JPS6229695A - ドリルストリング - Google Patents
ドリルストリングInfo
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- JPS6229695A JPS6229695A JP61179824A JP17982486A JPS6229695A JP S6229695 A JPS6229695 A JP S6229695A JP 61179824 A JP61179824 A JP 61179824A JP 17982486 A JP17982486 A JP 17982486A JP S6229695 A JPS6229695 A JP S6229695A
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes
- E21B7/067—Deflecting the direction of boreholes with means for locking sections of a pipe or of a guide for a shaft in angular relation, e.g. adjustable bent sub
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Earth Drilling (AREA)
- Drilling And Boring (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、地下ポーリングに係る。
免且夏直1 ゛
本発明は、特に、石油もしくは、ガスの鉱床又は高温も
しくは低温の鉱泉の探査又は開発に於いて(鉛直又は傾
斜した2真直な抗井によって地下の目標点に到達するの
が不可能であるか又は難しい場合に、使用され得る。地
下に障害物があるとき、その存在が予めわかっているに
しても、地上から成る程度深い地点での抗井の勾配又は
方位の修正作業が必要である。多少とも傾斜しているか
又は水平な浅い層に沿って所定長の抗井を設ける場合に
も同様の作業を要する。
しくは低温の鉱泉の探査又は開発に於いて(鉛直又は傾
斜した2真直な抗井によって地下の目標点に到達するの
が不可能であるか又は難しい場合に、使用され得る。地
下に障害物があるとき、その存在が予めわかっているに
しても、地上から成る程度深い地点での抗井の勾配又は
方位の修正作業が必要である。多少とも傾斜しているか
又は水平な浅い層に沿って所定長の抗井を設ける場合に
も同様の作業を要する。
このような場合、初明翻削計画に抗井の湾曲を組込んで
おく必要がある。
おく必要がある。
更に、鉛直に掘削する場合にも途中の岩石のため、掘削
軸の方向の予定外のずれが生じる場合もある。
軸の方向の予定外のずれが生じる場合もある。
かかる予定外の方向ず9補償するために、「補正曲げ」
と指称される方向修正を意図的に組込む。
と指称される方向修正を意図的に組込む。
このような作業の必要を生じた理由に関わり無く、曲げ
作業では、先ず、掘削される抗月部分の軸線の傾斜と方
位即ち方位角とを測定し、同時に、到達位1aを測定す
る。到達位置の測定値は、それまでに掘削した抗井部分
全部の長さ勾配と方位とに基いた「推測航法」で得られ
る。これらの測定作業を行った後に、湾曲部を形成する
。このような湾曲部を形成するための掘削方法は、一連
の独立掘削段階、即ち、少なくとも1つの湾曲掘削段階
と複数の直進掘削段階とを含む。直進掘削段階の各々で
は、所定長の直線抗井部分を直線軸に沿って掘削する。
作業では、先ず、掘削される抗月部分の軸線の傾斜と方
位即ち方位角とを測定し、同時に、到達位1aを測定す
る。到達位置の測定値は、それまでに掘削した抗井部分
全部の長さ勾配と方位とに基いた「推測航法」で得られ
る。これらの測定作業を行った後に、湾曲部を形成する
。このような湾曲部を形成するための掘削方法は、一連
の独立掘削段階、即ち、少なくとも1つの湾曲掘削段階
と複数の直進掘削段階とを含む。直進掘削段階の各々で
は、所定長の直線抗井部分を直線軸に沿って掘削する。
2つの直進掘削段階の間に1つ又は各湾曲掘削段階が挿
入される。湾曲掘削段階中に、実質的に円弧状の湾曲軸
線をもつ所定長の湾曲抵抗部分が掘削され、この円弧状
軸線は直前の真直な抗井部分の軸線とつながっている。
入される。湾曲掘削段階中に、実質的に円弧状の湾曲軸
線をもつ所定長の湾曲抵抗部分が掘削され、この円弧状
軸線は直前の真直な抗井部分の軸線とつながっている。
同様に、後続の真直な抗井部分の軸線は湾曲抵抗部分の
軸線につながっている。
軸線につながっている。
これら掘削段階の各々では、上下方向に伸びる軸線(又
は水平方向の掘削では前後方向に伸びる軸線)をもつ掘
削ツールが使用される。該ツールは、抗井の下端の岩を
下方(前方)及び任意に斜定されており、その軸線はツ
ール軸線の延長上にある。当業界で「ドリルステム」な
る指称で知られた掘削管は前記モータの上方(後方)に
順次に固定され、抗井の口部まで伸びる「ドリルストリ
ング」を形成している。「ドリルストリング」は掘削泥
水を圧力下で抗井底部に搬送する機能を果し、また、モ
ータ駆動に必要なエネルギを供給する。ドリルストリン
グはまた、岩石に対するツールの押圧力を表面から遠隔
制御するため、及び任意にアセンブリ全体を回転させる
ため、及び、ツールとモータとを抗月に沿って4降させ
るときに両省を支持するために使用される。
は水平方向の掘削では前後方向に伸びる軸線)をもつ掘
削ツールが使用される。該ツールは、抗井の下端の岩を
下方(前方)及び任意に斜定されており、その軸線はツ
ール軸線の延長上にある。当業界で「ドリルステム」な
る指称で知られた掘削管は前記モータの上方(後方)に
順次に固定され、抗井の口部まで伸びる「ドリルストリ
ング」を形成している。「ドリルストリング」は掘削泥
水を圧力下で抗井底部に搬送する機能を果し、また、モ
ータ駆動に必要なエネルギを供給する。ドリルストリン
グはまた、岩石に対するツールの押圧力を表面から遠隔
制御するため、及び任意にアセンブリ全体を回転させる
ため、及び、ツールとモータとを抗月に沿って4降させ
るときに両省を支持するために使用される。
