NO861764L - Borestreng-bevegelsesutstyr saerlig for utfoerelse av kontinuerlig dypboring. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår borestreng-aktiviserings-utstyr, særlig for utførelse av dypboring med kontinuerlig drift, ved hvilken gjennomtrengningen inn i de faste masser av jorden for bergverksdrift og studie av jordens kjerne, hvor det særlig ved undersøkelsen kan oppnås vesentlig hurtigere utgang for oppdagelse og produksjon (bergverksdrift) av væsker og gassformige brennstoffer, i forhold til de nå kjente borefremgangsmåter.

Det kjente boreutstyr - dvs. rotasjonsboring - virker overveiende på en slik måte at borerørsøylen - borestrengen - som holdes sammen av borerørforbindere og roteres aksialt, er tilpasset på sin bunnende med vinge-, rulle-, eller diamantborhode, på sin øvre ende med høytrykkspylende fluidum som innføres, hvilket styrende fluidum - via borehodet - presses inn i brønnen og hever til overflaten brudd-stenen som produseres ved boringen. Løftingen og opphenging-en av borestrengen utføres av løftekroken, anbragt i krone-avsnittet av boretårnet. Rotasjonen av borestrengen utføres av rotasjonsboret ved hjelp av en fire eller seks-sidet delt rotasjonsstang, skrudd inn i borestrengens øvre rør.

Med denne type løsning av boringen, må etter

hver enkelt borerørtilførsel - så som når borestrengen er senket ned i brønnen med en rørlengde - boringen stanses, borestangen frakobles, styrefluidumet fjernes, og så etter innføringen av et nytt borerør må rotasjonsstangen skrus tilbake og styrefluidum må innføres på nytt. Denne arbeids-mengde vil så frembringe en ekstra ordinær tid som forbrukes til boreoperasjon, som delvis kan deles inn i faser, med andre ord operasjonstrinnene nevnt ovenfor og på grunn av dens tomgangsløp ved stopp.

Det finnes også slikt kjent boreutstyr hvor boreoperasjonen er gjort hurtigere ved eliminering av borestangen. Dette utstyr inneholder feste av klotypen for feste av borestrengen, hvor ved disse løsninger også boremåten er oppdelt, da festemekanismen må bevege seg opp og ned, og følgelig er bevegelsen oppover tomgangsløpet. Her må også boringen stanses mens det nye (neste) rør festes til. Dette utstyr er upassende for høy-ydelsesoverføringer på grunn av dets festemekanisme med kort område - på grunn av dets opp bygningsmåte - passende bare for de fester av borestrenger med mindre størrelse og vekt, og mindre dybder noen ganger brukbare til en dybde på bare ti meter.

Løsningen med "det roterende dreihode" (ROTARY-SWIVELHEAD) er også kjent fra teknikkens stand i faglittera-turen, som gjør det unødvendig med bruk av borstang og følge-lig oppnås rotasjonen av borestrengen ved hjelp av en hydraulisk motor, adskilt fra bruken av opphengt dreiehode i tårnet. Denne løsning vil også bare delvis eliminere den' oppdelte operasjon, da boringen av hullet (brønnen) vil være oppdelt mens boringen må stoppe under innføringen av det neste rør. En grunnleggende ulempe med denne løsning er også at den på grunn av sin oppbygningsmåte bare er anvendbar for boring på mindre dybder.

I tilfeller med boring på store dybder, vil ulempene med det økende tomgangsløp fremkomme vesentlig med mangeltfullt utseende på borehodet, så som slitasje eller brudd på slike dybder, når hele lengden av borestrengen må tas ut (heves til overflaten) komponent for komponent ved skifting av borehode.

Det er vel kjent at det under boring av et flere kilometer dypt hull og med ekstremt harde lag i ugunstige forhold, at det kan være nødvendig å skifte borehodet, ta ut og bygge opp borestrengen kanskje to hundre til tre hundre ganger.

For å redusere den nødvendige tid for skifting

av borehodet er det utarbeidet en løsning vist i US patent nr. 3 724 567, hvor borehodet kan heves uten å ta ut borestrengen - som en rørslange - lagt ut og bevegende på en slik bueformet skinneoppbygning ved en sporvogn, som er anbragt ved siden av boretårnet og ved siden av og over er denne rørslange-føringskonstruksjonsmontering. Føringen av borestrengen med denne løsning utføres også av en rotasjonsstang som passerer gjennom rotasjonsboret for dens hevning ved bruk av slik kjedeoppbygning plassert på boretårnets fundament, som er knasttype og derfor - ved bevegelse inn under rørforbinderene - kan heve eller senke borerøret.

