NO164118B - Hydraulisk operert roemmer. - Google Patents

Description

Søknaden vedrører en hydraulisk operert rømmer (brotsj).

Dette er et verktøy som benyttes for utvidelse av borehull. Slike verktøy kan benyttes ved boring etter olje, gass, vann, ved gruvedrift, boring av konstruksjonshull og brønner og også for dannelse av skytehull for sprengning. En rømmer kan ha to operative stillinger, en lukket stilling hvor dia-meteren av verktøyet er tilstrekkelig liten til å tillate bevegelse av rømmeren i den trangeste delen av borehullet, og en utslått eller delvis åpen tilstand, hvor én eller flere skjærholdere (armer) med skjær på endene rager ut fra selve verktøyet. I denne tilstanden utvides borehullet etter som verktøyet roteres og senkes.

En rømmer som benyttes ved boring brukes vanligvis sammen med en borkrone plassert under rømmeren. Borkronen former hullet samtidig som det borede hull utvides av rømmeren. Boreslam må tilføres borkronen for å fjerne borekaks under boreoperasjonen.

Rømmere av denne type har som regel hengslede armer (skjærholdere) . Disse har en tendens til å knekke under boringen og må fiskes opp av borehullet. Verktøyet har lommer hvor skjærholderne er plassert i sammenslått tilstand. Disse lommene har en tendens til å bli fylt med materialer etter oppborin-gen, hvilket vanskeliggjør sammenklapping av armene. Derved er det store muligheter for at rømmeren setter seg fast i borehullet, og dette kan skape store problemer ved opptrek-kingen av verktøyet. Kostnadene kan også bli betydelige. I tillegg er denne type rømmere svært tunge og store og har en komplisert oppbygging og er sammensatt av mange deler. En slik type rømmer er eksempelvis beskrevet i U.S. patent nr. 4.282.941.

Fra U.S. patent nr. 1.485.642 er det videre kjent en hydraulisk operert rømmer omgitt av et ytre sylindrisk deksel som er bevegelig i vertikal retning og har utsparinger for passasje av skjærholderne. Skjærende verktøy er montert på skjærholdere som er innrettet til å kunne beveges langs en buebane fra en inoperativ stilling hvor skjærholderne er fullstendig inntrukket i det sylindriske legeme til en operativ stilling hvor skjærholderne rager utenfor legemet, under påvirkning av væsketrykk. I operativ stilling står skjærholderne vinkelrett ut fra det sylindriske legeme. Holderne er svært korte og vil gi liten utvidelse av borehullet. En forlengelse av holderne vil med denne konstruksjonen ikke være praktisk mulig da stabiliteten vil bli dårlig pga. dårlig støtte rundt skjærholderne.

Formålet med oppfinnelsen er å finne frem til en rømmer som er driftssikker, stabil og uten fare for å bli sittende fast i borehullet. Det er videre viktig at den har en enkel kon-struksjon og moderat størrelse og kan gi en tilstrekkelig utvidelse av borehullet.

Disse og andre formål med oppfinnelsen oppnås med en anord-ning som beskrevet og definert ved de medfølgende krav.

Et vesentlig trekk ved rømmeren er at den har en ytre sylinder i hele rømmerens lengde som beskytter alle bevegelige deler mot jord, stein etc. Sylinderen utgjør sammen med et stempel en sleideventil. Sylinderen begrenser slaglengden til stempelet og gir vekt til selvlukking av rømmeren. Stempelet er festet til et rør med samme dimensjon som borerøret. Nedre del av stempelet utgjør øvre del av en klokobling for over-føring av vridekrefter. Skjærholderne er festet via sjenkler til stempelet. Nedre del av klokoblingen går over i en del med trekantprofil med spor for føring av skjærholderne. Det er viktig for stabiliteten av rømmeren at skjærholderne har en rettlinjet bevegelse i en viss vinkel i forhold til røm-merens vertikale akse. Ved nedføring av rømmeren i borehullet vil skjærholderne ligge inntrukket i sylinderen. Når boreslam pumpes ned vil skjærholderne med det skjærende verktøy presses ut til ønsket diameter. Rømmeren har en låsemekanisme som hindrer at skjærholderne presses ut ved slag, støt, o.l. under nedføringen. Den har også en låsemekanisme for låsing av skjærholderne i operativ stilling. Også avgjørende for stabiliteten av rømmeren er at sylinderen er fylt med boreslam og at det benyttes negative skjærvinkler. Under brotsje-operasjonen er det overtrykk inne i sylinderen.

