 og det nedre hus 321 seg (med kilebeltene koplet fra borehullet) nedover i forhold til stammen 327, til fjæren 341 er presset helt sammen.

Etter at systemet 300 har beveget seg, aktiveres igjen slam-pumpen for å sette kilebeltene og å bevege stammen for å bevege røret 302 fremover. Et system som systemet 300 kan aktiveres og deaktiveres av en operatør som på overflaten opererer en pumpe som periodisk pumper fluid ned til systemet. I ett aspekt vil systemet være 'på' i intervaller på ca.

30 sekunder, og 'av' i intervaller på ca. 30 sekunder. I noen utførelser av denne oppfinnelse er det mulig å kjøre systemet syklisk i intervaller opp til 3 minutter, eller ned til 30

sekunder. Det ligger innenfor rammen av denne oppfinnelse å bruke to eller flere sammenkoplete traktorsysterner, slik at systemenes arbeidsslag overlapper og sørger for kontinuerlig bevegelse av nyttelasten.

Figur 5 viser et borehullstraktorsystem 400 ifølge oppfinnelsen, hvor dette gir nesten kontinuerlig bevegelse for flyt-ting av et element gjennom et borehull 480.

Systemet 400 har en stamme 450 med to traktorelementer, en nedre (eller forreste) traktorenhet 422, og en øvre (eller bakre) traktorenhet 413. Stammen 450 er i én ende koplet til et element eller rør som skal beveges gjennom et borehull. Systemet 400 har to hydrauliske kretsløp, et arbeids-/til-baketrekningskretsløp for de to traktorenheter (inkluderende linjer 463, 468 og 418), og et styringskretsløp (inkluderende linjer 464, 465, 467, 472, 407, 460 og 469, og ventiler 405, 406, 410 og 420).

Fluid for styring av den øvre traktorenhet strømmer til og fra en bakre pilotstyreventil 405, og fluid for styring av den nedre traktorenhet strømmer til og fra en forreste pilotstyreventil 420. En pumpe 430 for systemet kan drives av en borekronemotor, eller den kan drives elektrisk og kjøres på et ståltau. Pumpen 430 pumper fluid til og fra en sump 431 og/eller en sump 432.

Den øvre traktorenhet 413 har en armholder 481, til hvilken det er dreibart koplet en ende av en første arm 482. Den andre ende av den første arm 482 er dreibart koplet til et kilebelte 483. Den andre ande av kilebeltet 483 er dreibart koplet til en armholder 485. Et kilebeltesettestempel 419 samvirker med armholderen 481. En tetning 486 (som for eksempel en O-ring) tetter grenseflaten mellom stammen og kilebeltesettestemplet i den ene ende av kilebeltesettestemplet 419. Den andre ende av kilebeltesettestemplet 419 omslutter den andre ende av armholderen 481. Et arbeidsstempel 417 er bevegelig anordnet mellom kilebeltesettestemplet 419 og stammen 450. En åpning 416 befinner seg mellom en ende av arbeidsstemplet 417 og armholderen 485. En tetning 487 tetter grenseflaten mellom arbeidsstemplet og stammen. En tetning 488 tetter grenseflaten mellom armholderen og stammen og grenseflaten mellom armholderen og kilebeltesettestemplet. Stammen har utvendige skuldre 490, 491, 492 og 493.

En fjær 494 driver en bakre pilotstyreventil 405 vekk fra skulderen 490. En fjær 495 driver en fremre pilotstyreventil 420 vekk fra skulderen 492. En fjær 496 driver armholderne 481 og 485 fra hverandre. Tetninger 497 tetter grenseflaten mellom den bakre pilotstyreventil og stammen. Tetninger 498 tetter grenseflaten mellom den forreste pilotstyreventil og stammen.

