NO325359B1 - Fremgangsmate og anordning for a bevege et ror i borehull i grunnen - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE OG BAKGRUNN

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å bevege et rør aksialt i et borehull i grunnen i henhold til innledningen av krav 1. Videre vedrører oppfinnelsen en anordning for å bevege et rør aksialt i et borehull i grunnen i henhold til innledningen av krav 19.

GB 591.922 og GB 596.715 viser en fremgangsmåte for aksialt å bevege et rør som bærer et bord i et borehull i grunnen, hvor røret beveges samtidig langs og om sin akse i en rekke alternerende, angulært motsatte rotasjonsbevegelser innenfor et begrenset angulært rotasjonsområde på mindre enn 180°.

GB 521.018 omtaler en håndboremaskin som roterer alternerende i motsatte retninger, idet rotasjonsbevegelsen i hver retning ikke er særlig større enn en omdreining.

Fremgangsmåter og anordninger som omhandlet i innledningen av kravene 1 til 19 er kjent i praksis, f.eks. for å innføre et rør aksialt i et borehull, eller for å trekke tilbake et rør aksialt fra et borehull. Et slikt rør vil kunne anvendes for en boreprosess og samtidig for beskyttelse av det nylig borede borehull. På området blir denne teknikk vanligvis kalt foringsrørboring. Et slikt borehull kan anvendes for uttrekning av olje eller gass og for andre formål, så som for uttrekning av salt eller geotermisk energi og også for byggetekniske formål, så som legning av rørledninger under elver.

Når det anvendes kjente fremgangsmåter og anordninger blir vanligvis en første rørdel innført i et borehull i grunnen, som er tilveiebrakt ved hjelp av et bor. Deretter kobles ytterligere rørdeler til den øvre ende av røret som rager inn i borehullet, f.eks. via en skru- og/eller klemmekobling. Etterhvert som røret føres videre inn i grunnen blir suksessive rørdeler, som hver kan være satt sammen av én eller flere forhåndsforbundne rørlengder, forbundet med den nærmeste ende av den sammensatte seksjon av den rørende som rager opp fra grunnen, inntil røret har nådd sin endelige lengde. Når røret fjernes, blir denne fremgangsmåte stort sett reversert.

Under innføring eller tilbaketrekning drives det sammensatte rør til rotasjon om sin akse i en fast retning, slik at det oppnås kontinuerlig rotasjon. Dette gjøres for å tilveiebringe en friksjonskraft med en tangential komponent mellom røret og dets omgivelser, for således å redusere den aksiale friksjonskomponent, som i betydelig grad reduserer den aksiale kraft som kreves for å føre det sammensatte rør inn i hhv. trekke det tilbake fra borehullet. Det vil være klart at også en enkelt rørlengde vil kunne anvendes istedenfor forbundne rørdeler.

En ulempe ved den kjente fremgangsmåte og anordning for å bevege et rør aksialt på denne måte er at det, på grunn av den kontinuerlige rotasjon av røret, er et problem å tilveiebringe en fast tilstand, sikre forbindelser mellom den stasjonære grunn og anordninger som roterer i fellesskap med eller i samhørighet med røret. Spesielt under boreoperasjoner må en svivel som forbinder røret med et slamforråd forsynes med en komplisert rotasjonstetning. Det samme gjelder for f.eks. hydrauliske forbindelser til et bor som bæres av røret, eller pneumatiske forbindelser til en pakning som er forbundet med røret. Spesielt har det å tilveiebringe en gnistfri elektrisk forbindelse mellom anordninger som hovedsakelig roterer sammen med røret og grunnen, i de ofte eksplosjonsutsatte omgivelser nær et borehull, vist seg å være et problem.

På grunn av problemet med å tilveiebringe en pålitelig forbindelse, blir rotasjonen i praksis ofte stanset når det f.eks. blir nødvendig å trekke et bor tilbake, eller når en inspeksjonsanordning må senkes. Dette øker i høy grad risikoen for at røret skal kjøre seg fast på grunn av setning i grunnen, eller på grunn av et fenomen som på området er kjent som differensialklebning.

Innen den vanlig kjente teknikk for foringsrørboring styres retningen av røret ved hjelp av anordninger som rager ut fra den nedre ende av røret. Anvendelsen av slike anordninger er kostbar og forholdsreglene for styring er begrenset. Som sådan er det for tiden ikke gjennomførbart å anvende foringsrørboring for høyvinkelhull eller nærmest horisontale hull.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Det er et formål med oppfinnelsen i det minste i betydelig utstrekning å overvinne ulempene som hefter ved den ovennevnte fremgangsmåte og anordning.

Dette formål oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse ved å gjennomføre en fremgangsmåte for å bevege et rør aksialt i et borehull i litosfæren ifølge krav 1. Videre tilveiebringer oppfinnelsen en anordning i henhold til krav 19, som er spesielt tilpasset for å gjennomføre en slik fremgangsmåte.

Ved å dreie røret om sin akse i en rekke alternerende, motsatte rotasjonsvinkelbevegelser innenfor en begrenset rotasjonsvinkelområde, er det mulig å anvende forholdsvis enkle, fleksible forbindelser som strekker seg mellom faste koblinger, for å tilveiebringe en forbindelse mellom anordninger som roterer i fellesskap med eller i samhørighet med det sammensatte rør og den stasjonære grunn. Et eksempel på en slik fleksibel forbindelse som strekker seg mellom faste koblinger, er f.eks. en lengde av fleksibel slange eller ledning som er fiksert med enkle klemmer ved hver ende, for fluidforbindelse, eller en lengde av isolert kabel forsynt med plugger i hver ende, for samvirke med kontakter for å tilveiebringe en elektrisk forbindelse.