(明細書全体を通じて「上方」及び「下方」又は「上」
及び「下」等の用語は、抗井を水平方向に掘進する場合
には、「後方」及び「前方」又は「後」及び「萌」等の
用語で置換すべきであることは理解されよう。) ドリルステムの軸線は、モータ軸線の延長上及び互いの
延長上に伸びる。抗井が深くなるのに伴って新しいステ
ムを付加することによってステムの数を次第に増加させ
る。モータの直径及びステムの直径はツールによって掘
削される通常の抗井の直径より小さく、これらを構成部
材として形成されたドリルストリングを抗井の湾曲部分
に適応せしめるに十分な可撓性をもつ。
及び「下」等の用語は、抗井を水平方向に掘進する場合
には、「後方」及び「前方」又は「後」及び「萌」等の
用語で置換すべきであることは理解されよう。) ドリルステムの軸線は、モータ軸線の延長上及び互いの
延長上に伸びる。抗井が深くなるのに伴って新しいステ
ムを付加することによってステムの数を次第に増加させ
る。モータの直径及びステムの直径はツールによって掘
削される通常の抗井の直径より小さく、これらを構成部
材として形成されたドリルストリングを抗井の湾曲部分
に適応せしめるに十分な可撓性をもつ。
湾曲掘削段階を行なうために、掘削ツールを駆動する杭
内モータの上部でドリルストリングに曲げデバイスを組
込んでもよい。曲げデバイスは、ツールの軸線をストリ
ングの残りの部分の軸線に対して傾斜ぜしめる可撓性継
手である。別の曲げ方法では、偏心安定装置を使用する
。かがる安定装置は、少なくとも1つの非対称径方向突
起を構成しており、該突起の末端は、標準抗井直径の1
/2に等しい標準半径よりやや大きい距離だけストリン
グの軸線から離間している。従って、該突起は、掘削さ
れる抗井の壁を押圧し、坑内モータの軸線を抗井の軸線
からずらす。このとき、ストリングは弾力的に屈曲し、
ツールの掘削方向を掘削される抗井部分の軸線に対して
相対的に角移動させる。従って、該抗井部分に所望の湾
曲形状が与えられる。
内モータの上部でドリルストリングに曲げデバイスを組
込んでもよい。曲げデバイスは、ツールの軸線をストリ
ングの残りの部分の軸線に対して傾斜ぜしめる可撓性継
手である。別の曲げ方法では、偏心安定装置を使用する
。かがる安定装置は、少なくとも1つの非対称径方向突
起を構成しており、該突起の末端は、標準抗井直径の1
/2に等しい標準半径よりやや大きい距離だけストリン
グの軸線から離間している。従って、該突起は、掘削さ
れる抗井の壁を押圧し、坑内モータの軸線を抗井の軸線
からずらす。このとき、ストリングは弾力的に屈曲し、
ツールの掘削方向を掘削される抗井部分の軸線に対して
相対的に角移動させる。従って、該抗井部分に所望の湾
曲形状が与えられる。
杭内モータは一般に、タービン形又はHo i nea
u形のモータである。
u形のモータである。
ある種の公知方法では、湾曲部分の次に真直な部分を掘
削する必要が生じる度毎にドリルストリング全体を表面
まで引上げる。ストリングを引上げ、ベント継手、ベン
トモータ又は偏心安定装置の如き曲げデバイスを取外す
。同様に、新しい湾曲部を形成する度毎に、曲げデバイ
スを取付ける必要がありこのためにストリング全体を地
上まで引上げなければならない。ドリルストリングのこ
のような昇降作業ではドリルステムの各々を順次、ス1
−リングに取付は又はストリングから取外す必要がある
。従って、かかる作業が湾曲部の形成に要する時間の大
部分を占める。湾曲部形成に要する時間はこの上に、前
記の如き測定作業に要する時間と所望の方向変化を得る
ための抗井の湾曲部分の掘削に要する時間とを加えたも
のである。所要時間が抗井掘削のコストの重要な要因に
なる。
削する必要が生じる度毎にドリルストリング全体を表面
まで引上げる。ストリングを引上げ、ベント継手、ベン
トモータ又は偏心安定装置の如き曲げデバイスを取外す
。同様に、新しい湾曲部を形成する度毎に、曲げデバイ
スを取付ける必要がありこのためにストリング全体を地
上まで引上げなければならない。ドリルストリングのこ
のような昇降作業ではドリルステムの各々を順次、ス1
−リングに取付は又はストリングから取外す必要がある
。従って、かかる作業が湾曲部の形成に要する時間の大
部分を占める。湾曲部形成に要する時間はこの上に、前
記の如き測定作業に要する時間と所望の方向変化を得る
ための抗井の湾曲部分の掘削に要する時間とを加えたも
のである。所要時間が抗井掘削のコストの重要な要因に
なる。
偏心安定装置を用いる別の公知方法によれば、抗井の湾
曲部分の前方に真直な部分を掘削するためにストリング
全体を回転させる。次にツールによって拡大直径をもつ
孔を掘削する。この方法では、コストのかかるドリルス
トリング昇降作業が不要である。しかし乍らこの方法の
欠点は杭内モータが大きい曲げ応力を受けることにある
。
曲部分の前方に真直な部分を掘削するためにストリング
全体を回転させる。次にツールによって拡大直径をもつ
孔を掘削する。この方法では、コストのかかるドリルス
トリング昇降作業が不要である。しかし乍らこの方法の
欠点は杭内モータが大きい曲げ応力を受けることにある
。
この第2の公知方法は例えば、5flellの欧州特許
出願公開(EP−A2)第0085444号に記載され
ている。
出願公開(EP−A2)第0085444号に記載され
ている。
別の公知方法では、制御自在な曲げデバイス、特に杭内
モータの直ぐ上のドリルストリング部分を構成する制御
自在なベンド継手を使用する。該デバイスは、抗井の湾
曲部を掘削する曲げモードと抗井の直行部を掘削する直
進モードとを選択すべく制御され得る。デバイスは、ピ
ボット軸の周りで互いに相対回動し得る連続する2つの
スリーブを有しており、双方のスリーブの軸線は等しい
小角度だけ回動する。回動は、ストリングの頂部の軸方
向移動によって制御されるか、又は、米国特許第430
3135号(eeno;t)に記載の如く歯車列を駆動
するピボットモータによって制御される。
モータの直ぐ上のドリルストリング部分を構成する制御
自在なベンド継手を使用する。該デバイスは、抗井の湾
曲部を掘削する曲げモードと抗井の直行部を掘削する直
進モードとを選択すべく制御され得る。デバイスは、ピ
ボット軸の周りで互いに相対回動し得る連続する2つの