Selv om denne kjedeoppbygning spiller en stor rolle ved reduksjon av tiden anvendt for borhodeveksling, men ikke opprettholder et hold på borerørets mantelflate, kan den følgelig ikke rotere eller la røret løpe, og er følgelig under boreoperasjonen ikke i bruk. Uten fritakelse er bruken av boretårn en nødvendighet ved alle typer boreutstyr, hvor boretårn må holde den tunge borestreng i en betydelig høyde. Boretårnet i seg selv er en kilde for stor fare, da dets tyngdepunkt er på et høyt punkt på innretningen i nærheten av løftekroken og ved boring til havs med storm-kraftvinder kan velte.

Med den foreliggende oppfinnelse kan ulempene med det kjente boreutstyr elimineres, eller heller, ved elimina-sjon av boretårnet, kan reduksjon av tidstap med stopp, i praksis boringer være uavbrutt.

Grunnoppfatningen med oppfinnelsen er at stopper som oppstår og gis av de oppdelte operasjonsmåter kan elimineres og at anvendelse av boretårnet kan gjøres foreldet, hvis man kan sikre en slik festemekanisme som med slik be-røring på den ytre mantelflate av det sfæriske rør på munn-ingen på brønnen kan rotere og heve—senke borestrengen samtidig.

På basis av denne erkjennelse kan man oppnå den kontinuerlig virksommme boring med et slikt utstyr som består av et rotasjonsbor for den aksielle rotasjon av borestrengen, overføring av spylefluidum. Til den roterende rotasjonssporoverdelen er det festet et borestrengbevegende (drivende) utstyr som med klemmende friksjonskraft roterer unisont, hvor det imellom dets statiske og roterende bor er plassert en kraftoverførende mekanisme.

Det borestrengbevegende utstyr består fordelaktig av to "endeløse" kjedemekanismer, kjedestrammer og holderhus, til hvilke det er festet to par kjedehjul, motsatt rettet roterende mekaniske drivoverføringsanordninger komparativ mot hver til kjedeoppbygningen og et hydraulisk kraftover-føringssystem som beveger de individuelle leddkomponenter av kjede i en horisontal retning.

Den mekaniske kraftoverførende anordning kan bestå av følgende: kjedeaktiverende fronttannhjul direkte i styring via rotasjonsretningsskjaltende tannhjul forbundet med drivoverføringsmekanismen beliggende imellom det statiske og roternde rotasjonsbor den hydrauliske drivoverførings- anordning kan så bestå av et oljeområde anordnet i montering-en av kjedeoppbygningene og forbundet med det radiale (rørformede) oljeområde dannet på innsiden av rotasjonsboret, via pakningen som rager inn og stempelanordninger under, så vel som strekkstempler anordnet på baksiden av de andre stempler nevnt tidligere.

Klemmefeste av borestrengen av utnyttelsen av friksjonskraften og mulig bevegelse av kanskje flere tusener av tonn, heving og senking, kan oppnås med en slik klemme-innretning, som er forbundet med kjedeoppbygningene. Til hver av kjedemekanismens ledd er det festet en trykkstang, en til hver og hver av disse stenger er gitt til hver av klemkloene som holder hengselforbundede segmenter.

Bevegelsen av det roterende rotasjonsbor kan oppnås fordelaktig med en slik drivoverføringsmekanisme som kan bestå av fortannede ringer festet konsentrisk til rotasjonsboroverdelen, drivforbundet med de koniske tannhjul fastkilt inn på borets dreieaksel. Samtidig utfører denne drivover-førende mekanisme driften av kjedet med et slikt system som består av fortannede ringer med lagringer inn på boroverdelen og kraftforbundet med de koniske tannhjul og fastkilt inn på den kjededrivende aksel.