Den begrensede rotasjonsvinkel av denne "oscillerende" dreiebevegelse vil forhindre at de fleksible forbindelser blir viklet opp for langt, slik det ville være tilfelle ved en økende rotasjonsvinkel forårsaket av dreiebevegelsen ved kjent teknikk.

Videre, under innføring eller tilbaketrekning av en anordning, f.eks. et bor, en pakning, en føler eller en inspeksjonsanordning, innvendig gjennom røret, vil røret kunne oscilleres kontinuerlig og således redusere risikoen for at røret kjører seg fast.

Rotasjonsvinkelområdet vil kunne velges på forhånd til å omfatte omtrent en hel omdreining på 3 60°, f.eks. innenfor området fra -180° - +180°, eller 0° - 360°. Området kan også omfatte mer enn én hel omdreining, dvs. omfatte en vinkel på mer enn 360°, i f.eks. intervallet fra 0° - 720°, eller -360° - +360°, eller flere ganger denne vinkel, eller mindre enn én full omdreining, f.eks. 0° - 180°, eller -90° - +90°, fortrinnsvis mindre enn fem hele omdreininger i én retning, f.eks. etterfølges omdreininger mot venstre, av det samme antall hele omdreininger i motsatt retning, f.eks. omdreininger mot høyre.

Den oscillerende bevegelse kan være slik at hver alternerende vinkelbevegelse hovedsakelig er like stor, slik at det oppnås et symmetrisk mønster. Imidlertid er det også mulig å gjennomføre en rekke alternerende dreiebevegelser som ikke er like store, f.eks. en rekke alternerende bevegelser som tilveiebringer et gradvis avvik av vinkelen som kan ha et oscillerende mønster, slik at den totale rotasjonsvinkel alltid forblir innenfor et begrenset vinkelområde, eller kan være et avvik i én retning slik at den totale rotasjonsvinkel forblir innenfor et begrenset vinkelområde som bare er av begrenset varighet. En slik varighet vil f.eks. kunne være av tilstrekkelig lengde til å kunne gjennomføre påvirkning på eller med røret, så som å styre boreretningen eller å forbinde en ende av rørmateriale med røret.

Det må være klart at innenfor denne kontekst defineres rotasjonsvinkelen innenfor det forhåndsvalgte vinkelområde som en absolutt rotasjonsvinkel av røret om dets akse i forhold til grunnen.

Videre må det være klart at når røret beveges aksialt, vil en første rekke av alternerende motsatte

rotasjonsvinkelbevegelser som gjennomføres innenfor et første forhåndsvalgt rotasjonsvinkelområde, kunne etterfølges av en andre rekke av slike bevegelser innenfor et andre område.

Frekvensen av de motsatte bevegelser eller oscillasjoner er fortrinnsvis lavere enn noen oscillasjoner pr. minutt, typisk lavere enn ti oscillasjoner pr. minutt og/eller vil kunne velges så de passer til rørets naturlige frekvens i grunnen. Ved den foreslåtte fremgangsmåte gjennomføres oscillasjonene fortrinnsvis ved 0,1 eller 0,05 Hz. Fremgangsmåten ekskluderer imidlertid ikke anvendelsen av en høyere oscillasjonsfrekvens, f.eks. i et typisk område fra 1 - 50 Hz.

Ved en annen fordelaktig utførelse av oppfinnelsen oscillerer et sveise- eller skjæreapparat hovedsakelig i fellesskap eller unisont med et sammensatt rør og en roterende rørdel som skal forbindes med dette, hhv. som skal skjæres av fra dette. Dette muliggjør kontinuerlig innføring eller tilbaketrekning av røret i/fra borehullet, slik det vil bli ytterligere belyst. Det må bemerkes at sveisede eller andre rotasjonsfaste forbindelser mellom de suksessive rørdeler er spesielt fordelaktige når det gjelder deres økede motstand mot å løsne ved motsatte rotasjonsvinkelbevegelser, sammenlignet med de skruforbindelser som hovedsakelig anvendes for å koble sammen suksessive forings- eller rørdeler. De dreiefaste forbindelser mellom rørelementene muliggjør nøyaktig styring av den relative orientering av rørenden under overflaten og den rørdel som er synlig ved overflaten. Anvendelsen av en aksial linje som er anordnet på utsiden av røret, f.eks. ved inngravering, og nøyaktig måling av vinkelen med linjen på hver etter hverandre følgende rørseksjon vil tilveiebringe nøyaktig kjennskap til rør-endens orientering under overflaten.

Ved å måle dreiemomentet som utøves på røret ved overflaten under gjennomføring av vinkelsymmetriske oscillasjoner, vil en midtpunktposisjon kunne bestemmes, karakterisert ved midtpunktet for de nedre dreiemomentverdier. Denne midtpunktposisjons asimut i forhold til asimut av den inngraverte linje er indikerende for asimut av rørenden. Rørendens asimut, som er bestemt på denne måte, vil om nødvendig kunne korrigeres for det reaktive dreiemoment av boreverktøyet som er hengt opp i rørenden.