スリーブを有しており、双方のスリーブの軸線は等しい
小角度だけ回動する。回動は、ストリングの頂部の軸方
向移動によって制御されるか、又は、米国特許第430
3135号(eeno;t)に記載の如く歯車列を駆動
するピボットモータによって制御される。
かかる制御自在な曲げデバイスの欠点は複雑なことであ
る。
る。
本発明の装置によれば、湾曲掘削段階と直進掘削段階と
を速やかに切り換えることができるので、時間の無駄が
ない。また、掘削ツールは常に好条件下で作業を続行す
る。これらの利点は、上記aeno + を特許に記載
のデバイスと同様の制御自在な曲げデバイスによって得
られる。
を速やかに切り換えることができるので、時間の無駄が
ない。また、掘削ツールは常に好条件下で作業を続行す
る。これらの利点は、上記aeno + を特許に記載
のデバイスと同様の制御自在な曲げデバイスによって得
られる。
発明の要約
本発明は、曲った孔を掘削するためのドリルストリング
を提供する。本発明のストリングはその全長に沿った全
部の点で1つの軸線を有しており、該ストリングが、回
転掘削ツールと、杭内モータの作用部材と前記モータの
ピボット部材と制御自在な曲げデバイスと一連の掘削管
とを含んでおり、前記回転掘削ツールは、ツールシャフ
トを介してストリングの下端に装着され、該ツールの軸
線はストリングの軸線の一部を構成しており、前記作用
部材は、前記ツールを前記ストリングに対して相対的に
高速回転駆動すべく機能し、前記ピボット部材は、前記
モータ部材と前記ツールとの間に配置されており前記ツ
ール党回転させる間前記ツールに前記ストリングからの
軸方向スラストを伝達するツールシャフトを支持し、前
記曲げデバイスは、孔の湾曲部分を掘削するためにスト
リングを局部的に屈曲させる屈曲状態と孔の真直な部分
を掘削するためにストリングの直進性を回復する真直な
状態とのいずれにも設定できるように構成されており、
一連の掘削管は、前記ピボット部材に軸方向スラストを
伝達し且つストリングアセンブリを地上から緩徐々に回
転させるべく機能しており、前記曲げデバイスが、下部
スリーブと上部スリーブとピボット手段とを有しており
、前記下部スリーブは、前記ツール上方の前記ドリルス
トリングの一部分を構成しており、前記下部スリーブの
軸線は、前記ストリングの軸線の一部を構成し且つ前記
ツールの軸線とつながっており、前記上部スリーブは、
前記下部スリーブの上方の前記ドリルストリングの一部
分を構成しており、前記上部スリーブの軸線は前記スト
リングの軸線の一部であり、前記ピボット手段は前記上
部スリーブと前記下部スリーブとを互いに接続しており
、前記ピボット手段のピボット軸は、前記の各スリーブ
の軸線に対して等しい小角度(A)だけ傾斜しており、
前記スリーブが互いに保持された状態に維持されて下部
スリーブが上部スリーブに対してピボット軸の周りで相
対回転することができ、この相対回転によって、前記デ
バイスが真直な状態になるように前記スリーブが軸合せ
された下部スリーブの「軸合け」位置と、前記デバイス
が屈曲状態になるように前記2つのスリーブの軸線間に
曲げ角(D = 2 A sin R/ 2 )が存
在スル「屈曲」位置とのいずれかに設定され、前記ピボ
ット手段が前記ストリング内部で少なくとも掘削泥水を
自由に通過させること、及び、前記曲げデバイスの前記
ピボット手段は、下部スリーブを前記ピボット軸の周り
で所定角度の回動用セクタ(R)だけ回転させ、前記軸
合せ位置と前記屈曲位置とが前記セクタの各端部の当接
面によって限定されるように前記ストリングが改良され
ていること、及び、前記ストリングが、前記曲げデバイ
スの下方で前記ツールの上方に抗開の側壁と接触する部
材を含んでおり、前記ドリルストリングが正常方向に回
転すると摩擦トルクが生じて下部スリーブを前記回動用
セクタの前記軸合せ端面に当接させ、前記ドリルストリ
ングが反対方向に回転すると摩擦トルクが生じて前記ス
リーブを前記曲げ端面に当接させ、ストリングが回転し
ないときは前記スリーブが前記曲げ端面に当接して維持
する手段を備える。
を提供する。本発明のストリングはその全長に沿った全
部の点で1つの軸線を有しており、該ストリングが、回
転掘削ツールと、杭内モータの作用部材と前記モータの
ピボット部材と制御自在な曲げデバイスと一連の掘削管
とを含んでおり、前記回転掘削ツールは、ツールシャフ
トを介してストリングの下端に装着され、該ツールの軸
線はストリングの軸線の一部を構成しており、前記作用
部材は、前記ツールを前記ストリングに対して相対的に
高速回転駆動すべく機能し、前記ピボット部材は、前記
モータ部材と前記ツールとの間に配置されており前記ツ
ール党回転させる間前記ツールに前記ストリングからの
軸方向スラストを伝達するツールシャフトを支持し、前
記曲げデバイスは、孔の湾曲部分を掘削するためにスト
リングを局部的に屈曲させる屈曲状態と孔の真直な部分
を掘削するためにストリングの直進性を回復する真直な
状態とのいずれにも設定できるように構成されており、
一連の掘削管は、前記ピボット部材に軸方向スラストを
伝達し且つストリングアセンブリを地上から緩徐々に回
転させるべく機能しており、前記曲げデバイスが、下部
スリーブと上部スリーブとピボット手段とを有しており
、前記下部スリーブは、前記ツール上方の前記ドリルス
トリングの一部分を構成しており、前記下部スリーブの
軸線は、前記ストリングの軸線の一部を構成し且つ前記
ツールの軸線とつながっており、前記上部スリーブは、
前記下部スリーブの上方の前記ドリルストリングの一部
分を構成しており、前記上部スリーブの軸線は前記スト
リングの軸線の一部であり、前記ピボット手段は前記上
部スリーブと前記下部スリーブとを互いに接続しており
、前記ピボット手段のピボット軸は、前記の各スリーブ
の軸線に対して等しい小角度(A)だけ傾斜しており、
前記スリーブが互いに保持された状態に維持されて下部
スリーブが上部スリーブに対してピボット軸の周りで相
対回転することができ、この相対回転によって、前記デ
バイスが真直な状態になるように前記スリーブが軸合せ
された下部スリーブの「軸合け」位置と、前記デバイス
が屈曲状態になるように前記2つのスリーブの軸線間に