Den nedre traktorenhet 422 har en armholder 501, til hvilken det er dreibart festet én ende av en arm 502. Den andre ende av armen 502 er dreibart festet til én ende av et kilebelte 503. Den andre ende av kilebeltet 503 er dreibart festet til én ende av en arm 504. Den andre ende av armen 504 er dreibart festet til en armholder 505. Én ende av et kilebeltesettestempel 424 omslutter armholderen 505, og den andre ende av kilebeltesettestemplet beveger seg langs stammen 450. En tetning 506 tetter grenseflaten mellom kilebeltesettestemplet og stammen i én ende av kilebeltesettestemplet 424. Et arbeidsstempel 426 er bevegelig anordnet mellom kilebeltesettestemplet 424 og stammen 450. En tetning 507 tetter grenseflaten mellom skulderen 493 og arbeidsstemplet. En tetning 508 tetter grenseflaten mellom arbeidsstemplet og stammen. En tetning 509 tetter grenseflaten mellom armholderen og stammen og grenseflaten mellom armholderen og kilebeltesettestemplet.

Som vist på figurer 5 og 6B, går fluid under trykk gjennom en linje 468 inn i et øvre arbeidskammer 437. En del av dette fluidet passerer gjennom en åpning 416, mellom arbeidsstemplet 417 og kilebeltesettestemplet 419 til et kammer 439. Etter hvert som kammeret 439 utvider seg, skyver den øvre ende av kilebeltesettestemplet 419 på armen 482 og tilhørende me-kanisme, slik at kilebeltene til den øvre traktorenhet 413 beveges ut for å komme i inngrep med veggen i borehullet. Samtidig virker fluid under trykk i det øvre arbeidskammer 437 på en skulder 491, og driver systemet 400 (figur 5) og det dertil festete element eller rør lenger inn i borehullet. Fluid i tilbaketrekningskammeret 447 strømmer ut gjennom linje 471. Samtidig går fluid under trykk i en linje 418 fra en ventil 406 inn i et kammer 436 for å trekke tilbake kilebeltene til den nedre traktorenhet 422. På figur 6B er arbeidsslaget til den øvre traktorenhet nesten avsluttet, og tilbaketrekningsslaget til den nedre traktorenhet er fullført. Armholderen 481 skyver på ventil 405 for å forbinde styrelin-jer 408 og 407, noe som forskyver ventil 410 (se figur 6C). En avtappingsventil 411 anordner tilstrekkelig strømnings-restriksjon i pilotstyreåpningen til å muliggjøre forskyvning av ventilen 410. Derved styres fluid under trykk gjennom en linje 468 fra tilbaketrekningskammer 447 i den øvre traktorenhet 413 til sump 432, og fra pumpe 430 til arbeidskammer 466. Tilbaketrekking av kilebeltene fra den øvre traktorenhet 413 innledes som en følge av at f jaer 496 presser armholder 481 og armholder 485 fra hverandre, og derved fluid fra kammer 439 inn i lavtrykkssumpen 432. Kammeret 466 i den nedre traktorenhet 422 begynner å fylles, og arbeidsslaget til den nedre traktorenhet 422 påbegynnes. På dette punkt er den nedre traktorenhets tilbaketrekningskammer 43 6 i fluidforbindelse med en sump eller et reservoar 432, via linje 418. Sum-pene 431 og 432 er vist skjematisk på to steder, selv om det kan anvendes kun én sump.

Som vist på figur 6B, er fluidtrykket i arbeidskammeret 437 i den øvre traktorenhet høyere enn det i tilbaketrekningskammeret 436 i den nedre traktorenhet, det vil si slik at arbeidskammeret mottar fluid ved tilstrekkelig høyt trykk til å bevege stammen 450, mens en trykkavlastningsventil 406 styrer trykket i de forskjellige linjer og sikrer at trykket i tilbaketrekningskammeret er tilstrekkelig for tilbaketrekking, men ikke høyere enn trykket i arbeidskammeret i den øvre traktorenhet.

Fortrinnsvis er oppholdstiden mellom de to traktorenheters arbeidsslag, det vil si tiden som kreves for at ventil 410 skal kunne sjalte drivfluid fra én traktors arbeidskammer til den andre traktors arbeidskammer, høyst 5% av syklustiden, mer fortrinnsvis høyst 2%, og mest fortrinnsvis 1%.