En annen viktig fordel ved den konsekutive motsatte vinkelbevegelse er at ved å gjennomføre de konsekutive bevegelser innenfor et sirkelsegment, vil et rør med en bøyet ende kunne styres mens det føres aksialt inn i grunnen. Istedenfor en bøyet ende, er det også mulig å anvende andre typer anordninger som står asymmetrisk på avstand fra aksen A ved enden av rørenden. For å endre retningen av borehullet som skal bores, dvs. asimut og borehullets vinkel, velges oscillasjonsområdet slik at det er symmetrisk om en forutbestemt rørendeasimut, og slik at det omfatter en rotasjon av rørenden på mindre enn 360°, f.eks. i et område fra -45° - +45°. Disse små oscillasjoner medfører at skjæreprosessen ved rørenden fortrinnsvis fjerner fjell eller grunn i et sirkelsegment svarende til den ønskede retning av hullet. Denne prosess fortsetter inntil den ønskede hullvinkel av rørenden i den ønskede rørendeasimut er oppnådd. For å fortsette borehullet med samme hullvinkel i den ønskede rørendeasimut, justeres oscillasjonene og rotasjonen slik at skjæreprosessen ved rørenden fjerner like mengder fjell i alle retninger. Borehullet vil således kunne styres i den ønskede retning ved anvendelse av målinger basert på linjens asimut og målinger av helningen ved rørenden. Fortrinnsvis anvendes et bor hvis fjerning av materialmengde er uavhengig av retningen eller hastigheten av rotasjonen, f.eks. en hydraulisk drevet meisel.

Dessuten, ved å tilveiebringe et slamkammer som er fast forbundet med et slamforråd ved hjelp av to fleksible slanger, vil tilførselen av slam kunne fortsette mens rørdeler settes på et rør eller skilles fra det.

Spesielt fordelaktige utviklinger av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. Ytterligere trekk, utviklinger, virkninger og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til de vedføyde tegninger.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er et skjematisk snitt av en foring 1 som føres inn i et borehull,

fig. 2 er et skjematisk snitt av en anordning for å sette sammen en foring av foringsdeler og føre den sammensatte foring inn i et borehull under samtidig boring av borehullet,

fig. 2A er et skjematisk riss av en andre utførelse av en anordning for å sette sammen en foring av foringsdeler og føre den sammensatte foring inn i et borehull,

fig. 3A - 3E viser et slamkammer for å tilveiebringe kontinuerlig slamstrømning under boring i forskjellige arbeids- trinn,

fig. 4 viser den nederste foringsdel med en bøyet ende, eller for retningsboring, og

fig. 5 viser et spesielt segment svarende til et forhåndsvalgt rotasjonsvinkelområde for retningsboring.

DETALJERT BESKRIVELSE

Skjønt de nedenfor beskrevne utførelseseksempler vedrører sammensetning og innføring av en foring i et borehull i grunnen ved hjelp av en foringsboreprosess, hvor røret som skal innføres bærer et bor, vil lignende utførelser også kunne anvendes for innføring av andre typer av (sammensatte) rør i et borehull i grunnen, eller tilbaketrekning av slike rør fra et slikt borehull, hvilke rør ikke behøver å bære et bor.

Fig. 1 viser en rørformet foring 1 som innføres i et borehull 2 i grunnen 3. Foringen 1 er satt sammen ved å forbinde suksessive rørformede foringsdeler 4, f.eks. 4A og 4B, ende mot ende. Den første eller nederste foringsdel 4C bærer et sammenleggbart bor 5 med en utvendig diameter som er litt større enn diameteren av foringsdelene. Boret drives av en slammotor 6, som i sin tur drives ved hjelp av en høytrykksstrøm av slam som tilføres gjennom det indre av foringen 1. Boret kan f.eks. omfatte et såkalt sammenleggbart knuse- eller måle-borskjær for fjerning av fjell. Etter å ha passert gjennom slammotoren 6, kommer slammet ut av foringen 1 ved lokaliseringen av boret 5 og vasker oppad til overflaten 7 mellom ytterdiameteren av foringen 1 og veggene av borehullet 3. På tegningen er strømningsbanen vist ved piler.

Det skal bemerkes at istedenfor et bor 5 omfattende en slammotor/borkronekombinasjon, vil en

slamhammersammensetning med en sammenleggbar borkrone av meiseltypen kunne anvendes, alternativt vil en høytrykks dysekronesammensetning kunne anvendes for fjerning av

fjell. Istedenfor å drive boret, hammeren eller dysekronesammensetningen med hydraulenergi, vil det også kunne anvendes elektrisk eller pneumatisk drevne innretninger.

Det skal også bemerkes at for å sikre at diameteren av hullet 2 er tilstrekkelig stort til foringen 1, vil det utvendig på rørenden kunne anbringes en skjærekonstruksjon, som er spesielt innrettet for drift med en oscillerende bevegelse av rørenden.

Foringen 1 fremføres aksialt langs sin akse A inn i borehullet 2 ved hjelp av et rotasjonsbord 8 som er montert ovenfor brønnhodet 9, som kan omfatte en vanlig utblåsningssikring. Brønnhodet 9 med utblåsningssikringen plasseres på overflaten 7 for å tette området mellom foringen 1 og borehullet 2.