曲げ角(D = 2 A sin R/ 2 )が存
在スル「屈曲」位置とのいずれかに設定され、前記ピボ
ット手段が前記ストリング内部で少なくとも掘削泥水を
自由に通過させること、及び、前記曲げデバイスの前記
ピボット手段は、下部スリーブを前記ピボット軸の周り
で所定角度の回動用セクタ(R)だけ回転させ、前記軸
合せ位置と前記屈曲位置とが前記セクタの各端部の当接
面によって限定されるように前記ストリングが改良され
ていること、及び、前記ストリングが、前記曲げデバイ
スの下方で前記ツールの上方に抗開の側壁と接触する部
材を含んでおり、前記ドリルストリングが正常方向に回
転すると摩擦トルクが生じて下部スリーブを前記回動用
セクタの前記軸合せ端面に当接させ、前記ドリルストリ
ングが反対方向に回転すると摩擦トルクが生じて前記ス
リーブを前記曲げ端面に当接させ、ストリングが回転し
ないときは前記スリーブが前記曲げ端面に当接して維持
する手段を備える。
好適具体例に於いては、前記曲げデバイスが、前記モー
タ部材と前記ピボット部材との間に配置されており、モ
ータの駆動力を前記ツールシャフトに伝達するためのデ
バイスを軸方向に貫通する継手を有しており、前記モー
タが前記継手を「正常」方向に回転せしむべく駆動する
と、前記ピボット部材内での前記シャフトの摩擦によっ
て前記下部スリーブが駆動され、ドリルストリングが回
転しないときにも前記下部スリーブが前記曲げ用端面に
当接して維持される。
タ部材と前記ピボット部材との間に配置されており、モ
ータの駆動力を前記ツールシャフトに伝達するためのデ
バイスを軸方向に貫通する継手を有しており、前記モー
タが前記継手を「正常」方向に回転せしむべく駆動する
と、前記ピボット部材内での前記シャフトの摩擦によっ
て前記下部スリーブが駆動され、ドリルストリングが回
転しないときにも前記下部スリーブが前記曲げ用端面に
当接して維持される。
曲げデバイスの下方で掘削ツールの上方で抗井の壁に摩
擦接触する前記部材は、好ましくは、ストリングを抗井
の@線の上に維持しこれによりツールを案内する安定装
置である。
擦接触する前記部材は、好ましくは、ストリングを抗井
の@線の上に維持しこれによりツールを案内する安定装
置である。
前記ピボット手段は前記ピボット軸の周りの細長い管状
の全形をもつピボットから構成されており、側面が、前
記軸線の周りの回転円筒体から成る案内面を構成してお
り、前記側面は前記スリーブのうちの可動スリーブの回
転を案内するために前記可動スリーブに形成された凹部
の内面と係合すべく構成されており、前記ピボットが更
に、可動スリーブの軸方向移動を阻止し前記スリーブの
うちの固定スリーブとの接触を維持すべく可動スリーブ
の内側ショルダと係合する係止ショルダを有しており、
前記ピボットが更に、前記固定スリーブ内に固定される
ための係止手段と傾斜当接手段とを有しており、前記ピ
ボット又は可動スリーブが最後に、前記下部スリーブを
前記上部スリーブに対して所定の角セクタに亘って相対
回転し得るように、前記可動スリーブ又は前記ピボット
内の中空角セクタ内に伸びる突起をもつ。
の全形をもつピボットから構成されており、側面が、前
記軸線の周りの回転円筒体から成る案内面を構成してお
り、前記側面は前記スリーブのうちの可動スリーブの回
転を案内するために前記可動スリーブに形成された凹部
の内面と係合すべく構成されており、前記ピボットが更
に、可動スリーブの軸方向移動を阻止し前記スリーブの
うちの固定スリーブとの接触を維持すべく可動スリーブ
の内側ショルダと係合する係止ショルダを有しており、
前記ピボットが更に、前記固定スリーブ内に固定される
ための係止手段と傾斜当接手段とを有しており、前記ピ
ボット又は可動スリーブが最後に、前記下部スリーブを
前記上部スリーブに対して所定の角セクタに亘って相対
回転し得るように、前記可動スリーブ又は前記ピボット
内の中空角セクタ内に伸びる突起をもつ。
本発明は更に、上記の如きドリルストリングを使用する
曲った抗井の掘削方法を提供する。本発明方法によれば
、直進掘削段階では下部スリーブを前記回動用セクタ(
R)の前記軸合せ端面に当接させて維持すべく前記ドリ
ルストリングを地上から「正常」方向に連続回転させ、
直進掘削段階から湾曲掘削段階に切換えるためには、ド
リルストリングを地上から反対方向に一時的に回転させ
て前記下部スリーブを前記回動用セクタの前記曲げ端面
に当接させるステップとドリルストリングの下端の軸線
周囲での角位置を測定し掘削すべき抗井の湾曲部分の曲
率をもつ所定平面内に前記軸線が到達するまで前記スト
リングの前記反対方向回転を維持するステップとを順次
実行し、次に、ストリングを回転させずに前記湾曲掘削
段階を実行し、ドリルストリングの回転を正常方向に戻
すことによって湾曲掘削段階から直進掘削段階に切り換
える。
曲った抗井の掘削方法を提供する。本発明方法によれば
、直進掘削段階では下部スリーブを前記回動用セクタ(
R)の前記軸合せ端面に当接させて維持すべく前記ドリ
ルストリングを地上から「正常」方向に連続回転させ、
直進掘削段階から湾曲掘削段階に切換えるためには、ド
リルストリングを地上から反対方向に一時的に回転させ
て前記下部スリーブを前記回動用セクタの前記曲げ端面
に当接させるステップとドリルストリングの下端の軸線
周囲での角位置を測定し掘削すべき抗井の湾曲部分の曲
率をもつ所定平面内に前記軸線が到達するまで前記スト
リングの前記反対方向回転を維持するステップとを順次
実行し、次に、ストリングを回転させずに前記湾曲掘削
段階を実行し、ドリルストリングの回転を正常方向に戻
すことによって湾曲掘削段階から直進掘削段階に切り換
える。
好ましくは、前記反対方向でのドリルストリングの前記
所定の回転後に、直進掘削段階から湾曲掘削段階に切り
替えるときにトルク除去段階を含んでおり、前記トルク
除去段階では、ストリング中に生じる弾性ねじり偶力に
よって前記下部スリーブの軸線が前記湾曲平面より遠(
に駆動されないように、ドリルストリングを正常方向に
回転させる。
所定の回転後に、直進掘削段階から湾曲掘削段階に切り
替えるときにトルク除去段階を含んでおり、前記トルク
除去段階では、ストリング中に生じる弾性ねじり偶力に
よって前記下部スリーブの軸線が前記湾曲平面より遠(