Andre trekk ved oppfinnelsen er beskrevet mer i detalj neden-for og også vist i de medfølgende tegninger figur 1-3.

Figur 1 viser rømmeren med skjærholderne presset ut.

Figur 2A viser et snitt langs linjen A-A i figur 1.

Figur 2B viser et tverrsnitt langs linjen B-B i figur 2A. Figur 2C viser et tverrsnitt langs linjen C-C i figur 2A. Figur 2D viser et tverrsnitt langs linjen D-D i figur 2A. Figur 3A viser øvre del av rømmeren i låst stilling (skjærholderne inntrukket). Figur 3B viser øvre del av rømmeren i åpen stilling.

Rømmeren 1 består av fire hoveddeler, en ytre sylinder 2, stempel 3, en nedre del 4 med utsparinger for føring for skjærholdere 5 og skjaerholdere 5. I figur 1 og 2 er rømmeren vist med skjærholderne utpresset. Rømmeren har en ytre sylinder 2 som strekker seg i hele verktøyets lengde. Sylinderen danner et deksel for rømmeren og hindrer inntrenging av borekaks hvorved de bevegelige deler skjermes mot borekaks. Under boreoperasjonen er sylinderen fylt med borevæske. På figurene er rømmeren vist med to konsentrisk plasserte sylin-dere 2, 6 hvor den indre sylinder 6 har utsparinger 7 som sammen med den ytre sylinder danner kanaler for å lede borevæske på innsiden av dekslet. Kanalene for borevæske kan belegges med et keramisk slitesterkt materiale. Sylinderen kan alternativt være enkel og ha utboringer for passasje av borevæske. I nedre del av sylinderen er det anordnet utsparinger/lommer 8 som verktøyholderne 5 går gjennom. Ut gjennom utsparingene/lommene ledes også borevæske. Under brotsje-operasjonen er det overtrykk inne i sylinderen. Øvre del av sylinderen danner sammen med stempelet 3 en sleideventil. Sylinderen og klokoblingens underdel begrenser den totale slaglengden og derved skjærholderens 5 utspring. Mindre utslag på borarmene kan oppnås gjennom flere styrespor ut-frest i brotsjens trekantdel. Sylinderen gir dessuten vekt for selvlukking. Når det tilføres borevæske under trykk vil således sylinderen beveges i vertikal retning i forhold til stempelet som er "stasjonært", da det er direkte festet til borestrengen.

Stempelet 3 er forbundet med et rør 9 med samme dimensjon og gjenger 10 som borerøret for festing til borestrengen. Stem-pelet 3 har en rekke indre radielle kanaler 12 som munner ut i åpninger 13 i stempeltoppen for innføring av borevæske. Antall kanaler bestemmes av strømning, trykktap osv. Nederste del av stempelet er, utformet som øvre del 15 av én klokobling for overføring av vridekrefter. Nedre del 24 av klokoblingen er utformet på rømmerens nedre del 4. På figurene er koblin-gen vist med tre "klør", like mange som antall skjær. Dette antallet kan varieres. De to delene av klokoblingen vil være i fullstendig kontakt med hverandre når rømmeren er i operativ tilstand. Vridekrefter vil derved overføres fra øvre del til nedre del av rømmeren uten å gå innom den ytre sylinder. Hver koblingsklo er utstyrt med spor 16 og bolt 17 for over-føring av skyvekrefter via sjenkler 18 til verktøyholderne 5. Sporene 16 i stempelets klør er parallelle med sidene i trekantprofilen.