Rotasjonsbordet 8 er montert på benkonstruksjoner 19 hvis lengde vil kunne endres, f.eks. ved hjelp av gripere 10A som med friksjon griper inn med ytterperiferien av den ytre ende av foringen 1, som rager ut fra borehullet 2 forbi overflaten 7. Disse gripere er i stand til å bære hele vekten av røret pluss den oppadvirkende friksjon og å overfører høyre og venstre dreiemoment til røret til det maksimale av grensen for rørets vridningsstyrke. Etterhvert som boret 5 skjærer gjennom grunnen 3, fremføres foringen 1 aksialt langs sin akse A inn i borehullet 2 ved å redusere lengden av benene 10. For å redusere friksjonen mellom foringen 1 og borehullet 3 i aksial retning, beveges foringen om sin akse A i en rekke alternerende, motsatte rotasjonsvinkelbevegelser innenfor et forhåndsvalgt rotasj onsvinkelområde.

De på hverandre følgende motsatte rotasjonsvinkelbevegelser gjennomføres f.eks. ved først å rotere foringen 1080° med urviseren om sin akse i forhold til grunnen, etterfulgt av en motsatt rotasjon på 1080° mot utviseren, etterfulgt av en rotasjon på 1080° med urviseren osv. Således gjennomføres det en oscillerende bevegelse innenfor et forhåndsvalgt område på 0° - 1080°. Det må være klart at det også er mulig å begynne med en første rotasjon på f.eks. den halve eller den dobbelte vinkel a av den motsatte bevegelse. Det må også være klart at det vil være mulig å gjennomføre på hverandre følgende motsatte rotasjonsvinkelbevegelser med vinkelverdier a som ikke er like store og allikevel forbli innenfor det forhåndsvalgte område, i det minste i et forhåndsvalgt tidsintervall.

Den oscillerende bevegelse frembringes ved hjelp av styreanordningen 30 som styrer en motor 11, som driver et roterbart øvre parti 12 av rotasjonsbordet 8 for å rotere i på hverandre følgende motsatte rotasjonsvinkelbevegelser. Det øvre parti bærer i sin tur klemmene eller griperne 10A for å overføre dreiemoment mellom det øvre parti 12 og foringen 1. Det må være klart at hele benkonstruksjonen 19 vil måtte understøttes, slik at den oscillerer som én enhet. Den tid som kreves for å gjennomføre de to på hverandre følgende motsatte rotasjonsvinkelbevegelser er f.eks. 10 sek., svarende til en oscillasjonsfrekvens på 0,1 Hz.

Det er også mulig å variere tiden for en hel oscillasjonssyklus under forløpet for innføringen av røret, for f.eks. å tilpasse rørets oscillasjonsfrekvens til rørets lengde og naturlige frekvens, eller til krav som oppstår ved operasjoner som skal gjennomføres med eller på røret, så som å forbinde en neste ende av rørmateriale, eller å styre enden av røret i en annen retning.

Som det vil fremgå klart av fig. 1, utgjør

slamtilførselsledningen 13 en enkel, solid og sikker forbindelse mellom overflaten 7 og den oscillerende foring 1. Slamtilførselen 13 består av en fleksibel slange 14 som er fast forbundet med slampumpen 15 ved hjelp av klemmer på den ene ende, og ved hjelp av klemmer på den andre ende er

fast forbundet med en pakning 16 som roterer sammen med foringen 1. På grunn av at den absolutte vinkel a av foringens aksiale rotasjon forblir innenfor det forhåndsvalgte område, vil den fleksible slange 14 mellom slampumpen 15 og pakningen 16 ikke vikle seg opp, slik at det ikke blir nødvendig å anordne en rotasjonstetning, av fagfolk kalt svivel.

Videre er det også mulig å anordne hydrauliske, pneumatiske og/eller elektriske forbindelser på samme måte, f.eks. fleksible hydraulslanger 17 for å drive pakningen 16, hvilke er fast forbundet med pakningen 16 ved den ene ende og med en hydraulisk trykkilde 18 ved den andre ende.

Som det vil være klart gjennomføres den oscillerende bevegelse samtidig med den aksiale bevegelse under innføring eller tilbaketrekning av foringen 1. Når imidlertid aksial forskyvning av foringen 1 ikke er nødvendig, f.eks. mens slammotoren 6 og/eller boret 5 trekkes tilbake, vil den oscillerende bevegelse kunne fortsette, hvorved sjansen for at foringen 1 skal kile seg fast i borehullet 2 reduseres betydelig. Under drift vil foringen 1 virke som en torsjonsfjær, og hjelper derved motoren til å få foringen til å oscillere.

På fig. 2 er det vist at ved en ytterligere utførelse av oppfinnelsen er det, for å redusere unyttig tid og for å muliggjøre kontinuerlig innføring av en sammensatt foring 1 i borehullet 2, anordnet et andre dreiebord 20. Dette dreiebord er av samme konstruksjon som dreiebordet 8, og er også forsynt med hydraulisk justerbare ben 21, et rotasjonsinnrettet øvre parti 22 som drives av en motor 23, og bærer klemmer 24.