Etter som systemet 400 beveger stammen 450, presser kilebeltesettestemplet 419 fjæren 495 sammen og beveger pilotventilen 420, slik at fluidforbindelse innledes mellom linjer 407 og 469. Dette muliggjør gjennomstrømning av fluid 407 og 469. Dette muliggjør gjennomstrømning av fluid gjennom linjen 469 for å betjene ventilen 410 for derved å skifte den nedre traktorenhet over fra et arbeidsslag til et tilbaketrekningsslag og skifte om den øvre traktorenhet fra et tilbake treknings slag til et arbeidsslag. Figurer 6A - 6D viser operasjonssekvensen for systemet 400. Figur 6A viser systemet som på figur 5, for kjøring av en nyttelast ned i et borehull eller et rør. På figur 6B er den øvre traktorenhet 413 i sitt arbeidsslag, og den nedre traktorenhet 422 er i sitt tilbaketrekningsslag. På figur 6C er den øvre traktorenhet 413 i sitt tilbaketrekningsslag, og den nedre traktorenhets 422 arbeidsslag har begynt. Figur 6D er lik figur 6B, men på figur 6D har den øvre enhet akkurat nådd enden av et arbeidsslag, og er i ferd med å skifte over til et tilbaketrekningsslag, mens den nedre enhet akkurat har avsluttet sitt tilbaketrekningsslag og er i ferd med å sette sine kilebelter. For å stanse traktorsysternet med kilebeltene på begge enheter tilbaketrukket, for eksempel for å fjerne traktorsystemet fra borehullet, er hydraulisk fluidtrykk i alle kammer i traktorelementene utlignet med trykket av fluidet i borehullet 480 ved hjelp av avtappingsventiler 411 og 412, gjennom hvilke fluid flyter tilbake til sumpen 432. Piler på flytlinjene indikerer strømningsretning.

På figur 6B er den øvre traktorenhet 413 blitt aktivert, slik at dennes kilebelte 483 beveges for å ligge an mot borehullsveggen 484. Pumpen 430 sørger for hydraulisk fluid under trykk til arbeidskammeret 437 og det bakre arbeidsstempel 417 via en linje 415. Den pilotstyrte retningsventil 410 styrer strømmen gjennom linjen 415. Ventilen 410 er sperret for å anordne en vekselvirkning mellom to styringsposisjoner, og forblir, i mangel av styretrykk gjennom en linje 472 eller en linje 469, i den stilling den sist ble styrt til. For opp-start kan ventilen 410 være i begge stillinger siden fluid vil styres til et arbeidsstempel i én av traktorenhetene, og begge linjer indikerer strømningsretning.

Fluidtrykk i arbeidskammeret 437 høyere enn fluidtrykket i tilbaketrekningskammeret 447 tvinger stammen 450 til å flytte seg nedover i borehullet (se figur 6B). Fluid pumpet ut fra tilbaketrekningskammeret 447 føres gjennom en reduksjons-/ avlastningsventil 406 tilbake til sumpen 432.

Denne sykliske bevegelse gjentas så lenge pumpen 430 frem-bringer fluid under trykk, og har til følge at systemet "går" gjennom borehullet. Når pumpen 430 stoppes, tappes arbeids-linjene 468 og 463 til begge arbeidskammer tilbake til sump-trykket. Fjærbelastning av kilebeltene får dem til å falle sammen tilbake til utgangstilstanden og gjør det mulig å hen-te opp systemet fra hullet.

Det er tre eller fire slike enheter 413, 422 plassert rundt stammen med 120° eller 90° mellomrom, slik at stammen i det vesentlige forblir sentral i borehullet.

Figurer 2 og 3A - 3E viser et system 600 ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Systemet 600 har en nedre traktorenhet 610, en øvre traktorenhet 620, og en sentral stamme 653. Den sentrale stamme 653 inneholder en spiralformet målepassasje 631, arbeidsgjengen,

med én gjengestigning (for eksempel ca. seks fullstendige omdreininger per meter), og en andre spiralformet passasje 632, tilbaketrekningsgjengen, med en annen gjengestigning (for eksempel ca. tre fullstendige omdreininger per meter). En boreslammotor 652 er koplet til den sentrale stamme 653 og er selektivt drevet fra overflaten for rotering av den sentrale

stamme 653. Det er to avstandsplasserte sett med motsatt dreide spiralformede passasjer 631, 632.