Stempelet er også utstyrt med en låsemekanisme som skal hindre at verktøyholderne spretter ut hvis verktøyet blir utsatt for slag eller støt under nedføring i borehullet. Låsemekanismen vist på tegningene består av et låsestempel 11 som påvirkes av trykket av borevæsken. Låsestempelet 11 er anordnet i senteret av rømmerens stempel 3. Videre omfatter mekanismen bolter 19 med føringspinner 20. Mekanismen holdes oppe av en fjær 21. I låst stilling stenger låsestempelet for passasje av borevæske til kanalene 12 (fig. 3).

I operativ stilling kan verktøyholderne 5 låses ved at det er anordnet en tapp 22 på nedre del av sjenklene som passer inn i et spor 23.

Den nedre del 4 av rømmeren består av en øvre del 24 med delvis sirkulært tverrsnitt som går over i en nedre del 25 med trekantprofil. Den øvre del er utformet med tre "klør" som utgjør nedre del 24 av klokoblingen 15 for overføring av vridekrefter. I trekantprofilen 25 er det i hver side i en viss vinkel i forhold til rømmerens vertikale akse innfrest spor 26 for skjærholderne 5. Sporene er slik plassert at det kan velges mellom positiv og negativ skjærvinkel. Det kan benyttes både T-spor som vist i figurene eller svalehalespor. Denne konstruksjonen gir maksimal støtte og minimale momenter til skjærholderne. Sidene i trekantprofilen gir også støtte for skjenklene. Trekantprofilen kan eventuelt utstyres med en nedre sirkulær del. Hvis.flere skjærholdere ønskes, kan trekantprofilen 25 erstattes med en profil med flere sidekanter.

Skjærholderne 5 kan føres i T-spor som vist i figurene, eller svalehalespor. Holderne har spor 27 og bolt 28 for feste av sjenkler 18. Skjærholderne vil være helt inntrukket i sporene i slik at de ikke rager ut over sylinderdekselet i inoperativ tilstand. Under boreoperasjonen vil over halvparten av den totale lengde av skjærholderne ligge i sporene 26 og gi en god støtte under boreoperasjonen. Det skjærende verktøy 29 er bygget over vendskjærprinsippet hvor den skjærende del av verktøyet består av en plate som festes til enden av skjær-holderen i spor. Den holdes med skruer. Verktøyet kan utstyres med diamanter, hårdmetall eller keramiske skjær.

Enden av sylinderen 2 kan utformes for feste av borkrone. På figur 1 er rømmeren vist med en nedre konisk del 30 festet både til sylinder og trekantprofil og med gjenger 31 for skruing til borerør. I den nedre del er det også anordnet føringer 32 for passasje av boreslam fra rømmer til borkrone.

Når rømmeren henger i borerøret vil stempel 3 og endelokk på sylinderen 2 ligge an mot hverandre slik som vist på figur 3A og 3B. Skjærholderne 5 vil være tilbaketrukket og ligge inne i konstruksjonen.

Når boreslam pumpes ned gjennom røret 9 vil slammet presse låsestempelet 11 ned og boltene 19 presses ut av spor i sylinderveggen. Dette åpner for passasje av boreslam gjennom kanalene 12. Slammet vil strømme ut gjennom åpningene 13 og bevege sylinderen 2 med nedre klokobling/trekantprofil 24, 25 oppover til nedre del av klokoblingen 24 er i fullstendig kontakt med øvre del av klokoblingen 15, som utgjør nedre del av stempelet. Da skjærholderne 5 er forbundet med stempelet 3 via sjenkler 18 vil skjærholderne presses ut. Låsetappen 22 på sjenklene vil gli ned i sporet 23 og låse verktøyholderne. Når sylinderen løftes opp vil det dannes et rom 33 fylt av boreslam. Når rømmeren er i operativ tilstand vil det være forbindelse mellom rommet 33 og kanalene 7 i sylinderveggen. Boreslam vil da strømme gjennom kanalene 7 og spyle verktøy-holderne. En del boreslam passerer videre til en eventuell borkrone via kanaler 32.