Oppfinnelsen skal besrkives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel og under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et sideriss av borestreng-utstyret og drivoverføringsmekanismen delvis i snitt, fig. 2 er et planriss av utstyret på fig. 1, fig. 3 er et snittriss etter linjen A-B på fig. 1, fig. 4 viser detaljen på fig. 3 sett nedenfra, fig. 5 er et snittriss etter linjen C-D på fig. 4, fig. 6 er et snittriss etter linjen E-F på fig. 1, og fig. 7 er et snittriss etter linjen G-H på fig. 6.

Idet det henvises til fig. 1 er drivoverførings-mekanismen 2 beliggende mellom rotasjonsboret 3 og det statiske bor 4 og på sin opplagring 24 holder det koniske tannhjul 10 rørakselen 51 som strekker seg gjennom. På rør-akselen 51 og i forbindelse med felles akselopplagring 25

er borrotasjonsakselen 7 også drevet via det koniske tannhjul 8. Det koniske tannhjul 8 er drivforbundet med den fortannede ring som er festet til rotasjonsboret 3.

Rotasjonsboret 3 vender (svinger) på det selvinnrettende koniske rullelager 6 og på det selvinnrettende koniske rull-trykklager 5 festet inn på det statiske bor 4. Inn på boroverdelen 3 i avsnittet mellom trykklageret 5 og lageret 6, er det innsatt rørformede oljekanaler 49 (nedsenket) som på begge sider har ringformede oljelekkasjeforhindrende paknings-bokser 44a, 44b. Oljen ankommer inn i oljekanalen 49 beliggende og dannet på boroverdelen 4 via forbindelsesstykket 43 og drives gjennom til en oljekanal 45b fra det indre, som derfra kommer et forbindelsesstykke 48 formet inn på enden av oljekanalen 45a beliggende på rotasjonsboret 3 inn i oljeområdet for det borestrengaktiverende utstyr forskynt med en trykkutjevner 46. Det koniske tannhjul 10 er drivende forbundet med den fortannede ring 13 som er svivelfestet inn i rotasjonsboroverdelen 3.

Under den indre skulder av den fortannede ring 13 er det et trykklager 12, over skulderen er det et trykklager 11 og følgelig løper den fortannede ring 13 inn mellom de to trykklagere. Det fortannede hjul 15b som er drivforbundet med den fortannede ring 13 som er festet inn på halvakselen 14b sammen med fronttannhjulet roterer også med urviseren med fronttannhjulet 17a festet inn på kjededrivakselen 21b og med den kjedehjulene 22a, 22b samtidig som fronttannhjulet 16b roterer mot urviseren via rotasjonsretningsbryteren 18a fronttannhjulet festet inn på kjededrivakselen 21a og med den kjettinghjulet 22c.

De "endeløse" kjedeoppbygninger 19a, 19b holdes

i en vertikal utstrukket stilling av kjettingholderhus 35a, 35b. Også i vertikale stillinger er kjettingstrekksporene 41a, 41b som er i stand til å bevege, drevet med trykkstemplene 42a, 42b og den ene anordnet over den andre, ni og ni stykker av sporelementene 34, de individuelle kjedeledd 27 og de påfestede kjettingdeler 26 i en horisontal retning og å presse dem mot borestrengens 1 vegg. Anordnet på innsiden av rotasjonsboroverdelens aksel er det en holderkile 47 som sikrer det sikre hold av borestrengen 1, som bare skal an-vendes når det kan oppstå fare.

På fig. 2 kan det ses at kjedeoppbygningene er anbragt imellom tannhjulanordningen som er sammensatt av konisk tannhjul 15b, rotasjonsretningsvendende tannhjul 18a og fronttannhjulene 16b, 17a og 17b, og de parallelle tann-hjulsanordninger som igjen er sammensatt av konisk tannhjul 15a, rotasjonsretningsvendende tannhjul 18b og fronttannhjulene 16a, 17c og 17d.

De av rørakselen 51 som omgir akselen 7 drevne koniske tannhjul 15a henholdsvis 15b er anbragt på halv-akslene 14a, 14b imellom opplagringene 52a og 23a henholdsvis 52b og 23b og er på begge sider drivforbundet til den fortannede ring 13 gjennom åpningene skåret på rotasjonssporoverdelen 3.

Trykkrørene 50a, 50b, 50c, og 50d er koplet inn på forbindelsesstykket 48, som vil kanalisere oljen inn i de lukkede oljeområder tilpasset til trykkutjevnere 46 og omgitt av kjedeoppbygningene 19a, 19b ladende inn i disse oljeområder er de to ganger ni stykker av stempler 42a, 42b.