Systemet 600 fremskaffer kontinuerlig bevegelse siden hver traktorenhets arbeidsslag, hvor systemet beveger seg inn i borehullet, er lengre enn returslaget på grunn av gjengestig-ningsforskjellen mellom de to passasjer 631 og 632. Returslaget er den del av en traktorenhets arbeidssyklus hvor traktorenheten ikke beveger systemet langs borehullet, men beveges med systemet mens den andre traktorenhet er forankret mot borehullets innside.

I en typisk operasjonssyklus for systemet 600 pumpes drivfluid ned gjennom rør 651 fra overflaten for å drive boreslammotoren 652. Dette roterer boreslammotoren som igjen roterer den sentrale stamme 653. En følgestav 655 for passasjen, festet til det midtre hus 656, går i inngrep med og kjører i passasjen (som inkluderer arbeidsgjengen dreiet i én retning og tilbaketrekningsgjengen dreiet i den andre retning) , for derved å bevege et midtre hus 656 (oppover på figur 2) i forhold til et indre hus 657. Denne bevegelse minsker størrelsen på et arbeidskammer 658, og fluid i dette komprimeres. Dette fluid overføres via en åpning 659 til et kilebeltesettekammer 678. Innføringen av fluidet inn i kilebeltesettekammeret 678 utvider kammeret og resulterer i bevegelse av et ytre hus 660 (oppover på figur 2) over det midtre hus 656, for derved å sette kilebelter 634.

Etter som kilebeltesettingen fortsetter, strømmer overflødig fluid i kilebeltesettekammeret 678 gjennom en trykkreguleren-de ventilåpning 663 inn i et reservoarkammer 662, for derved å opprettholde et konstant trykk, litt over det hydrostatiske trykket av fluid i borehullsringrommet og i kilebeltesettekammeret 678, og å holde kilebeltene 634 fastklemt. Et kom-pensasjonsstempel 664 opprettholder et konstant hydrostatisk trykk (trykknivå i ringrommet mellom utsiden av systemet og innsiden av borehullet) i reservoarkammeret 662. En holde-krage 665 hindrer kompensasjonsstemplet 664 i å bevege seg forbi den nedre ende av det midtre hus 656, og hydrostatiske åpninger 663 gjør det mulig for hydrostatisk trykk fra borehullet å virke nedenfor kompensasjonsstemplet 664. Følgestaven 655 i passasjen 631 trekker også det indre hus 657 gjennom det midtre hus 656 og gjenom det ytre hus 660 gjennom en midtstiller 667 og beveger således røret 651 inn i borehullet.

Ved slutten av arbeidsslaget når følgestaven 655 enden av sin passasje 631 og forflytter seg inn i tilbaketrekningspassa-sjen 632, idet den reverserer sin langsgående bevegelse for å begynne en tilbaketrekningssyklus. I løpet av tilbaketrekningssyklusen for én traktorenhet returnerer fluidtrykket i alle kamrene i enheten til hydrostatisk trykk via åpninger 659, 663 og 666 og muliggjør fråkopling og løsning av kilebeltene. Med kilebeltene til den øvre traktorenhet frakoplet, trekkes det midtre hus 656 og det ytre hus 660 nedover i forhold til det indre hus 657 av den øvre traktorenhet. Ved slutten av tilbaketrekningssyklusen til den øvre enhet, går følgestaven igjen inn i arbeidspassasjen og reverserer sin langsgående bevegelse for å påbegynne et nytt arbeidsslag for den øvre enhet.