Når rømmeren skal trekkes opp av borehullet stoppes tilførsel av boreslam. Boreslammet vil tømmes ut gjennom kanaler og lekkhull. Det er anordnet ekstra lekkhull 34, for tømming av rommet 33. Når boret trekkes opp vil sylinderen gli ned igjen mot stempeltoppen og verktøyholderne vil trekkes inn i sylinderen. Låsesylinderen vil stenge for passasje av boreslam inn i rømmeren.

En rømmer fylt med boreslam kombinert med bruk av negativ skjærvinkel, vil skape forhold som vil motarbeide (dempe) vibrasjoner og skape stabile skjærforhold. At det er benyttet aksiell fremføring av verktøyholderne fremmer stabiliteten.

Operatøren vil kunne registrere om verktøyholderne er ute ved å registrere om boreslam sirkulerer.

Med denne konstruksjonen oppnås en rømmer med god stabilitet. Viktig for god stabilitet er bruk av skjærholdere som er glidbart festet i skråstilte spor som for tvungen rettlinjet bevegelse og at rømmeren benyttes med negative skjær. Med denne konstruksjonen unngås at rømmeren setter seg fast under opptrekking. Det er enkelt å bytte skjærende verktøy og sette inn reservedeler. Rømmeren har liten høyde, lav vekt og består av færre deler enn rømmere som er vanlig brukt i dag. Alle bevegelige deler er dessuten skjermet for stein og sand ved den ytre sylinder og overtrykk inne i denne.

Claims (1)

1. Hydraulisk operert rømmer (1) bestående av et sylindrisk legeme innrettet for tilkobling til en roterende borestreng og med skjærende verktøy montert på skjære-holdere (5) som er innrettet til å kunne beveges fra en inoperativ stilling hvor skjæreholderne (5) er fullstendig inn-trukket i det sylindriske legeme, til en operativ stilling hvor skjærholderne rager utenfor legemet, under påvirkning av væsketrykk, og hvor rømmeren (1) er omgitt av et ytre sylindrisk deksel (2) som er bevegelig i vertikal retning og hvor dek-selet har utsparinger (8) for passasje av skjærholderne (5), karakterisert ved at skjærholderne (5) er glidbart festet i skråstilte spor (26) for tvungen rettlinjet bevegelse ved fremføring/ tilbaketrekking.

2. Rømmer ifølge krav 1, karakterisert ved at sporene (26) er T-spor eller svalehalespor.

3. Rømmer ifølge krav 1, karakterisert ved at rømmeren (1) har et stempel (3) festet til en stang (9) som er innrettet til å kobles til borestrengen, og hvor det ytre sylindriske deksel (2) begrenser den totale slaglengden av stempelet.

5. Rømmer ifølge krav 1, karakterisert ved at rømmeren har en klokobling (15,24) for overføring av vridekrefter mellom borestreng/stempel (3) og nedre del (4) av rømmeren, hvor koblingens to deler (15,24) er innrettet til å være i fullstendig kontakt med hverandre når rømmeren er i operativ posisjon. 5. Rømmer ifølge krav 1, karakterisert ved at den øvre del av klokoblingen (15) utgjør nedre del av stempelet (3) og hvor skjærholderne (5) via sjenkler (18) er festet til stempelet (3). 6. Rømmer ifølge krav 1, karakterisert ved at nedre del 4 av rømmeren består av ett stykke hvor øvre del utgjør nedre del (24) av klokoblingen og hvor nedre del er utformet som et legeme (25) med trekantprofil og hvor hver sideflate har innf.reste spor (26) for skjærholderne. 7. Rømmer ifølge krav 1, karakterisert ved at skjærholderne (5) har vendskjær (29) og er innrettet til å kunne benyttes både for negative og positive skjærvinkler. 8. Rømmer ifølge krav 1, karakterisert ved at rømmeren er utstyrt med et låsestempel (11) som påvirkes av væsketrykk og er anordnet sentralt i rømmerens stempel (3) og videre har en låsemekanisme for låsing av skjærholderne (5) i operativ stilling bestående av en tapp (29) anordnet på nedre del av sjenklene (18) og som passer inn i et spor (23).