Oppbyggingen av rørholdermekanismen for borestrengens aktiverende utstyr er vist på fig. 3, 4 og 4. Segmentene 33 i berøring med borestrengen 1 og tilpassende til rørdiametrene og rørforbindelsene er også festet inn på klemkloene 32, som hengselholdes av trykkstenger 30 via strammedeler 31a, 31b. Trykkstengene 30 er festet inn på kjedeleddene 27 båret av kjedepinner 28 på kjederullene 29.

Den hydrauliske oppbygning som aktiverer rør-klemmemekanismen er vist på fig. 6 og 7. I retingen av deres vertikale bevegelse glir kjederullene 29 helt over på sporelementene 34. Disse sporelementer 34 er festet til stempler 40, som er anordnet inn i borehull på kjedeholderhuset 35a, som grenser til oljeområdene 39. På disse ender av stemplene 40 som er i oljeområdet 39 er det festet bufferplater 38.

For å forhindre at olje muligens forlater oljeområdet 39, er det rundt stemplene 40 satt inn tetnings-elementer (pakninger) 37 sikret med pakningsboksdeksler 36.

Utførelsen av kontinuerlig boring av borestreng-bevegelsesutstyret virker følgelig som forklart nedenfor: Kraftoverføringsanordningens 2 borroterende aksel 7, forbindende inn på i sin egen gjenkjennelse til en utvendig kraftkilde rundt en vertikal akse til det koniske tannhjul 8, roterer rotasjonssporoverdelen 3 og med den samtidig kjedeoppbygningene 19a, 19b. I mellomtiden får høy-trykksoljen komme inn i den rørformede oljekanal 49 gjennom forbindelsesstykket 43, hvorfra oljen ankommer gjennom trykk-rørene 50a, 50b, 50c og 50d som vist på fig. 2, inn i høy-trykksoljeområdet som vist på fig. 6 og 7.

På samme måte, som vist på fig. 6 og 7 vil stemplene 40 som resultat av oljetrykket bevege seg i en horisontal retning, og også bevege kjededelene 26 festet til kjedeleddene 27 i kjedeoppbygningene 19a, 19d, som på denne måten presser segmentene 33 mot borestrengens 1 mantelflate som vist på fig. 3.

Strammestemplene 42a, 42b beliggende på den motsatte side av oljeområdets 39 stempelside 40, sikrer den konstante stramming (fasthet) av kjedeoppbygningene 19a, 19b.

Ved å berøre hverandre er klemklørne 32, og med dem også segmentene 33, i stand til å innstille seg til de forskjellige diametre av borestrengen 1 - tynne eller store rør, rørforbindelser - og med valg av en passende størrelse på antallet av kjededeler 26, er passende til å utøve usedvanlig kraftytelse, er i stand til å hold og bevege de flere hundre tonn av borestrengens vekt.

For den vertikale bevegelse av borestrengen 1 med klemkloen 32 som er holdt presset mot borestrengens vegg, kreves det at de endeløse kjedeoppbygninger 19a, 19b beveges i motsatte retninger i forhold til hverandre. Denne bevegelse sikres av den utvendige kraftkilde forbundet inn på rør-akselen 51 og overført via det koniske tannhjul 10. Det koniske tannhjul 10 kan bevege den fortannede ring 13 side-veis (vende til siden), i sammenlikning med rotasjonsboroverdelen, og følgelig løper den fortannede ring 13 enten fremover i rotasjonsboroverdelen 3 eller ligger etter. Det koniske tannhjul 15b som er i berøring med den fortannede ring 13 og har en fe lies aksel med fronttannhjulet 16b roterer kjedeoppbygningen 19b til venstre i en retning med urviseren, mens med bruk av rotasjonsretningsbrytertannhjulet 18a beveger kjedeoppbygningen 19a til høyre i en retning mot urviseren. I mellomtiden skrider borestrengen 1 imellom kjedeoppbygningene (eller kjedemekanismen) videre frem. I et slikt tilfelle hvor formålet er hevningen av borestrengen 1 - dvs. i tilfelle av skifting av borkrone - er det forståelig at også kjedeoppbygningene 19a, 19b må roteres i en motsatt retning (i motsatt rekkefølge).