Siden både den øvre traktorenhet 620 og den nedre traktorenhet 610 opererer på den sentrale stamme 653 med sine kommuni-serende arbeids- og tilbaketrekningspassasjer, og arbeidsslaget for hver enhet er lengre enn tilbaketrekningsslaget, vil arbeidsslagene alltid overlappe i tid, og systemet 600 vil sørge for kontinuerlig bevegelse. Det er alltid tilfelle at når én enhet er i sitt tilbaketrekningsslag, så er den andre enhet i et område av sitt arbeidsslag. Det er innenfor denne oppfinnelses område å erstatte de spiralformede passasjer og følgestaver med en spiralformet skruegjenge med dertil egnede rillete følgestaver.

Figurer 3A - 3E viser en typisk syklus for systemet 600. På figur 3A avsluttes arbeidsslaget for den øvre traktorenhet 620, og tilbaketrekningsslaget for den nedre traktorenhet 610 avsluttes. På figur 3B er den øvre traktorenhets kilebelter 634 blitt frakoplet, og arbeidsslaget til den nedre traktorenhet 610 innledes. På figur 3C nærmer tilbaketrekningsslaget til den øvre traktorenhet 620 seg slutten, og arbeidsslaget

til den nedre traktorenhet 610 er i gang. På figur 3D er kilebeltene til den øvre■traktorenhet blitt satt, arbeidsslaget til den øvre traktorenhet 620 er blitt innledet, arbeidsslaget til den nedre traktorenhet 610 er blitt avsluttet, og tilbaketrekningsslaget til denne starter. På figur 3E nærmer arbeidsslaget til den øvre traktorenhet 620 seg slutten, og tilbaketrekningsslaget til den nedre traktorenhet 610 er i gang med kilebeltene til den nedre traktorenhet 610 frakoplet. Den nedre enhet 610 er lik den øvre enhet 620.

Et traktorsystem ifølge den foreliggende oppfinnelse kan kjøres med en "fullt gjennomløps" nyttelast som har en bane gjennom dette eller på dette for tilførsel av drivfluid til traktorsysternet.

Som en konklusjon kan det derfor ses at den foreliggende oppfinnelse anordner et borehullstraktorsystem som representerer et betydelig teknisk fremskritt i forhold til kjente systemer .

Claims (12)

1. Borehullstraktorsystem (100; 300; 400; 600) for forflytting av en komponent (101; 651; 302) langs et borehull eller lignende passasje (134; 334; 484) som strekker seg fra overflaten til et sted under grunnen, idet systemet omfatter: a) et legeme (109; 657; 327; 450) som kan koples til komponenten, hvor legemet er påmontert en forankringsinnretning (123; 634; 311; 483) for selektiv fastgjø-ring av legemet til innerflaten av borehullet på et løsbart vis; b) midler (190; 655; 309; 491) for forflytting av komponenten i langsgående retning i forhold til forankrings innretningen når denne er fastgjort mot innerflaten av borehullet, og c) midler (122; 632; 326; 447) for forflytting av forankringsinnretningen i langsgående retning i forhold til komponenten, i dennes bevegelsesretning, etter at forankringsinnretningen er løsgjort fra innerflaten av borehullet, karakterisert ved at nevnte legeme er bevegelig i forhold til nevnte forankringsinnretning når denne er fastgjort til innerflaten av borehullet for å bevirke bevegelse av nevnte komponent langs borehullet, og at nevnte forankringsinnretning omfatter kiler.

2. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at det er drevet av en periodisk drevet pumpe for tilførsel av fluid under trykk til innsiden av legemet, idet fluidet avtappes inn i borehullet, og de sykliske og fortløpende forankrings- og langsgående bevegelsesfaser bevirkes i overensstemmelse med den momentane trykkforskjell mellom legemets innside og borehullet.

3. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at det inkluderer en andre forankringsinnretning (146; 610; 503) montert på legemet på et sted forskjøvet i aksialretning, idet de to forankringsinnretninger er tilpasset slik at de kan drives i veks-lende forankrings- og langsgående bevegelsesfaser, hvilke faser overlapper i tid, slik at bevegelsen av legemet i det vesentlige er kontinuerlig.