に駆動されないように、ドリルストリングを正常方向に
回転させる。
具体例の詳細な説明
添付図面に示す具体例に基いて本発明をより詳細に以下
に説明する。本発明の範囲内で図面の部材が技術的に等
価の別の部材で置換できることは理解されよう。複数の
図中、同じ部材は同じ参照符号で示される。
に説明する。本発明の範囲内で図面の部材が技術的に等
価の別の部材で置換できることは理解されよう。複数の
図中、同じ部材は同じ参照符号で示される。
第1図によれば、はぼ円筒状のドリルストリングの下部
は、掘削ツール51の作業中に該ストリングが下方に移
動し易いように、地面から「正常」方向に低速回転(例
えば80 r、p、t )で駆動される。
は、掘削ツール51の作業中に該ストリングが下方に移
動し易いように、地面から「正常」方向に低速回転(例
えば80 r、p、t )で駆動される。
掘削泥水は地上からストリングのドリルステムに沿って
注入される。該泥水は下降中に順次、坑内モータと本発
明の管状曲げデバイス1,2とピボット部材(又はカー
トリッジ) 30と安定装置31と掘削ツール51とを
通過する。
注入される。該泥水は下降中に順次、坑内モータと本発
明の管状曲げデバイス1,2とピボット部材(又はカー
トリッジ) 30と安定装置31と掘削ツール51とを
通過する。
杭内モータ、より正確には、モータの作用部材50は、
掘削ツール51を回転駆動する機能をもち、このために
圧力下の泥水を受容する。モータは、1”Ho1nea
u Jなる指称の公知モータが好ましく、ツール51と
同様に例えば300 r、p、m、で作動し得る。
掘削ツール51を回転駆動する機能をもち、このために
圧力下の泥水を受容する。モータは、1”Ho1nea
u Jなる指称の公知モータが好ましく、ツール51と
同様に例えば300 r、p、m、で作動し得る。
本発明の管状曲げデバイス1.2は第1図では、真直な
状態で配置されており、ストリングと同軸の直管の形状
をもつ。従ってこの掘削段階では曲った孔は形成されな
い。
状態で配置されており、ストリングと同軸の直管の形状
をもつ。従ってこの掘削段階では曲った孔は形成されな
い。
ピボット部材(又はカートリッジ) 30はモータ50
とツール51とに対する軸方向応力を支持し、これら両
者の高速回転を可能にする。
とツール51とに対する軸方向応力を支持し、これら両
者の高速回転を可能にする。
安定装置31は、放射方向で軸方向平面として配置され
たフィンを有しておりストリングを孔の軸線内に維持す
るために径方向で外側に突出している。
たフィンを有しておりストリングを孔の軸線内に維持す
るために径方向で外側に突出している。
「駆動アセンブリ」60は、モータ自体とピボットカー
トリッジ30と安定装置31とを含む。
トリッジ30と安定装置31とを含む。
掘削ツール51を出た泥水は従来と同様にドリルストリ
ングのm囲を上昇して地上に戻り、ツール作動中に形成
された岩屑を搬出する。
ングのm囲を上昇して地上に戻り、ツール作動中に形成
された岩屑を搬出する。
第2図は第1図と同じストリング部分を示すが、第2図
では本発明の曲げデバイスが坑井の湾曲部分を掘削すべ
く屈曲した状態である。
では本発明の曲げデバイスが坑井の湾曲部分を掘削すべ
く屈曲した状態である。
第3図は、本発明の曲げデバイスを真直な状態で示す拡
大図である。該デバイスは前記の如き本発明のfF徴を
実現するために、特に、下部スリーブ1と上部スリーブ
2と管状ピボット3と固定ナツト4とシールリング52
とを含み、下部スリーブ1は、ピボットカートリッジ3
0を同軸的に受容するのに適した下端とピボット3を受
容すべく適当な構造を含む上端とをもち、上部スリーブ
2は、モータ素子50を同軸的に受容すべく適した上端
とピボット3を受容すべく適当な構造を含む下端とをも
ち、管状ピボット3は下部ショルダ5とキー6とネジ付
き頂端7とを有しており、固定ナツト4は前記ショルダ
と該ナツトとの間でスリーブ1と2とを互いに押圧すべ
くネジ付き末端7と係合しており、シールリング52は
、互いに接触した表面の間から掘削泥水が浸出すること
を阻止する。
大図である。該デバイスは前記の如き本発明のfF徴を
実現するために、特に、下部スリーブ1と上部スリーブ
2と管状ピボット3と固定ナツト4とシールリング52
とを含み、下部スリーブ1は、ピボットカートリッジ3
0を同軸的に受容するのに適した下端とピボット3を受
容すべく適当な構造を含む上端とをもち、上部スリーブ
2は、モータ素子50を同軸的に受容すべく適した上端
とピボット3を受容すべく適当な構造を含む下端とをも
ち、管状ピボット3は下部ショルダ5とキー6とネジ付
き頂端7とを有しており、固定ナツト4は前記ショルダ
と該ナツトとの間でスリーブ1と2とを互いに押圧すべ
くネジ付き末端7と係合しており、シールリング52は
、互いに接触した表面の間から掘削泥水が浸出すること
を阻止する。
スリーブ1と2との平坦な端面8と9とは互いに当接し
ている。これらの面は該スリーブの外面11.12の共
通@ @ 10.1OAに対して傾斜している。
ている。これらの面は該スリーブの外面11.12の共
通@ @ 10.1OAに対して傾斜している。
平坦な端面8,9は点0で軸線10と交差しており、軸
線10に垂直な点Oを通る平面に対して小さい角度を成
す。ピボット3の軸線14も点Oを通り、軸1ioに対
して極めて小さい角度Aを成す。この角度は例えばO〜
10゛の範囲である。
線10に垂直な点Oを通る平面に対して小さい角度を成
す。ピボット3の軸線14も点Oを通り、軸1ioに対
して極めて小さい角度Aを成す。この角度は例えばO〜
10゛の範囲である。
ナツト4をピボット3に締付け、面15とショルダ5と
を、スリーブ1及び2に工作された対応するハウジング
の面に密着的に当接させると、継手の準備が完了する。
を、スリーブ1及び2に工作された対応するハウジング
の面に密着的に当接させると、継手の準備が完了する。
ピボット3のキー6はスリーブ2の内部に嵌合し面21
と22に当接する。
と22に当接する。
ピボットを回転させると、該ピボットはスリーブ1に工
作されたより広い角セクタの形状のハウジングの端面2
3と24との間で移動する。この回動角が上記の回動用