Friksjonskraften som kommer fra det hydrauliske trykk og virker mellom borestrengen 1 og borestrengens mantelflate, så vel som segmentene, vokser fra alle disse som et resultat av deres friksjonskoeffisienter.

I høytrykksoljeområdet 39 elimineres den hurtige forandring i oljetrykket sammen med det mulige slipp av boretrengen 1 av de dempende trykkutjevnere 46 (akkumu-leringstank).

På samme måte tjenes også sikkerhetsformål av den i seg selv kjente kileholder 47.

Følgelig kan det ved oppfinnelsen av bore-strengbevegelsesutstyret bevirkes eliminering av oppbygging og anvendelse av boretårnet, følgelig med mindre kostnader ved kontinuerlig boring for geofysiske undersøkelser.

Fordelene gis ved bruken av utstyret, eller snarere å tilfredsstille kravet fra de ansatte ved geofysiske undersøkelser med meget forbedrete fordeler for en tilfreds-stillende eliminering av fare.

Claims (6)

1. Borestreng-bevegelsesutstyr, særlig for opp-nåelse av kontinuerlige boreoperasjoner, med borestreng-oppbygning fra borerø r og med rotasjonsboroverdel for bevegelse av borestrengen, karakterisert ved at det har rotasjonsbordelen(3) på rotasjonsboret og en statisk boroverdel (4),at det er festet en rørbevegelsesoppbygning til rotasjonsboroverdelen (3) for klemming av borestrengen (1) med friksjonskraft ved simultan rotasjon, idet det mellom den statiske boroverdel (4) og rotas jonsboroverdelen (3) er en drivoverføringsanordning.

2. Utstyr ifølge krav 1, karakterisert ved at rørbevegelsesoppbygningen er sammensatt av to "endeløse" kjedemekanismer (19a, 19b),kjedeholderhus (35a, 35b)for stramming av kjedeoppbygningen (19a, 19b),parvise kjedehjul (22a, 22b, 22c og 22d)festet til kjedeholderhusene (35a, 35b), en mekanisk drivoverføringsanrodning for rotasjon av kjedemekanismene (19a, 19b) i motsatt retning og en hydraulisk kraftoverføringsanordning for horisontal bevegelse av kjedeoppbygningenes (19a, 19b) individuelle kjedeledd (27).

3. Utstyr ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at den mekaniske drivoverføringsanordning består av f ronttannh j ulsdrev (16a, 16b) forbundet med kraftover-føringsanordningen (2)beliggende imellom rotasjonsboroverdelen (3) og den statiske boroverdel (4) og dirkete med f ronttannh julsdrevene (16a, 16b), eller rettere sagt, gjennom rotasjonsretningsbrytende drev (18a, 18b) direkte i inngrep med de kjededrivende fronttannhjulsdrev (17a, 17b, 17c og 17di .

4. Utstyr ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at den hydrauliske drivover-føringsanordning består av et oljeområde (39) anordnet i kjedeoppbygningenes (19a, 19b) fester (20a, 20b) og forbundet av trykkrørene (50a, 50b, 50c og 50d) til en rørformet oljekanal (49)og dannet i rotas jonsboret, inn i oljeområdet (39) som rekker inn via pakningsbokselementer - pakninger, paknings-ringer - (37), og stempler (40) anordnet i rekke med en over den andre, så vel som bakerst i disse stempler (40 ) anord-nede strammestempler (4aa, 42b).

5. Utstyr ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at det til hver enkelt av kjedeoppbygningenes (19a, 19b) kjedeledd (27) en på hver trykkende stang (30) er forsynt med to hver av hengselfest-ede segmenter (33) til strammedelene (31a, 31b).

6. Utstyr ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at kraftoverføringsanordningen (2) består av konisk tannhjul (8) fastkilt inn på borrotasjonsakselen (7) og fortannet ring (9) festet konsentrisk til rotasjonsboroverdelen (3) som er i drivkontakt med det koniske tannhjul (8), idet konisk tannhjul (10) er fastkilt inn på kjededrivakselen (51), og fortannet ring (13) med opplagringer inn i rotasjonsboroverdelen (3) drives inn til berø ring med det koniske tannhjul (10).