4. System som angitt i et hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at (hver av) forankringsinnretningen(e) inkluderer en hylse (127; 660; 303; 417) som kan beveges i aksialretningen, hvor bevegelse av denne i aksialretningen i forhold til nevnte legeme (109; 657; 327; 450) forårsaker en radi-albevegelse av nevnte forankringsinnretning (123; 634; 311; 483).

5. System som angitt i krav 4, karakterisert ved at den forholdsmessige aksialbevegelse av hylsen bevirkes av hydraulisk fluid under styrt trykk, hvor fluidet tilføres legemets innside via legemet fra en overflatemontert pumpe.

6. System som angitt i krav 3 eller krav 3 og et hvilket som helst krav som avhenger derav, karakterisert ved at tilførselen av hydraulisk fluid til forankringsinnretningen styres ved hjelp av styreventiler (126; 405, 420) i form av krager som omslutter legemet og er aksialt bevegelige derpå for å sammenkople tilknyttede linjer for hydraulisk fluid.

7. System som angitt i krav 3 eller krav 3 og et hvilket som helst krav som avhenger derav, karakterisert ved at begge forankringsinnretninger drives av en roterende bevegelse av en felles stamme (653) som har sammensatte spiralformede passasjer (631, 632), hvor gjengestigningene til de motsatt dreide deler er forskjellige fra hverandre, og hvor hvert passasjesett bringes i inngrep med en følgestav (655) gjort fast til hver sin forankringsinnretning, hvor følgestavene ligger an mot forskjellige deler av sine respektive passasjesett, hvorved rotasjon av stammen bevirker langsgående bevegelse av både stammen og den frakoplete forankringsinnretningen, i forhold til forankringsinnretningen som er i inngrep.

8. System som angitt i et hvilket som helst foregående krav, karakterisert ved at legemet i systemet er forbundet med en nyttelast (158; 651; 324) som skal beveges dermed.

9. Fremgangsmåte for forflytting av en nyttelast, karakterisert ved at det anvendes et system som angitt i et hvilket som helst foregående krav for å forflytte nevnte nyttelast langs et borehull.

10. Fremgangsmåte for forflytting av en komponent langs et borehull eller lignende passasje som strekker seg fra overflaten til et sted under grunnen, idet fremgangsmåten omfatter trinnene: 1) tilkopling til en komponent av en borehullstraktor som omfatter et legeme, til en første forankringsinnretning påmontert nevnte legeme, og innføring av nevnte borehullstraktor og komponent i et borehull; 2) forankring av nevnte første forankringsinnretning til innerflaten av nevnte borehull; 3) forflytting av nevnte komponent i forhold til nevnte forankringsinnretning når denne er fastgjort mot innerflaten; 4) løsgjøring av nevnte første forankringsinnretning fra nevnte innerflate; og 5) forflytting av nevnte første forankringsinnretning i komponentens bevegelsesretning, karakterisert ved at nevnte første forankringsinnretning er forsynt med kiler og at trinn 3) utføres ved å bevege nevnte legeme i forhold til nevnte første forankringsinnretning.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10 hvor nevnte borehullstraktor videre er forsynt med en andre forankringsinnretning, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere omfatter trinnene: 1) fastgjøring av nevnte andre forankringsinnretning til nevnte innerflate før eller etter at nevnte første forankringsinnretning er løsgjort fra nevnte innerflate; 2) forflytting av nevnte legeme i forhold til nevnte andre forankringsinnretning for fremføring av nevnte komponent; 3) løsgjøring av nevnte andre forankringsinnretning fra nevnte innerflate; og 4) fremføring av nevnte andre forankringsinnretning i forhold til nevnte legeme i komponentens bevegelsesretning; idet nevnte andre forankringsinnretning omfatter kiler og at fremgangsmåten er slik'at trinn 1) utføres slik at bevegelsen av nevnte komponent gjennom nevnte borehull er kontinuerlig eller i det vesentlige kontinuerlig.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved at trinnet 1) omfatter en hvile-tid på opptil 5% av syklustiden for første og andre forankringsinnretninger.