Det andre dreiebord 20 bærer også føringsanordninger 25 hvori en foringsdel 4B kan føres inn, slik at den er aksialt innrettet med den nærmeste ende av den foring 1 som rager ut fra borehullet, og kan synkroniseres i aksial oscillasjon med denne ved hjelp av drivanordninger 31 som er operativt koblet til styreanordningen 30. Når rørdelene 4A, 4B er anbrakt ende mot ende, vil de kunne sveises sammen ved hjelp av et sveiseapparat 2 6 som er anbrakt på det øvre parti 22 av det andre dreiebord 20, slik at det hovedsakelig vil kunne dreie seg i fellesskap med foringen 1. På grunn av den oscillerende bevegelse innenfor det forhåndsvalgte vinkelområde, vil de elektriske forbindelser 33 mellom overflaten 7 og sveiseapparatet 2 6 kunne utformes som kabler med plugger i hver ende, mens behovet for en pendel unngås. Sveiseapparatet 2 6 er anbrakt i et nøytralgassmiljø som strekker seg både på den radiale utside av foringen 1 og foringsdelen 4B som skal forbindes med denne, og på den radiale innside av den. På den radiale utside er nøytralgassmiljøet anordnet som et kammer 28, mens nøytralgassmiljøet på den radiale innside f.eks. er tilveiebrakt ved hjelp av en tetning 34 som samvirker med pakningen 16, for å danne et kammer 29 for å skape et eksplosjonssikkert miljø for sveise- eller skjæreprosessen. Istedenfor nøytralgass, vil sveisekammeret og det ringformede rom i rørdelen som skal forbindes kunne spyles med luft fra en sikker kilde, for å eliminere eksplosj onsfare.

Sveiseapparatet er innrettet til å rotere om foringens akse A, slik at det kan tilveiebringes en sirkulær sveis mellom rørdelene.

Fortrinnsvis er lengden av rørdelene 4A, 4B, 4C valgt i forhold til synkroniseringshastigheten og sveisingen, slik at ved full hastighet av innføringen vil en suksessiv rørdel 4B kunne forbindes med foringen 1 før aksial innføring av et rørsegment er fullført. Det skal bemerkes at for å muliggjøre konstant aksial innføring er dreiebordene 8 og 20 innrettet til å samvirke på avløsende måte, slik at i det minste ett dreiebord alltid driver foringen roterende og samtidig fører foringen aksialt inn i borehullet 2, mens det andre dreiebord forlenger benene. Begge bord 8 og 20 vil kunne kombineres til én enhet som oscillerer som én sammenstilling. Ettersom rørdelene drives på sin radiale utside, vil motorene 11, 23 kunne plasseres forholdsvis nær overflaten 7, og en toppdrift vil kunne utelates. På denne måte vil foringsdelene kunne heises inn i føringsanordningene 25 med en konvensjonell kran og det vil ikke være nødvendig å bygge en riggkonstruksj on.

Ved en annen utførelse av oppfinnelsen, vist på fig. 2A, er sveise- eller skjæreprosessen ikke kombinert med et øvre bord for å holde benkonstruksjonen kompakt, f.eks. med et slag på typisk mindre enn 3 m. Sveise- eller skjæreprosessen ved denne utførelse gjennomføres med et sveiseapparat 2 6A, som er fastklemt til røret 1 ved hjelp av klemmer 2 6B og som omfatter innrettingsanordninger for å rette inn rørseksjonen 4B. Sveiseapparatet 26A kan beveges aksialt langs røret 1. Bordet 8A er roterbart anbrakt på utblåsningssikringen 9A og muliggjør aksial innføring, mens klemmene 10B er anordnet for å holde røret tilbake mens benene 19A forlenges i et oppadgående slag.

Det må være klart at det også er mulig å trekke tilbake foringen 1 aksialt fra borehullet 2 ved anvendelse av anordningen på fig. 2 og 2A. I dette tilfelle vil det istedenfor et sveiseapparat 2 6, 2 6A kunne anvendes et abrasivt skjæreverktøy eller en hvilken som helst kjent skjæreprosess.

Det må bemerkes at det vil kunne anbringes anordninger på f.eks. sveiseapparatet for å varmebehandle forbindelsen etter sveisen.

Det må bemerkes at det i tillegg vil kunne anbringes anordninger for å fjerne overskuddsmateriale fra innsiden av sveisesonen på f.eks. sammenstillingen av slange 14 og pakning 16. Slike anordninger kan utformes for fullstendig å glatte eller polere innsiden av sveisesonen. Fortrinnsvis er slike anordninger utformet for glatting eller polering av hele innsiden av rørseksjonen 4B, eller for å dekke den med et belegg.

Det må bemerkes at sammenstillingen av slange 14 og pakning 16 vil kunne omfatte anordninger for å innrette rørenden (4A) som rager ut fra hullet og den nye rørseksjon 4B korrekt innvendig. En slik innrettingsanordning vil også kunne integreres med sveiseapparatet.

Det må bemerkes at sveiseapparatet vil kunne forsynes med en hvilken som helst type verktøy for å fjerne overskytende sveisemateriale og glatte eller polere utsiden av sveisesonen. Denne funksjon vil også kunne utvides, slik at hele yttersiden av rørseksjonen 4B vil kunne glattes eller poleres eller dekkes med et belegg.

Det vil være klart at det er mulig å utføre bare utvalgte underelementer av systemet slik at de oscillerer. Systemets sammensetning kan f.eks. være slik at f.eks. sveising eller skjæring og utskiftning av boreverktøy kan finne sted på oscillerende måte, mens det under normal boring vil kunne gjennomføres kontinuerlig rotasjon til høyre eller venstre. I dette tilfelle ville f.eks. en svivel kunne forsynes med en roterende tetning for slamtilførselsslangen. Generelt vil en hvilken som helst kombinasjon av oscillerende og roterende modi kunne velges for å forbedre boreytelsen, optimalisere konstruksjonen av utstyret etc. Spesielt vil fremgangsmåten kunne omfatte oscillerende rotasjonsbevegelser under sveising og/eller styring og kontinuerlige rotasjonsbevegelser under boring.