角セクタを構成する。
作されたより広い角セクタの形状のハウジングの端面2
3と24との間で移動する。この回動角が上記の回動用
角セクタを構成する。
直進掘削中は、スリーブ2が前記に「正常方向」と定義
した右回り方向に回転する。安定装置31を備えたピボ
ットカートリッジ30に接続されたスリーブ1は、安定
装置31と地面との間の摩擦によって減速する。
した右回り方向に回転する。安定装置31を備えたピボ
ットカートリッジ30に接続されたスリーブ1は、安定
装置31と地面との間の摩擦によって減速する。
スリーブ2を駆動すると、ピボット3がキー6によって
駆動される。従ってキーはスリーブに工作された角セク
タの面24を押圧する。この位置で軸線10と1OAと
は一致する。
駆動される。従ってキーはスリーブに工作された角セク
タの面24を押圧する。この位置で軸線10と1OAと
は一致する。
反対方向に数回回転すると、安定装装置31と地面との
間の摩擦がこの回転運動に抵抗する。従ってスリーブ2
はピボット3を駆動し、従ってキー〇を回転させるので
、キー6は対向する端面23と接触する。この相対的角
回転は、ピボット3の傾斜軸線14の周りで生じ、面8
と9とは相対的に摺動する。角度Rのこの回転の結果と
して、軸線10と1OAとは軸合せ状態でなく、角度り
を成す。但し、D=2A sin R/2Fある。
間の摩擦がこの回転運動に抵抗する。従ってスリーブ2
はピボット3を駆動し、従ってキー〇を回転させるので
、キー6は対向する端面23と接触する。この相対的角
回転は、ピボット3の傾斜軸線14の周りで生じ、面8
と9とは相対的に摺動する。角度Rのこの回転の結果と
して、軸線10と1OAとは軸合せ状態でなく、角度り
を成す。但し、D=2A sin R/2Fある。
例えば、凹部23−24がR=60°となるように工作
されているとD=Aである。
されているとD=Aである。
この公式より、継手の曲げ角即ち偏角りがピボット傾斜
角Aとピボットセクタ角Rとの2つの変数に依存するこ
とが理解されよう。
角Aとピボットセクタ角Rとの2つの変数に依存するこ
とが理解されよう。
軸線10と1OAとは軸合せされていないので、スリー
ブ50及び30に内蔵され且つこれらスリーブによって
案内される伝動シャフト40.41も軸合せされない。
ブ50及び30に内蔵され且つこれらスリーブによって
案内される伝動シャフト40.41も軸合せされない。
従って、ベント継手は、例えばCardan型の自在継
手39を含み、モータ素子50からからツール51にト
ルクを伝達する。このとき、モータ素子のシャフト40
.41とピボットカートリッジとは互いに傾斜した状態
で維持され得る。この状態において、従来手段による方
向調整後に方向修正を行なうことが可能である。
手39を含み、モータ素子50からからツール51にト
ルクを伝達する。このとき、モータ素子のシャフト40
.41とピボットカートリッジとは互いに傾斜した状態
で維持され得る。この状態において、従来手段による方
向調整後に方向修正を行なうことが可能である。
この種の継手では、No r neau型の従来の容積
形モータの使用が特に好ましいが、タービン形モータも
容易に使用できることは理解されよう。
形モータの使用が特に好ましいが、タービン形モータも
容易に使用できることは理解されよう。
曲げ作業を行なって点検が済むと、ストリングを反対方
向に直接回転させるだけで直進掘削に容易に戻すことが
できる。
向に直接回転させるだけで直進掘削に容易に戻すことが
できる。
本発明のデバイスの利点は、1つの抗井で屈曲ストリン
グが使用できること、及び、偏心安定装置の回転によっ
て直進掘削ができしかも安定装置の欠点が是正されてい
ることである。更に、湾曲掘削と直進掘削とが、夫々に
最適の状態で行なわれることである。
グが使用できること、及び、偏心安定装置の回転によっ
て直進掘削ができしかも安定装置の欠点が是正されてい
ることである。更に、湾曲掘削と直進掘削とが、夫々に
最適の状態で行なわれることである。
本発明デバイスは、前記の如き「曲げ補正」を特に有利
に行なうことができる。
に行なうことができる。
第1図は直進掘削段階の本発明のドリルストリングの下
部の立面図、第2図は湾曲掘削段階即ち抗井の孔を曲げ
るときの第1図と同様のストリングの立面図、第3図は
第15トリングの部分■の拡大図であって本発明のデバ
イスを示すためにストリングを軸線を通る平面に沿った
縦断面図として示しており、本発明デバイスのピボット
を断面図でない状態で示す図、第4図は第3図の■−■
線に沿ったストリングの軸線に垂直な断面図、第5図は
第3図の■−■線に沿ったストリングの軸線に垂直な断
面図である。 1.2・・・・・・曲げデバイス、3・・・・・・ピボ
ット、4・・・・・・固定ナツト、5・・・・・・ショ
ルダ、6・−・・・キー、30・・・・・・ピボットカ
ートリッジ、31°°°°°°安定装置、40.41・
・・・・・伝動シャフト、50・・・・・・作用部材、
51・・・・・・掘削ツール、60・・・・・・駆動ア
センブリ。
部の立面図、第2図は湾曲掘削段階即ち抗井の孔を曲げ
るときの第1図と同様のストリングの立面図、第3図は
第15トリングの部分■の拡大図であって本発明のデバ
イスを示すためにストリングを軸線を通る平面に沿った
縦断面図として示しており、本発明デバイスのピボット
を断面図でない状態で示す図、第4図は第3図の■−■
線に沿ったストリングの軸線に垂直な断面図、第5図は
第3図の■−■線に沿ったストリングの軸線に垂直な断
面図である。 1.2・・・・・・曲げデバイス、3・・・・・・ピボ
ット、4・・・・・・固定ナツト、5・・・・・・ショ
ルダ、6・−・・・キー、30・・・・・・ピボットカ
ートリッジ、31°°°°°°安定装置、40.41・
・・・・・伝動シャフト、50・・・・・・作用部材、
51・・・・・・掘削ツール、60・・・・・・駆動ア
センブリ。
Claims (7)
- (1)曲った孔を掘削するためのドリルストリングに於
いて、該ストリングがその全長に沿った全部の点で1つ
の軸線を有しており、該ストリングが、回転掘削ツール
と、抗内モータの作用部材と前記モータのピボット部材
と制御自在な曲げデバイスと一連の掘削管とを含んでお