De konstruktive detaljer ved rotasjonsbordet vil ikke bli beskrevet i detalj, idet mange måter å realisere konstruksjonen på vil være tydelige for fagmannen. For ytterligere detaljer skal det henvises til internasjonale patentsøknader WO 99/34089, WO 99/34091 og PCT/NL 98/00597. Det skal bemerkes at det også er mulig å forsyne motorene 11, 23 med anordninger for å akkumulere energi, f.eks. et svinghjul eller fjærer for å assistere motorene 11, 23 når rotasjonsvinkelbevegelsen reverseres.

Det vil være klart at rotasjonsbordene hensiktsmessig vil kunne anvendes alene. Spesielt vil det roterbart anordnede bord med griperne 10 og motoren 11, som er forsynt med styreanordninger 30 for å indusere alternerende motsatte rotasjonsvinkelbevegelser, kunne anvendes alene for å drive et rør eller en foring så de oscillerer, hvorved sjansen for at røret skal kjøre seg fast i borehullet reduseres.

På fig. 3A - 3E er det belyst hvorledes slamtilførselen kan fortsette mens suksessive foringsdeler forbindes, på grunn av den oscillerende bevegelse. Fig. 3A viser at pakningen 16 er forbundet med den fleksible slange 14 av slamtilførselen 13 ved hjelp av en hurtigkobling 41. Når en etterfølgende foringsdel 4B skal forbindes med den øverste foringsdel 4A, plasseres et slamkammer 42 på det øvre parti av foringsdelen 4A, som vist på fig. 3B. Dette slamkammer 42 kan eller kan ikke utgjøre en del av konstruksjonen som omfatter sveise- eller skjæreprosessen. Slamkammeret 42 er forsynt med et sideinnløp 43, hvor en sekundær fleksibel slange 14A er fast forbundet med slamkammeret 42, f.eks. ved hjelp av en klemmeforbindelse. Når slamkammeret 42 oscillerer sammen med foringen, kan forbindelsen mellom slamkammeret 42 og slampumpen 15 være en enkel fleksibel forbindelse. Slamkammeret 42 omfatter videre tetninger 44 for å forbinde det tettende med foringen 1. Slamkammeret 42 omfatter videre en justerbar tetning 45, f.eks. en hydraulisk aktiverbar membran gjennom hvilken den fleksible slange 14A kan passere tettende.

Som et første trinn beveges slamkammeret 42 aksialt oppad (fig. 3B) og slamtilførselen 13 justeres for å mate slam gjennom den sekundære fleksible slange 14A, mens tilførselen gjennom den fleksible slange 14 avbrytes (fig.

3C). Dette vil kunne gjennomføres ved hjelp av et sett egnede ventiler. Slamstrømningen er indikert med piler P og P<1>. Samtidig frigjøres pakningen 16, f.eks. ved hjelp av hydraulisk drift, og trekkes tilbake via den fleksible slange 14 inntil den er anbragt i slamkammeret 43, nær den justerbare tetning 45.

Deretter frigjøres den fleksible slange 14 fra hurtigkoblingen 41 og mates aksialt gjennom foringsdelen 4B som skal forbindes med foringsdelen 4A. Dernest forbindes hurtigkoblingen 41 igjen og den neste foringsdel 4B er plassert (fig. 3D). Pakningen 16 senkes deretter inn i foringsdelen 4A, som vist på fig. 3E. Når pakningen 16 er på plass aktiveres den for å gripe tettende inn med det indre parti av foringsdelen 4A, mens slamstrømmen samtidig overføres fra den sekundære fleksible slange 14A tilbake til den fleksible slange 14. Slamkammeret 42 kan nå beveges aksialt oppad til foringsseksjonen 4B, og levner anleggskantene av foringsdelene 4A og 4B frie for sveising. Etter at sveisingen er gjennomført kan pakningen 16 beveges aksialt oppad, hvorved arbeidssyklusen er fullført.

Alternative fremgangsmåter for å innføre foringsseksjonen 4B omfatter forhåndsinstallasjon av slangen 14 og pakningen 16 i foringen 4B som skal forbindes. Slamkammeret 42 vil da være konstruert på en slik måte at slangen 14 og pakningen 16 vil kunne fjernes fullstendig fra rørenden 4A, og at seksjonen 4B inkludert den forhåndsinstallerte sammenstilling av slangen 14 og pakningen 16 kan installeres.

De konstruktive detaljer ved slamkammeret 42, tetningene 44, 45, pakningen 16, hurtigkoblingen 41 og ventilene som kreves for å rette slamstrømmen gjennom de fleksible slanger er kjent for fagmannen. Spesielt et antall fordelaktige konstruktive detaljer ved slamkammeret er beskrevet i PCT/NL/98/00597. Det må bemerkes at fremgangsmåte for å tilveiebringe en kontinuerlig sirkulasjon med det viste slamkammer i seg selv har mange fordelaktige anvendelser. Spesielt muliggjør de fikserte, ikke-roterende forbindelser mellom de fleksible slanger 14, 14A enkel og pålitelig drift.

Ved en ytterligere utførelse av oppfinnelsen anvendes en teknikk som på området er kjent som reversert sirkulasjon, under forskyvning av røret. Denne teknikk er spesielt egnet for installasjon av foringer med stor diameter, typisk større enn 34 cm OD foring, og for forhold med bløte grunnformasjoner, i en seksjon med åpent hull. Ved reversert sirkulasjon tilføres slam til det ringformede rom mellom foringen som er installert og en tidligere, vanligvis sementert foring. Imidlertid vil slammet også kunne tilføres mellom foringen som installeres og et indre rør. Returstrømmen av slammet og formasjonsfragmenter som er frigjort ved boreprosessen vil da strømme via den foring som installeres eller et indre rør som er forbundet med boreprosessmodulen. Den energi som skal drive boreprosessmodulen kan være elektrisk, hydraulisk eller pneumatisk. Trykkdifferensialet mellom strømmen av slam inn i det ringformede rom og returstrømmen til overflaten kan tilveiebringes ved injeksjon av luft eller ikke-brennbar gass i returstrømmen ved anvendelse av en teknikk, av fagfolk kalt trykkluftpumping, eller ved en hvilken som helst annen anordning for å opprettholde et tilstrekkelig trykkdifferensial.

På fig. 4 og 5 er det vist hvorledes foringen 1 kan anvendes for retningsboring. For dette formål forsynes den nederste foring 4C med et endeparti 51 som strekker seg i en vinkel P i forhold til partiet 52. For tydelighets skyld er vinkelen P tegnet i forstørret målestokk. I praksis kan imidlertid vinkelen p velges med liten verdi, f.eks. 5° eller mindre, fortrinnsvis 1 - 3°. Alternativt vil den nederste foringsdel kunne forsynes med f.eks. anordninger som står eksentrisk på avstand fra aksen A, for å tvinge foringen bort fra en rettlinjet bane. Når den nederste foringsdel 4C eller "sub" dreies et fullt sirkulært segment om lengdeaksen A, dvs. rotasjonsvinkelområdet er i det minste 360°, vil foringen 1 føres fremover i en rett linje når den føres aksialt inn i grunnen 3. Når imidlertid den nederste foringsdel 4C oscilleres med alternerende, motsatte rotasjonsvinkelbevegelser innenfor et sirkulært segment, f.eks. mindre enn 3 60°, f.eks. innen et område av vinkelrotasjon som inkluderer 90°, som strekker seg fra 45° - 135°, fjernes det grunn bare i en del av omkretsen ved bunnen av det nederste segment, og foringen 1 vil følge en krum bane når den føres frem i grunnen 3. Spesielt når det anvendes en foring 1 med høy torsjonsmotstand, f.eks. en foring med stor diameter, eller en foring med komposittstruktur, f.eks. fiberarmert plast, vil torsjonsforsinkelsen mellom det øvre parti av foringen, som rager ut fra overflaten 7 av grunnen 3, og det nederste parti av foringen, som bærer boret 5, være forholdsvis liten, slik at det vil kunne oppnås høy nøyaktighet ved retningsboring.

Det vil være klart at den nederste foringsdel 4C med et endeparti som strekker seg i en vinkel P også vil kunne anvendes for retningsboring av et rør som bare omfatter ett segment, eller et rør hvor rørdelene er forbundet før boringen. Det vil til og med kunne tenkes å gjennomføre oscillasjoner innenfor et sirkulært segment med en slik foringsdel under konvensjonell rotasjonsboring, for å endre retning.

Det vil være klart for fagmannen at oppfinnelsen ikke er begrenset til de foretrukne utførelser som er beskrevet her, og at mange aspekter ved oppfinnelsen enten vil kunne anvendes uavhengig av hverandre eller kombinert. Spesielt vil fremgangsmåten kunne anvendes til sjøs, for boring i sjøbunnen. Fremgangsmåten vil også kunne anvendes under underbalanserte betingelser. Videre vil fremgangsmåten kunne anvendes for å innføre et rør i et forhåndsboret brønnhull og/eller det vil kunne anvendes en vanlig borerigg. Slike utførelser ligger innenfor rammen av oppfinnelsen, som definert i de vedføyde krav.

Claims (26)

1. Fremgangsmåte for å bevege et rør (1) aksialt i et borehull (2) i grunnen (3), hvor røret (1) beveges samtidig langs og om sin akse (A), hvor grunnen (3) fjernes ved rørets ende, og hvor bevegelsen av røret (1) om sin akse (A) omfatter å bevege røret (1) i en første rekke alternerende, motsatt rotasjonsbevegelse innenfor et første forhåndsvalgt rotasjonsvinkelområde, hvilket første forhåndsvalgte vinkelområde er et begrenset rotasj onsområde, karakterisert ved at det første forhåndsvalgte vinkelområde omfatter i det minste én hel rotasjon på 360°.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det begrensede rotasjonsvinkelområde på forhånd velges til å omfatte mindre enn 1800°, fortrinnsvis mindre enn 1080°, spesielt mindre enn 720°.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved den tid som kreves for å fullføre to på hverandre følgende, alternerende, motsatte rotasjonsvinkelbevegelser i det minste er 10 sek., fortrinnsvis i det minste 20 sek.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at frekvensen av på hverandre følgende alternerende, motsatte rotasjonsvinkelbevegelser er slik at det frembringes en oscillasjon som tilsvarer rørets naturlige basisfrekvens, eller en høyere frekvens.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at det forut for og/eller etter en rekke alternerende, motsatte rotasjonsvinkelbevegelser innenfor det forhåndsvalgte rotasjonsvinkelområde, utføres en ikke-oscillerende, kontinuerlig rotasjonsbevegelse om aksen (A).