り、前記回転掘削ツールは、ツールシャフトを介してス
トリングの下端に装着され、該ツールの軸線はストリン
グの軸線の一部を構成しており、前記作用部材は、前記
ツールを前記ストリングに対して相対的に高速回転駆動
すべく機能し、前記ピボット部材は、前記モータ部材と
前記ツールとの間に配置されており前記ツールを回転さ
せる間前記ツールに前記ストリングからの軸方向スラス
トを伝達するツールシャフトを支持し、前記曲げデバイ
スは、孔の湾曲部分を掘削するためにストリングを局部
的に屈曲させる屈曲状態と孔の真直な部分を掘削するた
めにストリングの直進性を回復する真直な状態とのいず
れにも設定できるように構成されており、一連の掘削管
は、前記ピボット部材に軸方向スラストを伝達し且つス
トリングアセンブリを地上から緩徐々に回転させるべく
機能しており、前記曲げデバイスが、下部スリーブと上
部スリーブとピボット手段とを有しており、前記下部ス
リーブは、前記ツール上方の前記ドリルストリングの一
部分を構成しており、前記下部スリーブの軸線は、前記
ストリングの軸線の一部を構成し且つ前記ツールの軸線
とつながっており、前記上部スリーブは、前記下部スリ
ーブの上方の前記ドリルストリングの一部分を構成して
おり、前記上部スリーブの軸線は前記ストリングの軸線
の一部であり、前記ピボット手段は前記上部スリーブと
前記下部スリーブとを互いに接続しており、前記ピボッ
ト手段のピボット軸は、前記の各スリーブの軸線に対し
て等しい小角度(A)だけ傾斜しており、前記スリーブ
が互いに保持された状態に維持されて下部スリーブが上
部スリーブに対してピボット軸の周りで相対回転するこ
とができ、この相対回転によって、前記デバイスが真直
な状態になるように前記スリーブが軸合せされた下部ス
リーブの「軸合せ」位置と、前記デバイスが屈曲状態に
なるように前記2つのスリーブの軸線間に曲げ角(D=
2AsinR/2)が存在する「屈曲」位置とのいずれ
かに設定され、前記ピボット手段が前記ストリング内部
で少なくとも掘削泥水を自由に通過させること、及び、
前記曲げデバイスの前記ピボット手段は、下部スリーブ
を前記ピボット軸の周りで所定角度の回動用セクタ(R
)だけ回転させ、前記軸合せ位置と前記屈曲位置とが前
記セクタの各端部の当接面によって限定されるように前
記ストリングが改良されていること、及び、前記ストリ
ングが、前記曲げデバイスの下方で前記ツールの上方に
抗井の側壁と接触する部材を含んでおり、前記ドリルス
トリングが正常方向に回転すると摩擦トルクが生じて下
部スリーブを前記回動用セクタの前記軸合せ端面に当接
させ、前記ドリルストリングが反対方向に回転すると摩
擦トルクが生じて前記スリーブを前記曲げ端面に当接さ
せ、ストリングが回転しないときは前記スリーブが前記
曲げ端面に当接して維持する手段を備えることを特徴と
するドリルストリング。 - (2)前記曲げデバイスが、前記モータ部材と前記ピボ
ット部材との間に配置されており、モータの駆動力を前
記ツールシャフトに伝達するためのデバイスを軸方向に
貫通する継手を有しており、前記モータが前記継手を「
正常」方向に回転せしむべく駆動すると、前記ピボット
部材内での前記シャフトの摩擦によつて前記下部スリー
ブが駆動され、ドリルストリングが回転しないときにも
前記下部スリーブが前記曲げ用端面に当接して維持され
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のドリ
ルストリング。 - (3)ストリングを抗井の軸線上に維持するための安定
装置が、曲げデバイスの下方で掘削ツールの上方の抗井
の側壁と摩擦接触した部材から成ることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載のドリルストリング。 - (4)特許請求の範囲第1項に記載のドリルストリング
を使用する曲つた抗井の掘削方法であつて、直進掘削段
階では下部スリーブを前記回動用セクタ(R)の前記軸
合せ端面に当接させて維持すべく前記ドリルストリング
を地上から「正常」方向に連続回転させ、直進掘削段階
から湾曲掘削段階に切換えるためには、ドリルストリン
グを地上から反対方向に一時的に回転させて前記下部ス
リーブを前記回動用セクタの前記曲げ端面に当接させる
ステップとドリルストリングの下端の軸線周囲での角位
置を測定し掘削すべき抗井の湾曲部分の曲率をもつ所定
平面内に前記軸線が到達するまで前記ストリングの前記
反対方向回転を維持するステップとを順次実行し、次に
、ストリングを回転させずに前記湾曲掘削段階を実行し
、ドリルストリングの回転を正常方向に戻すことによっ
て湾曲掘削段階から直進掘削段階に切り換えることを特
徴とする方法。 - (5)前記反対方向でのドリルストリングの前記所定の
回転後に、直進掘削段階から湾曲掘削段階に移行するた
めのトルク除去段階を含んでおり、前記トルク除去段階
では、ストリング中に生じる弾性ねじり偶力によって前
記下部スリーブの軸線が前記湾曲平面より遠くに駆動さ
れないように、ドリルストリングを正常方向に回転させ
ることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の方法
。 - (6)杭内モータによって駆動される掘削ツールを、ツ
ール軸線の回りで回転させるように掘削ツールを下端に
担持するドリルストリングに挿入されるべく構成された
孔曲げデバイスであって、前記曲げデバイスが、下部ス
リーブと上部スリーブとピボット手段とを有しており、
前記下部スリーブは、前記ツール上方の前記ドリルスト
リングの一部分を構成しており、前記下部スリーブの軸
線は、前記ストリングの軸線の一部を構成し且つ前記ツ
ールの軸線とつながっており、前記上部スリーブは、前
記下部スリーブの上方の前記ドリルストリングの一部分
を構成しており、前記上部スリーブの軸線は前記ストリ
ングの軸線の一部であり、前記ピボット手段は前記上部
スリーブと前記下部スリーブとを互いに接続しており、
前記ピボット手段のピボット軸は、前記の各スリーブの
軸線に対して等しい小角度(A)だけ傾斜して前記スリ
ーブが互いに保持された状態に維持されて、下部スリー
ブが上部スリーブに対してピボット軸の周りで相対回転