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at røret (1) settes sammen ved å forbinde suksessive rørdeler (4a, 4b) dreiefast ende mot ende.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at rørdelene (4a, 4b) forbindes ende mot ende ved sveising.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at rørdelene (4a, 4b) forbindes mens røret innføres aksialt i et borehull (2).

9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at røret (1) beveges aksialt inn i borehullet (2) i grunnen (3) for å danne en foring for et borehull (2).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at røret (1) innføres mens et borehull (2) bores ved hjelp av et bor (5).

11. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den første rekke av alternerende, motsatte rotasjonsbevegelser følges av, eller kommer etter en andre rekke slike bevegelser innenfor et andre forhåndsvalgt vinkelområde, hvor det andre forhåndsvalgte rotasjonsvinkelområde er mindre enn 360°, fortrinnsvis mindre enn 180°, for å fjerne grunnen (3) i et sirkulært segment ved rørenden, slik at når røret (1) fremføres aksialt i borehullet, fremføres rørets (1) ende langs en krum bane.

12. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det dreiemoment som utøves på røret (1) ved overflaten (7) måles under gjennomføring av symmetrisk motsatte rotasjonsvinkelbevegelser innenfor et forhåndsvalgt vinkelområde, for å bestemme et midtpunkt med lavere dreiemomentverdier.

13. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den relative vinkelorientering av rørseksjoner som befinner seg på aksial innbyrdes avstand overvåkes.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at denne overvåkning omfatter å observere en aksial linje som er anordnet på yttersiden av røret (1).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at overvåkningen omfatter å detektere vinkelorienteringer av aksialt adskilte magnetiske markeringer på yttersiden av røret (1).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at den nevnte rekke av alternerende rotasjonsvinkelbevegelser har en asimut ved rørenden, hvilken asimut ved rørenden styres som reaksjon på rørets orientering i området for grunnens overflate (7).

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at det utøves et alternerende dreiemoment med en asimut mot røret (1), hvilken asimut ved rørenden styres ytterligere som reaksjon på rørets (1) orientering i området for grunnens overflate (7) når dreiemomentets asimut opptrer.

18. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at pumping av slam fortsetter mens en forbindelse med en neste rørseksjon utføres ved hjelp av en kombinasjon av slange (14) og pakning (16) som forbindes tettende med rørseksjonen i hullet.

19. Anordning for å bevege et rør (1) aksialt i et borehull (2) i grunnen (3), omfattende anordninger for å bevege røret (1) langs og rundt dets akse (A), hvor anordningen for å bevege røret (1) rundt dets akse (A) omfatter en rotasjonsdrivanordning som er operativt koplet til styreanordninger (30) for å styre drivanordningen slik at den gjennomfører alternerende, motsatte rotasjonsvinkelbevegelser innenfor et første forhåndsvalgt rotasjonsvinkelområde, hvilket første forhåndsvalgte vinkelområde er et begrenset rotasjonsområde, karakterisert ved at det første forhåndsvalgte vinkelområde omfatter i det minste en hel rotasjon på 360°.

20. Anordning ifølge krav 19, karakterisert ved at det begrensende rotasjonsvinkelområde forhåndsvelges til å omfatte mindre enn 1800°, fortrinnsvis mindre enn 1080°, spesielt mindre enn 720°.

21. Anordning ifølge krav 19 eller 20, karakterisert ved at rotasjonsdrivanordningen og styreanordningene videre er utformet for selektivt å styre drivanordningen til å gjennomføre en kontinuerlig, ikke-alternerende rotasj onsbevegeIse.

22. Anordning ifølge et av kravene 19 - 21, karakterisert ved at den omfatter et sveiseapparat for å sveise rørsegmenter ende mot ende for å danne et sammensatt rør, hvilket sveiseapparat er innrettet til å rotere hovedsakelig i fellesskap med røret (1) for å bevege seg i borehullet (2).

23. Anordning ifølge krav 22, karakterisert ved at den er forsynt med anordninger for overflatebehandling av inner- og/eller ytterflaten av røret (1) som skal innføres.

24. Anordning ifølge krav 22 eller 23, karakterisert ved at den er forsynt med anordninger for innretting og posisjonering av rørender som skal forbindes.

25. Anordning ifølge et av kravene 20 - 24, karakterisert ved at styreanordningene (30) videre er innrettet til å styre driveanordningen til å gjennomføre en andre rekke alternerende, motsatte rotasjonsvinkelbevegelser innenfor et andre forhåndsvalgt vinkelområde, etterfulgt av eller følgende etter den første rekke av slike bevegelser, hvilket andre forhåndsvalgte rotasjonsvinkelområde utgjør mindre enn 360°, fortrinnsvis mindre enn 180°.

26. Anordning ifølge et av kravene 19 - 25, karakterisert ved at den omfatter en pakning innrettet for å tette røret (1) og for å rotere hovedsakelig sammen med dette, hvilken pakning omfatter en koplingsanordning for kopling til en fluid- eller gearkilde hvor koplingsanordningen er innrettet til å kople pakningen fast til en fleksibel fluid- eller energitilførselsanordning som strekker seg fra fluidkilden.