することができ、この相対回転によって、前記デバイス
が真直な状態になるように前記スリーブが軸合せされた
下部スリーブの「軸合せ」位置と、前記デバイスが屈曲
状態になるように前記2つのスリーブの軸線間に曲げ角
(D=2AsinR/2)が存在する「屈曲」位置との
いずれかに設定され、前記ピボット手段が前記ストリン
グ内部で少なくとも掘削泥水を自由に通過させること、
及び、前記ピボット手段は、下部スリーブを前記ピボッ
ト軸の周りで所定角度の回動用セクタ(R)だけ回転さ
せ、前記軸合せ位置と前記屈曲位置とが前記セクタの各
端部の当接面によって限定されるように前記ストリング
が改良されていることを特徴とするデバイス。 - (7)前記ピボット手段が前記ピボット軸の周りの細長
い管状の全形をもつピボットから構成されており、側面
が、前記軸線の周りの回転円筒体から成る案内面を構成
しており、前記側面は前記スリーブのうちの可動スリー
ブの回転を案内するために前記可動スリーブに形成され
た凹部の内面と係合すべく構成されており、前記ピボッ
トが更に、可動スリーブの軸方向移動を阻止し前記スリ
ーブのうちの固定スリーブとの接触を維持すべく可動ス
リーブの内側ショルダと係合する係止ショルダを有して
おり、前記ピボットが更に、前記固定スリーブ内に固定
されるための係止手段と傾斜当接手段とを有しており、
前記ピボット又は可動スリーブが最後に、前記下部スリ
ーブを前記上部スリーブに対して所定の角セクタに亘っ
て相対回転し得るように、前記可動スリーブ又は前記ピ
ボット内の中空角セクタ内に伸びる突起をもつことを特
徴とする特許請求の範囲第6項に記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8511608A FR2585760B1 (fr) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | Dispositif deviateur pour forage, colonne de forage pour forage a deviations et procede de forage de puits avec deviations |
FR8511608 | 1985-07-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6229695A true JPS6229695A (ja) | 1987-02-07 |
Family
ID=9321761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61179824A Pending JPS6229695A (ja) | 1985-07-30 | 1986-07-30 | ドリルストリング |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4694914A (ja) |
EP (1) | EP0212316B1 (ja) |
JP (1) | JPS6229695A (ja) |
BR (1) | BR8603579A (ja) |
DD (1) | DD273872A5 (ja) |
DE (1) | DE3662712D1 (ja) |
FR (1) | FR2585760B1 (ja) |
NO (1) | NO863031L (ja) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2617533B1 (fr) * | 1987-06-30 | 1994-02-11 | Smf International | Dispositif de reglage a distance de l'orientation relative de deux troncons d'une colonne de forage |
US4817740A (en) * | 1987-08-07 | 1989-04-04 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus for directional drilling of subterranean wells |
US5050692A (en) * | 1987-08-07 | 1991-09-24 | Baker Hughes Incorporated | Method for directional drilling of subterranean wells |
FR2641315B1 (fr) * | 1988-12-30 | 1996-05-24 | Inst Francais Du Petrole | Garniture de forage a trajectoire controlee comportant un stabilisateur a geometrie variable et utilisation de cette garniture |
FR2641317B1 (fr) * | 1988-12-30 | 1996-05-24 | Inst Francais Du Petrole | Equipement pour garniture de forage comportant un element a actionner, un moteur et des moyens de commande |
US4899835A (en) * | 1989-05-08 | 1990-02-13 | Cherrington Martin D | Jet bit with onboard deviation means |
DE3936362C1 (ja) * | 1989-11-02 | 1991-03-07 | Eastman Christensen Co., Salt Lake City, Utah, Us | |
US5248004A (en) * | 1989-11-02 | 1993-09-28 | Baker Hughes Incorporated | Adjustable pipe joint |
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